CC BY
78
ятностью затекать. Переход мембраны в гель-фазу сопровождается снижением энергетического барьера и уменьшением критического радиуса, Стабильность мембраны в гель-фазе говорит о том, что "замороженные" поры попадают в разряд докритиче-ских. Перераспределение пор по размерам при выдерживании мембраны при температуре фазового перехода подтверждает это предположение.
Аналогичное изменение критических параметров наблюдается при наложении на мембрану электрического поля, По-видимому, электрическое напряжение оказывает влияние на линейное натяжение кромки поры, снижая его.
Библиографический список
1. Дерягин Б,В, Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок, - М,: Наука, 1987, - 400 с,
2. Hladky S.B., Gruen D.W.R, // ßiophvs, J, 1982, V.38. P, 251-258,
3, Exerova D,, Balinov B,, Kashchiev D .// J, Colloid, Interface Sei, 1983, V.94, P, 45-53.
4, Микаэлян ЛГ„ Аджян C.A, //Биофизика, - 1986, - T, 31 -С, 643-646,
5. Антонов В.Ф., Смирнова Е.Ю„ Шевченко Е,В. /^пидные мембраны при фазовых превращениях, - М.: Наука, 1992.' - 136 с.
6, Шевченко Е.В. Поры и стабильность бислойных липидных мембран з области фазового перехода, Дис, .,, докт, биол, наук. - М,: МГУ, 1993,
И.Ж.Семннский
Закономерности развития разных форм воспаления
По современным представлениям воспаление является универсальной защитно-приспособительной компенсаторной реакцией организма, развивающейся в ответ на повреждение. Она состоит из поэтапных изменений микроциркуляторного русла, системы крови и соединительной ткани с участием иммунных и регю-ративных механизмов, которые направлены на устранение воспалительного агента и восстановление поврежденной ткани (Мовэт Г.З., 1975; Чернух A.M., 1979; Галанкин В.Н., 1990; Воспаление I Под ред. В.В.Серова, С.В.Паукова, 1995).
Показано, что воспаление у позвоночных животных и человека реализуется через комплекс сосудистых и клеточных реакций с определенной последовательностью событий в очаге повреждения: отек - лейкоцитарная инфильтрация - макрофагическая инфильтрация - фиброзирование. Соответственно различают фазы (стадии) воспаления; экссудация, лейкоцитарная, макрофагическая и фибробластическая (Елисеев 8,Г,, 1961; Поликар А., 1969; Васильцов М.К., 1974; Майбо-рода А,А,, 1979; Серов В,В., Шехтер А,Б., 1981; Сар-кисов Д.С., 1988 и др.). Воспаление, как «двуликий Янус», с одной стороны, является нормальным физиологическим процессом, а, с другой - патологическим явлением, приводящим к болезни, По образному выражению А.Н. Маянского (1993): "Воспаление - это защита, переходящая в повреждение".
Воспаление, как известно, является основным звеном патогенеза большинства заболеваний человека, от его исхода зависит выздоровление от болезни, В неблагоприятных эколого-социальных условиях воспалительные процессы у людей часто протекают атипично с тенденцией к хронизации и генерализации, Поэтому возникает необходимость изучения самых разных
форм воспаления, условий, влияющих на его течение, причин перехода острого воспаления в хроническое.
Особую актуальность приобретают исследования по экспериментальному моделированию воспаления. К сожалению, в настоящее время в медицине нет общепринятых моделей воспалительного процесса. Это создает большие трудности при сравнении результатов, полученных разными авторами, Практически отсутствуют адекватные модели и критерии оценки хронического воспаления, не унифицированы модели паразитарного воспаления, нет надежных количественных методов их оценки и прогнозирования,
Исходя из вышеизложенного, в настоящей работе была поставлена цель - разработать унифицированный подход к изучению разных форм воспаления и выявить общие структурные закономерности и особенности развития различных по этиологии воспалительных процессов,
Последовательно решались следующие задачи: Разработать стандартизированную модель воспаления, позволяющую изучать воспалительные процессы разной этиологии.
Выявить принципиальные отличия клеточных реакций при остром асептическом и хроническом микробных воспалительных процессах.
Определить нарушение динамики клеточных реакций в очаге асептического воспаления при гиперстимуляции и угнетении энергетического обмена,
Установить структурно-функциональные особенности клеток, реализующих воспаление, вызванное биологическими агентами (спорами грибов, гельминтами, бактериями).
