Патогенез пневмонии

Пути проникновения микроорганизмов в респираторные отделы легких

Различают три основных пути проникновения микроорганизмов в респираторные отделы легких:

Бронхогенный путь - самый частый путь инфицирования легочной ткани. В большинстве случаев бронхогенное распространение микроорганизмов происходит и результате микроаспирации содержимого ротоглотки. Известно, что у здорового человека микрофлора ротоглотки представлена большим количеством аэробных и анаэробных бактерий. Здесь обнаруживают пневмококки, гемофильную палочку, золотистый стафилококк, анаэробные бактерии и даже грамотрицательную кишечную палочку, палочку Фридлендера и протей.

Микроаспирация содержимого ротоглотки происходит, как известно, и у здоровых людей, например во время сна. Тем не менее в норме воздухоносные пути, расположенные дистальнее голосовых связок (гортани), всегда остаются стерильными или содержат небольшое количество бактериальной флоры. Это происходит в результате нормального функционирования системы защиты (мукоцилиарный клиренс, кашлевой рефлекс, системы гуморальной и клеточно-опосредованиой защиты).

Под действием этих механизмов секрет ротоглотки эффективно удаляется и колонизации нижних дыхательных путей микроорганизмами не происходит.

Более массивная аспирация в нижние отделы дыхательных путей возникает при нарушении механизмов самоочищения. Чаще это наблюдается у пациентов старческого возраста, у лиц с нарушением сознания, в том числе находящихся в состоянии алкогольного опьянения, при передозировке снотворных или наркотиков, при метаболической дисциркуляторной энцефалопатии, судорожном синдроме и т.п. В этих случаях часто наблюдается угнетение кашлевого рефлекса и рефлекса, обеспечивающего рефлекторный спазм голосовой щели (J.V. Hirschman).

Вероятность дисфагии и аспирации содержимого ротоглотки значительно увеличивается у больных с желудочно-кишечными заболеваниями - ахалазией пищевода, при гастроэзофагеальном рефлюксе, диафрагмальной грыже, снижении тонуса пищевода и желудка при гипо- и ахлоргидрии.

Нарушение акта глотания и высокая вероятность аспирации наблюдается также у больных с системными заболеваниями соединительной ткани: полимиозите, системной склеродермии, смешанном заболевании соединительной ткани (синдроме Шарпа) и т.д.

Одним из важнейших механизмов развития нозокомиальной пневмонии является использование эндотрахеальной трубки у больных, находящихся на искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Момент самой интубации характеризуется наиболее высоким риском аспирации и является главным патогенетическим механизмом развития внутри- больничной асиирационион пневмонии в первые 48 часов проведения ИВЛ. Однако и сама эндотрахеальная трубка, препятствуя смыканию голосовой щели, способствует развитию микроаспираций. При поворотах головы, туловища неизбежно возникают движения эндотрахеальной трубки, способствующие проникновению секрета в дистальные отделы дыхательных путей и обсеменению легочной ткани (R.G. Wunderink).

Важным механизмом колонизации микроорганизмами респираторных отделов дыхательных путей являются нарушения мукоцилиарного транспорта, возникающие под влиянием курения, алкоголя, вирусных респираторных инфекций, при воздействии холодного или горячего воздуха, а также у больных хроническим бронхитом и у лиц пожилого возраст

Следует помнить, что пневмококки, гемофильная палочка и другие микроорганизмы, обсеменяющие дистальные отделы воздухоносных путей, после адгезии к поверхности эпителиальных клеток сами способны продуцировать факторы, повреждающие реснитчатый эпителий и еще больше замедляющие их движение. У больных хроническим бронхитом слизистая трахеи и бронхов всегда обсеменены микроорганизмами, в первую очередь, пневмококками и гемофильной палочкой.

Важным фактором колонизации респираторных отделов легкого являются нарушения функции лимфоцитов, макрофагов и нейтрофилов, а также гуморального звена защиты, в частности выработки IgА, Эти нарушения также могут усугубляться под влиянием переохлаждения, курения, вирусной респираторной инфекции, гипоксии, анемии, голодания, различных хронических заболеваний, ведущих к угнетению клеточного и гуморального иммунитета.

Таким образом, снижение дренажной функции бронхов и другие описанные нарушения в системе самоочищения воздухоносных путей, вместе с микроаспирацией содержимого ротоглотки, создают условия для бронхогенного обсеменения респираторного отдела легких патогенными и условно-патогенными микроорганизмами.

