Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Попков В. М., Чеснокова Н. П., Ледванов М. Ю.,
3.7. Особенности нарушения обмена веществ в очаге воспаления
Развитие альтерации, сосудистых изменений в зоне воспаления закономерно сочетается с типовыми расстройствами метаболизма. Прежде всего следует отметить резкое увеличение обмена веществ на стадии артериальной гиперемии в связи с усилением оксигенации, повышением активности ферментов гликолиза и аэробного окисления. В эксперименте было показано, что потребление кислорода при этом повышается на 30–35 %. Одновременно происходит возрастание кровотока в системе микроциркуляции, что также способствует улучшению трофики тканей в зоне артериальной гиперемии и повышению температуры в очаге воспаления. Однако это длится недолго – на протяжении 2–3 часов в центральных участках воспалительного очага, а по периферии – несколько дольше.
Последовательная смена артериальной гиперемии венозной в зоне воспаления приводит к резкому снижению напряжения кислорода со 100–110 мм рт. ст. до 10–15 мм рт. ст., что сопровождается подавлением активности синтетических реакций в клетках поврежденной ткани, активацией процессов липопероксидации. Необходимо отметить, что нарушение обменных процессов является не только следствием дефицита кислорода. Так, в очаге острого воспаления происходят набухание митохондрий различных клеток, разобщение аэробного окисления и сопряженного с ним окислительного фосфорилирования. При этом активируется гликолиз, накапливаются молочная, яблочная, янтарная, ? -кетоглутаровая кислоты, недоокисленные продукты липолиза и протеолиза (жирные кислоты, полипептиды, аминокислоты, кетоновые тела).
Избыточное накопление кислых метаболитов лежит в основе развития в зоне острого воспаления вначале компенсированного, а затем декомпенсированного метаболического ацидоза. Причем, чем интенсивнее выражено воспаление, тем более глубокими оказываются сдвиги кислотно-основного состояния в очаге альтерации. Так, при остром абсцессе рН гнойного экссудата может снизиться до 5,0.
Наряду с повышением кислотности в зоне воспаления возрастает онкотическое и осмотическое давление в тканях. Это, в определенной мере, является результатом катаболических процессов – крупные молекулы расщепляются на более мелкие, их концентрация нарастает. Наблюдаются деполимеризация белково-гликозаминогликановых комплексов, распад белков, жиров, углеводов и накопление продуктов распада: свободных аминокислот, уроновых кислот, аминосахаров, полипептидов, низкомолекулярных полисахаридов. Катаболические процессы затрагивают и соединительную ткань, что приводит к дезорганизации околокапиллярного соединительнотканного скелета, и таким образом потенцируются расстройства микроциркуляции в зоне воспаления.
Повышение осмотического давления в очаге воспаления обусловлено выходом из поврежденных клеток ионов Nа+, К+, Са2+, макромолекулярных анионов, усиленной диссоциацией солей вследствие ацидоза ткани, а также нарушением выведения осмолей из очага воспаления на стадии венозной гиперемии и стаза. Так, в гнойном экссудате концентрация ионов К может достигать 100–200 мг/ %, тогда как в нормальных тканях она не превышает 20 мг/ %. Повышение онкоосмотического давления в очаге воспаления способствует экссудации и развитию местного отека.
Характеризуя состояние энергетического обеспечения клеток в зоне острого воспаления, следует отметить, что активация окислительно-восстановительных реакций на стадии артериальной гиперемии сопровождается и усилением синтеза макроэргических соединений и, соответственно, активацией различных энергозависимых реакций в клетках. Между тем на стадии венозной гиперемии в связи с развитием локального метаболического ацидоза, набухания митохондрий, разобщения процессов окислительного фосфорилирования и дыхания уровень макроэргических соединений в клетках снижается. Общеизвестен факт, что энергетический выход при полном окислении одной молекулы глюкозы составляет 36 молекул АТФ, в то время как в процессе гликолиза на одну молекулу глюкозы приходится лишь образование 4 молекул АТФ («чистый» энергетический выход составляет 2 молекулы АТФ).
В условиях дефицита кислорода, прогрессирующего в фазе венозной гиперемии и стаза, увеличивается содержание АДФ, АМФ, неорганического фосфата в клетках. В то же время избыточные концентрации АДФ в клетках обеспечивают выраженную активацию фермента фосфофруктокиназы, которая лимитирует реакцию, определяющую общую скорость гликолиза, а именно фосфорилирование фруктозо-6-фосфата с образованием фруктозо-1,6-дифосфата. При высоком уровне оксигенации тканей в зоне артериальной гиперемии, когда увеличивается концентрация АТФ, активность фосфофруктокиназы заметно снижается, подавляется и интенсивность гликолитических реакций.
Итак, на фоне прогрессирующей гипоксии, свойственной венозной гиперемии и стазу, возникает дополнительная стимуляция процессов гликолиза, еще больше нарастает концентрация водородных ионов, формируется порочный круг. Однако, если поместить альтерированную ткань в зону чистого кислорода, возникает прямой эффект Пастера, то есть подавление гликолиза дыханием, начинается интенсивное потребление кислорода тканями. Это связано с тем, что в митохондриях скорость переноса электронов и скорость образования АТФ определяются, в первую очередь, концентрацией АДФ и фосфата, которые и являются активаторами дыхания. Этот феномен, то есть изменение скорости дыхания в соответствии со сдвигами концентрации АДФ, носит название дыхательного, или акцепторного контроля. Итак, АДФ и фосфат служат важнейшими внутриклеточными регуляторами энергетического обеспечения клеток. Этот механизм регуляции сохраняется и в зоне воспаления.
Одновременно с катаболическими процессами по периферии поврежденной ткани активируются анаболические процессы. Они определяются уже на ранних этапах воспалительного процесса, но выражены еще слабо. На поздних стадиях воспаления возрастает синтез ДНК и РНК в клетках, повышается активность клеточных ферментов, активируются процессы окисления и окислительного фосфорилирования, увеличивается выход макроэргов.
В очаге воспаления накапливаются высокоактивные фибробласты, гистиоциты, гранулоциты, мононуклеары, обеспечивающие очищение зоны альтерации и выделяющие биологически активные вещества, стимулирующие размножение клеточных и соединительнотканных элементов в очаге воспаления.