Введение к работе
^
Актуальность проблемы. Воспаление как типический патологический процесс, составляющий основу большинства болезней человека, является центральной проблемой патологии на протяжении всей истории учения о болезни. Разрешение большей части практических вопросов медицины обусловлено прогрессом в исследовании воспаления (Альперн Д. Е. ,1959).
Несмотря на трудности исчерпывающего определения сущности этого процесса, очевидно, что воспаление является результатом реакций на воздействие флогогена со стороны соединительной ткани, микроциркуляции и крови (Чернух А. м., 1979) и что последней принадлежит решающее значение в реализации воспалительного процесса, поскольку именно лейкоциты служат основными эффекторами воспаления (Klebanoff, Clark, 1978; Weissmann et al. ,1978; Пигаревский В. E., 1978; Nathan et al. ,1980; Маянский A. E ,Маянский Д.Н. ,1983,1989; Coldit2,1985; №vat,1985; Seljelid.1987; Пауков a С , Кауфман 0. Я ,1988; Boxer et al. ,1990). Соответственно исследование системы крови является одним из важных направлений изучения проблемы воспаления.
Последние два - три десятилетия в связи с обнаружением секреторной функции лейкоцитов, рецепторов на их клеточной мембране и другими открытиями характеризуются новым интересом к "периферическому" звену системы крови, так что исследование "клеток воспаления" выделилось в самостоятельное (разрабатываемое, правда, главным образом in vitro) направление. В то же время бурный прогресс, переживаемый в настоящее время гематологией в связи с появлением и развитием клональных методов выявления в кроветворной ткани родоначальних клеток крови, позволяет вновь обратиться и к "центральному" звену системы крови - гемопоэзу - при воспалении, что чрезвычайно важно, поскольку на сегодняшний день знания относительно кроветворения при воспалении ограничиваются главным образом общей феноменологией усиления дейкопоэза. Известно,что высвобождение или образование при поступлении флогогена различных хематтрактантов запускает цепь филогенетически детерминированных последовательных и хорошо координируемых событий в системе крови, включающих эмиграцию
лейкоцитов крови в очаг, перераспределение в связи с этим их в крови в сторону увеличения маргинального пула, усиленный выход лейкоцитов из костномозгового резерва в кровь и стимуляцию кроветворения, обеспечивающих развитие лейкоцитоза и направленных на поддержание лейкоцитарной инфильтрации очага (Альперн Д. Е. ,1959; Чернух А. М. ,1965,1979; Zweifach et al. ,1973; Ryan, Majno.1977; Movat.1985). Вместе с тем механизмы регуляции системы крови при воспалении изучены мало. Практически известно о возрастании содержания в периферической крови при воспалении лейкопозтинов(колониес-тимулируюших факторов; КСФ), наличии КСФ в экссудатах очагов острого воспаления, выработке стимулированными моноцитами и макрофагами таких потенциальных регуляторов кроветворения как интерлейкины и другие цитокины, о значении в активации гранулоцитопоэза при воспалении продуктов жизнедеятельности и распада нейтрофилов,которые, возможно, оказывают опосредованный эффект, стимулируя выработку поли-морфноядериыми лейкоцитами антикейлона (Долгина З.Ы. 1970, 1973; Долгина 3. М., Кахетелидзе М. Г., 1972; Кахетелидзе М. Г., Долгина 3. М., 1972; Буеверова Э. И., Братина Е. В., 1979; Алмазов R А. и др., 1979; Adolphe et al., 1980; Бала Ю.М. и др., 1988; Revel, 1989; Cavaillon, 1990; Ястребов A. E , Осипенко A. E , 1990).
По современным представлениям, решающую роль в реализации различных регуляторних влияний организма на кроветворение играет гемопоэзиндуцирующее микроокружение (ГИМ) как объединяющее все локальные (костномозговые) механизмы регуляции кроветворения и непосредственно индуцирующее клетки-предшественники к их пролиферации и дифференцировке (Trentin, 1976; Фриденштейн А. Я., Лурия Е. А. , 1980; , 1981, 1986; Чертков И. Л., Гуревич О. А., 1984; Piersma et al., 1985). Доказана важная роль и вскрыты закономерности и механизмы функционирования клеточных элементов, составляющих ГИМ (Т-лимфоцитов, макрофагов, стромальных механоци-тов), в регуляции пролиферации и дифференцировки клеток-предшественников миелопоэза при действии на организм 'экстремальных факторов (Гольдберг Е. Д. и др. ,1983,1988;
ДыгайАМ,, Шахов В. IL , 1989; Дыгай А.М. и др. ,1990). значение же ГИМ в активации гемопоэза при воспалении не исследовано. В то же время выяснение роли ГИМ в стимуляции кроветворения при воспалении, процессе, сущооть которого интимно связана с системой крови, что, несомненно, придает своеобразную окраску реакциям системы крови и.их регуляторним механизмам, представляется особо важным.
