Воспаление – это нормально?

Воспаление – это защитный ответ организма на повреждения. История изучения воспаления насчитывает столько же лет, как и сама медицина. Реальное содержание понятия “воспаление”, все время меняется и расширяется, хотя особенности развития и механизмы реализации воспаления до сих пор не до конца понятны.

Воспаление – это локальный процесс. Его уникальная особенность заключается в своеобразной “изоляции” пораженной ткани от остального организма – необходимого условия успешного проведения процесса репарации и реорганизации зоны повреждения. Все его признаки – гиперемия, локальное повышение температуры, отёк, боль и нарушение функции поврежденного органа – проявляются на местном уровне, в очаге воспаления.

В определенных ситуациях врачам приходится подавлять или усиливать эту реакцию. Так говорят о “хорошем”, и “плохом” воспалении, под последним имея в виду скрытое, хроническое воспаление. “Хорошей” считается острая форма процесса – с высокой температурой и жаром, покраснением, болью и отечностью. Это надежный способ защиты организма от дальнейшего распространения повреждения. Поэтому медики не всегда рекомендуют жаропонижающие лекарства вроде аспирина или ибупрофена, считая, что они могут оттянуть выздоровление.

На основе концепции управления структурными процессами в тканях организма, предложенной российским ученым Валентином Шиловым в 2001 г. (монографии “Псориаз – решение проблемы” и “Молекулярные механизмы структурного гомеостаза”), появилась реальная возможность дать объяснение своеобразным особенностям развития воспалительной реакции. Понятно, что понимание общих закономерностей течения воспалительного процесса и его целей позволит более осознанно влиять на его развитие.

Как кислород управляет жизнью клеток

Возникновение многоклеточных организмов и их адаптация к жизни в атмосфере кислорода до сих пор определяет направление их развития и возникающие при этом проблемы. Так, перед организмом стоят задачи управления клеточными и тканевыми ансамблями, эффективного использования энергии, и защиты от внешних влияний.

Ткани организма построены из двух принципиально различных по чувствительности к кислороду и способности к делению типов клеток. Клетки функционального отдела, отвечают за специфическую функциональную активность. Они глубоко специализированы, не способны делиться и требуют постоянного поддержания высокого уровня кислорода. Клетки трофического отдела малочувствительны к кислороду и обладают способностью к делению. Они выполняют опорную, питательную (трофическую) и защитную функции для клеток функционального отдела. Они также обеспечивают процессы их перестройки. Это общий план строения, характерный для тканей мозга, сердца, скелетной мускулатуры, почек и др.

В активном состоянии организму требуется много энергии и кислорода для её выработки. Дыхание в таком состоянии нормальное или учащенное, метаболизм повышен. Кровь и ткани насыщены кислородом. Клетки работают. Основная часть кислорода идет на выработку энергии. Активные формы кислорода (АФК)  — OH, Н2О2, О-2, NO и другие, — осуществляют регуляцию сосудистого тонуса и тканевых процессов.

Часть клеток адаптируется, становится сильнее, а часть повреждается и даже погибает. Вышедшие из строя элементы требуют замены. Новые клетки встраиваются в существующую систему ткани. Процессы структурной перестройки ткани требуют управляющих сигналов, из которых самыми древними являются потоки энергетических субстратов и кислорода. Мерой такого состояния ткани является её окислительно-восстановительный (редокс) потенциал. Определяющее значение в его поддержании имеет непрерывная поставка кислорода.

Образование новых клеток трофического отдела происходит в условиях недостатка кислорода (гипоксии). Увеличение концентрации кислорода запускает процесс специализации клеток (дифференцировки). Клетки функционального отдела работают в условиях нормального снабжения кислородом, а его избыток приводит к их гипертрофии (рис. 1).

воспаление
Рис. 1. Влияние редокс-потенциала на метаболическое состояние клеток трофического и функционального отделов ткани.

Что происходит в норме

Система энергообеспечения процессов деления клеток привязана к глюкозе. Это, прежде всего, клетки эпителиальной и соединительной ткани, включая ее специализированные формы: клетки костного мозга, опорно-двигательного аппарата, кожи, желудочно-кишечного тракта и сосудов.

Энергоснабжение нервной системы также осуществляется за счет глюкозы. Уровень глюкозы в крови поддерживается на определенном уровне для эффективной работы мозга. Клетки мозга не размножаются, но клетки других тканей нуждаются в регуляции деления. Это осуществляется за счет транспорта глюкозы, так как она стимулирует деление, и транспорта кислорода, который ингибирует деление (рис. 2). Большинство клеток, в условиях доступности кислорода, способны переходить на более эффективный способ производства энергии (38 моль АТФ на 1 моль глюкозы) (эффект, открытый Пастером в 1857 году).  При низкой концентрации кислорода, клетки производят всего 2 моля АТФ на 1 моль глюкозы. Поэтому, эффект Пастера можно рассматривать, как внутриклеточный переключатель режимов функциональной активности клеток.

воспаление
Рис. 2. Регуляция деления.

