Системная воспалительная реакция. Сепсис

Воспаление - типовая защитная реакция на местное повреждение. Эволюция взглядов на природу воспаления во многом отражает развитие фундаментальных общебиологических представлений о реакции организма на воздействие повреждающих факторов. Обобщение новых данных позволило выйти на качественно иной уровень понимания воспаления как общепатологического процесса, лежащего в основе патогенеза многих критических состояний, включая сепсис, тяжелую ожоговую и механическую травму, деструктивный панкреатит и др.

Основное содержание современных представлений о воспалении

Воспаление имеет адаптационно-приспособительный характер, обусловленный реакцией защитных механизмов организма на местное повреждение Классические признаки локального воспаления - гиперемия, локальное повышение температуры, отек, боль - связаны с:

• морфо-функциональной перестройкой эндотелиоцитов посткапиллярных венул,
• коагуляцией крови в посткапиллярных венулах,
• адгезией и трансэндотелиальной миграцией лейкоцитов,
• активацией комплемента,
• кининогенезом,
• расширением артериол,
• дегрануляцией мастоцитов.

Особое место среди медиаторов воспаления занимает цитокиновая сеть, контролирующая процессы реализации иммунной и воспалительной реактивности Главные продуценты цитокинов - Т-клетки и активированные макрофаги, а также, в той или иной степени, другие виды лейкоцитов, эндотелиоциты посткапиллярных венул, тромбоциты и различные типы стромальных клеток. Цитокины действуют прежде всего в очаге воспаления и в реагирующих лимфоидных органах, выполняя в итоге ряд защитных функций.

Медиаторы в малых количествах способны активировать макрофаги и тромбоциты, стимулировать выброс из эндотелия молекул адгезии и продукцию гормона роста. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами интерлейкинами ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, ФНО, а также их эндогенными антагонистами, такими как ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, растворимые рецепторы к ФНО, получившими название антивоспалительных медиаторов. В нормальных условиях за счет поддержания баланса взаимоотношений между про- и антивоспалительными медиаторами создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомеостаза. К системным адаптационным изменениям при остром воспалении можно отнести:

• стрессорную реактивность нейроэндокринной системы,
• лихорадку,
• выход нейтрофилов в циркуляторное русло из сосудистого и костномозгового депо,
• усиление лейкоцитопоэза в костном мозге,
• гиперпродукцию белков острой фазы в печени,
• развитие генерализованных форм иммунного ответа.

Нормальная концентрация ключевых провоспалительных цитокинов в крови обычно не превышает 5-10 пкг/мл. При выраженном локальном воспалении или несостоятельности механизмов, ограничивающих его течение, некоторые из цитокинов - ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10, ТСР-бета, у-INF - могут выходить в системную циркуляцию, оказывая длиннодистантные воздействия за пределами первичного очага. В этих случаях их содержание в крови может в десятки и даже сотни раз превышать нормальные значения. При неспособности регулирующих систем к поддержанию гомеостаза деструктивные эффекты цитокинов и других медиаторов начинают доминировать, что приводит к нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров, запуску синдрома ДВС, формированию отдаленных очагов системного воспаления, развитию органной дисфункции. Вторичные гуморальные факторы системного воспаления включают практически все известные эндогенные биологически активные субстанции ферменты, гормоны, продукты и регуляторы метаболизма (всего более 200 биологически активных веществ).

Суммарные эффекты, оказываемые медиаторами, формируют синдром системной воспалительной реакции (СВР).

В ее развитии стали выделять три основных этапа

Этап 1. Локальная продукция цитокинов в ответ на инфекцию

Особое место среди медиаторов воспаления занимает цитокиновая сеть, контролирующая процессы реализации иммунной и воспалительной реактивности. Основные продуценты цитокинов - Т-клетки и активированные макрофаги, а также в той или иной степени другие виды лейкоцитов, эндотелиоциты посткапиллярных венул (ПКВ), тромбоциты и различные типы стромальных клеток. Цитокины приоритетно действуют в очаге воспаления и на территории реагирующих лимфоидных органов, выполняют, в конечном счете, ряд защитных функций, участвуя в процессах заживления ран и защиты клеток организма от патогенных микроорганизмов.

Этап 2. Выброс малого количества цитокинов в системный кровоток

Малые количества медиаторов способны активировать макрофаги, тромбоциты, выброс из эндотелия молекул адгезии, продукцию гормона роста. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами (интерлейкинами ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8, фактором некроза опухоли (ФНО) и др) и их эндогенными антагонистами, такими как ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, растворимые рецепторы к ФНО и др., получившими название антивоспалительных медиаторов. За счет поддержания баланса и контролируемых взаимоотношений между про- и антивоспалительными медиаторами в нормальных условиях, создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомеостаза. К системным адаптационным изменениям при остром воспалении можно отнести стрессорную реактивность нейроэндокринной системы, лихорадку, выход нейтрофилов в циркуляцию из сосудистого и костномозгового депо, усиление лейкоцитопоэза в костном мозге, гиперпродукцию белков острой фазы в печени, развитие генерализованных форм иммунного ответа.

Этап 3. Генерализация воспалительной реакции

При выраженном воспалении или его системной несостоятельности некоторые виды цитокинов ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10, трансформирующий фактор роста ß, ИФН-у (при вирусных инфекциях) могут проникать в системную циркуляцию, накапливаться там в количествах, достаточных для реализации своих длиннодистантных эффектов. В случае неспособности регулирующих систем к поддержанию гомеостаза деструктивные эффекты цитокинов и других медиаторов начинают доминировать, что приводит к нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров, запуску синдрома ДВС, формированию отдаленных очагов системного воспаления, развитию моно- и полиорганной дисфункции. В качестве факторов системного повреждения, по-видимому, могут выступать и любые нарушения гомеостаза, способные восприниматься иммунной системой как повреждающие или потенциально повреждающие.

На этой стадии синдрома СВР с позиций взаимодействия про- и антивоспали-тельных медиаторов возможно условное выделение двух периодов.

Первый, начальный - период гипервоспаления, характеризующийся выбросом сверхвысоких концентраций провоспалительных цитокинов, окиси азота, что сопровождается развитием шока и ранним формированием синдрома полиорганной недостаточности (ПОН). Однако уже в данный момент происходит компенсаторное выделение антивоспалительных цитокинов, скорость их секреции, концентрация в крови и тканях постепенно нарастает с паралельным снижением содержания медиаторов воспаления. Развивается компенсаторный антивоспалительный ответ, сочетающийся со снижением функциональной активности иммуннокомпетентных клеток - период «иммунного паралича» У некоторых пациентов в силу генетической детерминации или изменённой под действием факторов внешней среды реактивности сразу регистрируют формирование устойчивой антивоспалительной реакции.

Принципиальные отличия системного воспаления от «классического» выражаются в развитии системной реакции на первичную альтерацию. Провоспалительные механизмы в этом случае теряют свою защитную функцию локализации факторов повреждения и сами становятся главной движущей силой патологического процесса.

Накопление в крови провоспалительных медиаторов и развивающиеся при этом клинические изменения рассматривают в качестве ССВР. Формализация представлений о природе воспаления в виде ССВР была в определённой степени случайной понятие сепсис-синдрома ввели при попытке более точного определения группы больных с сепсисом во время проведения клинических испытаний. Следующий шаг был определяющим - работая над задачей определения сепсиса, согласительная конференция 1991 г American College Chest Physicians/Society Critical Care Medicine, оттолкнувшись от фундаментальных исследований в области воспаления, сформулировала понятие ССВР, подчеркнув его неспецифичность.

Патогенез сепсиса

Образное определение патогенеза сепсиса сформулировал И В Давыдовский в 30-х годах XX века «Инфекционная болезнь - это своеобразное отражение двусторонней деятельности, она не имеет ничего общего ни с банальной интоксикацией, ни с нападением «агрессора», пускающего в ход отравляющие вещества.

Причины инфекции надо искать в физиологии организма, а не в физиологии микроба».

В XXI веке (2001 г) это определение нашло отражение в концепции PIRO (ПИРО), которая предполагает 4 звена патогенеза сепсиса. Предрасположенность (Predisposition), включающую различные генетические факторы (генетический полиморфизм Тоll-подобных рецепторов, полиморфизм кодирования генов ИЛ-1, ФНО, CD14 и т д), наличие сопутствующих заболеваний, иммуносупрессию, возрастной фактор, Инфекцию (Infection), факторы патогенности, локализация очага, Реакцию (Response) организма на инфекцию - синдром СВР и Органную дисфункцию (Organ dysfunction).

Концепция PIRО

Экспериментальные исследования патофизиологических механизмов развития сепсиса в конце XX века привели к выводу, что полиорганная дисфункция при сепсисе - следствие ранней и избыточной продукции провоспалительных цитокинов («избыток ССВР») в ответ на инфекцию, однако неудачи антицитокиновой терапии поставили эту концепцию под сомнение.

«Новая» патофизиологическая концепция («теория хаоса», J Marshall, 2000) предполагает многообразие взаимодействующих про- и противовоспалительных механизмов «Основа системной воспалительной реакции не только и не столько действие про- и противовоспалительных медиаторов, а осциляторные мультисистемные взаимодействия, синдром системной воспалительной реакции при сепсисе - не монотонная реакция, но симфония хаоса», а «детерминанта тяжести сепсиса - дисбаланс иммунитета и депрессия всех эндогенных механизмов противоинфекционной защиты».

Активация системного воспаления при сепсисе начинается с активации макрофагов. Посредником между макрофагом и микроорганизмом (инфектом) служат так называемые Тоll-подобные рецепторы (TLR), каждый из подтипов которых взаимодействует с факторами патогенности определенной группы возбудителей (например, TLR 2-го типа взамодействуют с пептидогликаном, липотейхоевой кислотой, клеточной стенкой грибов и т д, TLR 4-го типа - с липополисахаридом грамотрицательных бактерий).

Наиболее хорошо изучен патогенез грамотрицательного сепсиса. Липополисахарид (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий при попадании в системный кровоток связывает липополисахарид-связывающий белок (ЛПС-СБ), который переносит ЛПС на рецепторы CD14 макрофагов, усиливая ответ макрофагов на ЛПС в 1000 раз. Рецептор CD14 в комлексе с TLR4 и белком MD2 через ряд посредников вызывает активацию синтеза ядерного фактора каппа В (NFKB), который усиливает транскрипцию генов, отвечающих за синтез провоспалительных цитокинов - ФНО и ИЛ-1.

При этом при большом количестве липополисахарида в кровотоке «провоспалительные» посредники между ЛПС и макрофагами играют противовоспалительную роль, модулируя иммунный ответ («теория хаоса»). Так, ЛПС-СБ связывает избыток ЛПС в кровотоке, уменьшая передачу информации макрофагам, а растворимый рецептор CD14 усиливает перенос связанного с моноцитами ЛПС на липопротеины, уменьшая воспалительную реакцию.

Пути модуляции системного воспаления при сепсисе многообразны и практически не изучены, однако каждое из «провоспалительных» звеньев в определенных ситуациях становится «противоспалительным» звеном этого «хаоса».

Неспецифический фактор противоинфекционной защиты - активация системы комплемента, при этом кроме классического и альтернативного пути активации комплемента в последние годы выделяют лектиновый путь, в котором манно- зосвязываюший лектин (MBL) связывается с микробной клеткой в комплексе с серин-протеазами (MBL/MASP), напрямую расщепляя СЗ, неспецифически активирует систему комплемента.

Увеличение концентрации в кровотоке ФНО и ИЛ-1 становится пусковым моментом, запускающим каскад основных звеньев патогенеза сепсиса активация индуцибельной NO-синтазы с увеличением синтеза оксида азота (II), активация коагуляционного каскада и угнетение фибринолиза, повреждение коллагеновой матрицы легких, увеличение проницаемости эндотелия и т.д.

Увеличение в крови концентрации ИЛ-1, ФНО активирует индуцибельную NO-синтазу, что приводит к увеличению синтеза оксида азота (II) Он ответствен за развитие органной дисфункции при сепсисе за счет следующих эффектов увеличение выброса свободных радикалов, увеличение проницаемости и шунта, изменение активности ферментов, угнетение функции митохондрий, усиленный апоптоз, угнетение адгезии лейкоцитов, адгезии и агрегации тромбоцитов.

ФНО и ИЛ-1, а также наличие хемоаттрактантов в очаге приводит к миграции лейкоцитов к очагу воспаления, синтезу ими факторов адгезии (интегрины, селектины), секреции протеаз, свободных радикалов, лейкотриенов, эндотелинов, эйкозаноидов. Это приводит к повреждению эндотелия, воспалению, гиперкоагуляции, а эти эффекты, в свою очередь, усиливают миграцию лейкоцитов, их адгезию и дегрануляцию, замыкая порочный круг.

Для нарушений лимфоцитарного ростка крови при ССВР характерны лимфопения, «передифференцировка» провоспалительных Т-хелперов 1 в противовоспалительные Т-хелперы 2, усиление апоптоза.

Нарушения системы гемостаза при сепсисе также запускаются увеличением концентрации в крови ФНО, ИЛ-1,6, повреждением эндотелия капилляров с увеличением тканевого фактора ИЛ-6 и тканевой фактор активируют внешний мезанизм свертывания путем активации VII фактора, ФНО угнетает естественные антикоагулянты (протеин С, антитромбин III и тд) и нарушает фибринолиз [(например, вследствие активации ингибитора активатора плазминогена-1 (PAI-1)].

Таким образом, в патогенезе сепсиса выделяют 3 ключевых звена нарушений микроциркуляции воспалительная реакция на инфекцию (адгезия нейтрофилов к эндотелию капилляров, капиллярная «утечка», повреждение эндотелия), активация коагуляционного каскада и угнетение фибринолиза.

Системная воспалительная реакция и органная дисфункция

Локальное воспаление, сепсис, тяжелый сепсис и ПОН - звенья одной цепи при реакции организма на воспаление вследствие бактериальной, вирусной или грибковой инфекции. Тяжелый сепсис и септический шок составляют существенную часть ССВР организма на инфекцию и развиваются вследствие прогрессирования системного воспаления с нарушением функций органов и их систем.

В целом, с позиций современных знаний, патогенез органной дисфункции включает 10 последовательных шагов.

Активация системного воспаления

ССВР формируется на фоне бактериальной, вирусной или грибковой инвазии, шока любой природы, феномена ишемии\реперфузии, массивного тканевого повреждения, транслокации бактерий из кишечника.

Активация инициирующих факторов

В качестве системных активирующих факторов выступают коагуляционные протеины, тромбоциты, тучные клетки, системы контактной активации (продукция брадикинина) и активации комплемента.

Изменения в системе микроциркуляции

Вазодилатация и повышение сосудистой проницаемости. При локальном воспалении цель данных изменений - способствовать проникновению фагоцитов к месту повреждения. В случае активации СВ наблюдают снижение системного сосудистого тонуса и повреждение эндотелия сосудов на дистанции от первичного очага.

Продукция хемокинов и хемоаттрактантов

Главные эффекты хемокинов и хемоаттрактантов:

• маргинация нейтрофилов,
• освобождение провоспалительных цитокинов (ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-6) из моноцитов, лимфоцитов и некоторых других клеточных популяций,
• активация противовоспалительного ответа (возможно)

Маргинация («прилипание») нейтрофилов к эндотелию

При локальном воспалении хемоаттрактантный градиент ориентирует нейтрофилы в центр очага повреждения, тогда как при развитии СВ активированные нейтрофилы диффузно инфильтрируют периваскулярные пространства в различных органах и тканях.

Системная активация моноцитов/макрофагов.

Повреждение микроциркуляторного русла

Запуск СВ сопровождается активацией процессов свободно-радикального окисления и повреждением эндотелия с локальной активацией тромбоцитов в месте повреждения.

Нарушения тканевой перфузии

Вследствие повреждения эндотелия, возникновения микротромбозов и снижения перфузии в некоторых зонах микроциркуляции кровоток может полностью останавливаться.

Фокальные некрозы

Полная остановка кровотока в отдельных участках микроциркуляторного русла - причина появления локальных некрозов. Особенно уязвимы органы спланхнического бассейна.

Повторная активация факторов, инициирующих воспаление

Тканевые некрозы, возникшие вследствие СВ, в свою очередь, стимулируют его повторную активацию. Процесс становится аутокаталитическим, поддерживающим сам себя, даже в условиях радикальной санации инфекционного очага, или остановки кровотечения, или устранения другого первичного повреждающего фактора.

Септический шок возникает в результате избыточной вазодилатации, увеличения сосудистой проницаемости и миокардиальной дисфункции вследствие угнетения активности бета- и альфа-адренорецепторов миокарда (ограничение инотропной и хронотропной реакции), депрессивного действия NО на кардиомиоциты, увеличения концентрации эндогенных катехоламинов, но уменьшения их эффективности вследствие окисления супероксидазой, уменьшения плотности бета-адренорецепторов, нарушения транспорта Са2+, снижение чувствительности миофибрилл к Са2+, прогрессируя, септический шок ведет к гипоперфузии органов и тканей, ПОН и смерти.

Дисбаланс медиаторного каскада при сепсисе приводит к повреждению эндотелия и значимым нарушениям гемодинамики:

• увеличению сердечного выброса,
• снижению ОПСС,
• перераспределению органного кровотока,
• снижению сократительной способности миокарда.

Септический шок возникает в результате избыточной вазодилатации, увеличения сосудистой проницаемости и выраженной гипотензии, прогрессируя, он ведет к гипоперфузии органов и тканей, ПОН и смерти.

Единые общепринятые критерии органно-системной дисфункции на сегодняшний день отсутствуют. Для повседневной клинической практики наиболее приемлемы критерии А Baue et al. и SOFA.

Критерии органной дисфункции при сепсисе (2000)

Система, орган	Клинико-лабораторные показатели
Сердечно-сосудистая система	Клинико-лабораторные критерии Систолическое АД
Мочевыделительная система	Мочеотделение
Дыхательная система
	Увеличение содержания билирубина выше 20 мкмоль/л в течение 2 дней или повышение активности трансаминаз в два раза и более от нормы
Свертывающая система	Число тромбоцитов
Метаболическая дисфункция	pH дефицит оснований >5 0 мЭк/л содержание лактата в плазме в 1 5 раз выше нормы
	Менее 15 баллов по шкале Глазго

Шкала SOFA (Sepsis organ failure assessment) позволяет определять в количествен-ном выражении и тяжесть органно-системных нарушений. Нулевое значение по шкале SOFA указывает на отсутствие органной дисфункции. На сегодня информационная значимость шкалы SOFA при минимуме составляющих параметров имеет наиболее полноценное научное подтверждение, что делает возможным ее использование в большинстве отечественных лечебных учреждений.

Факторы риска возникновения органно-системной дисфункции:

• пожилой возраст,
• тяжелая сопутствующая патология,
• хронический алкоголизм,
• индекс тяжести общего состояния APACHE-II выше 15 баллов,
• генетическая предрасположенность к быстрой генерализации системного воспаления.

Орган, стоящий в самом начале цепи патологических повреждений при сепсисе, как правило, - легкие. При тяжелом сепсисе на фоне перитонита ОПЛ возникает в среднем в 40-60% случаев, а его наиболее тяжелую форму - ОРДС - диагностируют в 25-42% случаев. Функциональная несостоятельность других органов/ систем в 83,7% случаев реализуется на фоне ОПЛ. В этом отношении наиболее уязвимый орган - почки почечная дисфункция (ОПД) выступает в качестве компонента ПОН у 94,8% больных с тяжелым абдоминальным сепсисом Если олигоурия достаточно легко устранима в течение 1-3 дней, то нарушение азотовыделительной функции почек сохраняется на протяжении более длительного времени.

Синдром острой печеночной дисфункции регистрируют у трети пациентов с абдоминальным сепсисом, реже - при других клинических формах сепсиса. Признаки печеночной недостаточности почти всегда развиваются на фоне уже существующей функциональной недостаточности других органов, чаще всего присоединяясь к следующим комбинациям полиорганного синдрома ОПЛ+ОПД или шок+ОПЛ+ОПД.

Нарушение сознания - синдром энцефалопатии - возникает в среднем ко вторым суткам развития сепсиса и чаще встречается у пожилых и престарелых больных в условиях существующего синдрома ПОН. Существенную роль в развитии энцефалопатии играет тяжесть функциональных органных и гомеостатических нарушений, кумулятивные эффекты артериальной гипотонии и гипоксемии. В отличие от ОРДС, продолжительность возникших расстройств сознания не превышает 5-6 дней.

В самом распространенном виде последовательность становления ПОН выглядит следующим образом ОПЛ ± ШОК -» СПД -» Энцефалопатия -» Синдром острой печеночной дисфункции.

Главная особенность органной дисфункции при абдоминальном сепсисе, в отличие от других локализаций первичного очага, - тяжесть полиорганного синдрома и вовлечение большего числа систем в его структуру Факторы риска септического шока:

• пожилой возраст,
• тяжелая сопутствующая патология сердечно-сосудистой системы,
• хронические заболевания печени,
• индекс АРАСНЕ-И >17 баллов,
• бактериемия, вызванная грамотрицательным микроорганизмом.