Следует иметь в виду, что под действием некоторых эндогенных и экзогенных факторов состав микрофлоры ротоглотки может существенно меняться. Например, у больных сахарным диабетом, алкоголизмом и другими сопутствующими заболеваниями существенно возрастает удельный вес грамотрицательных микроорганизмов, в частности кишечной палочки, протея. К тому же эффекту приводит длительное пребывание пациента в стационаре, особенно в ОРИТ.

Важнейшими факторами, способствующим бронхогенному проникновению патогенных микроорганизмов в респираторные отделы легких, являются:

1. Микроаспирация содержимого ротоглотки, в том числе при использовании эндотрахеальной трубки у больных, находящихся на ИВЛ.
2. Нарушения дренажной функции дыхательных путей в результате хронических воспалительных процессов в бронхах у больных хроническим бронхитом, повторных вирусных респираторных инфекций, под влиянием курения, алкогольных эксцессов, выраженного переохлаждения, воздействий холодного или горячего воздуха, химических раздражающих веществ, а также у лиц пожилого и старческого возраста.
3. Повреждение механизмов неспецифической защиты (в том числе местного клеточного и гуморального иммунитета).
4. Изменение состава микрофлоры верхних дыхательных путей.

Воздушно-капельный путь инфицирования респираторных отделов легких связан с распространением возбудителей с вдыхаемым воздухом. Этот путь проникновения микроорганизмов в легочную ткань имеет много общего с бронхогенным путем распространения инфекции, поскольку во многом зависит от состояния системы бронхо-пульмональной защиты. Принципиальное отличие заключается в том, что воздушно-капельным путем в легкие попадает в основном не условно-патогенная микрофлора, содержащаяся в аспирируемом секрете ротовой полости (пневмококки, гемофильная палочка, моракселла, стрептококки, анаэробы и т.п.), а патогенны, которые в полости рта обычно не содержатся (легионеллы, микоплазма, хламидии, вирусы и др.).

Гематогенный путь проникновения микроорганизмов в легочную ткань приобретает значение при наличии отдаленных септических очагов и бактериемии. Этот путь распространения инфекции наблюдается при сепсисе, инфекционном эндокардите, септическом тромбофлебите тазовых вен и т.п.

Контагиозный путь инфицирования легочной ткани связан с непосредственным распространением возбудителей из соседних с легкими инфицированных органов, например при медиастините, абсцессе печени, в результате проникающего ранения грудной клетки и т.д.

Бронхогенный и воздушно-капельный пути проникновения микрофлоры в респираторные отделы легких имеют наибольшее значение для развития внебольничных пневмонии и практически всегда сочетаются с серьезными нарушениями барьерной функции дыхательных путей. Гематогенный и контагиозный пути встречаются гораздо реже и рассматриваются как дополнительные пути инфицирования легких и развития преимущественно госпитальной (нозокомиальной) пневмонии.

Механизмы развития локального воспаления легочной ткани

Воспаление - это универсальная реакция организма на любые воздействия, нарушающие гомеостаз и направленные на нейтрализацию повреждающего фактора (в данном случае - микроорганизма) или/и на отграничение поврежденного участка ткани от соседних участков и всего организма в целом.

Процесс формирования воспаления, как известно, включает 3 стадии:

1. альтерацию (повреждение ткани);
2. расстройства микроциркуляции с экссудацией и эмиграцией клеток крови;
3. пролиферацию.

Альтерация

Первым и важнейшим компонентом воспаления является альтерация (повреждение) легочной ткани. Первичная альтерация связана с воздействием микроорганизмов на альвеолоциты или эпителиальные клетки дыхательных путей и определяется, прежде всего, биологическими свойствами самого возбудителя. Бактерии, адгезировавшие на поверхности альвеолоцитов II типа, выделяют эндотоксины, протеазы (гиалуронидазу, металлопротеиназу), перекись водорода и другие субстанции, повреждающие легочную ткань.

Массивное бактериальное обсеменение и повреждение легочной ткани (первичная альтерация) привлекает в зону воспаления большое количество нейтрофилов, моноцитов, лимфоцитов и других клеточных элементов, которые призваны нейтрализовать возбудителя и устранить повреждение или гибель самой клетки.

Ведущую роль в этом процессе играют нейтрофилы, обеспечивающие фагоцитоз бактерий и их уничтожение за счет активации гидролаз и перекисного окисления липидов. В ходе фагоцитоза бактерий в нейтрофилах значительно возрастает скорость всех обменных процессов и интенсивность дыхания, причем кислород потребляется преимущественно для образования соединений пероксидной природы - перикиси водорода (Н2О2). радикалов гидрооксида-иона (НО+), синглетного кислорода (O2) и других, обладающих выраженным бактерицидным действием. Кроме того, мигрировавшие в очаг воспаления нейтрофилы создают высокую концентрацию ионов (ацидоз), что обеспечивает благоприятные условия для действия гидролаз, устраняющих погибшие микробные тела.