Определить основные причины и структурные критерии хронизации воспаления,
4/ r-
Химия, биология
Эксперимент проведен на 550 беспородных белых крысах-самцах, 410 мышах-самцах линии CBA/j, 90 беспородных морских свинках-самцах, 60 лягушках в осенне-зимний период. Животные содержались в условиях вивария и были в соответствии с поставленными задачами разделены на 5 основных групп. Первой группе животных (90 крыс) моделировали асептическое воспаление; второй группе животных (200 крыс) создавали микробное воспаление; на третьей экспериментальной группе животных (60 лягушек, 110 крыс, 90 мышей, 90 морских свинок) проводили опыты по определению степени патогенности гриба В. Bassiana, особенностей грибкового воспаления при ингаляционном заражении; у животных четвертой серии экспериментов (120 мышей, 150 крыс) исследовали динамику клеточных реакций и структуру очага при паразитарном воспалении; пятая группа животных (200 мышей) использовалась для изучения инфекционного воспалительного процесса при моделировании псевдотуберкулеза.
Для оценки клеточных реакций в очагах экспериментального воспаления разного генеза применяли комплекс морфологических методов. Материал для исследования забирали через 12 часов, 1, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40 и 60 суток после начала воспалительного процесса. В периферической крови определяли суммарную плотность лейкоцитов, а на мазках, окрашенных по Романовскому-Гимза - лейкоцитарную формулу. Хемотаксическую способность лейкоцитов определяли методом "кожного окна" (Rebuck J,, Crowley J., Wolf-Jurgensen P., 1971). Поглотительную способность фагоцитов оценивали по фагоцитарному индексу (ФИ) и фагоцитарному числу (ФЧ). О бактерицидной активности фагоцитов (БА) судили по степени завершенности фагоцитоза, которую определяли методом посева на питательную среду (Фримель Г., 1987; МеньшиковВ.В,, 1987). В очаге воспаления для оценки интенсивности и скорости протекания клеточных реакций применяли метод A.A. Майбороды (1979) при окрашивании препаратов гематоксилин-эозином и азур Ii-эозином. Зрелость фибробластической капсулы оценивали при окрашивании препаратов по Ван-Гизону. В экспериментальной серии с нарушением углеводного обмена для определения величины воспалительного отека применяли фотокалориметрический метод с использованием красителя Эванса и гистохимические реакции с ТНТС с последующей фотометрией для определения уровня гликогена, Г6ФДГ, АДГ, СДГ в клетках очага воспаления (Аойда 3., Госсрау Р., Шиблер Т., 1982).
Для электронномикроскопического исследования кусочки ткани очага воспаления фиксировали в 2,5% растворе глугарового альдегида на фосфатном буфере рН-7,4, контрастировали четырехокисью осмия, уранилацетатом и нитратом свинца по Рейнольдсу, ультратонкие срезы получали на УМТП-6 и просматри-
вали на электронном микроскопе ПЭМ-100 при ускоряющем напряжении 50 и 75 кВт. На электронограм-мах качественно оценивали состояние клеток и межклеточного вещества соединительной ткани в очагах воспаления.
Полученные цифровые данные обработаны статистически, считались достоверными при Р<0,05 и представлены в виде таблиц и графиков. По общепринятым методам рассчитаны коэффициенты корреляции между основными показателями клеточных реакций в очагах воспаления (Мерков А.Н., Поляков А.Е., 1974; Ллойд Э„ 1989).
Создавая модель воспаления мы стремились, чтобы она отвечала следующим требованиям; хорошей воспроизводимостью, точной дозировкой воспалительного агента, локализованности процесса, возможности изучать разные виды и формы воспаления, проводить количественную оценку всех фаз воспаления, изучать влияние различных факторов на механизмы воспаления.
Базовой (контрольной) моделью воспалительного процесса в наших исследованиях являлась следующая. Изготавливают стандартную диффузионную камеру
3x1 мм, объемом 2,5 мм^, которая состоит из милипо-рового фильтра с диаметром пор 0,3-0,5 мкм. Камеру стерилизуют, заполняют физиологическим раствором и вводят под кожу лабораторным животным. Через определенные сроки, соответствующие основным стадиям воспалительного процесса, кусочки ткани вместе с камерами извлекают и после стандартной гистологической проводки и окраски гематоксилин-эозином микроскопируют. Часть материала осмируют, Получают ультратонкие срезы, контрастируют по Рейнольдсу и исследуют в электронном микроскопе. На микропрепаратах количественно при помощи окуляра-микрометра и сетки Автандилова определяют интенсивность и продолжительность клеточных реакций воспаления. Лейкоцитарная фаза воспаления характеризуется толщиной лейкоцитарного вала вокруг камеры, концентрацией нейтрофилов и началом их массовой гибели. Эта точка служит временной границей лейкоцитарной и макрофагической фаз воспаления, Вторая стадия (макрофагическая) определяется толщиной клеточного вала вокруг камеры с преобладанием в нем макрофагов, концентрацией макрофагов в вале, Третья фаза - фибробластическая. Началом ее является момент образования вокруг камеры четырех слоев фибробластов. В формирующейся капсуле подсчитывают ее толщину, концентрацию фибробластов, число слоев фибробластов. Цифровые данные выносятся на график, по которому определяют продолжительность и интенсивность протекания клеточных реакций при воспалении (рис. 1).
