Патогенетическая микробиология (часть 3)

Признание важности реактивных сдвигов для развития септического процесса долго оставалось декларацией. Лишь в последнее время в связи с детализацией знаний о молекулярных основах воспаления эта позиция стала обретать конкретные очертания. Суммируя классические и современные взгляды, сепсис (септический синдром) можно рассматривать как неспецифическую микробную интоксикацию, опосредованную через дестабилизацию потенциальных эффекторов воспаления, подобно тому как анафилактические реакции возникают при антигениндуцированной активации тучных клеток. Именно гиперпродукция эндогенных медиаторов, побуждаемая микробными дериватами, служит причиной разнообразных расстройств, которые могут привести к тяжелой полиорганной недостаточности (сепсис не щадит ни одного органа!) и фатальному извращению гемодинамики (септический шок) (табл. 2).

Таблица 2

Возможные медиаторы сепсиса

Фактор	Патофизиологические эффекты (точка приложения)
Цитокины (туморонекротический фактор-альфа, интерлейкины-1, -6, -8)	Имитация септического синдрома и его частных признаков
Фактор Хагемана (фактор XII), тканевой фактор (внешний тромбопластин), фактор Х	Гемокоагуляция, фибринолиз
Система комплемента	Хемотаксис, адгезия и агрегация нейтрофилов, утечка из капилляров
Эндорфины	Гипотензия
Лейкотриены и тромбоксаны	Агрегация тромбоцитов, адгезия нейтрофилов, утечка из капилляров, ослабление сократимости миокарда
Простагландины (особенно Е2 и I2)	Гипотензия, адгезия нейтрофилов на эндотелии, лихорадка, мышечные боли, протеолиз мышц
Брадикинин (через фактор XII и калликреин)	Гипотензия, утечка из капилляров
Серотонин	Легочная гипертензия, утечка из капилляров
Гистамин	Гипотензия, утечка из капилляров
Фактор активации тромбоцитов	Гипотензия, утечка из капилляров, агрегация тромбоцитов, активация лейкоцитов, ослабление сократимости миокарда
Продукты фагоцитов — гидролазы, катионные белки, кислородные радикалы	Повреждение эндотелия, утечка из капилляров
Миокардиальный депрессант	Ослабление сократимости миокарда
Эндотелин-1	Вазоконстрикция (особенно в почках)
Оксид азота (фактор релаксации эндотелия)	Гипотензия

Развитие септического процесса базируется на двух главных патофизиологических механизмах — повышении проницаемости микрососудов и склонности к внутрисосудистой гемокоагуляции. Центральным звеном, от которого зависят все последующие события, является поражение эндотелия. Под этим следует понимать не только структурное повреждение (признак далеко зашедшего процесса), но и несбалансированную активацию эндотелиоцитов, выводящую их из-под гомеостатического контроля. На эндотелиальных клетках возрастает число рецепторов для адгезивных молекул лейкоцитов. Это прежде всего сказывается на взаимоотношениях с нейтрофилами. Подвергаясь активации, они повреждают сосудистую стенку, увеличивая ее проницаемость для плазмы. Утечка из капилляров создает основу для падения кровяного давления, нарушения кровоснабжения и кислородного голодания (в финальной стадии — катастрофического) тканей.

Особенно драматичны события в легких, так как именно здесь секвестрируется большинство нейтрофилов. Острый респираторный дистресс-синдром доминирует в спектре многочисленных органных поражений при сепсисе. Он выделен в самостоятельную нозологическую единицу в 1960-х годах, объединив разрозненные наблюдения о дыхательной недостаточности некардиогенной природы — шоковое легкое, травматический отек легких, некардиогенный отек легких, посттрансфузионное легкое, массивный коллапс легких. В основе синдрома лежит повышенная проницаемость альвеолярных капилляров, обусловленная диффузным повреждением активированными нейтрофилами микроциркуляторного ложа. Деструкция, захватывающая стенку альвеол, вызывает накопление внутриальвеолярного экссудата, сокращая дыхательную поверхность легких.

Гиперактивация эндотелиоцитов отражается и на гомеостазе плазмы, повышая склонность к тромбообразованию. При ослаблении контролирующих рычагов это ведет к одному из ключевых проявлений сепсиса — диссеминированной коагулопатии.

Усиление тромбогенной функции эндотелия связано по меньшей мере с тремя причинами.

Во-первых, подобно другим клеткам, эндотелиоциты содержат прокоагулянт (внешний тромбопластин, или тканевой фактор), образование которого многократно усиливается при активации. В этом отношении с ними могут конкурировать лишь макрофаги и нейтрофилы, которые тоже способны к реактивному выбросу тромбогенных начал.

Во-вторых, на поверхности эндотелиальных клеток имеется тромбомодулин — белок, обладающий свойствами антикоагулянта. В отличие от тромбопластина его синтез снижается при стимуляции, в том числе флогогенными цитокинами.

Наконец, эндотелиоциты продуцируют фактор, блокирующий активацию плазминогена, секреция которого, как и тромбопластина, возрастает при активации эндотелиальных клеток.