Моноциты также способны быстро накапливаться и очаге воспаления, осуществляя эндоцитоз в виде пиноцитоаа и фагоцитоза различных частиц размером от 0,1 до 10 мкм, и том числе микроорганизмов и вирусов, постепенно превращаясь в макрофаги.

Лимфоциты, лимфоидные клетки продуцируют иммуноглобулины IgА и ІgG, действие которых направлено на агглютинацию бактерий и нейтрализацию их токсинов.

Таким образом, нейтрофилы и другие клеточные элементы выполняют важнейшую защитную функцию, направленную, прежде всего, па устранение микроорганизмов и их токсинов. В то же время все описанные факторы антимикробной агрессии лейкоцитов включая высвобождающиеся лизосомальные ферменты, протеазы, активные метаболиты кислорода, обладают выраженным повреждающим цитотоксическим действием на альвеолоциты, эпителий дыхательных путей, микрососуды, элементы соединительной ткани. Такое повреждение легочной ткани, вызванное собственными клеточными и гуморальными факторами защиты и получившее название «вторичная альтерация», является закономерной реакцией организма на внедрение возбудителя в легочную паренхиму. Она направлена на отграничение (локализацию) инфекционных агентов и поврежденной под его воздействием легочной ткани от всего организма. Вторичная альтерация является, таким образом, неотъемлемой частью любого воспалительного процесса.

Начавшаяся в очаге воспаления вторичная альтерация легочной ткани, обусловленная действием нейтрофилов и других клеточных элементов, мигрирующих в очаг воспаления, уже не зависит от инфекционного агента, и для ее развития нет необходимости в дальнейшем присутствии микроорганизма в воспалительном очаге. Иными словами, вторичная альтерация и следующие за ней фазы воспаления развиваются по своим собственным іаконам, причем независимо оттого, присутствует ли в дальнейшем возбудитель пневмонии в легочной ткани или он уже нейтрализован.

Естественно, морфологические и функциональные проявления первичной и вторичной альтерации легочной ткани в целом зависят как от биологических свойств возбудителя пневмонии, так и от способности элементов клеточного и гуморального иммунитета макроорганизма противостоять инфекции. Эти изменения варьируют в широких пределах: от небольших структурно-функциональных нарушений легочной ткани до ее деструкции (некробиоз) и гибели (некроз). Важнейшую роль в этом процессе играет состояние медиаторного звена воспаления.

В результате первичной и вторичной альтерации легочной ткани в очаге воспаления резко увеличивается скорость обменных процессов, что, вместе с тканевым распадом, приводит к 1) накоплению в воспалительном очаге кислых продуктов (ацидоз), 2) повышению там осмотического давления (гиперосмии), 3) повышению коллоидно-осмотического давления за счет расщепления белков и аминокислот. Эти изменения по попятным причинам способствуют перемещению жидкости из сосудистого русла в очаг воспаления (экссудации) и развитию воспалительного отека легочной ткани.

[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29], [30], [31]

Медиаторы воспаления

В процессе первичной и вторичной альтерации высвобождаются большие количества гуморальных и клеточных медиаторов воспаления, определяющих, по сути, все последующие события, происходящие в воспалительном очаге. Гуморальные медиаторы образуются в жидких средах (плазме и тканевой жидкости), клеточные медиаторы выделяются при разрушении структур клеточных элементов, участвующих в воспалении, или вновь образуются в клетках в процессе воспаления.

К числу гуморальных медиаторов воспаления относятся некоторые производные комплемента (С5а, СЗа, СЗb и комплекс С5-С9), а также кинины (брадикинин, каллидин).

Система комплемента состоит примерно из 25 белков (компонентов комплемента), находящихся в плазме и тканевой жидкости. Некоторые из этих компонентов играют роль в защите легочной ткани от чужеродных микроорганизмов. Они разрушают бактериальные, а также собственные клетки, инфицированные вирусами. Фрагмент C3b участвует в опсопизации бактерий, что облегчает их фагоцитоз макрофагами.

Ключевым фрагментом комплемепта является компонент СЗ, который активируется двумя путями - классическим и альтернативным. Классический путь активирования комплемента «запускается» иммунными комплексами IgG, IgМ, а альтернативный - непосредственно бактериальными полисахаридами и агрегатами IgG, IgА и IgЕ.