Рефрактерный септический шок и прогрессирующая ПОН - главные причины гибели больных с сепсисом в остром периоде болезни. Увеличение числа органов, вовлеченных в процесс ПОН, повышает риск летального исхода заболевания, при этом в развитии органной дисфункции ведущую роль играет инфекционный процесс. Развитие органной дисфункции, дополнительной к исходно существующей, повышает риск смерти на 15-20%. Средний уровень летальности при сепсисе с недостаточностью по двум системам составляет 30-40%.

Бактериемия и сепсис

Бактериемия - присутствие бактериального инфекционного агента в системном кровотоке одно из возможных, но не обязательных проявлений сепсиса. При наличии критериев сепсиса, указанных выше, отсутствие бактериемии не должно влиять на постановку диагноза. Даже при самом скрупулезном соблюдении техники забора крови и использовании современных технологий детекции микроорганизмов у самых тяжелых больных частота регистрации бактериемии, как правило, не превышает 45%. Обнаружение микроорганизмов в кровотоке при отсутствии у пациента клинико-лабораторных подтверждений синдрома системного воспаления следует расценивать как транзиторную бактериемию.

Клиническая значимость регистрации бактериемии может заключаться в:

• подтверждении диагноза и определении этиологии инфекционного процесса,
• доказательстве механизма развития сепсиса (например, катетер-связанная инфекция),
• оценке тяжести течения патологического процесса (для некоторых ситуаций, например, при выявлении К pneumoniae, Р aeruginosa),
• обосновании выбора схемы антибактериального лечения,
• оценке эффективности лечения.

Клииико-лабораторные критерии системного воспаления

Клинико-лабораторные признаки ССВР неспецифичны, ее проявления характеризуют достаточно простыми диагностическими параметрами:

• гипер- или гипотермия тела,
• тахипноэ,
• тахикардия,
• изменение количества лейкоцитов в крови.

В основе диагностики синдрома ССВР лежит регистрация по крайней мере двух из четырех клинико-лабораторных параметров, приведенных в таблице.

Критерии диагностики сепсиса и септического шока

Патологический процесс	Клинико-лабораторные характеристики
ССВР - системная реакция организма на воздействие различных сильных раздражителен (инфекция травма операция и др)	Характеризуется двумя или более из следующих признаков температура тела >38 С или 90/мин частота дыхания >20/мин или гипервентиляция (РаСО2 12х10 9 /мл, или 10%
Сепсис - ССВР на инвазию микроорганизмов	Наличие очага инфекции и 2 или более признаков син­дрома системной воспалительной реакции
Тяжелый сепсис	Сепсис, сочетающийся с органной дисфункцией гипо­тензией нарушениями тканевой перфузии Проявления последней в частности - повышение концентрации лактата, олигурия острое нарушение сознания
Септический шок	Тяжелый сепсис с признаками тканевой и органной гипоперфузии, артериальной гипотонией, которую не удается устранить с помощью инфузионной терапии
Синдром полиорганной дисфункции/недостаточ­ности (ПОН)	Дисфункция по 2 и более системам
Рефрактерный септический шок	Артериальная гипотония сохраняющаяся, несмотря на адекватную инфузию применение инотропной и вазо- прессорной поддержки

Несмотря на несовершенство критериев ССВР (низкая специфичность), их чувствительность достигает 100%. Поэтому главный практический смысл диагностики синдрома ССВР состоит в выделении группы больных, вызывающих тревогу у клинициста, что требует переосмысления лечебной тактики и должного диагностического поиска, необходимого для своевременной и адекватной терапии.

С общебиологических позиций, сепсис - одна из клинических форм ССВР, где в качестве фактора, инициирующего повреждения, выступает микроорганизм. Таким образом, сепсис - патологический процесс, в основе которого лежит реакция организма в виде генерализованного (системного) воспаления на инфекцию различной природы (бактериальную, вирусную, грибковую).

Результатом клинической интерпретации такого взгляда на патогенез сепсиса стала классификация и критерии диагностики, предложенные согласительной конференцией Американского колледжа пульмонологов и Общества специалистов критической медицины (АССР/БССМ).

Низкая специфичность критериев ССВР послужила причиной разработки подходов дифференциальной диагностики синдрома инфекционного и неинфекционного генеза. На сегодняшний день наилучший диагностический тест для этой цели - определение содержания прокальцитонина в крови с помощью прямого измерения или полуколичественного экспресс-теста. Концентрация прокальцитонина в крови увеличивается при бактериальной или грибковой природе сепсиса

Диагностика сепсиса

В настоящее время возможна диагностика вторичного иммунодефицита и его степени, а также динамическая оценка состояния иммунной системы. Однако окончательных критериев не существует.

Требования к показателям, используемым для диагностики

• быть доступными в практике,
• объективно отражать состояние различных звеньев иммунитета,
• динамично реагировать на изменения в клиническом состоянии пациента при лечении.

• определение абсолютного количества лимфоцитов, НLА-DR моноцитов и апоптозных лимфоцитов,
• содержание иммуноглобулинов М, С, А в крови,
• фагоцитарной активности нейтрофилов.

Критерии диагностики иммунодефицита^

• абсолютное количество лимфоцитов в периферической крови менее 1,4х10 9 /л,
• количество НLA-DR-позитивных моноцитов менее 20%, апоптозных лимфоцитов - более 10%,
• уменьшение в крови содержания более чем в 1,5 раза от нормы (0,7- 2,1 г/л) и - ниже нормы (9-15 г/л), фагоцитарного индекса нейтрофилов на ранних стадиях фагоцитоза (ФИ 5 мин - ниже 10%).

Подсчет абсолютного количества лимфоцитов при общем анализе крови доступен в каждой клинике и очень информативен. Уменьшение лимфоцитов ниже 1,0х10 9 /л свидетельствует об иммунодефиците. Определение НLA-DR-позитивных моноцитов и апоптозных лимфоцитов (СD 95) также информативно, однако метод менее доступен, так как его проводят при помощи проточной цитофлуориметрии. Достаточно простым считают определение в крови содержания иммуноглобулинов (при помощи тест-систем) и фагоцитарной активности нейтрофилов (латекс-тест, микроскопия). Таким образом, вторичный иммунодефицит в составе ПОН можно диагностировать на основании трех критериев из пяти имеющихся. Значительное уменьшение лимфоцитов (менее 1,0х10 9 /л) и иммуноглобулинов (IgМ в 1,5 раза ниже нормы и IgG ниже нормы) с большой вероятностью говорит о вторичном иммунодефиците.

Определение концентрации цитокинов в сыворотке крови не имеет широкого распространения в клинической практике, поскольку ни один из известных медиаторов нельзя рассматривать как универсальный. Многочисленные исследования показывают, что выброс провоспалительных медиаторов дифференцирован. Содержание ФНО-а, ИЛ-1, 6, 8 в крови у здоровых доноров составляет в среднем от 0 до 100 пкг/мл. Летальной считают концентрацию 3000-4000 пкг/мл. Содержание ФНО-а связано с ранними событиями (шок), ИЛ-8 - с более поздними клиническими проявлениями (ДВС, тяжёлая гипоксия, смерть). Высокая концентрация ИЛ-6 характерна для молниеносного развития септического шока и коррелирует с летальностью. Пациентов с септическим шоком не считают гомогенной группой по содержанию цитокинов. Есть сообщения о существовании связи между стабильно высокой концентрацией ФНО, ИЛ-1, интерферона-а и летальностью. Возможно отсутствие корреляции между высоким содержанием цитокинов и шоком. При грамотрицательной и грибковой инфекции содержание гранулоцитарного колониестимулирующего фактора в крови повышается. Высокие его концентрации обнаруживают у пациентов с нейтропенией, и они коррелируют со степенью повышения температуры.

Содержание острофазных белков (прокальцитонин и С-реактивный белок) связано со степенью воспалительного ответа и служит для мониторинга в процессе лечения. Концентрация С-реактивного белка (более 50 мг/л) с чувствительностью 98,5% и специфичностью 45% говорит о развитии сепсиса. Содержание прокальцитонина 1,5 нг/мл и более позволяет идентифицировать сепсис, с чувствительностью 100% и специфичностью 72% У больных злокачественным новообразованием пищевода в 1-3-и сут после эзофагэктомии отмечают повышение концентрации С-реактивного белка (в 10-20 раз, до операции -

Новым диагностическим маркёром воспаления, возможно, станет триггерный рецептор, экспрессируемый на миелоидных клетках (ТРЕМ-1). Содержание растворимого ТРЕМ-1 в БАЛ у пациентов с бактериальной или грибковой пневмонией на ИВЛ превышает 5 пкг/мл (чувствительность - 98%, специфичность - 90%), а концентрации прокальцитонина и С-реактивного белка у пациентов с пневмонией и без неё не отличаются.

Иммунотерапия при сепсисе

Критическое состояние, тяжелая инфекция и ПОН неразрывно связаны между собой. Данные о патофизиологических механизмах позволяют говорить о целесообразности включения в состав комплексной терапии препаратов, модулирующих и корригирующих системную воспалительную реакцию.

Посттравматические нарушения иммунитета включают гиперактивацию воспалительных процессов и глубокую депрессию клеточно-опосредованных функций иммунитета. Иммуномодуляция восстанавливает угнетенный иммунный ответ, при этом не усиливая гипервоспаления. Стратегия иммуномодуляции состоит в предотвращении развития ПОН с помощью блокады или ослабления проявлений ССВР. Иммуномодуляцию необходимо проводить как можно раньше после травмы. Ее цель - защита лимфоцитов, макрофагов, гранулоцитов, эндотелиальных клеток от гиперактивации и функционального истощения. Иммунологические нарушения при травме и сепсисе не могут быть обусловлены изменением концентрации единичного цитокина. Действие цитокинов может быть синергичным или антагоничным, а эффекты многократно перекрещиваются между собой.

При помощи иммунотерапии решают две задачи:

1. Удаление возбудителей инфекции и их токсических продуктов. При этом уменьшается роль инфекционного агента в поддержании системной воспалительной реакции.
2. Уменьшение проявления системной воспалительной реакции, вызванной травмой и тяжёлой инфекцией, для предотвращения нарушений гемодинамики и функционирования органов, развития ПОН.

Основные критерии иммуномодулирующей терапии (по БаМ Е, 1996)

• предотвращение чрезмерной стимуляции макрофагов нейтрализацией циркулирующих экзо- и эндотоксинов высокими дозами поливалентных иммуно-глобулинов и растворимых рецепторов к комплементу,
• глобальное кратковременное (
• восстановление клеточно-опосредованного иммунитета для предотвращения посттравматического функционального паралича - индометацин, интерферон-у.

Области приложения иммунокоррекции:

• гуморальный, клеточный, неспецифический иммунитет,
• цитокиновая сеть,
• система коагуляции.

При гуморальном иммунитете приоритетным считают повышение содержания иммуноглобулинов класса М и С (в процессах опсонизации и киллинга возбудителей инфекции, активации фагоцитоза и нейтрализации комплемента), а также стимуляцию В-лимфоцитов.

Для клеточного иммунитета необходимо восстановить нормальное соотношение между Т-хелперами и Т-супрессорами (характерно преобладание супрессоров) и активировать NК-клетки.

Неспецифический иммунитет - первый барьер, стоящий на пути инфекции. Его задачи восстановление фагоцитарной активности нейтрофилов и макрофагов, уменьшение гиперпродукции макрофагами провоспалительных цитокинов (ФНО и ИЛ-1), нейтрализация активированных мембраноразрушающих компонентов комплемента (С5-9).

Особенности, характерные для цитокинов

• небольшая роль в нормальном гомеостазе,
• продуцируются в ответ на экзогенные стимулы,
• синтезируются многими типами клеток (лимфоциты, нейтрофилы, макрофаги, эндотелиоциты и др),
• повреждают иммунорегуляторную и метаболическую функцию организма,
• необходима супрессия излишнего выброса цитокинов, но не более.

Гиперпродукция таких провоспалительных цитокинов, как ФНО и ИЛ-1, приводит к повышению сосудистой проницаемости, гиперактивации лимфоцитов, формированию гиперкатаболизма ИЛ-8 способствует миграции гранулоцитов из сосудистого русла в интерстициальное пространство. Увеличение концентрации противовоспалительных цитокинов (ИЛ-4, 10, растворимого рецептора к ФНО, антагониста рецептора ИЛ-1) приводит к развитию анергии по отношению к инфекции, или так называемому иммунному параличу. Восстановить оптимальный баланс между про- и противовоспалительными цитокинами, а также предотвратить персистирование высоких концентраций ФНО и ИЛ-6 в области коррекции цитокиновой сети очень сложно.

В системе коагуляции необходимо достичь подавления тромбообразования и активировать фибринолиз. Параллельно уменьшают процессы апоптоза в эндотелиальных клетках.

По механизму действия лечение может быть иммунозаместительным (замещение иммунодефицита) либо иммунокорригирующим (модуляция звеньев иммунитета - стимуляция или подавление).

Критическое состояние пациента приводит к развитию острой формы иммунодефицита (выраженные сдвиги в иммунной системе быстро сменяют друг друга). Изученные случаи, встречаемые в отечественной литературе, относят к хроническим иммунодефицитам (сдвиги в иммунной системе не так существенны и не влияют на общее состояние пациента, которое нельзя назвать критическим). Однако не все применяемые при этом иммунокорригирующие препараты считают эффективными, а исследования - правильно проведенными.

Критерии препаратов, используемых для иммунокоррекции

• доказанная эффективность,
• безопасность,
• целенаправленное действие (наличие мишени),
• быстрота действия,
• дозозависимый эффект,
• чёткие параметры контроля.

Назначение препарата больному в тяжелом состоянии, получающему мощные лекарственные средства, должно иметь аргументированные показания и свидетельства его эффективности. Основное требование - отсутствие побочных эффектов. Иммунокорригирующий препарат не может действовать сразу на все звенья иммунитета. Его эффективность достигается благодаря целенаправленному действию на конкретную мишень в патогенезе. Быстрота действия и дозозависимость эффекта - универсальные требования, предъявляемые к препаратам, применяемым в интенсивной терапии. Эффект от проведенного лечения необходим через несколько суток, а не через 2-3 нед после его окончания. Показателем эффективности проводимой терапии, кроме общеклинической оценки тяжести состояния (шкалы APACHE, SOFA и др), считают изменения в патогенетическом звене, на которое направлено основное действие иммунокоррекции. Эти изменения диагностируют с помощью доступных лабораторных методов исследований.

Возможные направления коррекции основных патофизиологических аспектов системного воспаления при критических состояниях и сепсисе представлены в таблице.

Возможные направления коррекции основных патофизиологических аспектов системного воспаления при критических состояниях и сепсисе

		Механизм действия
Эндотоксин	Моноклональные антитела к эндотоксину	Опсонизация
Комплекс ЛПС-ЛПС- связывающий белок	Антитела к Л ПС	Уменьшение активации макрофагов, вызванной ЛПС
	Моноклональные антитела к ФНО раство­римый рецептор к ФНО	Связывание и инактивация ФНО
	Антагонист рецептора к ИЛ-1	Конкурирование с рецептором к ИЛ-1
Цитокины	Глюкокортикоиды, пентоксифиллин	Блокада синтеза цитокинов
Фактор активации тромбоцитов	Антагонист фактора активации тромбо­цитов, ингибитор фосфолипазы А2, ацетилгидролаза фактора активации тромбоцитов	Конкуренция с рецептором к ПАФ уменьшение содержания ПАФ и лейко- триенов
Тромбоксан	Кетоконазол	Ингибиция синтеза тромбоксана
	Ингибитор синтеза NО	Ингибиция синтеза NО
Свободные радикалы	Ацетилцистеин, натрия селенит витамины С и Е каталаза, супероксид- дисмутаза	Инактивация и уменьшение выброса свободных радикалов
Метаболиты арахидо- новой кислоты	Индометацин, ибупрофен антагонист лейкотриенового рецептора	Ингибиция цикло- и липооксигеназного пути, блокада простагландиновых рецепторов
Система коагуляции	Антитромбин III, активированный про­теин С	Антикоагуляция, уменьшение активации тромбоцитов уменьшение провоспа- лительных цитокинов, влияние на ней- трофилы
Цитокиновая сеть гуморальный имму-	Интерферон-у, гранулоцитарный колоние­стимулирующий фактор, иммуноглобулин	Восстановление дефицита антител восстановление активности нейтрофи- лов, уменьшение концентрации провос- палительных цитокинов

В настоящее время проводят клинические испытания по применению иммунотерапии при тяжелых инфекциях и критических состояниях. Доказанной считают эффективность препаратов обогащенного иммуноглобулина (препарат пентаглобин) и активированного протеина С [дротрекогин-альфа активированный (зигрис)]. Их действие связано с замещением иммунодефицита в области гуморального иммунитета (пентаглобин) и системы коагуляции [дротрекогин-альфа активированный (зигрис)] - непосредственный иммунотерапевтический эффект. Эти препараты оказывают также иммуномодулирующее действие на цитокиновую сеть, неспецифический и клеточный иммунитет. Клинические исследования доказали эффективность обогащенного иммуноглобулина (5 мл/кг, 28 мл/ч, 3 сут подряд) при нейтропении, иммунологической анергии, неонатальном сепсисе, в предотвращении полинейропатии критических состояний. Активированный протеин С эффективен при тяжелом сепсисе.

Интерферон-у восстанавливает экспрессию макрофагами НLА-DR и продукцию ФНО. Применение антител активированного комплемента (С5а) уменьшает частоту бактериемии, предотвращает апоптоз и увеличивает выживаемость. Использование антител к фактору, угнетающему миграцию макрофагов, защищает крыс от перитонита. Оксид азота - эндогенный вазодилататор, синтезируемый КГО-синтетазой из L-аргинина. Его гиперпродукция вызывает гипотензию и депрессию миокарда при септическом шоке, а применение ингибиторов (КT-метил- L-аргинин) восстанавливает АД. В процессе активации и дегрануляции нейтрофилов образуется большое количество свободных радикалов, вызывающих тканевое повреждение при системном воспалении. Изучают возможности эндогенных антиоксидантов (каталазы и супероксиддисмутазы) нейтрализовать свободные радикалы при сепсисе.

В таблице обобщены результаты мультицентровых двойных слепых плацебо-контролируемых рандомизированных исследований по изучению эффективности иммунокорригирующей терапии сепсиса и ПОН.

Результаты мультицентровых двойных слепых плацебо-контролируемых рандомизированных исследований по изучению эффективности иммунокорригирующей терапии сепсиса и ПОН

Препарат	Результат исследования
Гранулоцитарный колониестимулирую­щий фактор (филграстим)	Не уменьшает 28-суточную летальность
Антитела к эндотоксину (Е 5)	Не уменьшают летальность у пациентов без шока	Bone R.С., 1995
Антитела к общему эндотоксину энте­робактерий	Не уменьшают летальность	Albertson Т.Е, 2003
Пентоксифиллин	Уменьшение летальности - 100 новорожденных	Lauterbach R., 1999
Глюкокортикоиды	Используют «малые дозы» Стабилизация гемодинамики	Аппапе D, 2002, Keh D 2003
Антагонист рецептора ИЛ-1	Не уменьшает летальность
Антитела к ФНО	Не уменьшают 28-суточную летальность	Abraham E. 1997, 1998
Антагонист рецептора ПАФ	Не уменьшает летальность	Dhamaut J.F. 1998
Ингибиторы ЦОГ	Не уменьшают летальность
Антитромбин III	Не уменьшает летальность
Кетоконазол	Не уменьшает летальность	The ARDS network, 2000
Иммуноглобулины (G+М)	Значительно уменьшают летальность	Alejandria M.M. 2002
Активированный протеин С	Уменьшает летальность	Bernard G.R., 2004
Интерферон-у Антитела к С5а Антитела к ФУМ Ингибиторы N0 Антиоксиданты	Эффективны в эксперименталь­ных моделях на животных	Hotchkiss R.S. 2003

При изучении патогенеза критических состояний и понимании роли иммунной системы в этих процессах будут выработаны критерии диагностики иммунодефицита в составе ПОН и предложены эффективные препараты для его коррекции.

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации

ГБОУ ВПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздрава России

Кафедра патофизиологии с курсом клинической патофизиологии им. В.В. Иванова

ВВОДНАЯ ЛЕКЦИЯ

по дисциплине «клиническая патофизиология»

для клинических ординаторов всех специальностей

ТЕМА: «Этиопатогенез синдрома системного воспалительного ответа»

Индекс темы:ОД.О.00.
Заведующий кафедрой________________ д.м.н. Рукша Т.Г.

Составитель:

Д.м.н., доцент Артемьев С.А.

Красноярск

Цель лекции:
систематизировать знания об этиологии и патогенезе воспаления

ПЛАН ЛЕКЦИИ:

• 
  Воспаление, определение
• 
  Стадии воспаления
• 
  Физико-химические изменения в клетке при альтерации
• 
  Экссудация и эмиграция форменных элементов крови в очаг воспаления
• 
  Фагоцитоз

Механизмы пролиферации

Воспаление - типовой патологический процесс, возникающий в ответ на действие повреждающего фактора. Воспаление характеризуется следующими последовательно протекающими стадиями:

• 
  альтерация
• 
  расстройства микроциркуляции
• 
  экссудация
• 
  эмиграция
• 
  фагоцитоз
• 
  пролиферация

Классическими признаны местные признаки воспаления, включающие гиперемию (rubor), припухлость (tumor), локальное повышение температуры (calor), болезненность или боль (dolor), а также нарушение функций пораженного органа (functio laesa).