Ультраструктурные характеристики клеток, реализующих воспаление, позволяют качественно оценить их
Химия, биология
■ -
Рис. 1. МетоА оценки динамики и количественных показателей клеточных реакций в очаге воспаления:
—--- - плотность лейкоцитов;
_ . _ , _ _ плотность макрофагов; —. / ___ . плотность фибробласгов 5 ——_--- - число слоев фи5ро6ластоз-г
- лейкоцитарная фаза;
- макрофагическая фаза;
- фибробластическая фаза < Т - время удзоения числа слоев фибробластов
шш
морфофункциональное состояние в динамике процесса.
Установлено, что у контрольных животных воспалительный процесс протекает по классической схеме асептического воспаления: в течение первых суток развивается лейкоцитарная фаза с образованием вала вокруг камеры толщиной 150±17 мкм с максимальной плотностью клеток 25-30 в 1000 мкм^, Соотношение нейтрофил: мононуклеар на этот срок составляет 3:1. На вторые сутки процесса вокруг камеры формируется клеточный вал толщиной 100±12 мкм с преобладанием в нем макрофагов (макрофагическая фаза воспаления). Начиная с третьих суток, вокруг камеры формируется фибробластическая капсула, толщина которой максимальна на десятые сутки -100±15 мкм, Затем капсула уплотняется, толщина ее уменьшается и к 20 суткам воспалительный процесс завершается образованием вокруг камеры плотной соединительнотканой капсулы.
Таким образом, при использовании контрольной (базовой) модели воспаления мы наблюдали все признаки классического острого воспаления: последовательная смена клеточных фаз, завершение воспаления в короткие сроки, полная изоляция инородного тела от прилегающих тканей.
Аналогичным способом исследовали динамику стафилококкового, паразитарного, инфекционного и грибкового воспалений. Внутрь камер помещали соответственно дозированную взвесь стафилококка, экзо-метаболитов паразитов, споры грибов, бактерии псевдотуберкулеза, Как видно на рис.2, при асептическом воспалении лейкоцитарная фаза протекает в течение суток, макрофагическая - в течение 2 суток, фибробластическая -17 суток, процесс завершается на 20 сутки; при стафилококковом воспалении - в течение 10, 13, 27 суток соответственно, процесс завершается на 30 сутки; при паразитарном - 5, 5, 5 суток (начало) соответственно; при инфекционном: 5-7, 5-10, 5 суток (начало) соответственно, Воспаление при пара-
ШгШ и 1 1 Я 1 асептическое
гнойное
паразитарное
Г '"1 8 > »"Ч » 1 < I ' II » » » » » » Г*ТТ Г у 1 '.....I 'Г- 1 УП1
О 2 4 б 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30
время (сут.)
Рис. 2. Продолжительность клеточных фаз при разных формах воспаления:
- лейкоцитарная фаза;
- макрофагическая фаза; ШИШН!! - фибробластическая фаза
У77Я
хроническое воспаление
энергетическим дисбаланс
противовоспалительная терапия
Рис. Ъ. Функциональные связи клеток очага воспаления и степень их изменения под влиянием про- и противовоспалительных факторов
инфекционное
зитарном и инфекционном процессе не заканчивается к 30 суткам эксперимента.
Таким образом, с повышением повреждающей способности воспалительного агента прогрессивно увеличивается время течения лейкоцитарной, макро-фагической и фибробластической фаз воспаления, происходит наложение фаз друг на друга, воспалительный процесс не завершается и наступает его хро-низация.
В следующей серии опытов, создавая у животных гипо- и гипертиреоз, который сопровождался энергетическим дисбалансом в организме, мы получали хро-низацию воспалительного процесса, его затягивание на 10-15 суток без нарушения последовательности клеточных фаз. Лечение животных противовоспалительными препаратами оптимизировало течение воспаления: сокращалось время протекания процесса, уменьшался объем воспалительного очага, образовывалась более тонкая фиброзная капсула.