Среди дистантных механизмов регуляции гемопоэва при воспалении особый интерес вызывают возможные влияния, исходящие из очага воспаления. Так, для воспаления характерна уникальная категория регуляторов - медиаторов и модуляторов воспаления, которые путем непосредственного воздействия на костный мозг и (или) опосредованно через модуляцию функций лейкоцитов очага и периферической крови, в том числе и предполагаемую выработку ими гемопоэтических факторов , могут иметь значение в регуляции кроветворения. Учитывая, что медиаторная регуляция, по-видимому, является также главным звеном патогенеза воспаления, координирующим взаимодействие множества клеток-эффекторов воспаления и, соответственно, последовательность и выраженность событий в очаге, смену клеточных фаз, переход от развертывания воспалительной реакции к ее разрешению,выявление роли медиаторов в регуляции гемопоэза представляется чрезвычайно важным. Среди медиаторов воспаления существенный интерес вызывает большой комплекс биологически активных веществ тучных клеток (ТК), способных/ как установлено к настоящему времени, модулировать, с одной стороны, пролиферацию и диффэренцировку гемопоэтических клеток в культуре ткани (Nakaya, Tasaka,1988; Du Xun -Xiang et al. ,1989), а с другой, - функции различных лейкоцитов in vitro (Bourne et al. ,1971; Diaz et al. ,1979; Spisani.1982; Masini et al. ,1982,1985; Pincus et al. ,1982; Seligmann et al. ,1983; Fantozzi et al. ,1984,1985; Casale et al. ,1985; Muirhead et aT. ,1985; Van Epps et al. ,1987; Mannaioni et al. ,1988). Кроме того, как основным медиаторам начальной фазы острого воспаления им принадлежит важная роль в цепной реакции продукции и активации, других медиаторов (Villoughby, 1973; Ferreira,1979; Серов ЕВ, 1983;
- 4 -Kalter.1984; Wasserman,1987; Camussi et al. ,1990), во взаимодействии медиаторов (Альперн Д. E., Липшиц Р. У. ,1963; Липшиц Р. У. ,1964, 1972; Липшиц Р. У., Клименко Н. А. , 1977; Липшиц Р. У. и др. ,1989,1991), и таким образом в реализации возможного интегративного регулирующего влияния медиаторной системы на геыопозз. В то же время значение биологически активных веществ ТК, как и других медиаторов, в лейкоцитарной реакции in vivo и в регуляции системы крови в целом при воспалении не изучено. Исходя из этого, значительный интерес представляет исследование взаимосвязи ТК с лейкоцитами, роли ТК в регуляции гемопоэза при воспалении и значения в этом возможной связи ТК с ГЖ
Исследование закономерностей реагирования системы крови на воспаление, вскрытие локальных и дистантных механизмов регуляции гемопоэза и их взаимосвязи имеет большое значение для расширения существующих представлений о патогенезе воспаления по одному из кардинальных направлений учения о воспалении, какое представляют реакции системы крови, а также для выявления общих закономерностей и механизмов функционирования кроветворной ткани при различных патологических процессах. В то же время подобные исследования представляют и непосредственный интерес для практической медицины. Реакции различных звеньев системы крови, являющиеся важнейшими показателями реактивности организма, его адаптационных возможностей, интенсивности воспаления, могут служить (и известной степени служат) для диагностики, оценки характера течения и эфективноети терапии, а также для прогнозирования исходов воспалительных процессов. Расширение знаний об их содержании и механизмах является одной из основ совершенствования патогенетической противовоспалительной терапии. Выявление общих закономерностей и механизмов регуляции гемопоэза при различной патологии представляет несомненный интерес и для клинической гематологии, так как может способствовать выяснению механизмов заболеваний крови и разработке новых патогенетических методов их терапии.