Системные проявления воспаления включают лихорадку, реакции кроветворной ткани с развитием лейкоцитоза, повышенние скорости оседания эритроцитов, ускоренный обмен веществ, измененния иммунологической реактивности, явления интоксикации организма.

Этиология воспаления

Воспалительным агентом (флогогеном - от лат. phlogosis - воспаление, синоним термина inflammatio) может быть любой фактор, способный вызвать тканевое повреждение:

• 
  Физические факторы (ультрафиолетовое излучение , ионизирующая радиация, термические воздействия)
• 
  Химические факторы (кислоты, щелочи, соли)
• 
  Биологические факторы (вирусы, грибы, опухолевые клетки, токсины насекомых)

Патогенез воспаления

Альтерация
Начальный этап воспаления – альтерация развивается сразу после действия повреждающего фактора.

Альтерация - это изменения в тканях, возникающие непосредственно после воздействия повреждающего фактора, характеризуются нарушением обмена в ткани, изменением ее структуры и функции. Различают первичную и вторичную альтерацию.

• 
  Первичная альтерация является результатом повреждающего воздействия самого воспалительного агента, поэтому ее выраженность при прочих равных условиях (реактивность организма, локализация) зависит от свойств флогогена.
• 
  Вторичная альтерация является следствием воздействия на соединительную ткань, микрососуды и кровь высвободившихся во внеклеточное пространство лизосомальных ферментов и активных метаболитов кислорода. Их источником служат активированные иммигрировавшие и циркулирующие фагоциты, отчасти - резидентные клетки.

Изменения метаболизма в стадию альтерации

Характерным для всех обменов веществ является повышение интенсивности катаболических процессов, их преобладание над реакциями анаболизма. Со стороны углеводного обмена отмечается увеличение гликолиза и гликогенолиза, что обеспечивает усиление выработки АТФ. Однако из-за повышения уровня разобщителей дыхательной цепи большая часть энергии рассеивается в виде тепла, что приводит к энергодефициту, что, в свою очередь индуцирует анаэробный гликолиз, продукты которого – лактат, пируват – приводят к развитию метаболического ацидоза.

Изменения липидного обмена также характеризуются преобладанием катаболических процессов – липолиза, что вызывает увеличение концентрации свобоных жирных кислот и интенсификацию СПОЛ. Повышается уровень кетокислот, что также вносит свой вклад в развитие метаболического ацидоза.

Со стороны белкового обмена регистрируется усиленный протеолиз. Активируется синтез иммуноглобулинов.

Вышеуказанные особенности течения реакций метаболизма в стадию альтерации приводят к следующим физико-химическим изменениям в клетке:

Метаболический ацидоз

Повышение катаболических процессов ведет к накоплению избытка кислых продуктов катаболизма: молочной, пировиноградной кислот, аминокислот , ВЖК и КТ, что вызывает истощение буферных систем клеток и межклеточной жидкости, приводит к повышению проницаемости мембран, в том числе лизосомальных, выходу гидролаз в цитозоль и межклеточное вещество.

Гиперосмия – повышение осмотического давления

Обусловлена усилением катаболизма, распадом макромолекул, гидролизом солей. Гиперосмия приводит к гипергидратации очага воспаления, стимуляции эмиграции лейкоцитов, изменению тонуса стенок сосудов, а также формированию чувства боли.

Гиперонкия – повышение онкотического давления в ткани

Обусловлена увеличением концентрации белка в очаге воспаления в связи с усилением ферментативного и неферментативного гидролиза белков и выходом белков из крови в очаг воспаления из-за повышения проницаемости сосудистой стенки. Следствием гиперонкии является развитие отека в очаге воспаления.

Изменение поверхностного заряда клеток

Обусловлено нарушением водно-электролитного баланса в воспаленной ткани из-за нарушений трансмембранного переноса ионов и развития электролитного дисбаланса. Изменение поверхностного заряда клеток вызывает изменение порога возбудимости, индуцирует миграцию фагоцитов и клеточную кооперацию за счет изменения величины их поверхностного заряда.

Изменение коллоидного состояния межклеточного вещества и гиалоплазмы клеток очаге воспаления .

Обусловлено ферментативным и неферментативным гидролизом макромолекул и фазовыми изменениями микрофиламентов, ведет к увеличению фазовой проницаемости.

Уменьшение поверхностного натяжения клеточных мембран

Вызвано воздействием на клеточные мембраны ПАВ (фосфолипиды, ВЖК, К + , Са ++). Приводит к облегчению подвижности клеток и потенцированию адгезии при фагоцитозе.

Медиаторы воспаления
Медиаторы воспаления - биологически активные вещества, ответственные за возникновение или поддержание воспалительных явлений.
1. Биогенные амины . В эту группу входят два фактора – гистамин и серотонин . Они образуются тучными клетками и базофилами.

• 
  Действие гистамина реализуется на клетки через связывание со специализированными Н-рецепторами. Существует их три разновидности – Н 1 , Н 2 , Н 3 . Два первых типа рецепторов ответственны за реализацию биологического действия , Н 3 – за тормозящие эффекты. При воспалении преобладают эффекты, осуществляемые через Н 1 -рецепторы эндотелиальных клеток. Действие гистамина проявляется в расширении сосудов и повышении их проницаемости. Действуя на нервные окончания, гистамин обусловливает болевые ощущения. Гистамин также способствует эмиграции лейкоцитов посредством повышения адгезивности эндотелиальных клеток, стимулирует фагоцитоз.
• 
  Серотонин в умеренных концентрациях вызывает расширение артериол, сужение венул и способствует развитию венозного застоя. В высоких концентрациях способствует спазму артериол.

2. Системы кининов и фибринолиза . Кинины представляют собой пептидные факторы, являющиеся медиаторами локальной сосудистой реакции при воспалении.

• 
  К образованию кининов приводит активация сывороточных и тканевых факторов, осуществляемая по каскадному механизму. Кинины расширяют артериолы и венулы в очаге воспаления, повышают проницаемость сосудов, усиливают экссудацию, стимулируют образование эйкозаноидов, вызывают ощущение боли.
• 
  Система фибринолиза включает ряд белков плазмы, обладающих активностью протеаз, которые расщепляют фибриновый сгусток и способствуют образованию вазоактивных пептидов.

1. 
   Система комплемента. Система комплемента включает группу сывороточных белков, последовательно активирующих друг друга по каскадному принципу, в результате чего образуются опсонизирующие агенты и пептидные факторы, участвующие в развитии воспалительной и аллергической реакций. Участие системы комплемента в воспалении проявляется на нескольких этапах его развития: при формировании сосудистой реакции, реализации фагоцитоза и осуществлении лизиса патогенных микроорганизмов. Результатом активации системы комплемента является формирование литического комплекса , нарушающего целостность мембраны клеток, прежде всего, бактериальных.

4. Эйкозаноиды и другие продукты липидного метаболизма.

• 
  Эйкозаноиды относятся к медиаторам воспаления, играющим важную роль в развитии сосудистой реакции и эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления. Они представляют собой производные арахидоновой кислоты, которая входит в состав клеточных мембран и отщепляется от липидных молекул под влиянием фермента фосфолипазы А 2 .
• 
  Лейкотриены появляются в очаге воспаления через 5-10 минут. В основном высвобождаются тучными клетками и базофилами, суживают мелкие сосуды, повышают их проницаемость, усиливают адгезию лейкоцитов на эндотелии, служат хемотаксическими агентами.
• 
  Простагландины накапливаются в очаге воспаления через 6-24 часов после начала его развития. PGI2 тормозит агрегацию тромбоцитов, препятствуя свертыванию крови, вызывает расширение сосудов. PGE2 расширяет мелкие сосуды, вызывает болевые ощущения, регулирует выработку других медиаторов.
• 
  Тромбоксан ТХА2 вызывает сужение венул, агрегацию пластинок, секрецию тромбоцитами активных продуктов, является источников болевых ощущений.

5. Белки острой фазы. Белки острой фазы – это сывороточные белки, выполняющие защитную функцию, концентрация которых резко возрастает в сыворотке крови при остром воспалении. Основной источник – гепатоциты, в которых под влиянием провоспалительных цитокинов ИЛ-1, ИЛ-6, ФНО-α усиливается экспрессия соответствующих генов.

Белки острой фазы - это около 30 белков плазмы крови , участвующих в воспалительном ответе организма на различные повреждения. Белки острой фазы синтезируются в печени, их концентрации завися т от стадии заболевания и/или от масштабов повреждений (отсюда ценность тестов на белки ОФ для лабораторной диагностики острой фазы воспалительного ответа).

• 
  С-реактивный белок (СРБ): при воспалении концентрация СРБ в плазме крови увеличивается - в 10 –100 раз и есть прямая связь между изменением уровня СРБ и тяжестью и динамикой клинических проявлений воспаления. Выше концентрация СРБ - выше тяжесть воспалительного процесса, и наоборот. Именно поэтому СРБ и является наиболее специфичным и чувствительным клинико-лабораторным индикатором воспаления и некроза. Именно поэтому измерение концентрации СРБ широко применяется для мониторинга и контроля эффективности терапии бактериальных и вирусных инфекций, хронических воспалительных заболеваний, онкологических заболеваний, осложнений в хирургии и гинекологии и др. Однако, разные причины воспалительных процессов по-разному повышают уровни СРБ.

При вирусных инфекциях, метастазировании опухолей, вялотекущих хронических и некоторых системных ревматических заболеваниях концентрации СРБ повышаются до 10-30 мг/л.

При бактериальных инфекциях, при обострении некоторых хронических воспалительных заболеваний (например, ревматоидного артрита) и при повреждении тканей (хирургические операции, острый инфаркт миокарда) концентрации СРБ возрастают до 40-100 мг/л (а иногда и до 200 мг/л).

Тяжелые генерализованные инфекции, ожоги, сепсис – повышают СРБ почти запредельно - до 300 мг/л и более того.

• 
  Орозомукоид имеет антигепариновую активность, при повышении его концентрации в сыворотке ингибируется агрегация тромбоцитов.
• 
  Фибриноген не только важнейший из белков свертывания крови, но также и источник образования фибринопептидов, обладающих противовоспалительной активностью.
• 
  Церулоплазмин - поливалентный окислитель (оксидаза), он инактивирует супероксидные анионные радикалы, образующиеся при воспалении, и защищает тем самым, биологические мембраны.
• 
  Гаптоглобин не только способен связывать гемоглобин с образованием комплекса, обладающего пероксидазной активностью, но достаточно эффективно ингибирует катепсины С, В и L. Гаптоглобин может участвовать и в утилизации некоторых патогенных бактерий.
• 
  Целый ряд белков острой фазы обладает антипротеазной активностью. Это ингибитор протеиназ (α  -антитрипсин), антихимотрипсин, α-макроглобулин . Их роль - ингибирование активности эластазоподобных и химотрипсиноподобных протеиназ, поступающих из гранулоцитов в воспалительные экссудаты и вызывающих вторичное повреждение тканей. Для начальных стадий воспаления обычно характерно снижение уровней этих ингибиторов, но вслед за этим происходит повышение их концентрации, вызванное увеличением их синтеза. Специфические ингибиторы протеолитических каскадных систем, комплемента, коагуляции и фибринолиза регулируют изменение активности этих важнейших биохимических путей в условиях воспаления. И поэтому если при септическом шоке или остром панкреатите ингибиторы протеиназ снижаются - это весьма плохой прогностический признак.

Показатели уровней белков острой фазы при острых воспалительных заболеваниях

Бактериальная инфекция . Именно при ней наблюдаются самые высокие уровни СРБ (100 мг/л и выше ). При эффективной терапии концентрация СРБ снижается уже на следующий день, а если этого не происходит, с учетом изменений уровней СРБ, решается вопрос о выборе другого антибактериального лечения.

Сепсис у новорожденных . При подозрении на сепсис у новорожденных концентрация СРБ более 12 мг/л – это указание на немедленное начало противомикробной терапии. Но следует учитывать, что у части новорожденных бактериальная инфекция может и не сопровождаться резким повышением концентрации СРБ.

Вирусная инфекция . При ней СРБ может повышаться лишь незначительно (меньше 20 мг/л ), что используется для дифференцирования вирусной инфекции от бактериальной. У детей с менингитом СРБ в концентрации выше 20 мг/л - это безусловное основание для начала антибиотикотерапии.

Нейтропения . При нейтропении у взрослого пациента уровень СРБ более 10 мг/л может оказаться единственным объективным указанием на наличие бактериальной инфекции и на необходимость применения антибиотиков.

Послеоперационные осложнения . Если в течение 4-5 дней после хирургической операции СРБ продолжает оставаться высоким (или увеличивается), это указывает на развитие осложнений (пневмонии, тромбофлебита, раневого абсцесса).

I – infection - инфекция

R – response – ответная реакция больного

O – organ dysfunction – нарушение функции органов
Некоторые авторы считают, что при политравме SIRS и MODS являются явлениями одного порядка – SIRS представляет легкую форму MODS.

• 
  Хемокин CXCL8 является прогностическим признаком неблагоприятного исхода и развития MODS
• 
  ИЛ-12, фактор некроза опухоли-α служат предикторами благоприятного исхода.

Прокоагулянтная система Антикоагулянтная система СЕПСИС Тканевой фактор ИАП-1 Протеин С Активаторы плазминогена Плазминоген Плазмин Фибрин Угнетение фибринолиза ПОВЫШЕННОЕ ТРОМБООБРАЗОВАНИЕ Прокоагулянтные механизмы Тромбоз мелких сосудов Повышение уровня фибриногена Нарушение перфузии тканей Тромбин Протромбин Фактор VIIa Фактор X Фактор X Фактор Va

Рис. 2. Механизм развития нарушений гемостаза при сепсисе.

Синдром системного воспалительного ответа (SIRS)
Суммарные эффекты, оказываемые медиаторами повреждения, формируют генерализованную системную воспалительную реакцию или синдром системного воспалительного ответа, клиническими проявлениями которого являются:

• 
  - температура тела больше 38 о С или менее 36 о С;
• 
  - частота сердечных сокращений более 90 в минуту;
• 
  - частота дыхательных движений более 20 в минуту или артериальная гипокапния менее 32 мм рт. ст;
• 
  - лейкоцитоз более 12 000 в мм или лейкопения менее 4 000 мм, или наличие более 10% незрелых форм нейтрофилов.

Патогенез синдрома системного воспалительного ответа (SIRS)

Наличие травматического или гнойного очага обусловливает продукцию медиаторов воспаления.

На первой стадии происходит локальная продукция цитокинов.

На второй стадии в кровоток поступают незначительные концентрации цитокинов, которые, однако, могут активировать макрофаги, тромбоциты. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами и их эндогенными антагонистами, такими как антагонисты интерлейкина-1, 10, 13; фактор некроза опухоли. За счет баланса между цитокинами, антагонистами медиаторных рецепторов и антителами в нормальных условиях создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомеостаза.

Третья стадия характеризуется генерализацией воспалительной реакции. В том случае, если регулирующие системы не способны поддерживать гомеостаз, начинают доминировать деструктивные эффекты цитокинов и других медиаторов, что приводит к:

• 
  нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров,
• 
  повышению вязкости крови, что может индуцировать развитие ишемии , которая, в свою очередь, способна вызвать реперфузионные расстройства и образование белков теплового шока
• 
  активации системы свертывания крови
• 
  глубокой дилатации сосудов, экссудацией жидкости из кровяного русла, тяжелым нарушениям кровотока.

В западной литературе термин SIRS применяется для определения клинического синдрома, который раньше обозначали как «сепсис», а диагноз «сепсис» используется только при SIRS с документально подтвержденной инфекцией.

Дифференциальная диагностика неинфекционного и инфекционного (септического) синдрома системного воспалительного ответа:

Считается, что при септическом SIRS наиболее информативными показателями интенсивности воспаления являются уровни СРБ, фактора некроза опухоли-α и ИЛ-6.

Острый респираторный дистресс-синдром (ARDS)
Впервые о данном синдроме стало известно во время войны во Вьетнаме, когда солдаты, выжившие после тяжелых ранений, внезапно умирали в течение 24-48 часов от остро развивающейся дыхательной недостаточности.

Причины развития ARDS :

• 
  Инфекции легких
• 
  Аспирация жидкости
• 
  Состояния после пересадки сердца и легких
• 
  Вдыхание токсических газов
• 
  Отек легких
• 
  Шоковые состояния
• 
  Аутоиммунные заболевания

Патогенез острого респираторного дистресс-синдрома (ARDS)

Пусковым моментом ARDS чаще всего является эмболизация микрососудов легких агрегатами клеток крови, каплями нейтрального жира, частицами поврежденных тканей, микросгустками донорской крови на фоне токсического воздействия образующихся в тканях (в том числе и в ткани легких) биологически активных веществ- простагландинов, кининов и др. Ключевым цитокином в развитии ARDS является ИЛ-1β, который даже в малых дозах способен вызвать воспалительный процесс в легких. Локально продуцируемый под действием Ил-1β и фактора некроза опухоли-α хемокин CXCL8 вызывает миграцию нейтрофилов в легкие , которые продуцируют цитотоксические вещества, вызывающие повреждение эпителия альвеол, альвеолярно-капиллярных мембран и повышение проницаемости стенок капилляров легких, что в конечном итоге приводит к развитию гипоксемии.

Проявления ARDS:

• Одышка: для дистресс–синдрома характерно тахипноэ

• Увеличение МОД

• Уменьшение лёгочных объёмов (общей ёмкости лёгких, остаточного объёма лёгких, ЖЁЛ, функциональной остаточной ёмкости лёгких)

• Гипоксемия, острый дыхательный алкалоз

• Увеличение сердечного выброса (в терминальной стадии синдрома - снижение)

Синдром полиорганных поражений/полиорганной дисфункции (MODS, MOF)
Термин MODS (синдром полиорганной дисфункции) пришел на смену MOF (полиорганной недостаточности), так как он фокусирует внимание на течении процесса дисфункции, а не на его исходе.

В развитии MODS выделяют 5 стадий:

1. местная реакция в области травмы или первичного очага инфекции

2. начальный системный ответ

3. массивное системное воспаление, которое проявляется как SIRS

4. избыточная иммуносупрессия по типу синдрома компенсаторного противовоспалительного ответа

5. иммунологические нарушения.
Патогенез синдрома полиорганных поражений (MODS, MOF)

Полиорганные поражения развиваются в результате механической травмы тканей, микробной инвазии, выделения эндотоксина, ишемии-реперфузии и являются причиной смерти 60-85% пациентов. Одной из важных причин поражения является продукция преимущественно макрофагами медиаторов воспаления (фактора некроза опухоли-α, ИЛ-1, -4, 6, 10, хемокина CXCL8, адгезивных молекул – селектинов, ICAM-1, VCAM-1), что приводит к активации и миграции лейкоцитов, которые вырабатывают цитотоксические ферменты , реактивные метаболиты кислорода, азота, вызывающие повреждение органов, тканей.

Выводы:

В оспаление характеризуется следующими последовательно протекающими стадиями:

• 
  альтерация
• 
  расстройства микроциркуляции
• 
  экссудация
• 
  эмиграция
• 
  фагоцитоз
• 
  пролиферация

Патогенез SIRS характеризуется стадийностью: локальной продукцией цитокинов на начальной стадии, балансом между цитокинами, антагонистами медиаторных рецепторов и антителами во второй стадии и характеризуется генерализацией воспалительной реакции в заключительной стадии .

Лечение воспаления базируется на этиотропной, патогенетической и симптоматической терапии.
Рекомендуемая литература

Основная

1. 
   Литвицкий П.Ф. Патофизиология. ГЭОТАР-Медиа, 2008
2. 
   Войнов В.А. Атлас по патофизиологии: Учебное пособие. – М.: Медицинское информационное агентство, 2004. – 218с.

Дополнительная

3.Долгих В.Т. Общая патофизиология: учебное пособие.-Р-на-Дону: Феникс, 2007.

4.Ефремов А.А. Патофизиология. Основные понятия: учебное пособие.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.

5.Патофизиология: руководство к практическим занятиям: учебное пособие /ред. В.В.Новицкий.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011.

Электронные ресурсы

1.Фролов В.А. Общая патофизиология: Электронный курс по патофизиологии: учебное пособие.- М.: МИА, 2006.

2.Электронный каталог КрасГМУ

В соответствии с решениями международной согласительной конференции пульмонологов и специалистов по интенсивной терапии 1991 года ключевым понятиям, характеризующим ответную реакцию организма на любое инфекционно воспаление (инфицированная рана, ожег, перфорация полого органа брюшной полости, воспаление червеобразного отростка, пневмония, эндокардит и т.д.) характеризует синдром системной воспалительной реакции – ССВР (SIRS) (Bone R.C. et al., 1992) . Системный воспалительный ответ (реакция) обусловлен выделением и неконтролируемым распространением цитокинов и провоспалительных медиаторов из первичного очага инфекционного воспаления в окружающие ткани, а затем и в систему кровотока. Под их влиянием при участии активаторов и макрофагов в тканях других органов образуются и выделяются аналогичные эндогенные субстанции. Медиаторами воспаления могут быть гистамин, фактор некроза опухолей, фактор активации тромбоцитов, клеточные адгезивные молекулы, компоненты комплемента, окись азота, токсические метаболиты кислорода, продукты перекисного окисления липидов и др.