Оба пути активации приводят к расщеплению компонента СЗ и образованию фрагмента СЗb, который выполняет множество функций: активирует все остальные компоненты комплемента, опсонизирует бактерии и т.д. Основным бактерицидным действием обладает так называемый мембраноатакующий комплекс, состоящий из нескольких компонентов комплемента (С5-С9), который фиксируется на мембране чужеродной клетки, встраивается в клеточную мембрану и нарушает ее целостность. Через образовавшиеся каналы в клетку устремляются вода и электролиты, что приводит к ее гибели. Впрочем, та же участь ожидает поврежденные клетки самой легочной ткани, если они приобретают свойства чужеродною агента.

Другие компоненты комплемента (СЗа, С5а) обладают свойствами повышать проницаемость посткапилляров и капилляров, воздействовать на тучные клетки и тем самым увеличивать высвобождение гистамина, а также «привлекать» нейтрофилы в очаг воспаления (С5а), осуществляя функцию хемотаксиса.

Кинины - это группа полипептидов с высокой биологической активностью. Они образуются из неактивных предшественников, присутствующих в плазме крови и тканях. Активация калликреин-кининовой системы происходит при любом повреждении ткани, например, эндотелия капилляров. Под действием активированного фактора Чагемала (фактор XII свертывания крови), прекалликреины превращаются в фермент калликреин, который, в свою очередь, воздействуя на белок кининоген, ведет к образованию брадикинина - основного эффектора калликреин-кининовой системы. Одновременно из кининогена образуется каллидин-10, отличающийся от брадикинина наличием в молекуле дополнительного остатка лизина.

Главным биологическим эффектом брадикинина является выраженное расширение артериол и повышение проницаемости микрососудов. Кроме того, брадикинин:

• угнетает эмиграцию нейтрофилов в очаг воспаления;
• стимулируют миграцию лимфоцитов и секрецию некоторых цитокинииов;
• усиливает пролиферацию фибробластов и синтез коллагена;
• снижает порог чувствительности болевых рецепторов, если они расположены в очаге воспаления, способствуя тем самым возникновению болевого синдрома;
• воздействует на тучные клетки, усиливая высвобождение гистамина;
• усиливает синтез простагландинов различными типами клеток.

Основными провоспалительными эффектами брадикинина, образующегося в избыточном количестве при повреждении тканей, являются:

• вазодилатация;
• повышение проницаемости сосудов;
• ускорение миграции в очаг воспаления лимфоцитов и образование некоторых цитокинов;
• повышение чувствительности болевых рецепторов;
• усиление процессов пролиферации фибробластов и синтеза коллагена.

Действие брадикинина полностью блокируется кининазами, локализующимися и различных тканях. Следует помнить, что способностью разрушать брадикинии обладает также ангиотензин-превращающий фермент (ЛИФ), иногда называемый «кининаза-II».

Многочисленные клеточные медиаторы воспаления представлены вазоактивными аминами, метаболитами арахидоyовой кислоты, лизосомальными ферментами, цитокинами, активными метаболитами кислорода, нейропептидами и др.

Гистамин является важнейшим клеточным медиатором воспаления. Он образуется из L-гистидина под действием фермента гистидиндекарбоксилазы. Основным источником гистамина являются тучные клетки и, в меньшей степени, - базофилы и тромбоциты. Эффекты гистамина реализуются через два известных в настоящее время типа мембранных рецепторов: H1- Н2. Стимуляция Н1-рецепторов вызывает сокращение гладких мышц бронхов, повышение проницаемости сосудов и сужение венул, а стимуляция H2 рецепторов - повышение образования секрета бронхиальными железами, повышение сосудистой проницаемости и расширение артериол.

При развитии воспаления наиболее значимыми оказываются сосудистые эффекты гистамина. Поскольку пик его действия наступает уже через 1-2 мин после высвобождения из тучных клеток, а продолжительность действия не превышает 10 мин, гистамин, также как и нейромедиатор серотонин, относят к основным медиаторам начальных микроциркуляторных нарушений в очаге воспаления и быстрого повышения сосудистой проницаемости. Интересно, что воздействуя на рецепторы сосудистой стенки, гистамин вызывает расширение артериол, а через H1-рецепторы - сужение венул, что сопровождается повышением внутрикапиллярного давления н увеличением сосудистой проницаемости.

Кроме того, воздействуя на Н2-рецепторы нейтрофилов, гистамин в известной мере ограничивает их функциональную активность (противовоспалительное действие). Действуя па Н1-рецепторы моноцитов, гистамин, наоборот, стимулирует их провоспалительную активность.