Цель исследования. Изучить закономерности реакций сие-
- 5 -темы крови при воспалении и их механизмы - локальные (образующие ГИМ) и дистантные (медиаторы, продуцируемые ТК), роль ГИМ в реализации регулирующего влияния ТК на гемопоээ, взаимосвязь и взаимодействие ТК с лейкоцитами в патогенезе воспаления.
Основные задачи исследования.
-
Изучить" закономерности реакций различных звеньев системы крови - лейкоцитов очага, периферической крови, костномозговых клеток - в динамике острого инфекционного воспаления.
-
Исследовать состояние пула коммитированных клеток-предшественников зритро- и грануломоноцитопоэза в ходе воспаления.
-
Выявить закономерности функционирования и некоторые клеточные и гуморальные механизмы участия ГИМ в регуляции кроветворения при воспалении.
-
Определить вклад Т-лимфоцитов в регуляцию процессов пролиферации и дифференцировки клеток-предшественников мие-лопоэза при воспалении.
-
Установить закономерности морфофункциональных изменений ТК в очаге острого инфекционного воспаления и роль ТК в клеточных реакциях очага воспаления, периферической крови и костного мозга
-
Исследовать влияние ТК на динамику клеток-предшественников зритро- и грануломоноцитопоэза при воспалении.
-
Изучить роль ГИМ в реализации регулирующего влияния ТК на гемопоээ при воспалении.
-
Исследовать механизмы влияния ТК, связанные с эффектами основных их биологически активных продуктов, на лейкоциты при воспалении,роль лейкоцитов в реакции ТК, взаимодействие ТК с лейкоцитами в повышении сосудистой проницаемости.
Положения, выносимые на зашиту:
1. Реакция грануломоноцитарного ростка костного мозга при воспалении носит фазный характер. В ее основе лежат перераспределительные реакции, усиление пролиферации и дифференцировки гемопоэтических клеток-предшественников типа КОЕ
- б -
-Ш, приводящее к гиперплазии костного мозга
-
Воспаление характеризуется усилением костномозгового эритропоэза, в основе которого лежит стимуляция пролиферации и дифференцировки эритроидных . клеток-предшественников (КОЕ-Э).
-
В усилении пролиферации и дифференцировки миелоидных прекурсоров имеет значение активация ГИМ, повышенная продукция его элементами короткодистантных гуморальных стимуляторов гемопоэза - колониестимулирующих (КСА) и зритропоз-тических (ЭПА) активностей, интерлейкина - 1 (ИЛ-1), макрофагактивирующего фактора (МАФ), - хоминг в костный мозг Т-лимфоцитов, оказывающих как прямой эффект, так и опосредованный череэ макрофаги ГЖ
-
В регуляции кроветворения при воспалении играют роль биологически активные вещества-медиаторы, высвобоздаемые ТН. Воздействие ТК на гемопоэа осуществляется при участии ГИМ. ТК лимитируют функциональную активность как прилипающих, так и неприлилаювдх миелокариоцитов, Т-лимфоцитов -регуляторов кроветворения.
-
Регулирующее влияние ТК на гемопоэз при воспалении реализуется во многом через лейкоциты очага и крови. ТК координируют лейкоцитарную реакцию, стимулируя функциональную активность моноцитов и ограничивая - нейтрофилов. Воздействие ТК на лейкоциты осуществляется, главным образом, через Н2 - рецепторы на нейтрофилах и НІ - рецепторы на моноцитах.
-
В патогенезе воспаления имеет место взаимосвязь ТК с лейкоцитами. Лейкоциты оказывают на ТК комбинированный -защитный по отношению к логическому действию микроорганизмов и активирующий - эффект, регулируя, таким образом, выс-вобоздение медиаторов-модуляторов. Взаимно модулируя функциональную активность друг друга, ТК и лейкоциты взаимодействуют в медиации воспалительных явлений, в частности, повышения проницаемости сосудов.