Патогенез развития ССВО

При неспособности иммунной системы погасить генерализацию распространения провоспалительных факторов и нарастании их концентрации в крови происходит нарушение микроциркуляции, повышается проницаемость эндотелиакапиляров, миграция токсических субстанций через межэндоталеальные «щели» в ткани органов, формирование отдаленных очагов системного воспаления, развитие функциональной недостаточности органов и систем организма. Конечным результатом этого многофакторного и многоступенчатого патофизиологического механизма является развитие ДВС-синдрома, иммунного паралича, полиорганной недостаточности.

Однако, в ходе исследований установлено, что синдром системной воспалительной реакции возникает не только при внедрении инфекции, но и в ответ на травму, стресс, соматические заболевания, лекарственную аллергию, ишемию тканей и т.д., т.е. является универсальной ответной реакцией организма на патологический процесс. Поэтому о сепсисе следует говорить только тогда, когда синдром системного воспалительного ответа развивается при попадании в патологический очаг возбудителей инфекции и при развитии нарушений функции органов и систем, т.е. имеет место наличие как минимум двух признаков: инфекционного очага , определяющего природу патологического процесса и ССВР (критерий проникновения медиаторов воспаления в системную циркуляцию).

Присоединение признаков органно-системной дисфункции (критерий распространения инфекционно-воспалительной реакции за пределы первичного очага) свидетельствует о тяжелых формах сепсиса (Табл.2). Следует иметь в виду, что бактериемия может быть транзиторной и не завершиться генерализацией инфекции. Но если она стала пусковым механизмом ССВР и органно-системной дисфункции, в этом случае речь пойдет о сепсисе.

Классификация ССВО

ССВО	Диагноз ССВО устанавливается при наличии двух и более следующих клинических признаков: температура > 38 °С или < 36 °С ЧСС>90 уд/мин частота дыхания >20/мин или Р СО2 <32 кПа/мл (для больных, находящихся на ИВЛ) лейкоцитоз > 12×10 9 /л или лейкопения < 4х 10 9 /л > 10 % юных форм лейкоцитов
Сепсис	Состояние, при котором наблюдается не менее двух признаков ССВО при наличии инфекционного очага, подтвержденного выделением возбудителя из крови
Тяжелый сепсис	Сепсис, сопровождающийся появлением полиорганной недостаточности, перфузнонными нарушениями (включая лактатацидоз, олигурию, острое нарушение психического статуса) и развитием артериальной гипотензии, корригирующихся при применении методов интенсивной терапии
Септический шок	Тяжелый сепсис, сопровождающийся стойкой гипотензией и перфузионными нарушениями, не поддающимися коррекции путем адекватной инфузионной, инотропной и вазопрессорной терапии. Под сепсис/ССВО-индуцированной гипотензией понимают САД <90 ммрт. ст. либо снижение САД более чем на40 ммрт. ст. от исходных показателей в отсутствии других причин гипотензии. Пациенты, получающие инотропные или вазопрессорные препараты, могут не иметь гипотензии, тем не менее, сохраняются признаки гипоперфузионных нарушений и дисфункции органов, которые относятся к проявлениям септического шока
Синдром полиорганной недостаточности	Нарушение функции двух или более жизненно важных органов у пациентов с тяжелым ССВО, у которых не удается поддерживать гомеостаз без специфических мероприятий интенсивной терапии

Концепция двухфазного течения ССВО. В основе системной воспалительной реакции лежит запуск цитокинового каскада, который включает, с одной стороны, провоспалительные цитокины, а с другой - противовоспалительные медиаторы. Баланс между этими двумя антагонистическими группами во многом определяет характер течения и исход процесса.

В развитии ССВО выделяют пять стадий:

1) начальная (индукционная) стадия - представлена локальным воспалительным ответом на воздействие повреждающего фактора;

2) каскадная (медиаторная) стадия - характеризуется избыточной продукцией медиаторов воспаления и их выбросом в системный кровоток;

3) стадия вторичной аутоагрессии, для которой характерно развитие клинической картины ССВО, формирование ранних признаков органной дисфункции;

4) стадия иммунологического паралича - стадия глубокой иммуносупрессии и поздних органных нарушений;

5) терминальная стадия.

Воспаление - типовая защитная реакция на местное поврежде­ние. Эволюция взглядов на природу воспаления во многом отража­ет развитие фундаментальных общебиологических представлений о реакции организма на воздействие повреждающих факторов.

Обобщение новых данных позволило выйти на качественно иной уровень понимания воспаления как общепатологического про­цесса, лежащего в основе патогенеза многих критических состоя­ний, включая сепсис, тяжёлую ожоговую и механическую травму, деструктивный панкреатит и др.

Воспаление имеет адаптационно-приспособительный характер, обусловленный реакцией защитных механизмов организма на местное повреждение. Классические признаки локального вос­паления - гиперемия, локальное повышение температуры, отёк, боль - связаны с:

❖ морфо-функциональной перестройкой эндотелиоцитов пост- капиллярных венул;

о коагуляцией крови в посткапиллярных венулах; о адгезией и трансэндотелиальной миграцией лейкоцитов; о активацией комплемента;

кининогенезом; о расширением артериол;

❖ дегрануляцией мастоцитов.

Особое место среди медиаторов воспаления занимает цитоки- новая сеть, контролирующая процессы реализации иммунной и воспалительной реактивности. Главные продуценты цитоки­нов - Т-клетки и активированные макрофаги, а также, в той или иной степени, другие виды лейкоцитов, эндотелиоциты посткапиллярных венул, тромбоциты и различные типы стро- мальных клеток. Цитокины действуют прежде всего в очаге воспаления и в реагирующих лимфоидных органах, выполняя в итоге ряд защитных функций.

Медиаторы в малых количествах способны активировать макрофаги и тромбоциты, стимулировать выброс из эндотелия

молекул адгезии и продукцию гормона роста. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами: интерлейкина­ми ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8; ФНО, а также их эндогенными антагонистами, такими как ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, растворимые рецепторы к ФНО, получившими название антивоспалительных медиаторов. В нормальных условиях за счёт поддержания баланса взаимоотношений между про- и антивоспалительны- ми медиаторами создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомеостаза. К системным адап­тационным изменениям при остром воспалении можно отнести:

О- стрессорную реактивность нейроэндокринной системы; о лихорадку;

о выход нейтрофилов в циркуляторное русло из сосудистого и костномозго­вого депо;

усиление лейкоцитопоэза в костном мозге; о гиперпродукцию белков острой фазы в печени;

❖ развитие генерализованных форм иммунного ответа.

Нормальная концентрация ключевых провоспалительных цитокинов в крови обычно не превышает 5-10 пкг/мл.

При выраженном локальном воспалении или несостоятельности механизмов, ограничивающих его течение, некоторые из цитокинов - ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10, ТСР-(3, у-ЮТ - могут выходить в системную циркуляцию, оказывая длинно­дистантные воздействия за пределами первичного очага. В этих случаях их содержа­ние в крови может в десятки и даже сотни раз превышать нормальные значения.

При неспособности регулирующих систем к поддержанию гомеостаза деструк­тивные эффекты цитокинов и других медиаторов начинают доминировать, что приводит к нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров, запуску синдрома ДВС, формированию отдалённых очагов системного воспаления, разви­тию органной дисфункции. Вторичные гуморальные факторы системного воспа­ления включают практически все известные эндогенные биологически активные субстанции: ферменты, гормоны, продукты и регуляторы метаболизма (всего более 200 биологически активных веществ).

Суммарные эффекты, оказываемые медиаторами, формируют синдром систем­ной воспалительной реакции (СВР).

В её развитии стали выделять три основных этапа.

Этап 1. Локальная продукция цитокинов в ответ на инфекцию

Особое место среди медиаторов воспаления занимает цитокиновая сеть, кон­тролирующая процессы реализации иммунной и воспалительной реактивности. Основные продуценты цитокинов - Т-клетки и активированные макрофаги, а также в той или иной степени другие виды лейкоцитов, эндотелиоциты пост- капиллярных венул (ПКВ), тромбоциты и различные типы стромальных клеток. Цитокины приоритетно действуют в очаге воспаления и на территории реагирую­щих лимфоидных органов, выполняют, в конечном счёте, ряд защитных функций, участвуя в процессах заживления ран и защиты клеток организма от патогенных микроорганизмов.

Этап 2. Выброс малого количества цитокинов в системный кровоток

Малые количества медиаторов способны активировать макрофаги, тромбоциты, выброс из эндотелия молекул адгезии, продукцию гормона роста. Развивающаяся острофазовая реакция контролируется провоспалительными медиаторами (интер­лейкинами: ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-8; фактором некроза опухоли (ФНО) и др.) и их эндо­генными антагонистами, такими как ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-13, растворимые рецепто­ры к ФНО и др., получившими название антивоспалительных медиаторов. За счёт поддержания баланса и контролируемых взаимоотношений между про- и антивос- палительными медиаторами в нормальных условиях, создаются предпосылки для заживления ран, уничтожения патогенных микроорганизмов, поддержания гомео­стаза. К системным адаптационным изменениям при остром воспалении можно отнести стрессорную реактивность нейроэндокринной системы; лихорадку; выход нейтрофилов в циркуляцию из сосудистого и костномозгового депо; усиление лейкоцитопоэза в костном мозге; гиперпродукцию белков острой фазы в печени; развитие генерализованных форм иммунного ответа.

Этап 3. Генерализация воспалительной реакции

При выраженном воспалении или его системной несостоятельности некото­рые виды цитокинов: ФНО-а, ИЛ-1, ИЛ-6, ИЛ-10, трансформирующий фактор роста (3, ИФН-у (при вирусных инфекциях) могут проникать в системную цир­куляцию, накапливаться там в количествах, достаточных для реализации своих длиннодистантных эффектов. В случае неспособности регулирующих систем к поддержанию гомеостаза деструктивные эффекты цитокинов и других медиаторов начинают доминировать, что приводит к нарушению проницаемости и функции эндотелия капилляров, запуску синдрома ДВС, формированию отдалённых очагов системного воспаления, развитию моно- и полиорганной дисфункции. В качестве факторов системного повреждения, по-видимому, могут выступать и любые нару­шения гомеостаза, способные восприниматься иммунной системой как повреж­дающие или потенциально повреждающие.

На этой стадии синдрома СВР с позиций взаимодействия про- и антивоспали- тельных медиаторов возможно условное выделение двух периодов.

Первый, начальный - период гипервоспаления, характеризующийся выбросом сверхвысоких концентраций провоспалительных цитокинов, окиси азота, что сопровождается развитием шока и ранним формированием синдрома полиор­ганной недостаточности (ПОН). Однако уже в данный момент происходит ком­пенсаторное выделение антивоспалительных цитокинов, скорость их секреции, концентрация в крови и тканях постепенно нарастает с паралельным снижением содержания медиаторов воспаления. Развивается компенсаторный антивоспали- тельный ответ, сочетающийся со снижением функциональной активности иммун­нокомпетентных клеток - период «иммунного паралича». У некоторых пациентов в силу генетической детерминации или изменённой под действием факторов внеш­ней среды реактивности сразу регистрируют формирование устойчивой антивос- палительной реакции.

Принципиальные отличия системного воспаления от «классического» выража­ются в развитии системной реакции на первичную альтерацию. Провоспалительные механизмы в этом случае теряют свою защитную функцию локализации факторов повреждения и сами становятся главной движущей силой патологического про­цесса.

Накопление в крови провоспалительных медиаторов и развивающиеся при этом клинические изменения рассматривают в качестве ССВР. Формализация представлений о природе воспаления в виде ССВР была в определённой степени случайной: понятие сепсис-синдрома ввели при попытке более точного опреде­ления группы больных с сепсисом во время проведения клинических испытаний. Следующий шаг был определяющим - работая над задачей определения сепси­са, согласительная конференция 1991 г. Атепсап Со11е§е Ске$1 Ркузтат/Зоае^у СгШса1 Саге МесИсте, оттолкнувшись от фундаментальных исследований в области воспаления, сформулировала понятие ССВР, подчеркнув его неспецифичность.

Клинико-лабораторные критерии системного воспаления

Клинико-лабораторные признаки ССВР неспецифичны; её проявления характе­ризуют достаточно простыми диагностическими параметрами:

Гипер- или гипотермия тела;

Тахипноэ;

Тахикардия;

Изменение количества лейкоцитов в крови.

В основе диагностики синдрома ССВР лежит регистрация по крайней мере двух из четырех клинико-лабораторных параметров, приведённых в таблице 13-1.

Таблица 13-1. Критерии диагностики сепсиса и септического шока Патологический процесс Клинико-лабораторные признаки ССВР - системная реакция организма на воздей­ствие различных сильных раздражителей (инфекция, травма операция и др) Характеризуется двумя или более из следующих при­знаков температура тела >38 С или 90/мин. частота дыхания >20/мин или гипервентиляция (РаС02 12x109/мл, или 10% Сепсис - ССВР на инвазию микроорганизмов Наличие очага инфекции и 2 или более признаков син­дрома системной воспалительной реакции Тяжелый сепсис Сепсис, сочетающийся с органной дисфункцией, гипо­тензией, нарушениями тканевой перфузии Проявления последней, в частности, - повышение концентрации лактата, олигурия, острое нарушение сознания Септический шок Тяжелый сепсис с признаками тканевой и органной гипоперфузии, артериальной гипотонией, которую не удается устранить с помощью инфузионной терапии Синдром полиорганной дисфункции/недостаточ­ности (ПОН) Дисфункция по 2 и более системам Рефрактерный септический шок Артериальная гипотония, сохраняющаяся, несмотря на адекватную инфузию. применение инотропной и вазо- прессорной поддержки

Несмотря на несовершенство критериев ССВР (низкая специфичность), их чувствительность достигает 100%. Поэтому главный практический смысл диагно­стики синдрома ССВР состоит в выделении группы больных, вызывающих тревогу у клинициста, что требует переосмысления лечебной тактики и должного диагно­стического поиска, необходимого для своевременной и адекватной терапии.

С общебиологических позиций, сепсис - одна из клинических форм ССВР, где в качестве фактора, инициирующего повреждения, выступает микроорганизм.

Таким образом, сепсис - патологический процесс, в основе которого лежит реакция организма в виде генерализованного (системного) воспаления на инфек­цию различной природы (бактериальную, вирусную, грибковую).

Результатом клинической интерпретации такого взгляда на патогенез сепсиса стала классификация и критерии диагностики, предложенные согласительной конференцией Американского колледжа пульмонологов и Общества специалистов критической медицины (АССР/5ССМ) (см. табл. 13-1).

Низкая специфичность критериев ССВР послужила причиной разработки под­ходов дифференциальной диагностики синдрома инфекционного и неинфекци- онного генеза. На сегодняшний день наилучший диагностический тест для этой цели - определение содержания прокальцитонина в крови с помощью прямого измерения или полуколичественного экспресс-теста.

Концентрация прокальцито­нина в крови увеличивается при бактериальной или грибковой природе сепсиса.

Патогенез сепсиса

Образное определение патогенеза сепсиса сформулировал И.В. Давыдовский в 30-х годах XX века: «Инфекционная болезнь - это своеобразное отражение двусторонней деятельности; она не имеет ничего общего ни с банальной интокси­кацией, ни с нападением «агрессора», пускающего в ход отравляющие вещества..

Причины инфекции надо искать в физиологии организма, а не в физиологии микроба».

В XXI веке (2001 г.) это определение нашло отражение в концепции РШО (ПИРО), которая предполагает4звена патогенеза сепсиса: Предрасположенность (РгесИзрозШоп), включающую различные генетические факторы (генетический полиморфизм То11-подобных рецепторов, полиморфизм кодирования генов ИЛ-1, ФНО, СБ14 и т.д.), наличие сопутствующих заболеваний, иммуносупрессию, воз­растной фактор; Инфекцию (1п/есНоп), факторы патогенности, локализация очага; Реакцию (Ке$роп$е) организма на инфекцию - синдром СВР и Органную дисфункцию (Ог$ап йуз/ипсНоп) (табл. 13-2).

Экспериментальные исследования патофизиологических механизмов развития сепсиса в конце XX века привели к выводу, что полиорганная дисфункция при сепсисе - следствие ранней и избыточной продукции провоспалительных цито­кинов («избыток ССВР») в ответ на инфекцию, однако неудачи антицитокиновой терапии поставили эту концепцию под сомнение.

«Новая» патофизиологическая концепция («теория хаоса», ]. МагзЬаП, 2000) предполагает многообразие взаимодействующих про- и противовоспалительных механизмов: «Основа системной воспалительной реакции не только и не столько действие про- и противовоспалительных медиаторов, а осциляторные мульти- системные взаимодействия, синдром системной воспалительной реакции при сепсисе - не монотонная реакция, но симфония хаоса», а «детерминанта тяжести сепсиса - дисбаланс иммунитета и депрессия всех эндогенных механизмов проти- воинфекционной защиты».

Активация системного воспаления при сепсисе начинается с активации макро­фагов. Посредником между макрофагом и микроорганизмом (инфектом) служат так называемые ТоП-подобные рецепторы (ТЬК), каждый из подтипов которых взаимодействует с факторами патогенности определённой группы возбудителей (например, ТЬК 2-го типа взамодействуют с пептидогликаном, липотейхоевой кислотой, клеточной стенкой грибов и т.д.; ТЪК 4-го типа - с липополисахаридом грамотрицательных бактерий).

Наиболее хорошо изучен патогенез грамотрицательного сепсиса. Липопо- лисахарид (ЛПС) клеточной стенки грамотрицательных бактерий при попадании в системный кровоток связывает липополисахарид-связывающий белок (ЛПС- СБ), который переносит ЛПС на рецепторы СБ14 макрофагов, усиливая ответ макрофагов на ЛПС в 1000 раз. Рецептор СБ14 в комлексе с ТЬК4 и белком МБ2 через ряд посредников вызывает активацию синтеза ядерного фактора каппа В (ЫРкВ), который усиливает транскрипцию генов, отвечающих за синтез провос­палительных цитокинов - ФНО и ИЛ-1.

При этом при большом количестве липополисахарида в кровотоке «провоспа- лительные» посредники между ЛПС и макрофагами играют противовоспалитель­ную роль, модулируя иммунный ответ («теория хаоса»). Так, ЛПС-СБ связывает избыток ЛПС в кровотоке, уменьшая передачу информации макрофагам, а рас­творимый рецептор СБ14 усиливает перенос связанного с моноцитами ЛПС на липопротеины, уменьшая воспалительную реакцию.

Пути модуляции системного воспаления при сепсисе многообразны и практиче­ски не изучены, однако каждое из «провоспалительных» звеньев в определённых ситуациях становится «противоспалительным» звеном этого «хаоса».

Неспецифический фактор противоинфекционной защиты - активация системы комплемента, при этом кроме классического и альтернативного пути активации комплемента в последние годы выделяют лектиновый путь, в котором манно- зосвязываюший лектин (МВЬ) связывается с микробной клеткой в комплексе с серин-протеазами (МВЬ/МА5Р), напрямую расщепляя СЗ, неспецифически акти­вирует систему комплемента.

Увеличение концентрации в кровотоке ФНО и ИЛ-1 становится пусковым моментом, запускающим каскад основных звеньев патогенеза сепсиса: активация индуцибельной ЫО-синтазы с увеличением синтеза оксида азота (II), активация коагуляционного каскада и угнетение фибринолиза, повреждение коллагеновой матрицы лёгких, увеличение проницаемости эндотелия и т.д.

Увеличение в крови концентрации ИЛ-1, ФНО активирует индуцибельную ЫО-синтазу, что приводит к увеличению синтеза оксида азота (II). Он ответствен за развитие органной дисфункции при сепсисе за счёт следующих эффектов: увели­чение выброса свободных радикалов, увеличение проницаемости и шунта, измене­ние активности ферментов, угнетение функции митохондрий, усиленный апоптоз, угнетение адгезии лейкоцитов, адгезии и агрегации тромбоцитов.

ФНО и ИЛ-1, а также наличие хемоаттрактантов в очаге приводит к миграции лейкоцитов к очагу воспаления, синтезу ими факторов адгезии (интегрины, селек- тины), секреции протеаз, свободных радикалов, лейкотриенов, эндотелинов, эйко- заноидов. Это приводит к повреждению эндотелия, воспалению, гиперкоагуляции, а эти эффекты, в свою очередь, усиливают миграцию лейкоцитов, их адгезию и дегрануляцию, замыкая порочный круг.

Для нарушений лимфоцитарного ростка крови при ССВР характерны: лимфо- пения, «передифференцировка» провоспалительных Т-хелперов 1 в противовос­палительные Т-хелперы 2, усиление апоптоза.

Нарушения системы гемостаза при сепсисе также запускаются увеличением кон­центрации в крови ФНО, ИЛ-1,6, повреждением эндотелия капилляров с увеличе­нием тканевого фактора. ИЛ-6 и тканевой фактор активируют внешний мезанизм свёртывания путём активации VII фактора; ФНО угнетает естественные антикоа­гулянты (протеин С, антитромбин III и т.д.) и нарушает фибринолиз | (например, вследствие активации ингибитора активатора плазминогена-1 (РА1-1)].