В целом стимулированные эндотелиоциты являются зоной риска по тромбообразованию, угрожая местными осложнениями и системной гемокоагуляцией. Этому способствует и усиление рецепторзависимой адгезии тромбоцитов с подключением внутреннего (тромбоцитарного) механизма свертывания крови. Возможен порочный круг: тромбин, образующийся при участии стимулированного эндотелия, активирует эндотелиоциты, стабилизируя синтез собственного индуктора — эндотелиоцитарного тромбопластина.

Классическим индуктором септического синдрома является липополисахаридный эндотоксин (ЛПС) грамотрицательных бактерий (у грамположительных бактерий эту роль, хотя и менее успешно, выполняют пептидогликан и тейхоевые кислоты). Попадая в кровь, ЛПС втягивает в реакцию множество мишеней, активируя лейкоциты, тромбоциты, эндотелиоциты, комплемент и др. Не случайно патогенетические схемы ЛПС-интоксикации перегружены деталями, иллюстрирующими изобилие эффектов ЛПС в системах воспаления и иммунитета. Высказывалось предположение, что все начинается с комплемента (активация по альтернативному пути), производные которого (прежде всего С5а) растормаживают последующие звенья септического каскада. Современная позиция менее прямолинейна: главным источником пусковых факторов считается не плазма, а активированные клетки.

Идея о внутрисосудистом воспалении стимулировала развитие представлений о физиологических токсинах, которые опосредуют дестабилизирующий эффект экзогенных флогогенов в каскаде межклеточных и гуморально-клеточных взаимодействий. Наиболее логично это отражено в концепции о флогогенных цитокинах (см. «Механизмы противоинфекционного иммунитета», «Воспаление и иммунитет»). Обобщенная формула гласит, что в основе септической патологии лежит неконтролируемый дисбаланс («метаболическая анархия») в системе цитокинов и их ингибиторов.

Как уже говорилось, способностью к продукции цитокинов наделены многие клетки, но далеко не все из них причастны к инициации септического синдрома. Для этого они должны отвечать по меньшей мере двум условиям:

1. продуцировать патогенетически значимое количество флогогенных (септикогенных) цитокинов;
2. оперативно секретировать их в кровяное русло.

Первыми в реакцию на внутрисосудистое внедрение чужеродных агентов включаются макрофаги, фиксированные в строме печени, легких, селезенки, костного мозга. При стимуляции они секретируют множество биологически активных молекул, в том числе большинство из известных цитокинов. Это позволяет думать, что именно активированные макрофаги служат опережающим источником септикогенных молекул. Наряду с этим имеют значение и макрофагальные цитокины (монокины), которые поступают в кровь непосредственно из очагов воспаления.

Секреция цитокинов неодинаково выражена при клиренсе различных материалов. Это связано с особенностями активации макрофагов через разные рецепторы, влияя на развитие септического синдрома. К примеру, ЛПС воспринимаются несколькими клеточными рецепторами, но лишь подключение CD14 и тольподобных рецепторов (TLR) типа 4 обеспечивает выраженный секреторный ответ макрофагов на малые концентрации ЛПС. В этой реакции участвуют особые острофазные белки сыворотки, которые, соединяясь с липидным фрагментом ЛПС, опсонизируют его для взаимодействия с клетками. ЛПС-связывающие белки инициируют секреторный ответ макрофагов при клинически значимой эндотоксинемии. Это обеспечивает септикогенность минимальных дозировок ЛПС и лидирующую роль макрофагов в патогенезе ЛПС-индуцированных осложнений.

Из обширного арсенала цитокинов в нашем контексте наибольший интерес представляют туморонекротический фактор-альфа (ТНФ-a), интерлейкины-1, -6, -8 и гамма-интерферон. Приоритет отдается ТНФ-a. Его главный источник — макрофаги, но ТНФ-a-рецепторы есть на всех клетках за исключением эритроцитов. Это определяет необыкновенно широкий спектр физиологических и патофизиологических эффектов ТНФ-a (табл. 3). Внутривенное введение ТНФ-a воспроизводит многие признаки сепсиса, включая нейтропению, отек легких, падение кровяного давления. Сходным действием обладает интерлейкин-1, но по кинетике накопления в крови после введения ЛПС он отстает от ТНФ-a. Важно и то, что действие ТНФ-a на чувствительные клетки продолжается в течение 24—36 ч. Это означает, что реакция фактически трансформируется в процесс, когда мишень поддерживается в активированном состоянии после элиминации пускового агента. В эксперименте антитела против ТНФ-a блокируют септические симптомы и защищают от летальных исходов грамотрицательной бактериемии.