Основными эффектами гистамина, высвобождающегося из гранул тучных клеток при их активации, являются:

• сужение бронхов;
• расширение артериол;
• повышение сосудистой проницаемости;
• стимуляция секреторной активности бронхиальных желез;
• стимуляция функциональной активности моноцитов в процессе воспаления и угнетение функции нейтрофилов.

Следует также помнить о системных эффектах повышенного содержания гистамина: гипотензии, тахикардии, вазодилатации, покраснении лица, головной боли, зуда кожи и др.

Эйкозаноиды - являются центральным медиаторным звеном воспалительной реакции. Они образуются в процессе метаболизма арохидоновой кислоты почти всеми типами ядерных клеток (тучными клетками, моноцитами, базофилами, нейтрофилами, тромбоцитами, эозинофилами, лимфоцитами, эпителиальными и зндотелиальными клетками) при их стимуляции.

Арахидоновая кислота образуется из фосфолипидов мембран клеток под действием фосфолипазы А2. Дальнейший метаболизм арахидоновой кислоты осуществляется двумя путями: циклооксигеназным и липооксигеназным путем. Циклооксигеназный путь ведет к образованию простагландинов (PG) и тромбоксаиа А2г (ТХА2), липооксигеназный - к образованию лейкотриенов (LT). Основным источником простагландинов и лейкотриенов являются тучные клетки, моноциты, нейтрофилы и лимфоциты, мигрировавшие в очаг воспаления. Базофилы принимают участие в образовании только лейкотриенов.

Под влиянием простагландинов PGD2, PGE2 и лейкотриенов LTС4, LTD4 и LTE4 происходит значительное расширение артериол и повышение сосудистой проницаемости, что способствует развитию воспалительной гиперемии и отека. Кроме того, PGD2, PGE2, PGF2б, тромбоксан А2 и лейкотриены LTQ, LTD4 и LTE4, вместе с гистамином и ацетилхолином, вызывают сокращение гладкой мускулатуры бронхов и бронхоспазм, а лейкотриены LTC4, LTD4 и LTE4 - повышение секреции слизи. Простагландин PGE2 повышает чувствительность болевых рецепторов к брадикинину и гистамину,

Основные эффекты простагландинов и лейкотриенов в очаге воспаления

Интересно, что простагландины PGF2а. PGI и тромбоксан А2 вызывают не расширение сосудов, а их сужение и, соответственно, препятствуют развитию воспалительного отека. Это указывает на то, что эйкозаноиды обладают способностью модулировать основные патофизиологические процессы, характерные для воспаления. Например, некоторые метаболиты арахидоновой кислоты стимулируют хемотаксис лейкоцитов, усиливая их миграцию в очаг воспаления (LTB4, ТХА2, PGE2), тогда как другие, наоборот, подавляют активность нейтрофилов и лимфоцитов (PGF2b).

Основными патофизиологическими эффектами большинства метаболитов арахидоновой кислоты (простагландинов и лейкотриенов) в очаге воспаления являются:

• расширение сосудов;
• повышение сосудистой проницаемости;
• усиление секреции слизи;
• сокращение гладкой мускулатуры бронхов;
• повышение чувствительности болевых рецепторов;
• усиление миграции лейкоцитов в очаг воспаления.

Часть эйкоэаноидов обладают противоположными эффектами, демонстрируя важную регулирующую роль простагландинов и лейкотриенов на процесс воспаления.

Цитокины - группа полипептидов, образующихся при стимуляции лейкоцитов, эндотелиальных и других клеток и определяющих не только многие местные патофизиологические сдвиги, происходящие в очаге воспаления, но и ряд общих (системных) проявлений воспаления. В настоящее время известно около 20 цитокинов, важнейшими из которых являются интерлейкины 1-8 (ИЛ 1-8), фактор некроза опухолей (ФИОа) и интерфероны. Основными источниками цитокинов являются макрофаги, Т-лимфоциты, моноциты и некоторые другие клетки.

В очаге воспаления цитокины регулируют взаимодействие макрофагов, нейтрофилов, лимфоцитов и других клеточных элементов и вместе с другими медиаторами определяют характер воспалительной реакции в целом. Цитокины повышают проницаемость сосудов, способствуют миграции лейкоцитов в очаг воспаления и их адгезии, усиливают фагоцитоз микроорганизмов, а также репаративные процессы в очаге повреждения. Цитокины стимулируют пролиферацию Т- и В-лимфоцитов, а также синтез антител разных классов.

Такое стимулирование В-лимфоцитов происходит с обязательным участием интерлейкинов ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, высвобождающихся Т-лимфоцитами. В результате под действием цитокинов происходит пролиферация В-лимфоцитов, продуцирующих. Последние фиксируются на мембранах тучных клеток, которые «подготовлены» к этому благодаря действию интерлейкина ИЛ-3.