Таким образом, в патогенезе сепсиса выделяют 3 ключевых звена нарушений микроциркуляции: воспалительная реакция на инфекцию (адгезия нейтрофилов к эндотелию капилляров, капиллярная «утечка», повреждение эндотелия), актива­ция коагуляционного каскада и угнетение фибринолиза.

Системная воспалительная реакция и органная дисфункция

Локальное воспаление, сепсис, тяжёлый сепсис и ПОН - звенья одной цепи при реакции организма на воспаление вследствие бактериальной, вирусной или гриб­ковой инфекции. Тяжёлый сепсис и септический шок составляют существенную часть ССВР организма на инфекцию и развиваются вследствие прогрессирования системного воспаления с нарушением функций органов и их систем.

В целом, с позиций современных знаний, патогенез органной дисфункции включает 10 последовательных шагов.

Активация системного воспаления

ССВР формируется на фоне бактериальной, вирусной или грибковой инвазии, шока любой природы, феномена ишемии\реперфузии, массивного тканевого повреждения, транслокации бактерий из кишечника.

Активация инициирующих факторов

В качестве системных активирующих факторов выступают коагуляционные протеины, тромбоциты, тучные клетки, системы контактной активации (продук­ция брадикинина) и активации комплемента.

Изменения в системе микроциркуляции

Вазодилатация и повышение сосудистой проницаемости. При локальном вос­палении цель данных изменений - способствовать проникновению фагоцитов к месту повреждения. В случае активации СВ наблюдают снижение системного сосудистого тонуса и повреждение эндотелия сосудов на дистанции от первичного очага.

Продукция хемокинов и хемоаттрактантов

Главные эффекты хемокинов и хемоаттрактантов:

® марги«ация нейтрофилов;

® освобождение провоспалительных цитокинов (ФНО-а; ИЛ-1; ИЛ-6) из моно­цитов, лимфоцитов и некоторых других клеточных популяций;

® активация противовоспалительного ответа (возможно).

Маргинация («прилипание») нейтрофилов к эндотелию При локальном воспалении хемоаттрактантный градиент ориентирует нейтро­филы в центр очага повреждения, тогда как при развитии СВ активированные ней­трофилы диффузно инфильтрируют периваскулярные пространства в различных органах и тканях.

Системная активация моноцитов/макрофагов Повреждение микроциркуляторного русла

Запуск СВ сопровождается активацией процессов свободно-радикального окис­ления и повреждением эндотелия с локальной активацией тромбоцитов в месте повреждения.

Нарушения тканевой перфузии

Вследствие повреждения эндотелия, возникновения микротромбозов и сниже­ния перфузии в некоторых зонах микроциркуляции кровоток может полностью останавливаться.

Фокальные некрозы

Полная остановка кровотока в отдельных участках микроциркуляторного русла - причина появления локальных некрозов. Особенно уязвимы органы спланхнического бассейна.

Повторная активация факторов, инициирующих воспаление Тканевые некрозы, возникшие вследствие СВ, в свою очередь, стимулируют его повторную активацию. Процесс становится аутокаталитическим, поддержи­вающим сам себя, даже в условиях радикальной санации инфекционного очага, или остановки кровотечения, или устранения другого первичного повреждающего фактора.

Септический шок возникает в результате избыточной вазодилатации, уве­личения сосудистой проницаемости и миокардиальной дисфункции вследствие угнетения активности (3- и а-адренорецепторов миокарда (ограничение ино- тропной и хронотропной реакции), депрессивного действия N0 на кардиомио- циты, увеличения концентрации эндогенных катехоламинов, но уменьшения их эффективности вследствие окисления супероксидазой, уменьшения плотности р-адренорецепторов, нарушения транспорта Са2~, снижение чувствительности миофибрилл к Са2+, прогрессируя, септический шок ведёт к гипоперфузии органов и тканей, ПОН и смерти.

Дисбаланс медиаторного каскада при сепсисе приводит к повреждению эндоте­лия и значимым нарушениям гемодинамики:

® увеличению сердечного выброса;

® снижению ОПСС;

® перераспределению органного кровотока;

Снижению сократительной способности миокарда.

24.1. ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМНЫХ И МЕСТНЫХ ИММУННЫХ РЕАКЦИЙ ПРИ БЕРЕМЕННОСТИ

- генерализованное задействование базовых механиз­ мов, которые при классическом воспалении локализуются в очаге вос­ паления;

- ведущую роль реакции микрососудов во всех жиз­ ненно важных органах и тканях;

- отсутствие биологической целесообразности для организма в целом;

- системное воспаление имеет механизмы саморазви­ тия и является основной движущей силой патогенеза критических ос­ ложнений, а именно: шоковых состояний различного генеза и синдро­ ма полиорганной недостаточности – главных причин летальных исхо­ дов.

XVIII. ПАТОФИЗИОЛОГИЯ ОПУХОЛЕВОГО РОСТА

В каждой науке существует небольшое количество таких за­ дач и проблем, которые потенциально могут быть решены, но решение это либо не найдено, либо в силу рокового стечения обстоятельств утрачено. На протяжении многих веков эти проблемы привлекают к себе интерес ученых. При попытке решить их делаются выдающиеся открытия, рождаются новые науки, пересматриваются старые пред­ ставления, появляются и умирают новые теории. Примерами таких задач и проблем могут служить: в математике – знаменитая теорема Ферма, в физике – проблема поиска элементарной структуры материи, в медицине – проблема опухолевого роста. Вот этой проблеме и по­ священ данный раздел.

Правильнее говорить не о проблеме опухолевого роста, а о проблемах опухолевого роста, так как здесь мы сталкиваемся с не­ сколькими проблемами.

Во-первых, опухоль представляет собой биологическую про­ блему, так как это единственное известное нам заболевание, которое так широко распространено в природе и практически в одинаковой форме встречается у всех видов животных, птиц, насекомых, незави­ симо от уровня их организации и среды обитания. Опухоли (остеомы) обнаружены уже у ископаемых динозавров, живших 50 млн лет назад. Новообразования встречаются также и у растений – в виде корончатых галов у деревьев, картофельного «рака» и др. Но здесь есть и другая сторона: опухоль состоит из клеток самого организма, следовательно, поняв законы возникновения и развития опухоли, мы сможем понять многие биологические законы роста, деления, размножения и диффе­ ренцировки клеток. Наконец, здесь есть и третья сторона: опухоль

представляет собой автономное разрастание клеток, следовательно, при исследовании возникновения опухолей нельзя обойти закономер­ ности биологической интеграции клеток.

Во-вторых, опухоль представляет собой проблему социаль­ ную, хотя бы потому, что является болезнью зрелого и пожилого воз­ раста: злокачественные опухоли встречаются чаще всего в возрасте 45–55 лет. Иными словами, от злокачественных новообразований уми­ рают высококвалифицированные работники, находящиеся еще в пе­ риоде активной творческой деятельности.

В-третьих, опухоль представляет собой проблему экономиче­ скую, так как смерти онкологических больных предшествует обычно длительная и мучительная болезнь, поэтому возникает необходимость в специализированных лечебных учреждениях для большого количе­ ства больных, подготовка специализированного медицинского персо­ нала, создание сложной и дорогостоящей аппаратуры, содержание исследовательских институтов, содержание трудноизлечимых боль­ ных.

В-четвертых, опухоль представляет собой психологическую проблему: появление онкологического больного существенно меняет психологический климат в семье и в коллективе, где он работает.

Опухоль, наконец, представляет собой и политическую про­ блему, так как в победе над онкологическими заболеваниями, так же как в сохранении мира, освоении космоса, в решении проблемы охра­ ны окружающей среды и проблемы сырьевых ресурсов, заинтересова­ ны все люди на земле независимо от их расовой принадлежности, цве­ та кожи, социального и политического устройства в их странах. Неда­ ром практически все страны, налаживая между собой политические и научные контакты, всегда создают двусторонние и многосторонние программы по борьбе с раком.

Для обозначения любой опухоли используется один из сле­ дующих греческих или латинских терминов: tumor, blastoma, neo­ plasma, oncos . Когда надо подчеркнуть, что речь идет о злокачествен­ ном росте опухоли, то к одному из перечисленных терминов добавля­ ют словоmalignus , при доброкачественном росте – словоbenignus .

В 1853 г. была опубликована первая работа Вирхова (R. Vir­ chow), излагавшая его взгляды на этиологию и патогенез опухолей. С этого момента клеточное направление в онкологии заняло господ­ ствующее положение. «Omnis cellula ex cellula» . Опухолевая клетка, как и всякая клетка организма, образуется только из клеток. Своим утверждением R. Virchow положил конец всем теориям о возникнове­ нии опухолей из жидкостей, лимфы, крови, бластом, всем разновидно­

стям гуморальных теорий. Теперь в центре внимания – опухолевая клетка, а основная задача – изучение причин, которые вызывают пре­ вращение нормальной клетки в опухолевую, и путей, по которым это превращение происходит.

Вторым крупным событием в онкологии явился выход в 1877 г. диссертации М.А. Новинского на степень магистра ветеринар­ ных наук с описанием его опытов по перевивке трех микросарком со­ бак на других собак. Автор использовал для этих опытов молодых жи­ вотных и прививал им мелкие кусочки не из распадающихся (как это обычно делалось прежде), а из живых частей собачьих опухолей. Эта работа ознаменовала, с одной стороны, возникновение эксперимен­ тальной онкологии, а с другой – появление метода трансплантации опухолей, т.е. перевивки спонтанно возникающих и индуцированных опухолей. Совершенствование данного метода позволило определить основные условия успешной прививки.

1. Для прививки надо брать живые клетки.

2. Количество клеток может быть разным. Имеются сообще­ ния об успешной прививке даже одной клетки, но все же чем больше клеток вводим, тем больше вероятность успешной прививки опухоли.

3. Повторные прививки удаются скорее, а опухоли достигают больших размеров, т.е. если вырастить опухоль на животном, взять из нее клетки и привить их другому животному того же вида, то они при­ живаются лучше, чем у первого животного (первого хозяина).

4. Лучше всего осуществляется аутологичная трансплантация, т.е. пересадка опухоли тому же хозяину, но на новое место. Эффек­ тивна и сингенная трансплантация, т.е. перевивка опухоли на живот­ ных той же инбредной линии, к которой принадлежит исходное жи­ вотное. Хуже прививаются опухоли животным того же вида, но дру­ гой линии (аллогенная трансплантация), и совсем плохо приживляют­ ся опухолевые клетки при пересадке животному другого вида (ксено­ генная трансплантация).

Наряду с трансплантацией опухолей большое значение для понимания особенностей злокачественного роста имеет и метод экс­ плантации, т.е. культивирование опухолевых клеток вне организма. Еще в 1907 г. Гаррисон (R.G. Harrison) показал возможность выращи­ вания клеток на искусственных питательных средах, а вскоре, в 1910 г., Каррель и Берроусс (A. Carrel и M. Burrows) опубликовали данные о возможности культивирования in vitro злокачественных тканей. Этот метод позволил исследовать опухолевые клетки различных животных

и даже человека. К числу последних относятся штамм Hela (из эпи­

дермоидного рака шейки матки), Нeр-1 (полученный тоже из шейки матки), Нeр-2 (рак гортани) и др.

Оба метода не лишены недостатков, среди которых наиболее существенными являются следующие:

при повторных прививках и посевах в культуре изменяются свойства клеток;

нарушается соотношение и взаимодействие опухолевых кле­ ток со стромальными и сосудистыми элементами, тоже входящими в состав опухоли, растущей в организме;

снимается регулирующее влияние организма на опухоль (при культивировании опухолевой ткани in vitro ).

С помощью описанных методов мы все же можем изучать свойства опухолевых клеток, особенности обмена веществ в них, влия­ ние на них различных химических и лекарственных веществ.

Возникновение опухолей связывают с действием на организм различных факторов.

1. Ионизирующая радиация. В 1902 г. Фрибен (A. Frieben) в Гамбурге описал кожный рак на тыльной стороне кисти у служащего на фабрике, изготовляющей рентгеновские трубки. Этот рабочий в течение четырех лет проверял качество трубок, просвечивая собствен­ ную руку.

2. Вирусы. В опытах Эллермана и Банга (C. Ellerman, O. Bang)

в 1908 г. и Рауса (P. Rous) в 1911 г. установлена вирусная этиология лейкоза и саркомы. Однако в то время лейкозы не относили к неопла­ стическим заболеваниям. И хотя эти ученые создали новое, весьма перспективное направление в изучении рака, их работы долгое время игнорировались и не получали высокой оценки. Лишь в 1966 г., спустя 50 лет после открытия, П. Раус был удостоен Нобелевской премии.

Наряду с многочисленными вирусами, вызывающими опухоли у животных, выделены вирусы, выступающие в качестве этиологиче­ ского фактора для индукции опухолей у человека. Из РНК­ содержащих ретровирусов к ним относится вирус HTLV-I (англ. hu­ man T-cell lymphotropic virus type I), вызывающий развитие одного из видов Т-клеточного лейкоза человека. По ряду своих свойств он схо­ ден с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), вызывающим разви­ тие синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). К ДНК­ содержащим вирусам, чье участие в развитии опухолей человека дока­ занно, относятся вирус папилломы человека (рак шейки матки), виру­ сы гепатита B и C (рак печени), вирус Эпштейна-Барра (помимо ин­ фекционного мононуклеоза, является этиологическим фактором для лимфомы Беркитта и назофарингеальной карциномы).

3. Химические вещества. В 1915 г. опубликована работа Яма­ гивы и Итикавы (K. Yamagiwa и K. Ichikawa) «Экспериментальное исследование атипической эпителиальной пролиферации», в которой описывалось развитие злокачественной опухоли у кроликов под влия­ нием длительного смазывания кожи внутренней поверхности уха ка­ менноугольной смолой. Позднее подобный эффект удалось получить при смазывании этой смолой спинок мышей. Безусловно, это наблю­ дение было революцией в экспериментальной онкологии, так как опу­ холь была индуцирована в организме экспериментального животного. Так появился метод индукции опухолей. Но вместе с тем возник во­ прос: что же является активным началом, какое же из множества ве­ ществ, составляющих смолу, служит канцерогеном?

Последующие годы развития экспериментальной и клиниче­ ской онкологии характеризуются накоплением фактических данных, которые с начала 60-х гг. XX в. начали обобщаться в более или менее стройные теории. Тем не менее и сегодня мы можем сказать, что знаем достаточно много об опухолевом росте, но отнюдь не все в нем еще понимаем и все еще далеки от окончательного решения онкологиче­ ских проблем. Но что же мы сегодня знаем?

Опухоль, новообразование – патологическая неконтроли­ руемая организмом пролиферация клеток с относительной автономией обмена веществ и существенными различиями в строении и свойствах.

Опухоль представляет собой клон клеток, которые образова­ лись из одной материнской клетки и обладают одинаковыми или близ­ кими свойствами. Академик Р.Е. Кавецкий предложил различать три стадии в развитии опухоли: инициации, стимуляции и прогрессии.

Стадия инициации

Превращение нормальной клетки в опухолевую характеризу­ ется тем, что она приобретает новые свойства. Эти «новые» свойства опухолевой клетки следует соотносить с изменениями в генетическом аппарате клетки, которые являются пусковыми для канцерогенеза.

Физический канцерогенез . Изменения структуры ДНК, при­ водящие к развитию опухоли, могут быть вызваны разными физиче­ скими факторами – и на первое место следует поставить здесь ионизи­ рующую радиацию. Под влиянием радиоактивных веществ возникают мутации генов, некоторые из которых могут привести к развитию опу­ холи. Что касается других физических факторов, таких как механиче­ ское раздражение, тепловое воздействие (хронические ожоги), поли­ мерные вещества (металлическая фольга, синтетическая фольга), то

они стимулируют (или активируют) рост уже индуцированной, т.е. уже возникшей, опухоли.

Химический канцерогенез. Изменения структуры ДНК могут быть вызваны и различными химическими веществами, что послужило основой для создания теорий химического канцерогенеза. Впервые на возможную роль химических веществ в индукции опухоли указал в 1775 г. английский врач Персильваль Потт (Percivall Pott), описавший рак мошонки у трубочистов и связавший возникновение этой опухоли с воздействием сажи из труб каминов английских домов. Но только в 1915 г. это предположение получило экспериментальное подтвержде­ ние в работах японских исследователей Ямагивы и Итикавы (K. Yamagiwa и K. Ichikawa), вызвавших злокачественную опухоль у кро­ ликов каменноугольной смолой.

По просьбе английского исследователя Кука (J.W. Cook) в 1930 г. на газовом заводе подвергли фракционной перегонке 2 тонны смолы. После многократной перегонки, кристаллизации и приготовле­ ния характерных производных удалось выделить 50 г какого-то неиз­ вестного соединения. Это был 3,4-бензпирен, который, как было уста­ новлено биологическими тестами, оказался вполне пригодным для исследования канцерогеном. Но 3,4-бензпирен не относится к числу самых первых чистых канцерогенов. Еще раньше (1929 г.) Кук уже синтезировал 1,2,5,6-дибензатрацен, который также оказался актив­ ным канцерогеном. Оба соединения – и 3,4-бензпирен, и 1,2,5,6­ дибензатрацен – принадлежат к классу полициклических углеводоро­ дов. Представители этого класса содержат в качестве основного строи­ тельного блока бензольные кольца, которые могут быть объединены в многочисленные кольцевые системы в различных сочетаниях. Позднее были выявлены и другие группы канцерогенных веществ, такие как ароматические амины и амиды – химические красители, широко при­ меняемые в промышленности многих стран; нитрозосоединения – алифатические циклические соединения, обязательно имеющие в сво­ ей структуре аминогруппу (диметилнитрозамин, диэтилнитрозамин, нитрозометилмочевина и др.); афлатоксины и другие продукты жизне­ деятельности растений и грибков (циказин, сафрол, алкалоиды кре­ стовника и др.); гетероциклические ароматические углеводороды (1,2,5,6-дибензакридин, 1,2,5,6 и 3,4,5,6-дибензкарбазол и др.). Следо­ вательно, канцерогенные вещества отличаются друг от друга по хими­ ческому строению, но тем не менее все они имеют ряд общих свойств.

1. От момента действия канцерогенного вещества и до воз­ никновения опухоли проходит определенный латентный период.

2. Действие химического канцерогена характеризуется эффек­ том суммации.

3. Влияние канцерогенов на клетку необратимо.

4. Для канцерогенных веществ не существует субпороговых доз, т.е. любая, даже очень малая доза канцерогена вызывает опухоль. Однако при очень малых дозах канцерогена латентный период может превышать продолжительность жизни человека или животного и орга­ низм погибает от другой причины, а не от опухоли. Этим можно объ­ яснить и большую частоту опухолевых заболеваний у людей пожилого возраста (человек подвергается воздействию низких концентраций канцерогенов, следовательно, латентный период большой и опухоль развивается только в пожилом возрасте).

5. Канцерогенез – процесс ускоренный, т.е., начавшись под действием канцерогена, он уже не остановится и прекращение дейст­ вия канцерогена на организм не прекращает развития опухоли.

6. По существу, все канцерогены токсичны, т.е. способны убить клетку. Это означает, что при особо высоких суточных дозах канцерогенов клетки погибают. Иными словами, канцероген мешает самому себе: при высоких суточных дозах требуется большее количе­ ство вещества для получения опухоли, чем при низких.

7. Токсический эффект канцерогена направлен в первую оче­ редь против нормальных клеток, вследствие этого «резистентные» опухолевые клетки получают преимущества в селекции при воздейст­ вии канцерогена.

8. Канцерогенные вещества могут заменять друг друга (явле­ ние синканцерогенеза).

Возможно два варианта появления канцерогенных веществ в организме: поступление извне (экзогенные канцерогены) и образова­ ние в самом организме (эндогенные канцерогены).

Экзогенные канцерогены . Лишь немногие из известных экзо­ генных канцерогенных веществ без изменения своей химической структуры способны вызвать образование опухоли, т.е. изначально являются канцерогенами. Среди полициклических углеводородов сам бензол, нафталин, антрацен и фенантрацен неканцерогенны. Пожалуй, наиболее канцерогенны 3,4-бензпирен и 1,2,5,6-дибензантрацен, при этом 3,4-бензпирен играет особую роль в окружающей человека среде. Остатки сгорания нефти, выхлопные газы, пыль на улицах, свежая земля в поле, дым сигарет и даже копченые продукты содержат в не­ которых случаях существенное количество этого канцерогенного уг­ леводорода. Ароматические амины сами по себе вообще не канцеро­ генны, что было доказано прямыми экспериментами (Джорджиана

Бонсер). Следовательно, основная масса канцерогенных веществ должна образовываться в организме животного и человека из веществ, поступающих извне. Существует несколько механизмов образования канцерогенных веществ в организме.

Во-первых, неактивные в канцерогенном отношении вещества могут активироваться в организме в ходе химических превращений. При этом одни клетки способны активировать канцерогенные вещест­ ва, а другие нет. Канцерогены, которые могут обходиться без актива­ ции и которые для проявления своих разрушительных свойств не должны проходить через процессы обмена веществ в клетке, следует рассматривать как исключение. Иногда об активирующих реакциях говорят как о процессе токсикации, поскольку в организме происходит образование подлинных токсинов.

