Воспаление (лат. inflammatio - поджог) — это динамический сосудистый и
клеточный рефлекторный ответ на повреждение живой ткани. Повреждение
может возникать при воздействии инфекции, химических веществ (например,
токсинов, веществ раздражающего действия), физических факторов
(например, высоких и низких температур, радиации, механического
повреждения), а также при связывании антител с антигенами в организме.
Таким образом, воспаление - защитный механизм живых существ, целью
которого является устранение воздействия вышеуказанных повреждающих
факторов, и активация процесса восстановления поврежденных тканей.

При воспалении отмечается местное расширение сосудов, повышение их
проницаемости, транссудация белков плазмы в ткани и миграция лейкоцитов в
зону поврежденных тканей. В I в. н.э. Корнелиус Цельс впервые описал
основные признаки воспаления:
-
calor (жар);
-
dolor (боль);
-
rubor (покраснение);
-
tumor (отек).
Позднее, в XIX в., Рудольф Вирхов добавил еще один признак воспаления —functio laesa (нарушение функции).
Вне зависимости от повреждающего фактора для всех типов
воспалительного ответа характерен каскад одних и тех же основных
событий. Первоначально временный спазм сосудов сменяется их расширением.
Затем увеличивается проницаемость эндотелия капилляров, и белки плазмы
выходят из сосудистого русла в экстраваскулярное пространство. За счет
этого образуется воспалительный экссудат. Высвобождение медиаторов
воспаления в поврежденной области приводит к экспрессии селектиновых
молекул адгезии на поверхности эндотелиоцитов. Лейкоциты взаимодействуют
с молекулами адгезии, связываются с воспаленным эндотелием и проникают в
окружающие сосуд ткани, где реализуют свой ответ за счет фагоцитоза и
дегрануляции. Когда исчезает необходимость в воспалительном ответе, он
должен завершаться, иначе может возникать излишнее повреждение тканей.

Процесс воспаления, сосудистого и клеточного, контролируется
множеством различных медиаторов воспаления. К этим медиаторам относятся:
-
клеточные медиаторы, такие как вазоактивные амины (например,
гистамин), цитокины, эйкозаноиды (например, простагландины, тромбоксаны и
лейкотриены), ферменты, кислородные радикалы;
-
плазменные медиаторы, к которым относятся составляющие системы комплемента, кинины и фибриноген.
При воздействии воспалительного стимула, молекулярных сигнальных
систем или при разрушении клетки фосфолипиды, содержащиеся в клеточной
мембране, гидролизируются фосфолипазой А2, в результате чего образуется
свободная арахидоновая кислота. Эта жирная кислота является основным
предшественником эйкозаноидов, являющихся важными медиаторами
воспаления, к которым относятся простагландины, тромбоксаны, лейкотриены
и другие вещества. Эйкозаноиды не накапливаются, а после образования
сразу же вступают в реакцию в той области, где были синтезированы. В
данной области они регулируют аутокринные и паракринные функции.
Различные клетки содержат различный специфический набор белков для
синтеза эйкозаноидов. Этот набор белков определяет особенности
синтезируемых эйкозаноидов. Тип секретируемых клеткой эйкозаноидов также
зависит от вида стимулирующего фактора. Существует 2 основных пути
синтеза эйкозаноидов из арахидоновой кислоты:

-
Циклооксигеназный путь. Все эйкозаноиды, молекулы которых имеют
кольцевые структуры (простагландины, тромбоксаны и простациклины),
синтезируются с помощью циклооксигеназного пути. Существует 2 типа
циклооксигеназ: ЦОГ-1 и ЦОГ-2. Первая из них имеется во всех тканях и
является основной, а вторая – образуется в ответ на воздействие фактора,
приводящего к воспалению.
-
Липоксигеназный путь. Арахидоновая кислота может подвергаться
воздействию нескольких типов липоксигеназ, в результате чего образуются
различные ее перекисные производные (гидропероксиэйкозатетраеновые
кислоты (НРЕТЕ) - 5-НРЕТЕ, 12-НРЕТЕ и 15-НРЕТЕ). Вид полученного
перекисного производного зависит от того, какой атом углерода
арахидоновой кислоты будет замещен кислородом или соединен с ним. Затем в
зависимости от тканей, где развивается воспаление, происходит
эйкозатетраеновых кислот в гидроксилированные производные (НЕТЕ),
лейкотриены или липоксины.
Роль цитокинов
Цитокины являются внутриклеточными сигнальными полипептидами,
синтезируемыми активированными клетками. Большинство цитокинов имеет
множество источников, мишеней и функций. Эти воспалительные цитокины
сегрегируются различными типами клеток, однако наиболее важными
источниками цитокинов являются макрофаги и моноциты, присутствующие в
областях воспаления.

Хемокины (хемотаксические цитокины) являются небольшими белками,
которые обеспечивают движение циркулирующих лейкоцитов к областям
воспаления. Этот этап является очень важным звеном формирования
воспалительного ответа. Хотя в областях воспаления присутствует
множество цитокинов, основную регуляторную роль в процессе воспаления
играют 2 цитокина, а именно ИЛ-1 и ФНОа. Эти 2 цитокина стимулируют
продукцию липидных медиаторов, протеаз и свободных радикалов.
Роль тучных клеток
Тучные клетки, происходящие из кроветворных клеток-предшественников,
располагаются в основном около кровеносных сосудов, нервов и
субэпителиальных участков. В этих областях наиболее часто возникают
местные реакции гиперчувствительности немедленного типа. Тучные клетки
могут быть активированы во время острых реакций, таких как аллергические
реакции, за счет взаимодействия их высокоаффинных рецепторов с
Fc-фрагментом IgE и взаимодействия с другими стимулирующими веществами,
включающими компоненты комплемента — СЗа и С5а. Другими стимуляторами
тучных клеток, вызывающими высвобождение гистамина, являются:

-
физические факторы (например, высокие и низкие температуры, а также солнечные лучи);
-
цитокины, секретируемые макрофагами;
-
бактериальные токсины;
-
ядовитые вещества;
-
травматические повреждения;
-
аллергены.
Тучные клетки также участвуют в хронических воспалительных
реакциях. Они могут продуцировать цитокины, способствующие развитию
фиброза.
После того как на тучную клетку, активированную IgE, повторно
подействуют определенные аллергены, происходит ряд реакций, приводящих к
высвобождению различных сильнодействующих медиаторов, ответственных за
клинические проявления реакций гиперчувствительности немедленного типа. В
начале каскада этих реакций антиген связывается с IgE, расположенным на
тучной клетке. Взаимодействие IgE с соответствующими IgE-Fc-рецепторами
приводит к активации сигнальных трансдукционных путей, в результате
чего в дальнейшем может отмечаться 3 исхода данной реакции:
-
дегрануляция тучных клеток, сопровождающаяся секрецией заранее
депонированных медиаторов, таких как вазоактивные амины (например,
гистамин), нейтральные протеазы (например, химаза, триптаза, гидролаза) и
протеогликаны (например, гепарин, хондроитинсульфат);
-
синтез провоспалительных липидных медиаторов de novo (например, лейкотриенов С4, D4 и В4, а также простагландина D2);
-
синтез и секреция цитокинов (например, ФНОа, ИЛ-1, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5.
ИЛ-6 и ГМ-КСФ) и хемокинов, таких как макрофагальный белок
воспаления-ip.

Роль гистамина
Гистамин является природным низкомолекулярным амином, образующимся за
счет декарбоксилирования аминокислоты, называемой L-гистидином. В
данной реакции в роли катализатора выступает фермент
гистидиндекарбоксилаза. Синтез этого вазоактивного амина, выполняющего
важные функции, происходит в тех областях, где экспрессируется
гистидиндекарбоксилаза. К этим областям относятся базофилы и тучные
клетки, расположенные в различных органах и тканях (включая легкие и
кожу), париетальные клетки слизистой оболочки желудка и нейроны
центральной нервной системы.
Гистамин играет основную роль в развитии воспаления при аллергических
реакциях, характерных для некоторых заболеваний кожи, таких как
аллергический контактный дерматит и иммунная контактная крапивница.
Разнообразные эффекты гистамина на здоровье человека объясняются
наличием в организме 4 различных типов рецепторов к гистамину. Тем не
менее эффект, приводящий к развитию аллергического воспаления, в
основном реализуется за счет взаимодействия вещества с Н1-рецепторами. С
помощью этого рецептора гистамин индуцирует высвобождение цитокинов и
лизосомальных ферментов макрофагами, обеспечивает экспрессию молекул
клеточной адгезии и, таким образом, оказывает провоспалительное
действие. Кроме того, гистамин оказывает влияние на активность
базофилов, эозинофилов и фибробластов, вызывая сокращение гладкой
мускулатуры. Хотя при аллергических заболеваниях большинство эффектов
гистамина реализуется за счет его взаимодействия с Н1-рецепторами,
кожный зуд может являться следствием активации как Нг, так и
Н3-рецепторов.

Роль свободных радикалов
Кислородсодержащие свободные радикалы образуются внеклеточно при
участии лейкоцитов в ответ на воздействие патогенного фактора,
хемокинов, иммунных комплексов или при фагоцитозе. Физиологическая
функция этих активных производных кислорода заключается в разрушении
фагоцитированных микроорганизмов. Синтез свободных радикалов зависит от
активности никотинамиддинуклеотидфосфатной окислительной системы,
которая представляет собой комплекс ферментов, расположенных на
мембранах. Эта система имеется в плазматической мембране, а также в
мембране фагосом внутри клеток. Основными производными кислорода,
образующимися внутри клетки, являются супероксиданион О2, перекись
водорода Н202 и гидроксильный радикал ОН. Эти метаболиты могут
объединяться с оксидом азота (NO) и образовывать его активные
производные. Внеклеточное высвобождение этих высокоактивных медиаторов в
малых дозах может вызывать экспрессию хемокинов, цитокинов и
эндотелиальных лейкоцитарных молекул адгезии, что приводит к развитию
каскада реакций, лежащих в основе воспалительного ответа. При
высвобождении данных медиаторов в более высоких концентрациях может
возникать повреждение эндотелиальных клеток, в результате которого
увеличивается проницаемость сосудов, отмечается дегрануляция нейтрофилов
и дезактивация антипротеаз, таких как а1-антитрипсин. Все это может
приводить к разрушению внеклеточного матрикса.
Плазма крови, тканевая жидкость и клетки, вырабатывающие свободные
радикалы, имеют антиоксидантные системы, защищающие их от губительного
воздействия кислородсодержащих радикалов. К данным системам относятся:
-
медьсодержащий сывороточный белок церулоплазмин;
-
фракция плазмы крови, не содержащая железо, трансферрин;
-
фермент супероксиддисмутаза, который содержится в различных типах клеток и может быть активирован;
-
фермент каталаза, который обезвреживает Н202;
-
глутатионпероксидаза, которая является еще одним эффективным ферментом, нейтрализующим Н202.
Сила эффекта от воздействия кислородсодержащих свободных
радикалов при любой воспалительной реакции обычно зависит от соотношения
между их образованием и инактивацией клетками и тканями.