Как только тучная клетка, покрытая IgG, встретится с соответствующим антигеном, и последний свяжется с антителом, расположенным на ее поверхности, происходит дегрануляция тучной клетки, из которой высвобождается большое количество медиаторов воспаления (гистамин, простаглаидины, лейкотриены, протеазы, цитокины, фактор активации тромбоцитов и др.), инициирующих воспалительный процесс.

Помимо местных эффектов, наблюдающихся непосредственно в очаге воспаления, цитокины участвуют в общих системных проявлениях воспаления. Они стимулируют гепатоциты к выработке белков острой фазы воспаления (ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-11, ФНО и др.), воздействуют на костный мозг, стимулируя все ростки кроветворения (ИЛ-3, ИЛ-11), активируют свертывающую систему крови (ФНОа), участвуют в появлении лихорадки и т.п.

В очаге воспаления цитокины повышают проницаемость сосудов, способствуют миграции лейкоцитов в очаг воспаления, усиливают фагоцитоз микроорганизмов, репаративные процессы в очаге повреждения, стимулируют синтез антител, а также участвуют в общих системных проявлениях воспаления.

Фактор активации тромбоцитов (ФАТ) образуется в тучных клетках, нейтрофилах, моноцитах, макрофагах, эозинофилах и тромбоцитах. Он является мощным стимулятором агрегации тромбоцитов и последующей активации фактора XII свертывания кропи (фактора Хагемана), который, в свою очередь, стимулирует образование кининов Кроме того, ФАТ вызывает выраженную клеточную инфильтрацию слизистой дыхательных путей, а также гиперреактивность бронхов, которая сопровождается наклонностью к бронхоспазму.

Катионные белки, высвобождающиеся из специфических гранул нейтрофилов, обладают высокой бактерицидностью. За счет электростатического взаимодействия они адсорбируются на отрицательно заряженной мембране бактериальной клетки, нарушая ее структуру, в результате чего и наступает гибель бактериальной клетки. Следует, однако помнить, что катионные белки, помимо своей защитной функции, обладают способностью повреждать собственные эндотелиальные клетки, в результате чего значительно повышается сосудистая проницаемость.

Лизосомальные ферменты обеспечивают в основном разрушение (лизис) обломков бактериальных клеток, а также поврежденных и погибших клеток самой легочной тка ни. Основным источником лизосомальных протеаз (эластазы, катепсина G и коллагеназ) являются нейтрофилы, моноциты и макрофаги. В очаге воспаления протеазы вызывают ряд эффектов: они повреждают базальную мембрану сосудов, повышают сосудистую проницаемость и разрушают обломки клеток.

В некоторых случаях повреждение протеазами соединительно-тканного матрикса сосудистого эндотелия приводит к выраженной фрагментации эндотелиальной клетки, в результате чего возможно развитие геморрагий и тромбозов. Кроме того, лизосомальные ферменты активируют систему комплемента, калликреин-кининовую систему, свертывающую систему и фибринолиз, а также высвобождают из клеток цитокины, что поддерживает воспаление.

Активные метаболиты кислорода

Повышение интенсивности всех обменных процессов в очаге воспаления, «дыхательный взрыв» фагоцитов при их стимуляции, активация метаболизма арахидоновой кислоты и других ферментативных процессов в клетке сопровождаются чрезмерным образованием свободнорадикальных форм кислорода:

• супероксидного аниона (О');
• гидроксидного радикала (НО');
• синглетного кислорода (О'3); .
• перекиси водорода (Н2О2) и др.

В силу того, что на внешних атомных или молекулярных орбитах активных метаболитов кислорода имеется один или несколько непарных электронов, они обладают повышенной реакционной способностью вступать во взаимодействие с другими молекулами, обусловливая так называемое свободно-радикальное (или перекисное) окисление биомолекул. Особое значение имеет свободно-радикальное окисление липидов, например фосфолипидов, входящих в состав клеточных мембран. В результате свободно-радикального окисления происходит быстрое разрушение ненасыщенных липидов, нарушение структуры и функции клеточной мембраны и, в конечном счете, гибель клетки.

Понятно, что высокий деструктивный потенциал свободнорадикальных метаболитов кислорода, проявляется как в отношении бактериальных клеток, так и в отношении собственных клеток легочной ткани и фагоцитов. Последнее обстоятельство указывает па участие свободно-радикального окисления в воспалительном процессе.