Во-вторых, нарушение реакций детоксикации, в ходе которых происходит обезвреживание токсинов, в том числе и канцерогенных веществ, также будет способствовать канцерогенезу. Но даже и не бу­ дучи нарушенными, эти реакции могут способствовать канцерогенезу. Например, канцерогены (в частности, ароматические амины) превра­ щаются в эфиры (гликозиды) глюкуроновой кислоты, а затем выделя­ ются почками через мочеточник в мочевой пузырь. А моча содержит глюкуронидазу, которая, разрушая глюкуроновую кислоту, способст­ вует освобождению канцерогенов. Судя по всему, этот механизм игра­ ет важную роль в возникновении рака мочевого пузыря под воздейст­ вием ароматических аминов. Глюкуронидаза была обнаружена в моче человека и собаки, но ее нет у мышей и крыс, и, как следствие этого, человек и собака подвержены раку мочевого пузыря, а мыши и крысы

Эндогенные канцерогены . В организме человека и животных немало разнообразного «сырья» для возникновения веществ, которые могут обладать канцерогенной активностью, – это и желчные кислоты, и витамин D, и холестерин, и ряд гормонов стероидного строения, в частности половые гормоны. Все это обычные составные части жи­ вотного организма, в котором они синтезируются, подвергаются зна­ чительным химическим изменениям, утилизируются тканями, что со­ провождается изменением их химического строения и выведением из организма остатков их метаболизма. При этом в результате того или иного нарушения обмена веществ вместо нормального, физиологиче­ ского продукта, скажем, стероидного строения, возникает какой-то весьма близкий, но все же иной продукт, с иным влиянием на ткани – так и возникают эндогенные канцерогенные вещества. Как известно, люди заболевают раком чаще всего в 40–60 лет. Этот возраст имеет

биологические особенности – это возраст климактерия в широком смысле этого понятия. В этот период имеет место не столько прекра­ щение функции половых желез, сколько их дисфункция, приводящая к развитию гормонозависимых опухолей. Особого внимания заслужи­ вают терапевтические мероприятия с применением гормонов. Описа­ ны случаи развития злокачественных опухолей молочной железы при неумеренном назначении натуральных и синтетических эстрогенов не только у женщин (при инфантилизме), но и у мужчин. Отсюда вовсе не следует, что вообще нельзя назначать эстрогены, однако показания к их применению в необходимых случаях и особенно дозы вводимых препаратов должны быть хорошо продуманы.

Механизм действия канцерогенных веществ. В настоящее время установлено, что при температуре около 37° C (т.е. температуре тела) постоянно происходят разрывы ДНК. Эти процессы идут с дос­ таточно большой скоростью. Следовательно, существование клетки даже при благоприятных условиях возможно лишь потому, что систе­ ма восстановления (репарации) ДНК обычно «успевает» устранять такие повреждения. Однако при определенных состояниях клетки, и прежде всего при ее старении, равновесие между процессами повреж­ дения и репарации ДНК нарушается, что и является молекулярно­ генетической основой увеличения с возрастом частоты опухолевых заболеваний. Химические канцерогены могут ускорять развитие про­ цесса самопроизвольного (спонтанного) повреждения ДНК вследствие увеличения скорости образования разрывов ДНК, подавлять актив­ ность механизмов, восстанавливающих нормальную структуру ДНК, а также изменять вторичную структуру ДНК и характер ее упаковки в ядре.

Имеется два механизма вирусного канцерогенеза.

Первый – индуцированный вирусный канцерогенез. Cуть это­ го механизма состоит в том, что существовавший вне организма вирус попадает в клетку и вызывает опухолевую трансформацию.

Второй – «природный» вирусный канцерогенез. Вирус, вызы­ вающий опухолевую трансформацию, попадает в клетку не извне, а является продуктом самой этой клетки.

Индуцированный вирусный канцерогенез. В настоящее время известно более 150 онкогенных вирусов, которые подразделяются на две большие группы: ДНК- и РНК-содержащие. Основным общим их свойством является способность трансформировать нормальные клет­ ки в опухолевые. РНК-содержащие онковирусы (онкорнавирусы) представляют собой более многочисленную уникальную группу.

При попадании вируса в клетку возможны разные варианты их взаимодействия и взаимоотношений между ними.

1. Полное разрушение вируса в клетке – в данном случае ин­ фекции не будет.

2. Полное воспроизведение в клетке вирусных частиц, т.е. раз­ множение вируса в клетке. Это явление получило название продук­ тивной инфекции – с ним чаще всего сталкиваются инфекционисты. Вид животного, в котором в нормальных условиях циркулирует вирус, передаваясь от одного животного другому, получил название природ­ ного хозяина. Клетки природного хозяина, зараженные вирусом и про­ дуктивно синтезирующие вирусы, называются пермиссивными клет­ ками.

3. В результате действия на вирус защитных клеточных меха­ низмов он воспроизводится не полностью, т.е. клетка не способна пол­ ностью уничтожить вирус, а вирус не может полностью обеспечить воспроизведение вирусных частиц и уничтожить клетку. Это чаще происходит при попадании вируса в клетки не природного хозяина, а животного другого вида. Такие клетки называют непермиссивными. Следовательно, в клетке одновременно существуют и взаимодейству­ ют геном клетки и часть вирусного генома, что приводит к изменению свойств клетки и может привести к ее опухолевой трансформации. Установлено, что продуктивная инфекция и трансформация клеток под действием ДНК-содержащих онковирусов обычно взаимоисклю­ чают друг друга: клетки природного хозяина главным образом про­ дуктивно инфицируются (пермиссивные клетки), в то время как клет­ ки другого вида чаще трансформируются (непермиссивные клетки).

В настоящее время общепризнано, что абортивная инфекция, т.е. прерывание полного цикла репродукции онковируса на любом этапе, является обязательным фактором, обусловливающим опухоле­

вую трансформацию клетки. Такое прерывание цикла может возник­ нуть при инфекции полным инфекционным вирусом генетически рези­ стентных клеток, при инфекции дефективным вирусом пермиссивных клеток и, наконец, при инфекции полным вирусом восприимчивых клеток в необычных (непермиссивных) условиях, например при высо­ кой температуре (42° C).

Клетки, трансформированные ДНК-содержащими онковиру­ сами, как правило, не реплицируют (не воспроизводят) инфекционный вирус, но в таких неопластически измененных клетках постоянно реа­ лизуется определенная функция вирусного генома. Оказалось, что именно такая абортивная форма отношений вируса и клетки создает благоприятные условия для встраивания, включения вирусного генома в клеточный. Для решения вопроса о природе включения генома виру­ са в ДНК клетки необходимо ответить на вопросы: когда, где и как происходит эта интеграция?

Первый вопрос – когда? – касается фазы клеточного цикла, в течение которой возможен процесс интеграции. Это возможно в S­ фазе клеточного цикла, потому что в этот период синтезируются от­ дельные фрагменты ДНК, которые затем соединяются в единую нить с помощью фермента ДНК-лигазы. Если среди таких фрагментов кле­ точной ДНК окажутся и фрагменты ДНК-содержащего онковируса, то и они могут быть включены во вновь синтезируемую молекулу ДНК и она будет обладать новыми свойствами, изменяющими свойства клет­ ки и приводящими к ее опухолевой трансформации. Возможно, что ДНК онковируса, проникнув в нормальную клетку не в S-фазе, снача­ ла находится в состоянии «покоя» в ожидании S-фазы, когда она сме­ шивается с фрагментами синтезируемой клеточной ДНК, чтобы затем включиться в клеточную ДНК с помощью ДНК-лигазы.

Второй вопрос – где? – касается места включения ДНК онко­ генного вируса в геном клетки. Как показали эксперименты, оно про­ исходит в регуляторные гены. Включение же онковирусного генома в структурные гены маловероятно.

Третий вопрос – каким образом происходит интеграция?–

логически вытекает из предыдущего. Минимальная структурная еди­ ница ДНК, с которой происходит считывание информации – транс­ криптон, – представлена регуляторной и структурной зонами. Считы­ вание информации ДНК-зависимой РНК-полимеразой начинается с регуляторной зоны и идет в направлении структурной. Точка, с кото­ рой начинается процесс, получила название промотора. В случае включения ДНК-вируса в транскриптон, в нем оказываются два про­

мотора – клеточный и вирусный, а считывание информации начинает­ ся с вирусного промотора.

В случае интеграции онковирусной ДНК между регуляторной

и структурной зонами РНК-полимераза начинает транскрипцию от вирусного промотора, минуя клеточный промотор. В результате обра­ зуется гетерогенная химеричная матричная РНК, часть которой соот­ ветствует генам вируса (начиная с вирусного промотора), а другая – структурному гену клетки. Следовательно, структурный ген клетки полностью выходит из-под контроля ее регуляторных генов; регуля­ ция утрачивается. Если онкогенный ДНК-вирус включается в регуля­ торную зону, то часть регуляторной зоны все же будет транслировать­ ся, и тогда утрата регуляции будет частичной. Но в любом случае об­ разование химеричной РНК, служащей основой для синтеза белка ферментов, приводит к изменению свойств клеток. По имеющимся данным, с клеточной ДНК может интегрироваться до 6–7 вирусных геномов. Все вышесказанное относилось к ДНК-содержащим онкоген­ ным вирусам, гены которых непосредственно включаются в ДНК клетки. Но они вызывают небольшое число опухолей. Гораздо больше опухолей вызывают РНК-содержащие вирусы, да и количество их больше, чем ДНК-содержащих. В то же время хорошо известно, что РНК сама по себе включаться в ДНК не может, следовательно, канце­ рогенез, вызванный РНК-содержащими вирусами, должен иметь ряд особенностей. Исходя из невозможности с химической точки зрения включения вирусной РНК онкорнавирусов в клеточную ДНК, амери­ канский исследователь Темин (H.М. Temin, Нобелевская премия 1975 г.), основываясь на своих экспериментальных данных, предположил, что онкорнавирусы в процессе своей репродукции синтезируют собст­ венную вирусную ДНК, которая и включается в клеточную ДНК так же, как в случаях ДНК-содержащих вирусов. Эту форму ДНК, синте­ зируемую на вирусной РНК, Темин назвалпровирусом . Вероятно, здесь уместно вспомнить о том, что провирусная гипотеза Темина появилась в 1964 г., когда полностью подтвердилось центральное по­ ложение молекулярной биологии о том, что передача генетической

информации идет по схеме ДНК РНК белок. Гипотеза Темина вводила в эту схему принципиально новый этап – РНК ДНК. Тео­ рия эта, встреченная большинством исследователей с явным недове­ рием и иронией, тем не менее хорошо согласовывалась с основным положением вирусогенетической теории об интеграции клеточного и вирусного геномов, а главное, объясняла его.

Понадобилось шесть лет для того, чтобы гипотеза Темина по­ лучила экспериментальное подтверждение – благодаря открытию фер­

мента, осуществляющего синтез ДНК на РНК, – обратной транс­ криптазы . Этот фермент был обнаружен во многих клетках, был он обнаружен и в РНК-содержащих вирусах. Было установлено, что об­ ратная транскриптаза РНК-содержащих опухолевых вирусов отлична от обычных ДНК-полимераз; информация о ее синтезе закодирована в вирусном геноме; она присутствует только в зараженных вирусом клетках; обратная транскриптаза найдена в опухолевых клетках чело­ века; она необходима лишь для опухолевой трансформации клетки и не требуется для поддержания опухолевого роста. При проникновении вируса в клетку начинает работать его обратная транскриптаза и про­ исходит синтез полной копии вирусного генома – ДНК-копия, которая представляет собойпровирус . Синтезированный провирус затем вклю­ чается в геном клетки хозяина, а дальше процесс развивается так же, как и в случае с ДНК-содержащими вирусами. При этом провирус мо­ жет включаться целиком в одном месте ДНК, а может, распавшись на несколько фрагментов, включаться в различные участки клеточной ДНК. Теперь при активации синтеза клеточной ДНК всегда будет ак­ тивироваться и синтез вирусов.

В организме природного хозяина с провируса происходит пол­ ное копирование вирусного генома и синтез полного вируса. В орга­ низме же неприродного происходит частичная утрата провируса и транскрипция лишь 30–50% полного вирусного генома, что и способ­ ствует опухолевой трансформации клеток. Следовательно, и в случае РНК-содержащих вирусов опухолевая трансформация связана с абор­ тивной (прерванной) инфекцией.

До сих пор мы рассматривали вирусный канцерогенез с пози­ ций классической вирусологии, т.е. исходили из того, что вирус не является нормальной составной частью клетки, а попадает в нее извне и вызывает ее опухолевую трансформацию, т.е. индуцирует формиро­ вание опухоли, поэтому такой канцерогенез получил название инду­ цированного вирусного канцерогенеза.

продуктами нормальной клетки (или, как их называют, эндогенными вирусами). Эти вирусные частицы обладают всеми признаками, харак­ терными для онкорнавирусов. Вместе с тем эти эндогенные вирусы, как правило, апатогенны для организма, а часто вообще даже неин­ фекционны (т.е. не передаются другим животным), лишь некоторые из них обладают слабыми онкогенными свойствами.

К настоящему времени эндогенные вирусы выделены из нор­ мальных клеток практически всех видов птиц и всех линий мышей, а также крыс, хомяков, морских свинок, кошек, свиней и обезьян. Уста­ новлено, что любая клетка практически может быть продуцентом ви­ руса, т.е. такая клетка содержит необходимую информацию для синте­ за эндогенного вируса. Часть нормального клеточного генома, коди­ рующая структурные компоненты вируса, получила название вирогена (вирогенов).

Два основных свойства вирогенов присущи всем эндогенным вирусам: 1) повсеместное распространение – более того, в одной нор­ мальной клетке может содержаться информация для выработки двух и более отличающихся друг от друга эндогенных вирусов; 2) вертикаль­ ная наследственная передача, т.е. от матери потомству. Вироген может быть включен в клеточный геном не только в виде единого блока, но и отдельные гены или их группы, в целом составляющие вироген, могут быть включены в различные хромосомы. Нетрудно представить (по­ скольку нет единой функционирующей структуры), что в большинстве случаев нормальные клетки, содержащие в своем составе вироген, полного эндогенного вируса не образуют, хотя могут синтезировать отдельные его компоненты в различных количествах. Все функции эндогенных вирусов в физиологических условиях полностью еще не выяснены, но известно, что с их помощью осуществляется передача информации от клетки клетке.

Участие эндогенных вирусов в канцерогенезе опосредуется различными механизмами. В соответствии с концепцией R.J. Huebner и Y.J. Todaro (Хюбнера – Тодаро) вироген содержит ген (или гены), ответственный за опухолевую трансформацию клетки. Этот ген назван онкогеном . В обычных условиях онкоген находится в бездеятельном (репрессированном) состоянии, так как его активность блокируется белками-репрессорами. Канцерогенные агенты (химические соедине­ ния, радиация и др.) приводят к дерепрессии (активации) соответст­ вующей генетической информации, в результате чего из содержащего­ ся в хромосоме предшественника вируса происходит образование ви­ рионов, способных вызвать трансформацию нормальной клетки в опу­ холевую. H.M. Temin на основании детальных исследований опухоле­

вой трансформации клеток вирусом саркомы Рауса постулировал, что вироген не содержит онкогенов, т.е. генов, детерминирующих транс­ формацию нормальной клетки в опухолевую. Эти гены возникают в результате мутаций некоторых участков клеточной ДНК (протовиру­ сов) и последующего переноса генетической информации по пути, включающему обратную транскрипцию (ДНК РНК ДНК). Исхо­ дя из современных представлений о молекулярных механизмах канце­ рогенеза, можно утверждать, что мутация проонкогена не единствен­ ный путь его превращения в онкоген. К такому же эффекту могут при­ вести включение (вставка) промотора (участка ДНК, с которым связы­ вается РНК-полимераза, инициируя транскрипцию гена) рядом с про­ тоонкогеном. При этом роль промотора выполняют либо ДНК-копии определенных участков онкорновирусов, либо мобильные генетиче­ ские структуры или «прыгающие» гены, т.е. сегменты ДНК, способ­ ные перемещаться и встраиваться в разные участки генома клеток. Трансформация протоонкогена в онкоген может быть обусловлена также амплификацией (лат.amplificatio – распространение, увеличение

– это увеличение числа протоонкогенов, в норме обладающих не­ большой следовой активностью, в результате чего суммарная актив­ ность протоонкогенов значительно возрастает) или транслокацией (перемещением) протоонкогена в локус с функционирующим промо­ тором. За изучение этих механизмов Нобелевскую премию в 1989 г.

получили J.M. Bishop и H.E. Varmus.

Таким образом, теория природного онкогенеза рассматривает вирусные онкогены как гены нормальной клетки. В этом смысле бро­ ский афоризм Дарлингтона (C.D. Darlington) «Вирус – это взбесив­ шийся ген» наиболее точно отражает суть природного онкогенеза.

Оказалось, что вирусные онкогены, на существование кото­ рых указывал еще Л.А. Зильбер, кодируют белки, являющиеся регуля­ торами клеточного цикла, процессов пролиферации и дифференциров­ ки клеток, апоптоза. В настоящее время известно более ста онкогенов, которые кодируют компоненты внутриклеточных сигнальных путей: тирозиновые и серин/треониновые протеинкиназы, ГТФ-связывающие белки Ras-MAPK сигнального пути, ядерные белки-регуляторы транс­ крипции, а также факторы роста и их рецепторы.

Белковый продукт гена v-src вируса саркомы Рауса работает как тирозиновая протеинкиназа, ферментная активность которой оп­ ределяет онкогенные свойства v-src. Белковые продукты пяти других вирусных онкогенов (fes/fpc ,yes ,ros ,abl ,fgr ) также оказались тирози­ новыми протеинкиназами. Тирозиновые протеинкиназы – это фермен­ ты, фосфорилирующие различные белки (ферменты, регуляторные

белки хромосом, мембранные белки и пр.) по остаткам тирозина. Ти­ розиновые протеинкиназы в настоящее время рассматриваются как важнейшие молекулы, обеспечивающие трансдукцию (передачу) внешнего регуляторного сигнала на внутриклеточный метаболизм, в частности, доказана важная роль этих ферментов в активации и даль­ нейшем запуске пролиферации и дифференцировки Т- и В­ лимфоцитов через их антигенраспознающие рецепторы. Складывается впечатление, что эти ферменты и сигнальные каскады, запускаемые ими, интимно вовлечены в регуляцию клеточного цикла, процессов пролиферации и дифференцировки любых клеток.

Оказалось, что в нормальных, незараженных ретровирусами клетках находятся нормальные гены клеток, родственные онкогенам вирусов. Это родство первоначально установлено в результате откры­ тия гомологичности в нуклеотидных последовательностях трансфор­ мирующего онкогена вируса саркомы Рауса v-src (вирусногоsrc ) и нормального гена цыпленка c-src (клеточногоsrc ). Очевидно, вирус саркомы Рауса явился результатом рекомбинаций между с-src и древ­ ним стандартным ретровирусом птиц. Такой механизм – рекомбина­ ция между вирусным геном и геном хозяина – служит очевидным объяснением образования трансформирующих вирусов. По этой при­ чине функции нормальных генов и их роль в невирусных новообразо­ ваниях вызывают повышенный интерес исследователей. В природе нормальные формы онкогенов весьма консервативны. Для каждого из них существуют человеческие гомологи, некоторые из них присутст­ вуют во всех эукариотических организмах до беспозвоночных и дрожжей включительно. Такой консерватизм свидетельствует о том, что эти гены выполняют в нормальных клетках жизненно важные функции, а онкогенный потенциал приобретается генами только после функционально значимых изменений (таких, например, какие проис­ ходят при рекомбинации с ретровирусом). О таких генах говорят как о протоонкогенах.

Некоторые из этих генов, объединяемые в семейство клеточ­ ных онкогенов ras , были обнаружены путем трансфекции клеток с помощью ДНК, взятой из клеток опухолей человека. Активация геновras обычна для некоторых химически индуцированных эпителиаль­ ных карцином у грызунов, что предполагает активацию этих генов химическими канцерогенами. Доказана важная роль геновras в регу­ ляции активации, пролиферации и дифференцировки нормальных, не опухолевых клеток, в частности, Т-лимфоцитов. Выявлены и другие протоонкогены человека, выполняющие важнейшие функции в нор­ мальных неопухолевых клетках. Изучение белков, кодируемых вирус­

ными онкогенами и их нормальными клеточными гомологами, прояс­ няет механизмы функционирования этих генов. Белки, кодируемые протоонкогеном ras , ассоциированы с внутренней поверхностью кле­ точной мембраны. Их функциональная активность, состоящая в свя­ зывании ГТФ, является проявлением функциональной активности ГТФ-связывающих или G-белков. Геныras являются филогенетически древними, они представлены не только в клетках млекопитающих и других животных, но и в дрожжах. Основная функция их продуктов состоит в запуске митогенактивированного сигнального пути, непо­ средственно вовлеченного в регуляцию пролиферации клеток и вклю­ чающего последовательную каскадную активацию MAPKKK (киназа, фосфорилирующая MAPKK; у позвоночных – серин-треониновая про­ теинкиназа Raf), MAPKK (киназа, фосфорилирующая MAPK; у позво­ ночных – протеинкиназа MEK; от англ. mitogen-activated and extracellularly activated kinase) и MAPK (от англ. mitogen-activated protein kinase; у позвоночных – протеинкиназа ERK; от англ. extracellular signal-regulated kinase) протеинкиназ. Следовательно, мо­ жет оказаться, что трансформирующие белки Ras относятся к классу измененных G-белков, передающих конститутивный сигнал роста.