Таблица 3

Биологическая активность цитокинов, связанных с развитием септического синдрома

Цитокин	Основные эффекты
ТНФ-a	Повышение адгезивности (усиление экспрессии адгезивных молекул) эндотелиальных клеток, нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, моноцитов и (в меньшей степени) лимфоцитов Повышение тромбогенной (усиление продукции внешнего тромбопластина) и ослабление антикоагулянтной (ослабление экспрессии поверхностного тромбомодулина) активности эндотелиальных клеток Повышение проницаемости сосудов (прямая токсичность для эндотелиальных клеток) Стимуляция синтеза острофазных белков (активация гепатоцитов) Пирогенность (прямое действие на гипоталамус) Активация макрофагов (усиление продукции интерлейкинов-1, -6, -8, фактора активации тромбоцитов, лейкотриенов, тромбоксана А2, простагландинов) Усиление мобилизации костномозговых предшественников нейтрофилов; повышение фагоцитарной активности нейтрофилов Усиление секреции коллагеназы; вариабельные эффекты на пролиферацию фибробластов (в зависимости от присутствия других медиаторов) Снижение трансмембранного потенциала мышечных клеток и ослабление сократительной активности кардиомиоцитов Снижение кровяного давления, шок Индукция молекул главного комплекса гистосовместимости класса 1 (HLA-1)Подавление активности липопротеинлипазы и метаболизма жировых клеток; истощение энергетического потенциала мышечных клетокСтимуляция реакций гиперчувствительности замедленного типа (образование гранулем)
Интерлейкин-1	Усиление адгезии (повышение экспрессии адгезивных молекул) эндотелиальных клеток, нейтрофилов, эозинофилов, базофилов, моноцитов и (в меньшей степени) лимфоцитов Активация эндотелиоцитов (повышение продукции тромбопластина, ингибитора активации плазминогена, простагландинов, фактора активации тромбоцитов) Стимуляция синтеза острофазных белков (активация гепатоцитов) Пирогенность (прямое действие на гипоталамус) Активация макрофагов (усиление продукции ТНФ-a, интерлейкина-6, фактора активации тромбоцитов, лейкотриенов, тромбоксана А2, простагландинов; аутокринная активация) Синергическое действие с ТНФ-a; повышение чувствительности клеток к ТНФ-a Усиление аккумуляции и активации нейтрофилов Усиление секреции коллагеназы синовиальными клетками; регуляция пролиферации и секреторной активности фибробластов Усиление секреции адренокортикотропного гормона Подавление активности липопротеинлипазы Активация Т-лимфоцитов (продукция лимфокинов); стабилизирующий эффект на пролиферацию В-лимфоцитов и образование антител
Интерлейкин-6	Стимуляция синтеза острофазных белков (активация гепатоцитов) Активация эндотелиоцитов (синтез ростового фактора тромбоцитов, повышение проницаемости) Усиление секреции адренокортикотропного гормона Усиление активации Т- и В-клеток Торможение продукции ТНФ-a при интратрахеальной инсталляции ЛПС Мобилизация нейтрофилов в очаги воспаления
Интерлейкин-8	Хемотаксис нейтрофилов и лимфоцитов Аккумуляция нейтрофилов в очагах воспаления (локальное действие) Подавление эмиграции нейтрофилов в очаги воспаления (системный эффект при внутривенном введении)
Гамма- интерферон	Усиление ЛПС-индуцированной секреции макрофагами ТНФ-альфа, интерлейкинов-1, -6; усиление биоцидности макрофагов и экспрессии ТНФ-альфа-рецепторов Усиление экспрессии адгезивных молекул на эндотелиоцитах и лейкоцитах Синергические эффекты с ТНФ-альфа и другими цитокинами Пирогенность (прямое действие на гипоталамус) Усиление мобилизационных реакций нейтрофилов Усиление активации В-лимфоцитов (продукция антител) Усиление адгезии лимфоцитов на эндотелиальных клетках Индукция молекул главного комплекса гистосовместимости классов 1 и 2 (HLA-1, -2) Ослабление продукции гранулоцитарно-макрофагального колониестимулирующего фактора

Ограниченный набор инструктивных молекул и активированных клеток — лишь начало процесса. При ослаблении гомеостатического контроля число патогенетически значимых сигналов быстро нарастает и отыскать «начало того конца, которым заканчивается начало» невозможно. События эволюционируют по принципу мишень—эффектор, хотя для сетевых (т.е. взаимообусловленных и взаимосвязанных) реакций эти понятия диалектичны, а потому не абсолютны: каждая мишень на определенном этапе выступает в роли эффектора и, наоборот, любой эффектор может оказаться мишенью. Правильнее говорить о первичных, вторичных и т. д. мишенях и эффекторах, имея в виду последовательность их подключения к процессу. Уровень замыкания связей определяет глубину патологии. Чем более простыми средствами устраняются первичный и последующие эффекторы, тем менее сложен комплекс запускаемых ими реакций. Это великолепно иллюстрируется патогенезом септического синдрома. Центральным (инициаторным) звеном здесь является цитокинопосредованное взаимодействие макрофагов и эндотелиальных клеток. Декомпенсированная реакция вынуждает ответ в следующем эшелоне мишеней — эффекторов и т.д. Очевидно, что для обратного развития событий (т.е. для саногенеза) необходим перевес компенсаторных механизмов хотя бы на одной из ступеней патогенетического каскада.