Следует также помнить, что интенсивность свободно-радикального окисления липидов, углеводов и белков в норме регулируется системой антиоксидантной защиты, ингибирующей процесс образования свободных радикалов или инактивирующей продукты перекисного окисления. К числу наиболее значимых антиоксидантов относятся: супероксидисмутаза; глутатионпероксидаза; токоферолы (витамин Е); аскорбиновая кислота (витамин С).

Снижение антиоксидантной защиты, например, у пациентов, злоупотребляющих курением, или при недостаточности поступления в организм токоферола, аскорбиновой кислоты и селена, способствует дальнейшему прогрессировапию и затяжному течению воспаления.

[32], [33], [34], [35], [36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45]

Расстройства микроциркуляции с экссудацией и эмиграцией лейкоцитов

Разнообразные сосудистые нарушения, развивающиеся в очаге воспаления вслед за воздействием инфекционного агента, имеют решающее значение в возникновении воспалительной гиперемии, отека и экссудации и во многом определяют клиническую картину заболевания. Сосудистые воспалительные реакции включают:

1. Кратковременный спазм сосудов, возникающий рефлекторно сразу после повреждающего воздействия на легочную ткань инспекционного возбудителя.
2. Артериальная гиперемия, связанная с действием на тонус артериол многочисленных медиаторов воспаления и обуславливающих два характерных признака воспаления: покраснение и местное увеличение температуры ткани.
3. Венозная гиперемия, сопровождающая весь ход воспалительного процесса и определяющая основные патологические нарушения микроциркуляции в очаге воспаления.

Неполная, или истинная воспалительная гиперемия характеризуется значительным увеличением кровенаполнения воспаленного участка легкого и, одновременно, выраженными нарушениями микроциркуляции вследствие повышения вязкости крови, агрегации эритроцитов и тромбоцитов, склонности к тромбообразованию, замедлению кровотока и даже стазу крови в некоторых разветвлениях микрососудов. В результате происходит набухание сосудистого эндотелия и повышение его адгезивности. Это создает условия для прилипания нейтрофилов, моноцитов и других клеточных элементов к эндотелию. Эцдотелиоциты набухают и округляются, что сопровождается увеличением межэндотелиальных щелей, через которые происходит экссудация и массивная миграция лейкоцитов в воспаленную ткань.

Экссудация - это выпотевание белоксодержащей жидкой части кропи (экссудата) через сосудистую стенку в воспаленную ткань. Три основных механизма обуславливают процесс экссудации.

1. Повышение проницаемости сосудистой стенки (преимущественно венул и каппиляров), обусловленное, прежде всего, воздействием самого возбудителя пневмонии, многочисленных медиаторов воспаления, а также нарушениями микроциркуляции
2. Увеличение кровяного фильтрационного давления в сосудах, расположенных в очаге воспаления, что является прямым следствием воспалительной гиперемии.
3. Увеличение осмотического и онкотического давления в воспаленной ткани, причиной которого является разрушение клеточных элементов воспаленной ткани и деструкция высокомолекулярных компонентов, вышедших из клетки. Это усиливает приток воды в очаг воспаления и увеличивает отек ткани.

Все три механизма обеспечивают выход жидкой части крови из сосуда и задержку его в воспалительном очаге. Экссудация осуществляется не только через расширенные межэндотелиальные щели, по и активно самими эндотелиоцитами. Последние захватывают микропузырьки плазмы и транспортируют их по направлению к базальной мембране, а затем выбрасывают их в ткань.

Следует помнить, что воспалительный экссудат существенно отличается по составу от транссудата невоспалительного происхождения. Это связано, прежде всего, с тем, что при воспалении нарушение сосудистой проницаемости обусловлено действием многочисленных лейкоцитарных факторов, повреждающих сосудистую стенку. При невоспалительном отеке (например, при гемодинамическом или токсическом отеке легких) лейкоцитарные факторы практически не оказывают своего влияния на сосудистую стенку и нарушения проницаемости сосудов выражено в меньшей степени.

Значительное нарушение сосудистой проницаемости при воспалении объясняет тот факт, что экссудат отличается, прежде всего, очень высоким содержанием белка (>30 г/л). Причем при небольшой степени нарушения проницаемости в экссудате преобладают альбумины, а при более значительном повреждении сосудистой стенки - глобулины и даже фибриноген.

Вторым отличием экссудата от транссудата является клеточный состав патологического выпота. Для экссудата характерно значительное содержание лейкоцитов, преимущественно нейтрофилов, моноцитов, макрофагов, а при затянувшемся воспалении Т-лимфоцитов. Для транссудата высокое содержание клеточных элементов не характерно.