Белки, кодируемые тремя другими онкогенами – myb, myc, fos , размещаются в клеточном ядре. В некоторых, но не во всех клетках нормальный гомологmyb экспрессируется в фазе Gl клеточного цикла. Функционирование двух других генов представляется тесно связан­ ным с механизмами действия фактора роста. Если фибробласты с остановленным ростом подвергнуть воздействию тромбоцитарного фактора роста, то начинается экспрессия специфического набора генов (по оценкам, от 10 до 30), включая протоонкогены с-fos и с-myc , и уровни клеточной мРНК этих генов нарастают. Экспрессия с-myc cти­ мулируется также в покоящихся Т- и В-лимфоцитах после воздействия соответствующими митогенами. После вхождения клетки в цикл роста экспрессия c-myc остается практически постоянной. После того как клетка утрачивает способность делиться (например, в случае постми­ тотических дифференцированных клеток), экспрессия с-myc прекра­ щается.

Примером протоонкогенов, выполняющих функцию рецепто­ ров факторов роста, являются гены, кодирующие рецепторы эпидер­ мального фактора роста. У человека эти рецепторы представлены 4 белками, обозначаемыми как HER1, HER2, HER3 и HER4 (от англ. human epidermal growth factor receptor). Все варианты рецептора имеют сходную структуру и состоят из трех доменов: внеклеточного лиган­ дсвязывающего, трансмембранного липофильного и внутриклеточно­

го, обладающего активностью тирозиновой протеинкиназы и участ­ вующего в передаче сигнала внутрь клетки. Резко повышенная экспре­ сия HER2 выявлена при раке молочной железы. Эпидермальные фак­ торы роста стимулируют пролиферацию, предупреждают развитие апоптоза, стимулируют ангиогенез и метастазирование опухоли. Дока­ зана высокая терапевтическая эффективность моноклональных анти­ тел против внеклеточного домена HER2 (лекарственный препарат trastuzumab, прошедший клинические испытания в США) при лечении рака молочной железы.

Следовательно, протоонкогены могут нормально функциони­ ровать как регуляторы «активации» роста и дифференцировки клеток и служить ядерными мишенями для сигналов, генерируемых фактора­ ми роста. При альтерации или разрегулировании они могут обеспечить определяющий стимул нерегулируемого роста клетки и аномальной дифференцировки, что характерно для неопластических состояний. Рассмотренные выше данные указывают на важнейшую роль протоон­ когенов в функционировании нормальных клеток, регуляции их про­ лиферации и дифференцировки. «Поломка» этих механизмов внутри­ клеточной регуляции (в результате действия ретровирусов, химиче­ ских канцерогенов, радиации и т. д.) может привести к злокачествен­ ной трансформации клетки.

Помимо протоонкогенов, контролирующих клеточную про­ лиферацию, важная роль в опухолевой трансформации принадлежит повреждению рост-ингибирующих опухолевых супрессорных генов

(англ. growth-inhibiting cancer-suppressor genes), выполняющих функ­ цию антионкогенов. В частности, при многих опухолях обнаружива­ ются мутации гена, кодирующего синтез протеина p53 (англ. p53 tumor suppressor protein), запускающего в нормальных клетках сигнальные пути, которые участвуют в регуляции клеточного цикла (остановка перехода из G1 -фазы в S фазу клеточного цикла), индукции процессов апоптоза, торможении ангиогенеза. В опухолевых клетках ретинобла­ стомы, остеосарком, мелкоклеточного рака легкого отсутствует синтез протеина ретинобластомы (англ. pRB protein) вследствие мутации ко­ дируюшего этот белок генаRB . Этот белок участвует в регуляции G1 фазы клеточного цикла. Важную роль в развитии опухолей играет и мутация генов bcl-2 (англ. anti-apoptotic protein B-cell lymphoma 2),

приводящая к ингибированию апоптоза.

Для возникновения опухоли не менее важным, чем факторы, вызывающие ее, является и избирательная чувствительность клеток к этим факторам. Установлено, что непременной предпосылкой для по­ явления опухоли является наличие в исходной ткани популяции деля­

щихся клеток. Вероятно, именно поэтому зрелые нейроны головного мозга взрослого организма, полностью утратившие способность к де­ лению, никогда не образуют опухоль в отличие от глиальных элемен­ тов головного мозга. Поэтому ясно, что все факторы, способствующие пролиферации ткани, способствуют и возникновению неоплазмы. Пер­ вое поколение делящихся клеток высокодифференцированных тканей не является точной копией родительских, высокоспециализированных клеток, а оказывается как бы «шагом назад» в том смысле, что харак­ теризуется более низким уровнем дифференцировки, некоторыми эм­ бриональными чертами. В дальнейшем, в процессе деления они диф­ ференцируются в строго детерминированном направлении, «дозревая» до фенотипа, присущего данной ткани. Эти клетки имеют менее жест­ кую программу поведения, чем клетки с завершенным фенотипом, кроме того, они могут быть некомпетентными к некоторым регули­ рующим воздействиям. Естественно, что генетический аппарат этих клеток более легко переключается на путь опухолевой трансформации,

и они служат непосредственными мишенями для онкогенных факто­ ров. Превратившись в элементы неоплазмы, они сохраняют некоторые черты, характеризующие ту стадию онтогенетического развития, на которой их застал переход в новое состояние. С этих позиций стано­ вится понятной повышенная чувствительность к онкогенным факто­ рам эмбриональной ткани, сплошь состоящей из незрелых, делящихся

и дифференцирующихся элементов. Это также во многом определяет феномен трансплацентарного бластомогенеза: дозы бластомогенных химических соединений, безвредных для беременной самки, действу­ ют на зародыш, что приводит к появлению опухолей у детеныша по­ сле рождения.

Стадия стимуляции роста опухоли

За стадией инициации наступает стадия стимуляции роста опухоли. На стадии инициации происходит перерождение одной клет­ ки в опухолевую, но необходима еще целая серия клеточных делений для продолжения опухолевого роста. В ходе этих повторных делений образуются клетки с различными способностями к автономному рос­ ту. Клетки, которые подчиняются регуляторным влияниям организма, уничтожаются, а клетки, наиболее склонные к автономному росту, приобретают преимущества в росте. Происходит селекция, или отбор наиболее автономных клеток, а значит и наиболее злокачественных. На рост и развитие этих клеток оказывают влияние различные факто­ ры – одни из них ускоряют процесс, а другие, наоборот, угнетают его, чем препятствуют развитию опухоли. Факторы, которые сами по себе

не способны инициировать опухоль, не способны вызывать опухоле­ вую трансформацию, но стимулируют рост уже возникших опухоле­ вых клеток, получили название коканцерогенов . К ним прежде всего относят факторы, вызывающие пролиферацию, регенерацию или вос­ паление. Это фенол, карболовый эфир, гормоны, скипидар, заживаю­ щие раны, механические факторы, митогены, клеточная регенерация и др. Эти факторы вызывают рост опухоли только после или при совме­ стном действии с канцерогеном, например рак слизистой губы у ку­ рильщиков трубок (коканцерогенный механический фактор), рак пи­ щевода и желудка (механический и термический факторы), рак моче­ вого пузыря (результат инфекции и раздражения), первичная карцино­ ма печени (чаще всего на основе цирроза печени), рак легких (в сига­ ретном дыме, кроме канцерогенов – бензпирена и нитрозамина, со­ держатся фенолы, выступающие в роли коканцерогенов). Понятиеко­ канцерогенез не следует путать с понятиемсинканцерогенез , о котором мы говорили ранее. Под синканцерогенезом понимают синергическое действие канцерогенов, т.е. веществ, способных вызывать, индуциро­ вать опухоль. Эти вещества способны заменять друг друга в индукции опухоли. Под коканцерогенезом подразумевают факторы, которые способствуют канцерогенезу, но сами по себе не являются канцероге­ нами.

Стадия прогрессии опухоли

Вслед за инициацией и стимуляцией наступает стадия про­ грессии опухоли. Прогрессия – это неуклонное увеличение злокачест­ венных свойств опухоли в ходе ее роста в организме хозяина. По­ скольку опухоль представляет собой клон клеток, берущих свое нача­ ло от одной материнской клетки, то, следовательно, и рост, и прогрес­ сия опухоли подчиняются общебиологическим закономерностям кло­ нального роста. Прежде всего, в опухоли можно выделить несколько клеточных пулов, или несколько групп клеток: пул стволовых клеток, пул пролиферирующих клеток, пул непролиферирующих клеток и пул теряющихся клеток.

Пул стволовых клеток . Эта популяция опухолевых клеток обладает тремя свойствами: 1) способностью к самоподдержанию, т.е. способностью сохраняться неопределенно долго при отсутствии по­ ступления клеток: 2) способностью продуцировать дифференцирован­ ные клетки; 3) способностью восстанавливать нормальное количество клеток после повреждения. Только стволовые клетки имеют неограни­ ченный пролиферативный потенциал, в то время как нестволовые раз­ множающиеся клетки после ряда делений неизбежно погибают. Сле­

довательно, стволовые клетки в опухолях можно определить как клет­ ки, способные к неограниченной пролиферации и возобновлению рос­ та опухоли после повреждения, при метастазировании и прививке дру­ гим животным.

Пул пролиферирующих клеток . Пролиферативный пул (или ростовая фракция) – это доля клеток, участвующих в данный момент в пролиферации, т.е. находящихся в митотическом цикле. Понятие о пролиферативном пуле в опухолях получило за последние годы широ­ кое распространение. Ему придается большое значение в связи с про­ блемой лечения опухолей. Это связано с тем, что многие активные противоопухолевые агенты действуют в основном на делящиеся клет­ ки, и величина пролиферативного пула может являться одним из фак­ торов, определяющих разработку схем лечения опухолей. При иссле­ довании пролиферативной активности опухолевых клеток оказалось, что продолжительность цикла у таких клеток меньше, а пролифера­ тивный пул клеток больше, чем в нормальной ткани, но в то же время оба эти показателя никогда не достигают величин, характерных для регенерирующей или стимулированной нормальной ткани. Мы не имеем права говорить о резком возрастании пролиферативной актив­ ности опухолевых клеток, так как нормальная ткань может пролифе­ рировать и пролиферирует при регенерации более интенсивно, чем растет опухоль.

Пул непролиферирующих клеток. Представлен двумя видами клеток. С одной стороны, это клетки, способные к делению, но вы­ шедшие из клеточного цикла и вступившие в стадию G 0 , или фазу по­ коя. Основным фактором, определяющим появление этих клеток в опухолях, является недостаточность кровоснабжения, приводящая к гипоксии. Строма опухолей растет медленнее паренхимы. По мере роста опухоли перерастают собственное кровоснабжение, что приво­ дит к уменьшению пролиферативного пула. С другой стороны, пул непролиферирующих клеток представлен клетками созревающими, т.е. часть клеток опухоли способна к созреванию и дозреванию до зре­ лых форм клеток. Однако при нормальной пролиферации во взрослом организме в условиях отсутствия регенерации имеется равновесие ме­ жду делящимися и созревающими клетками. В таком состоянии диф­ ференцируются, а значит теряют способность к размножению 50% клеток, образовавшихся при делении. В опухолях же пул созревающих клеток уменьшается, т.е. дифференцируется менее 50% клеток, что является обязательным условием прогрессивного роста. Механизм такого нарушения остается неясным.

Пул теряющихся клеток. Явление потери клеток в опухолях известно давно, она определяется тремя различными процессами: ги­ белью клеток, метастазированием, созреванием и слущиванием клеток (более характерно для опухолей желудочно-кишечного тракта, кожи). Очевидно, что для большинства опухолей основным механизмом кле­ точной потери является гибель клеток. В опухолях она может идти двумя путями: 1) при наличии зоны некроза клетки непрерывно поги­ бают на границе этой зоны, что ведет к увеличению количества некро­ тического материала; 2) гибель изолированных клеток вдали от зоны некроза. К гибели клеток могут привести четыре основных механизма:

1) внутренние дефекты опухолевых клеток, т.е. дефекты ДНК клеток;

2) созревание клеток в результате сохранения в опухолях процесса, свойственного нормальным тканям; 3) недостаточность кровоснабже­ ния, возникающая в результате отставания роста сосудов от роста опу­ холи (наиболее важный механизм гибели клеток в опухолях); 4) им­ мунное разрушение опухолевых клеток.

Состояние перечисленных выше пулов клеток, составляющих опухоль, и определяет опухолевую прогрессию. Законы этой опухоле­ вой прогрессии были сформулированы в 1949 г. L. Foulds в виде шести правил развития необратимых качественных изменений в опухоли, ведущих к накоплению малигнизации (злокачественности).

Правило 1 . Опухоли возникают независимо друг от друга (процессы злокачественности идут независимо друг от друга в различ­ ных опухолях у одного и того же животного).

Правило 2 . Прогрессия в данной опухоли не зависит от дина­ мики процесса в других опухолях того же организма.

Правило 3 . Процессы малигнизации не зависят от роста опу­

Примечания:

а) при первичной манифестации опухоль может быть на различной стадии малигнизации; б) необратимые качественные изменения, возникающие в

опухоли, не зависят от размеров опухоли.

Правило 4 . Прогрессия опухоли может осуществляться либо постепенно, либо скачками, внезапно.

Правило 5 . Прогрессия опухоли (или изменение свойств опу­ холи) идет в каком-то одном (альтернативном) направлении.

Правило 6 . Прогрессия опухоли не всегда достигает своей ко­ нечной точки развития в течение жизни хозяина.

Из всего вышесказанного следует, что опухолевая прогрессия связана с непрерывным делением опухолевых клеток, в процессе ко­

торого появляются клетки, отличающиеся по своим свойствам от пер­ воначальных опухолевых клеток. Прежде всего это касается биохими­ ческих сдвигов в опухолевой клетке: в опухоли не столько возникают новые биохимические реакции или процессы, сколько происходит из­ менение соотношения между процессами, протекающими в клетках нормальной, неизмененной ткани.

В опухолевых клетках наблюдается снижение процессов ды­ хания (по мнению Отто Варбурга, 1955 г., нарушение дыхания являет­ ся основой опухолевой трансформации клетки). Дефицит энергии, воз­ никающей в результате снижения дыхания, вынуждает клетку каким­ то образом восполнять потери в энергии. Это приводит к активации аэробного и анаэробного гликолиза. Причинами повышения интенсив­ ности гликолиза являются увеличение активности гексокиназы и от­ сутствие цитоплазматической глицеро-фосфатдегидрогеназы. Счита­ ется, что около 50% энергетических потребностей опухолевых клеток покрывается за счет гликолиза. Образование в опухолевой ткани про­ дуктов гликолиза (молочной кислоты) вызывает ацидоз. Распад глюко­ зы в клетке идет и по пентозофосфатному пути. Из окислительных реакций в клетке осуществляется распад жирных кислот и аминокис­ лот. В опухоли резко повышена активность анаболических ферментов обмена нуклеиновых кислот, что свидетельствует о повышении их синтеза.

Большинство опухолевых клеток пролиферируют. Вследствие повышенной пролиферации клеток усиливается синтез белков. Однако в опухолевой клетке помимо обычных клеточных белков начинают синтезироваться и новые белки, которые отсутствуют в нормальной исходной ткани, это является следствием дедифференцировки опухо­ левых клеток, по своим свойствам они начинают приближаться к эм­ бриональным клеткам и клеткам-предшественникам. Опухолевоспе­ цифические белки имеют сходство с эмбриональными белками. Их определение имеет значение для ранней диагностики злокачественных новообразований. В качестве примера можно привести выделенный Ю.С. Татариновым и Г.И. Абелевым -фетопротеин, не определяю­ щийся в сыворотке крови здоровых взрослых людей, но с большим постоянством встречающийся при некоторых формах рака печени, а также при избыточной регенерации печени в условиях повреждения. Эффективность предложенной ими реакции была подтверждена про­ веркой по линии ВОЗ. Другим белком, выделенным Ю.С. Татарино­ вым, является трофобластический 1 -гликопротеин, повышение синте­ за которого наблюдается при опухолях и беременности. Важное диаг­ ностическое значение имеет определение канцероэмбриональных бел­

ков с различной молекулярной массой, раковоэмбрионального антиге­ на и др.

Вместе с тем нарушение структуры ДНК приводит к тому, что клетка утрачивает способность синтезировать некоторые белки, кото­ рые она синтезировала в нормальных условиях. А так как ферменты – это белки, клетка утрачивает ряд специфических ферментов и, как следствие, ряд специфических функций. В свою очередь, это приводит к выравниванию или нивелировке ферментативного спектра различ­ ных клеток, составляющих опухоль. Опухолевые клетки имеют отно­ сительно единообразный ферментный спектр, что является отражени­ ем их дедифференцировки.

Можно выделить ряд свойств, специфичных для опухолей и составляющих их клеток.

1. Бесконтрольная пролиферация клеток.Это свойство явля­ ется неотъемлемой чертой любой опухоли. Опухоль развивается за счет ресурсов организма и при непосредственном участии гумораль­ ных факторов организма-хозяина, но этот рост не вызван и не обу­ словлен его потребностями; напротив, развитие опухоли не только не поддерживает гомеостаз организма, но и имеет постоянную тенден­ цию его нарушать. Значит, под бесконтрольностью роста имеют в виду рост, не обусловленный потребностями организма. Вместе с тем мест­ ные и системные ограничивающие факторы могут влиять на опухоль в целом, замедлять темп роста, определять число пролиферирующих в ней клеток. Замедление роста опухоли может идти и по пути увеличе­ ния разрушения клеток опухоли (как, например, в мышиных и крыси­ ных гепатомах, которые при каждом митотическом цикле теряют до 90% разделившихся клеток). Сегодня мы уже не имеем права гово­ рить, как это делали наши предшественники еще 10–20 лет назад, о том, что опухолевые клетки вообще не чувствительны к регулирую­ щим стимулам и влияниям. Так, еще недавно считалось, что опухоле­ вые клетки полностью утрачивают способность к контактному тормо­ жению, т.е. не поддаются сдерживающему деление влиянию соседних клеток (делящаяся клетка при контакте с соседней клеткой в нормаль­ ных условиях перестает делиться). Оказалось, что опухолевая клетка все же сохраняет способность к контактному торможению, только эф­ фект наступает при большей, чем в норме, концентрации клеток и при контакте опухолевой клетки с клетками нормальными.

Подчиняется опухолевая клетка и тормозящему пролифера­ цию действию ингибиторов пролиферации, образуемых зрелыми клет­ ками (например, цитокинов и низкомолекулярных регуляторов). Влияют на рост опухоли и цАМФ, цГМФ, простагландины: цГМФ

стимулирует пролиферацию клеток, а цАМФ тормозит ее. В опухоли равновесие сдвинуто в сторону цГМФ. Простагландины влияют на пролиферацию опухолевых клеток через изменение концентрации циклических нуклеотидов в клетке. Наконец, на рост в опухоли могут влиять сывороточные ростовые факторы, которые получили название поэтинов, различные метаболиты, доставляемые в опухоль кровью.

Большое влияние на пролиферацию опухолевых клеток ока­ зывают клетки и межклеточное вещество, составляющие основу опу­ холевого «микроокружения». Так опухоль, медленно растущая в од­ ном месте организма, будучи пересажена в другое место, начинает расти быстро. Например, доброкачественная папиллома Шоупа кроли­ ка, будучи трансплантирована тому же животному, но в другие части тела (мышцы, печень, селезенку, желудок, под кожу), превращается в высокозлокачественную опухоль, которая, инфильтрируя и разрушая прилегающие ткани, в короткие сроки приводит к гибели организма.

В патологии человека встречаются стадии, когда клетки сли­ зистой оболочки попадают в пищевод и в нем приживляются. Такая «дистопическая» ткань проявляет тенденцию к образованию опухолей.

Опухолевые клетки, однако, утрачивают верхний «лимит» числа их делений (так называемый лимит Хайфлика). Нормальные клетки делятся до определенного максимального предела (у млекопи­ тающих в условиях клеточной культуры – до 30–50 делений), после чего они погибают. Опухолевые же клетки приобретают способность к бесконечному делению. Результатом этого феномена является иммор­ тализация («бессмертие») данного клона клеток (при ограниченном сроке жизни каждой отдельной клетки, его составляющей).

Следовательно, нерегулируемый рост следует считать фунда­ ментальным признаком любой опухоли, в то время как все следующие признаки, о которых пойдет речь, являются вторичными – результатом прогрессии опухоли.

2. Анаплазия (от греч.ana – обратное, противоположное иplasis – формирование),катаплазия . Многие авторы полагают, что анаплазия, или снижение уровня дифференцировки ткани (морфологи­ ческие и биохимические характеристики) после ее неопластического превращения, является характерной чертой злокачественной опухоли. Клетки опухоли утрачивают характерную для нормальных клеток спо­ собность образовывать специфические тканевые структуры и выраба­ тывать специфические вещества. Катаплазия – явление сложное, и оно не может быть объяснено лишь сохранением черт незрелости, соответ­ ствующих той стадии онтогенеза клетки, на которой ее застигло не­ опластическое превращение. Этот процесс затрагивает опухолевые

клетки не в одинаковой степени, что часто приводит к образованию клеток, не имеющих аналогов в нормальной ткани. В таких клетках имеет место мозаика сохранившихся и утраченных признаков клеток данного уровня зрелости.