В целом можно считать, что структуру, динамику и исход воспаления определяет функционирование системы клеток очага воспаления, из которых основными "фигурами" являются нейтрофил, макрофаг и фиброб-ласт. Морфологическими критериями их деятельности служат следующие показатели: толщина лейкоцитарного вала, плотность нейтрофилов в лейкоцитарном вале, толщина макрофагического вала, плотность макрофагов в вале, толщина фибробластической капсулы, число слоев фибробластов в капсуле. Корреляционные связи между этими параметрами отражают уровень функционирования всей системы «нейтрофил» - «макрофаг» - «фибробласт». Степень дезинтеграции между клетками, реализующими воспаление, зависит от силы и специфичности повреждающего агента, состояния функциональных систем организма, энергообеспечения и других факторов, нарушающих ауторе-гуляторные механизмы воспаления. Противовоспалительный эффект лекарственных препаратов направлен на восстановление функциональных корреляций между нейтрофилом, макрофагом и фибробластом, повышение устойчивости и адаптации системы клеток при работе в экстремальных условиях. Причем наиболее "уязвимым" элементом системы является макрофаг, связи которого разрушаются сильнее, чем у других клеток и медленнее восстанавливаются (рис.3).
Исходя из вышеизложенного, мы можем выделить основные причины и морфологические критерии хро-низации воспалительного процесса. Причинами затягивания процесса воспаления могут быть эндогенные и экзогенные факторы. Эндогенные факторы включают состояние самого организма (стресс, нарушение энергетического обмена, гормональный дисбаланс, голодание, авитаминозы, иммунодефицит и другие явления, приводящие к снижению защитных механизмов), а экзогенные связаны со свойствами воспали-
тельного агента (размеры, физико-химические параметры, антигенность, токсичность, способность к пер-систированию, структурные особенности и другие факторы, препятствующие фагоцитозу). Морфологическими критериями хронизации воспаления являются: 1) длительное течение лейкоцитарной и, особенно, мак-рофагической фаз воспаления; 2) наложение фаз процесса друг на друга; 3) снижение фагоцитарных функций клеток (ФИ, ФЧ, БА, хемотаксис); 4) медленное фиброзирование очага воспаления; 5) образование "неполноценной" соединительнотканной капсулы (мало коллагена, присутствие макрофагов, низкая плотность фибробластов, слабая их ориентация).
Ультраструктурными критериями хронического воспаления можно считать; большое количество в очаге незрелых и неактивных форм нейтрофилов, макрофагов и фибробластов, "фигуры" незавершенного фагоцитоза, слабое развитие в клетках вакуолярно-лизосомального и секреторного аппарата, измененная поверхность плазмолеммы, присутствие большого количества эозинофилов, тучных клеток, лимфоцитов, плазматических клеток, несовершенный фибриллогенез коллагена,
Библиографический список
1, Лэйда 3„ Госсрау Р„ Шиблер T, Гистохимия ферментов: лабораторные методы, - М.: Мир, - 1982, - 272с,
2, Майборода A.A. Динамическая структура очага воспаления // Морфофизиологические критерии адаптивных состояний, - Иркутск, 1979. - С,38-49,
3, Маянский Д.Н, Хроническое воспаление, - М,: Медицина, - 1991. - 272 с,
4, Меньшиков В.В., Делекторская АН., Золотницкая Р,П, и др, Лабораторные методы исследования в клинике: Справочник.
- М.: Медицина. - 1987, - 368 с.
5, Мерков А.Н., Поляков ЛЕ. Статистика: пособие для врачей.
- Л: Медицина, 1974. - 384с,
<6, Пауков B.C., Гостищев В,К., Ермакова Н.Г, и др. Иммунопатология и морфология хронического воспаления // Архив патологии. - 1996. - Т. 58. - №1, - С,28-33.
7, Серов В.6., Шехтер A.B. Соединительная ткань, - М.: Медицина, 1981, - 321 с.
8, Струков А, И, Новые аспекты учения о воспалении II Архив патологии. - 1981. - №1. - С. 3-12.
9, Струков А.И., Кауфман О.Я, Гранулематозное воспаление и гранулематозные болезни. - М.: Медицина, 1989. - 184 с,
10, Фримель Г, Иммунологические методы. - М,: Медицина, 1987. - 472 с.
11, Gallin J. Human neutrophil heterogeneity exits, but meaningful II Blood. - 1992. - Vol. 63, - P, 977-983,
12, Kiebanoff S,J„ Clark R.A. The neutrophil: function and disor-des, - Amsterdam, - 1988. - Slip,
13, Kiebanoff SJ, Phagocyte cells II Inflammation, - 1989, - N-Y, - P, 391-444,
14, Rebuck J. W„ Crowlly J.H, A method of studying leukocyte function in vivo ¡I Ann. 4 Acad, Sei. - 1971. - 59, -P.757-805.