Научная новизна. Впервые вскрыты закономерности реакций системы крови на уровне клеток-предшественников гемопоэза при вбспалении и некоторые их механизмы - локальные (обра-
зующие ГШ) и дистантные (медиаторы воспаления, высвобождаемые ГК). Показано, что воспаление характеризуется усилением не только грануломоноцитопоэза, но и эритропоэза. В основе .стимуляции гемопоэза при воспалении лежит активация процессов пролиферации и дифференцировки клеток-предшественников типа КОЕ-ГМ и КОЕ-Э. В усилении процессов пролиферации и дифференцировки миелоидных прекурсоров имеют значение активация ГИМ, повышенная продукция его элементами коротко-дистантных гуморальных стимуляторов гемопоэза - КСА, ЭПА, ИЛ-1, МАФ,- хоминг в костный мозг Т-лимфоцитов, оказывающих как прямой эффект, так и в кооперации с макрофагами ГЖ Установлено, что в регуляции гемопоэза при воспалении играют роль медиаторы начальной фазы острого воспаления, продуцируемые ТК Воздействие ТК на гемопоэз осуществляется при участии ГЖ ТК лимитируют функциональную активность как прилипающих, так и неприлипающх миелокариоцитов, Т-лимфоцитов - регуляторов кроветворения. Регулирующее влияние ТК на гемопоэз реализуется во многом через лейкоциты очага и крови. ТК координируют лейкоцитарную реакцию, стимулируя функциональную активность моноцитов и ограничивая - нейтро-филов. Воздействие ТК на лейкоциты осуществляется при участии гистамина, серотонина и гепарина; при этом гистамин оказывает эффект главным образом через Н2 - рецепторы на нейтрофилах и HI - рецепторы на моноцитах. Обнаружено, что иммигрировавшие лейкоциты также оказывают на ТК регулирующее влияние. ГК взаимодействуют с лейкоцитами в медиации воспалительных явлений, в частности, повышения сосудистой проницаемости.
Теоретическое и практическое значение работы Проведенные исследования позволили доказать важную роль' в регуляции системы крови при воспалении ГШ и биологически активных продуктов ГК. Полученные данные расширяют существующие представления о реакциях системы крови при воспалении и их механизмах. Результаты исследований и данные литературы легли в основу схемы, отражающей взаимосвязь ТК с лейкоцитами и некоторые механизмы регуляции гемопоэза при воспалении, и представления о медиаторной регуляции (модуляции)
- 8 -кроветворения при воспалении, заключающегося в том, что различные медиаторы, в том числе, видимо, и эффекторы высших регуляторних систем - нейропептиды, лимфокины, а также гормоны,- путем непосредственной или опосредованной модуляции функций лейкоцитов очага воспаления и периферической крови и (при участии ГШ) костномозговых элементов играют существенную роль в регуляции гемопоэва. Они также указывают на возможное значение биологически активных продуктов ТК в регуляции системы крови в норме и при патологических процессах невоспалительного характера.
Результаты работы могут иметь значение для совершенствования патогенетической противовоспалительной терапии. Они указывают также на целесообразность испытания при различных по течению воспалительных процессах соответствующих комплексов Ш- либо Н2 - агонисгов или антагонистов,гепарина либо гепариннейтрализуюших препаратов.
При выполнении диссертации разработан ряд методов исследования: методика морфологического изучения и подсчета ТК смывов серозных полостей; морфологические критерии интенсивности дегранудяции ТК в зависимости ог ее типа; метод изучения проницаемости сосудов очага воспаления путем колориметрического определения концентрации внутривенно введенного витального красителя в серозных смывах.
Материалы диссертации обобщены в монографии "Воспаление и гемопоэз" (Томск: Изд-во Томского гос. ун-та,1992; в соавторстве с к. U. Дыгаем).
Апробация работы, материалы диссертации докладывались и обсуждались на 4-м Всесоюзном съезде патофизиологов ( Кишинев, 1989), Всесошном симпозиуме с международным участием " Система мононуклеарных фагоцитов в норме и при патологии ( Новосибирск,1990), Учредительном Конгрессе Международного Общества по патофизиологии (Москва,1991), Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Патогенез хронического воспаления" (Новосибирск,1991), научно-практической конференции "Структурно-функциональные единицы и их компоненты в органах висцеральных систем" (Харьков,1991), научной сессии Харьковского медицинского института (1991), заседании Харь-
- 9 -невского областного общества патофивиологов (1992).
Публикации. Ш теме диссертации опубликовано 20 печатных работ.
Объем и структура диссертации, диссертация изложена на 382 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных наблюдений, заключения, выводов, списка использованной литературы. Работа иллюстрирована 35 рисунками и 68 таблицами. Библиографический указатель включает 744 источника, из них 147 отечественных и 597 иностранных.