3. Атипизм. С анаплазией связан атипизм (от греч.а – отрица­ ние иtypicos – образцовый, типичный) опухолевых клеток. Различают несколько разновидностей атипизма.

Атипизм размножения, обусловленный упоминавшимся ра­ нее нерегулируемым ростом клеток и утратой верхнего предела или «лимита» числа их делений.

Атипизм дифференцировки, проявляющийся в частичной или полной ингибиции созревания клеток.

Морфологический атипизм, который подразделяется на кле­ точный и тканевой. В злокачественных клетках имеет место значи­ тельная вариабельность размеров и формы клеток, размеров и числа отдельных клеточных органоидов, содержания ДНК в клетках, формы

и числа хромосом. В злокачественных опухолях наряду с атипизмом клеток имеет место тканевой атипизм, который выражается в том, что, по сравнению с нормальными тканями, в злокачественных опухолях иная форма и величина тканевых структур. Например, размеры и фор­ ма железистых ячеек в опухолях из железистой ткани аденокарцино­ мах резко отличаются от исходных нормальных тканей. Тканевой ати­ пизм без клеточного атипизма характерен только для доброкачествен­ ных опухолей.

Метаболический и энергетический атипизм, который вклю­ чает в себя: интенсивный синтез онкобелков («опухолеродных», или «опухолевых» белков); снижение синтеза и содержания гистонов (бел­ ков-супрессоров транскрипции); образование не свойственных зрелым

клеткам эмбриональных белков (в том числе -фетопротеина); изме­ нение способа ресинтеза АТФ; появление субстратных “ловушек”, которые проявляются усиленным захватом и потреблением глюкозы для энергообразования, аминокислот для построения цитоплазмы, хо­ лестерина для построения мембран клетки, а также -токоферола и других антиоксидантов для защиты от свободных радикалов и стаби­ лизации мембран; снижение в клетке концентрации внтутриклеточно­ го мессенджера цАМФ.

Физико-химический атипизм, который сводится к увеличе­ нию содержания в опухолевых клетках воды и ионов калия на фоне снижения концентрации ионов кальция и магния. При этом увеличе­ ние содержания воды облегчает диффузию субстратов метаболизма

внутрь клеток и его продуктов наружу; снижение содержания Са2+ уменьшает межклеточную адгезию, а увеличение концентрации К+ препятствует развитию внутриклеточного ацидоза, обусловленного усилением гликолиза и накоплением молочной кислоты в перифериче­ ской, растущей зоне опухоли, поскольку отмечается интенсивный вы­ ход из распадающихся структур К+ и белка.

Функциональный атипизм, характеризующийся полной или частичной утратой опухолевыми клетками способности вырабатывать специфические продукты (гормоны, секреты, волокна); или неадекват­ ным, нецелесообразным усилением этой продукции (например, повы­ шением синтеза инсулина инсуломой – опухолью из клеток панкреа­ тических островков Лангерганса); или «извращением» отмеченной функции (синтез опухолевыми клетками при раке молочной железы гормона щитовидной железы – кальциотонина или синтез опухолевы­ ми клетками рака легких гормонов передней доли гипофиза – адрено­ кортикотропного гормона, антидиуретического гормона и др.). Функ­ циональный атипизм, как правило, связан с биохимическим атипиз­ мом.

Антигенный атипизм, который проявляется в антигенном упрощении либо, наоборот, в появлении новых антигенов. В первом случае имеет место утрата опухолевыми клетками антигенов, имев­ шихся в исходных нормальных клетках (например, утрата опухолевы­ ми гепатоцитами органоспецифического печеночного h-антигена), а во

втором – появление новых антигенов (например, -фетопротеина).

Атипизм «взаимодействия» опухолевых клеток с организ­ мом, который состоит в том, что клетки не участвуют в согласованной взаимосвязанной деятельности органов и тканей организма, а наобо­ рот, нарушают эту гармонию. Например, сочетание иммунодепрессии, снижения противоопухолевой резистентности и потенцирования им­ мунной системой роста опухоли ведет к «ускользанию» опухолевых клеток из-под системы иммунного надзора. Секреция опухолевыми клетками гормонов и других биологически активных веществ, лише­ ние организма незаменимых аминокислот, антиоксидантов, стрессор­ ный эффект опухоли и т.д. усугубляют ситуацию.

4. Инвазивность и деструктивный рост.Способность опухо­ левых клеток врастать (инвазивность) в окружающие здоровые ткани (деструктивный рост) и разрушать их – характерные свойства всех опухолей. Опухоль индуцирует рост соединительной ткани, а это при­ водит к образованию подлежащей опухолевой стромы, как бы «матри­ цы», без которой развитие опухоли невозможно. Клетки новообразо­

ванной соединительной ткани в свою очередь стимулируют размноже­ ние опухолевых клеток, которые врастают в нее, выделяя какие-то биологически активные вещества. Свойства инвазивности, строго го­ воря, неспецифичны для злокачественных опухолей. Сходные процес­ сы можно наблюдать и при обычных воспалительных реакциях.

Инфильтрирующий рост опухоли приводит к деструкции нор­ мальных прилегающих к опухоли тканей. Ее механизм связан с выде­ лением протеолитических ферментов (коллагеназы, катепсина B, др.), выделеним токсических веществ, конкуренцией с нормальными клет­ ками за энергетический и пластический материал (в частности, за глю­ козу).

5. Хромосомные аномалии . Они часто встречаются в опухоле­ вых клетках и могут быть одним из механизмов прогрессии опухоли.

6. Метастазирование (от греч.meta – середина,statis – поло­ жение). Распространение опухолевых клеток путем отделения от ос­ новного очага – главный признак злокачественных опухолей. Обычно деятельность опухолевой клетки не заканчивается в первичной опухо­ ли, рано или поздно опухолевые клетки мигрируют из компактной массы первичной опухоли, переносятся кровью или лимфой и оседают где-нибудь в лимфатическом узле или в другой ткани. Для миграции имеется ряд причин.

Важным поводом для расселения является простой недоста­ ток места (перенаселение ведет к миграции): внутреннее давление в первичной опухоли продолжает возрастать до тех пор, пока из нее не начнут выталкиваться клетки.

Клетки, вступающие в митоз, округляются и в значительной мере утрачивают связи с окружающими клетками, частично из-за на­ рушения нормальной экспрессии молекул клеточной адгезии. По­ скольку в опухоли одновременно делится значительное число клеток, то их контакты на данном небольшом участке ослабевают, и такие клетки способны с большей легкостью выпадать из общей массы, чем нормальные.

В ходе прогрессии опухолевые клетки все больше приобре­ тают способность к автономному росту, в результате чего они отрыва­ ется от опухоли.

Различают следующие пути метастазирования: лимфогенный, гематогенный, гематолимфогенный, «полостной» (перенос опухоле­ вых клеток жидкостями в полостях тела, например, спинно-мозговой жидкостью), имплантационный (прямой переход опухолевых клеток с поверхности опухоли на поверхность ткани или органа).

Будет ли опухоль матастазировать, и если будет, то когда, оп­ ределяется свойствами опухолевых клеток и их непосредственного окружения. Однако в том, куда будет мигрировать вышедшая клетка, где она осядет и когда из нее образуется зрелая опухоль, немалая роль принадлежит организму хозяина. Клиницисты и экспериментаторы давно отметили, что метастазы в организме распространяются нерав­ номерно, по-видимому, отдавая предпочтение некоторым тканям. Так, селезенка почти всегда избегает этой участи, в то время как печень, легкие и лимфатические узлы – излюбленные места оседания метаста­ зирующих клеток. Пристрастие некоторых опухолевых клеток к опре­ деленным органам достигает порой крайнего выражения. Например, описана меланома мыши с особым сродством к ткани легкого. При трансплантации такой меланомы мыши, в лапу которой предваритель­ но имплантировали ткань легкого, меланома вырастала только в ле­ гочной ткани, причем как в имплантированном участке, так и в нор­ мальном легком животного.

В ряде случаев метастазирование опухоли начинается на­ столько рано и при такой первичной опухоли, что обгоняет ее рост и все симптомы болезни обусловливаются метастазами. Даже на вскры­ тии подчас невозможно среди множества опухолевых очагов обнару­ жить первичный источник метастазирования.

Сам факт наличия опухолевых клеток в лимфатических и кро­ веносных сосудах еще не предопределяет развитие метастазов. Из­ вестны многочисленные случаи, когда на определенном этапе течения болезни, чаще всего под влиянием лечения, они из крови исчезают и метастазы не развиваются. Большинство опухолевых клеток, циркули­ рующих в сосудистом русле, через определенный срок погибает. Дру­ гая часть клеток погибает под действием антител, лимфоцитов, мак­ рофагов. И только самая незначительная часть их находит благопри­ ятные условия для своего существования и размножения.

Различают метастазы внутриорганные, регионарные и отда­ ленные. Внутриорганные метастазы - это отшнуровавшиеся клетки опухоли, закрепившиеся в тканях того же органа, в котором выросла опухоль, и давшие вторичный рост. Чаще всего такое метастазирова­ ние идет лимфогенным путем. Регионарными называются метастазы, которые находятся в лимфатических узлах, близлежащих к органу, в котором выросла опухоль. На начальных этапах опухолевого роста лимфатические узлы реагируют нарастающей гиперплазией лимфоид­ ной ткани и ретикулярных клеточных элементов. Сенсибилизирован­ ные лимфоидные клетки по мере развития опухолевого процесса миг­ рируют из регионарного лимфатического узла в более отдаленные.

При развитии метастазов в лимфатических узлах пролиферативные и гиперпластические процессы в них снижаются, наступает дистрофия клеточных элементов лимфатического узла и размножение опухоле­ вых клеток. Лимфатические узлы при этом увеличиваются. Отдален­ ные метастазы знаменуют диссеминацию или генерализацию опухоле­ вого процесса и находятся за пределами радикального лечебного воз­ действия.

7. Рецидивирование (от лат.recedivas – возврат; повторное развитие болезни). В его основе лежат: а) неполное удаление опухоле­ вых клеток в процессе лечения, б) имплантация опухолевых клеток в окружающую нормальную ткань, в) перенос онкогенов в нормальные клетки.

Перечисленные свойства опухолей определяют особенности роста опухоли, особенности течения опухолевой болезни. В клинике принято выделять две разновидности роста опухоли: доброкачествен­ ный и злокачественный, которые имеют следующие свойства.

Для доброкачественного роста характерны, как правило, мед­ ленный рост опухоли с раздвиганием ткани, отсутствие метастазов, сохранение структуры исходной ткани, низкая митотическая актив­ ность клеток, преобладание тканевого атипизма.

Для злокачественного роста характерны обычно быстрый рост с разрушением исходной ткани и глубоким проникновением в окружающие ткани, частое метастазирование, существенная утрата структуры исходной ткани, высокая митотическая и амитотическая активность клеток, преобладание клеточного атипизма.

Простое перечисление особенностей доброкачественного и злокачественного роста свидетельствует об условности такого деления опухолей. Опухоль, отличающаяся доброкачественным ростом, лока­ лизованная в жизненно важных органах, представляет для организма не меньшую, если не большую опасность, чем злокачественная опу­ холь, локализованная вдали от жизненно важных органов. Более того, доброкачественные опухоли, особенно эпителиального происхожде­ ния, способны озлокачествляться. Нередко можно проследить малиг­ низацию доброкачественных разрастаний у человека.

С позиции механизмов опухолевой прогрессии доброкачест­ венный рост (т.е. доброкачественная опухоль) является этапом этой прогрессии. Нельзя утверждать, что доброкачественная опухоль во всех случаях служит обязательной стадией в развитии злокачествен­ ной опухоли, но тот несомненный факт, что именно так нередко быва­ ет, оправдывает представление о доброкачественной опухоли как об одной из начальных фаз прогрессии. Известны опухоли, которые на

протяжении жизни организма не переходят в злокачественные. Это, как правило, очень медленно растущие опухоли, и, возможно, для их малигнизации необходимо время, превышающее продолжительность жизни организма.

Принципы классификации опухолей

По клиническому течению все опухоли делятся на доброкаче­ ственные и злокачественные.

По гистогенетическому принципу, который основан на опре­ делении принадлежности опухоли к определенному тканевому источ­ нику развития, различают опухоли:

эпителиальной ткани;

соединительной ткани;

мышечной ткани;

меланинобразующей ткани;

нервной системы и оболочек мозга;

системы крови;

тератомы.

По гистологическому принципу, который основан на степени выраженности атипии, различают зрелые опухоли (с преобладанием тканевого атипизма) и незрелые (с преобладанием клеточного атипиз­ ма).

По онконозологическому принципу опухоли характеризуются согласно Международной классификации болезней.

По распространенности процесса учитываются характеристи­ ка первичного очага, метастазов в лимфатические узлы и отдаленных метастазов. Используется международная система TNM, где Т (tumor )

– характеристика опухоли, N (nodus ) – наличие метастазов в лимфати­ ческие узлы, М (metastasis ) – наличие отдаленных метастазов.

Иммунная система и опухолевый рост

Опухолевые клетки изменяют свой антигенный состав, что было неоднократно показано (в частности, в работах академика Л.А. Зильбера, основавшего в 50-х гг. XX в. первую в нашей стране науч­ ную лабораторию иммунологии опухолей). Следовательно, в процесс неизбежно должна включаться иммунная система, одной из важней­ ших функций которой является цензорная, т.е. выявление и уничтоже­ ние «чужого» в организме. Изменившие свой антигенный состав опу­ холевые клетки и представляют это «чужое», подлежащее уничтоже­

нию. Опухолевая трансформация происходит постоянно и относи­ тельно часто в течение жизни, но иммунные механизмы устраняют или подавляют размножение опухолевых клеток.

Иммуногистохимический анализ тканевых срезов различных опухолей человека и животных показывает, что они часто инфильтри­ рованы клетками иммунной системы. Установлено, что при наличии в опухоли Т-лимфоцитов, NK-клеток или миелоидных дендритных кле­ ток прогноз значительно лучше. Например, частота пятилетнего вы­ живания у больных раком яичника в случае обнаружения Т­ лимфоцитов в удаленной при операции опухоли составляет 38%, а при отсутствии Т-лимфоцитарной инфильтрации опухоли только 4,5%. У пациентов с раком желудка этот же показатель при инфильтрации опухоли NK-клетками или дендритными клетками составляет соответ­ ственно 75% и 78%, а при низкой инфильтрации этими клетками соот­ ветственно 50% и 43%.

Условно выделяют две группы механизмов противоопухоле­ вого иммунитета: естественную резистентность и развитие иммунного ответа.

Ведущая роль в механизмах естественной резистентности при­ надлежит NK-клеткам, а также активированным макрофагам и грану­ лоцитам. Эти клетки обладают естественной и антителозависимой кле­ точной цитотоксичностью по отношению к опухолевым клеткам. В связи с тем что для проявления этого действия не требуется длитель­ ной дифференцировки и антигензависимой пролиферации соответст­ вующих клеток, механизмы естественной резистентности формируют первый эшелон противоопухолевой защиты организма, так как всегда включаются в нее немедленно.

Основную роль в элиминации опухолевых клеток при разви­ тии иммунного ответа играют эффекторные Т-лимфоциты, форми­ рующие второй эшелон защиты. Следует подчеркнуть, что для разви­ тия иммунного ответа, заканчивающегося повышением числа цито­ токсических Т-лимфоцитов (синоним: Т-киллеры) и Т-эффекторов гиперчувствительности замедленного типа (синоним: активированные провоспалительные Th1-лимфоциты), необходимо от 4 до 12 суток. Это связано с процессами активации, пролиферации и дифференци­ ровки клеток соответствующих клонов Т-лимфоцитов. Несмотря на длительность развития иммунного ответа, именно он обеспечивает второй эшелон защиты организма. Последний, благодаря высокой специфичности антигенраспознающих рецепторов Т-лимфоцитов, зна­ чительному увеличению (в тысячи–сотни тысяч раз) количества кле­ ток соответствующих клонов в результате пролиферации и дифферен­

цировки предшественников, намного более избирателен и эффективен. По аналогии с действующими в настоящее время системами вооруже­ ния армий различных стран механизмы естественной резистентности можно сравнить с танковыми армиями, а эффекторные Т-лимфоциты – с высокоточным оружием космического базирования.

Наряду с увеличением количества эффекторных Т­ лимфоцитов и их активации при развитии иммунного ответа на опухо­ левые антигены в результате взаимодействия Т- и В-лимфоцитов про­ исходит клональная активация, пролиферация и дифференцировка В­ лимфоцитов в плазматические клетки, продуцирующие антитела. По­ следние в большинстве случаев не угнетают рост опухолей, напротив, они могут усиливать их рост (феномен иммунологического усиления, связанный с «экранированием» опухолевых антигенов). В то же время антитела могут участвовать в антителозависимой клеточной цитоток­ сичности. Опухолевые клетки с фиксированными на них антителами класса IgG распознаются через рецептор к Fc-фрагменту IgG (Fc RIII, CD16) NK-клетками. При отсутствии сигнала с киллер­ ингибирующего рецептора (в случае одновременного снижения опу­ холевыми клетками экспрессии молекул гистосовместимости I класса в результате их трансформации) NK-клетки лизируют покрытую анти­ телами клетку-мишень. В антителозависимой клеточной цитотоксич­ ности могут принимать участие и естественные антитела, которые присутствуют в организме в низком титре до контакта с соответст­ вующим антигеном, т.е. до развития иммунного ответа. Образование естественных антител – следствие спонтанной дифференцировки соот­ ветствующих клонов В-лимфоцитов.

Для развития клеточноопосредованного иммунного ответа необходима полноценная презентация антигенных пептидов в ком­ плексе с молекулами главного комплекса гистосовместимости I (для цитотоксических Т-лимфоцитов) и II класса (для Th1-лимфоцитов) и дополнительные костимулирующие сигналы (в частности, сигналы c участием CD80/CD86). Этот набор сигналов Т-лимфоциты получают при взаимодействии с профессиональными антигенпрезентирующими клетками (дендритные клетки и макрофаги). Поэтому для развития иммунного ответа необходима инфильтрация опухоли не только Т­ лимфоцитами, но и дендритными и NK-клетками. Активированные NK-клетки лизируют опухолевые клетки, экспрессирующие лиганды для киллер-активирующих рецепторов и имеющие сниженную экс­ прессию молекул главного комплекса гистосовместимости I класса (последние выступают лигандом для киллер-ингибирующих рецепто­ ров). Активация NK-клеток приводит и к секреции IFN- , TNF- ,

гранулоцитарно-моноцитарного колониестимулирующего фактора (GM-CSF), хемокинов. В свою очередь, эти цитокины активируют дендритные клетки, которые мигрируют в регионарные лимфатические узлы и запускают развитие иммунного ответа.

При нормальном функционировании иммунной системы вероятность выживания единичных трансформированных клеток в организме весьма невысока. Она повышается при некоторых врожденных иммунодефицитных заболеваниях, связанных с нарушением функции эффекторов естественной резистентности, воздействием иммунодепрессивных средств, при старении. Воздействия, которые подавляют иммунитет, способствуют возникновению опухолей, и наоборот. Сама опухоль обладает выраженным иммунодепрессивным действием, резко тормозит иммуногенез. Это действие реализуется через синтез цитокинов (IL-10, трансформирующий фактор роста-), низкомолекулярных медиаторов (простагландины), активацию CD4+ CD25+ FOXP3+ регуляторных Т-лимфоцитов. Экспериментально доказана возможность прямого цитотоксического действия опухолевых клеток на клетки иммунной системы. С учетом вышесказанного, нормализация функций иммунной системы при опухолях – необходимый компонент в комплексном патогенетическом лечении.

Лечение в зависимости от вида опухоли, ее размеров, распространения, наличия или отсутствия метастазов включает хирургическое вмешательство, химиотерапию и лучевую терапию, которые сами по себе могут оказывать иммунодепрессивное действие. Коррекция функций иммунной системы иммуномодуляторами должна проводится только после окончания лучевой терапии и/или химиотерапии (опасность развития лекарственно-индуцированной иммунологической толерантности к опухолевым антигенам в результате уничтожения противоопухолевых клонов Т-лимфоцитов при активации их пролиферации перед назначением цитостатиков). При отсутствии последующей химиотерапии или лучевой терапии использование иммуномодуляторов в раннем послеоперационном периоде (например, миелопид лимфотропно, имунофан, полиоксидоний) позволяет значительно снизить число послеоперационных осложнений.

В настоящее время интенсивно разрабатываются подходы к иммунотерапии новообразований. Проходят испытания методы активной специфической иммунотерапии (введение вакцин из опухолевых клеток, их экстрактов, очищенных или рекомбинантных опухолевых антигенов); активной неспецифической иммунотерапии (введение вакцины БЦЖ, вакцины на основе Corynebacterium parvum и других микроорганизмов для получения адъювантного эффекта и переключения