Воспаление – как ответ на повреждение

Обычно в общей картине событий при остром воспалении выделяют три фазы: фазу альтерации (первичное и вторичное повреждение ткани), фазу экссудации (отек, миграция лейкоцитов, фагоцитоз) и фазу пролиферации (фиброплазия, ангиогенез, реорганизация рубца). Все три фазы из-за пространственной протяженности очага воспаления и удаленности от “эпицентра”, зачастую, протекают параллельно. Так пролиферация наблюдается и в начальной стадии воспаления на периферии воспалительного очага. АФК участвуют в поэтапном изменении микроциркуляторного русла и кровотока, чтобы обеспечить решение основных задач воспаления: изоляция зоны повреждения, устранение патогенного агента и репарацию поврежденной ткани.

В зоне поражения прослеживается четкая динамика изменений редокс-потенциала тканей. После резкого восстановительного сдвига, очаг поражения постепенно сдвигается в сторону окисления, последовательно запуская процессы деления и дифференцировки. При повреждении в организме идет формирование адаптационной системы защиты от дестабилизирующего влияния очага поражения и присутствующих в нём чужеродных факторов. Это приводит к формированию внутри суперсистемы, какой является организм, нового, относительно самостоятельного, структурного образования – очага поражения. Предсказуемость действия повреждающих факторов на ткань (сочетание повреждения и инфицирования раны) дает возможность быстрого подключения стандартного набора защитных мер, известных как ответ острой фазы.

Очистка очага поражения

В санации очага поражения одну из ключевых ролей играют нейтрофилы (основные фагоциты кровотока) и макрофаги, клетки, способные к активному захвату и перевариванию бактерий, остатков погибших клеток и других чужеродных для организма частиц. Макрофаги также производят широкий спектр бактерицидных веществ, включая активные формы кислорода и гидролитические ферменты.

Возмещение утраченного клеточного материала

Воспаление – это прежде всего процесс структурной реорганизации зоны повреждения. У организма нет другого способа запустить деление клеток в зоне поражения, как перевести их в режим гипоксии. Однако, поскольку сам организм не может существовать в таком режиме, гипоксия создается местно, в очаге поражения, при сохранении нормального снабжения кислородом остального организма. АФК также определяют микроциркуляторное обеспечение зоны поражения. Циркуляторная гипоксия очага поражения, переводит переключатель (эффект Пастера) (рис. 2) в режим гликолиза – энергетический режим деления клеток. Так обеспечивается замещение клеток поврежденных тканей (гиперплазия) (Рис. 3).

воспаление
Рис. 3. Гипертрофия клеток функционального отдела (А – B) и гиперплазия клеток трофического отдела (А – C).

Формообразовательные процессы в зоне воспаления включают и рост капилляров. Но как только происходит замыкание капиллярной сети, клетки зоны репарации попадают в совершенно новые условия существования и восстановление снабжения кислородом запускает процессы превращения неспециализированных клеток в специализированные (дифференцировка) и реорганизации зоны воспаления.

Восполнение утраченных функций

Режим гипоксии выключает из активного функционирования структурно-функциональные элементы поврежденных тканей. Возросшую нагрузку берут на себя неповрежденные ткани вне очага поражения. Бόльшая их часть в норме находится в “режиме ожидания”. Кроме того клетки, неспособные к делению, способны увеличивать функциональную нагрузку за счет гипертрофии (Рис. 3). Для гипертрофии, клеткам нужно много кислорода.

Когда основные процессы восстановления поврежденной ткани закончились (повреждающий агент нейтрализован, рана заживлена, кровоток восстановлен), происходит реорганизация образовавшейся рубцовой ткани.

Понимание общих закономерностей течения воспалительного процесса приобретает особую важность для лечения коронавирусной пневмонии и её последствий, при которой нарушается насыщение крови кислородом (падает с 98-99% до 93-92% и ниже). При этом все процессы в организме идут в условиях гипоксии, что нарушает нормальный ход воспаления. Длительное применение аппаратов ИВЛ, концентраторов кислорода и кислородных коктейлей без надлежащего понимания и контроля также не безопасно. Когда идет интенсивная подача кислорода, клетки работают, а не делятся. Американские ученые проводили эксперименты по усилению снабжения кислородом беременных женщин в надежде повысить умственное развитие новорожденных. В результате эксперимента дети рождались полностью сформированными, но имели меньший вес и у них возникала масса проблем со здоровьем.

Так как воспаление — это естественная реакция здоровой ткани на повреждение, его не совсем уместно называть «патологическим» процессом. Термин «патологический» оправдано применять только к отклонениям от нормального протекания реакции защиты, которые не приводят к нужному конечному результату. А в данном случае это не так.

Сергей Геодакян,

к.м.н., выпускник МБФ (врач-биофизик) РНИМУ им. Н. И. Пирогова.

 

Читайте также

Женщины… Что мы знаем о них?

Слово в защиту мужчин – в День защитника Отечества

Почему люди не могут понять друг друга и можно ли это исправить

Псориаз – ошибка природы или награда человечества?

воспаление
Подписаться
Уведомить о
guest
2 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Олег
Олег
11 дней назад

Больше похоже на курс биологии для медиков)) Хотя довольно интересно было почитать. Воспаление это естественная реакция организма на внешнее воздействие.

2
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x