В зависимости от белкового и клеточного состава различают несколько видов экссудата:

1. серозный;
2. фибринозный;
3. гнойный;
4. гнилостный;
5. геморрагический;
6. смешанный.

Для серозного экссудата характерно умеренное увеличение (30-50 г/л) в основном мелкодисперсного белка (альбуминов), небольшое увеличение удельной плотности жидкости (до 1,015-1,020) и относительно малое содержание клеточных элементов (полиморфно-ядерных лейкоцитов).

Фибринозный экссудат свидетельствует о значительном нарушении сосудистой проницаемости в очаге воспаления. Он характеризуется очень высоким содержанием фибриногена, который легко трансформируется в фибрин при контакте с поврежденными тканями. При этом нити фибрина придают экссудату своеобразный вид, напоминающий ворсинчатую пленку, расположенную поверхностно на слизистой дыхательных путей или стенках альвеол. Фибринная пленка легко отделяется без нарушения слизистой альвеолоцитов. Фибринозный экссудат является характерным признаком так называемого крупозного воспаления (в том числе крупозной пневмонии).

Гнойный экссудат отличается очень высоким содержанием белка и полиморфно-ядерных лейкоцитов. Он характерен для гнойных заболеваний легких (абсцесс, бронхоэктазы и др.) и чаще сопровождает воспаление, вызванное стрептококками. Если к этой бактериальной микрофлоре присоединяются патогенные анаэробы, экссудат приобретает гнилостный характер - имеет грязно-зеленую окраску и очень неприятный резкий запах.

Геморрагический экссудат отличается высоким содержанием эритроцитов, что придает экссудату розовый или красный цвет. Появление эритроцитов в экссудате свидетельствует о значительном повреждении сосудистой стенки и нарушении проницаемости.

Если острое воспаление вызвано гноеродными микробами, в экссудате преобладают нейтрофилы. При хроническом воспалительном процессе экссудат содержит преимущественно моноциты и лимфоциты, а нейтрофилы присутствуют здесь в малом количестве.

Центральным событием патогенеза воспаления является выход лейкоцитом н очаг воспаления. Инициируют этот процесс разнообразные хемотаксические агенты, высвобождающиеся микроорганизмами, фагоцитами и поврежденными клетками самой ткани легкого: бактериальные пептиды, некоторые фрагменты комплемента, метаболиты арахидоновой кислоты, цитокины, продукты распада гранулоцитов и др.

В результате взаимодействия хемотаксических агентов с рецепторами фагоцитов происходит активация последних, и в фагоцитах интенсифицируются все обменные процессы. Наступает так называемый «дыхательный взрыв», характеризующийся редким увеличением потребления кислорода и образованием его активных метаболитов.

Это способствует повышению адгезивности лейкоцитов и приклеиванию их к эндотелию - развивается феномен краевого стояния лейкоцитов. Лейкоциты выпускают псевдоподии, которые проникают в межэндотелиальные щели. Попадая в пространство между слоем эндотелия и базальной мембраной, лейкоциты выделяют лизосомальные протеиназы, которые растворяют базальную мембрану. В результате лей коциты попадают в очаг воспаления и «амебообразно» двигаются к его центру.

В течение первых 4-6 ч от начало воспаления в очаг воспаления из сосудистого русла проникают нейтрофилы, через 16-24 ч - моноциты, которые превращаются здесь а макрофаги, и только потом лимфоциты.

[46], [47], [48], [49], [50]

Пролиферация

Под воспалительной пролиферацией понимают размножение специфических клеточных элементов ткани, утраченных в результате воспаления. Пролиферативные процессы начинают преобладать на более поздних стадиях воспаления, когда в очаге достигнута достаточная степень «очищения» ткани от возбудителен пневмонии микроорганизмов, так и от погибших лейкоцитов и продуктов альтерации самой легочной ткани. Задачу «очищения» очага воспаления выполняют нейтрофилы, моноциты и альвеолярные макрофаги, с помощью высвобождающихся лизосомальных ферментов (протеиназ) и цитокинов.

Пролиферация легочной ткани происходит за счет мезенхимальных элементов стромы и элементов паренхимы легкого. Важную роль в этом процессе играют фибробласты, синтезирующие коллаген и эластин, а также секретирующие основное межклеточное вещество - гликозаминогликаны. Кроме того, под влиянием макрофагов в очаге воспаления происходит пролиферация эндотелиальных и гладкомышечных клеток и новообразование микрососудов.

При значительном повреждении ткани ее дефекты замещаются разрастающейся соединительной тканью. Этот процесс лежит в основе формирования ппевмосклероаа, как одного из возможных исходов пневмонии.