Основной причиной экссудации является повышение проницаемости гистогематического барьера, т. е. сосудистой стенки, прежде всего капиллярных сосудов и венул. Исследования показали, что выход жидкости и растворенных в ней веществ осуществляется в местах соприкосновения эндотелиальных клеток. Щели между ними могут увеличиваться при расширении сосудов, а также, как полагают, при сокращении контрактильных структур и округлении эндотелиальных клеток. Кроме того, клетки эндотелия способны "заглатывать" мельчайшие капельки жидкости (микропиноцитоз), переправлять их на противоположный конец клетки и выбрасывать в близлежащую среду (экструзия).
Электронный микроскоп позволяет не только наблюдать эти микровезикулы, но измерить их и подсчитать число. Оказалось, что при воспалении происходит активизация микровезикулярного транспорта, что связано с затратой энергии. Об этом свидетельствует его остановка под влиянием ингибиторов образования макроэргических соединений.
Транспорт жидкости в ткани зависит от физико-химических изменений, происходящих по обе стороны сосудистой стенки. В связи с выходом белка его количество вне сосудов увеличивается, что способствует повышению онкотического давления. При этом происходит расщепление белковых и других крупных молекул на более мелкие. Гиперонкия и гиперосмия создают приток жидкости в воспаленную ткань. Этому способствует и повышение внутрисосудистого гидростатического давления в связи с изменениями кровообращения в очаге воспаления.
Экссудат отличается от транссудата тем, что содержит большее количество белков (более 2%). Если проницаемость стенки сосудов нарушена незначительно, то в экссудат, как правило, проникают альбумины и глобулины. При сильном нарушении проницаемости из плазмы в ткань поступает белок с большой молекулярной массой (фибриноген). При первичной, а затем и вторичной альтерации проницаемость сосудистой стенки увеличивается настолько, что через нее начинают проникать не только белки, но и клетки. При венозной гиперемии этому способствует . расположение лейкоцитов вдоль внутренней оболочки мелких сосудов и более или менее прочное их прикрепление к эндотелию (феномен краевого стояния лейкоцитов).
Прикрепление лейкоцитов к сосудистой стенке объясняется тем, что ее внутренняя оболочка при воспалении покрывается хлопьевидным слоем, в состав которого входит фибрин, гликозаминогликаны, гликопротеиды, сиаловые кислоты и др. На электрограммах этот слой имеет вид бахромы.
Эмиграция. Выход лейкоцитов из просвета сосудов через сосудистую стенку в окружающую ткань. Этот процесс совершается и в норме, но при воспалении приобретает гораздо большие масштабы. Смысл эмиграции состоит в том, чтобы в очаге воспаления скопилось достаточное число клеток, играющих роль в развитии воспаления (фагоцитоз и т.д.).
В настоящее время механизм эмиграции изучен довольно хорошо. С помощью микроскопа на живом объекте установлено, что лейкоцит пропускает между двумя эндотелиальными клетками свои псевдоподии, а затем и все тело. На электроннограммах видно, что лейкоциты выходят за пределы сосуда на стыке между эндотелиальными клетками. Это объясняется округлением эндотелиоцитов и увеличением интервалов между ними. После выхода лейкоцитов контакты восстанавливаются. Некоторые авторы допускают, что есть и второй путь эмиграции лейкоцитов — трансцеллюлярный, т. е. через цитоплазму эндотелиальных клеток. Однако в последнее время существование этого пути, по крайней мере, в норме, подвергается сомнению. После прохождения через слой эндотелия, лейкоциту предстоит преодолеть еще одно и, по-видимому, более значительное препятствие, а именно базальную мембрану. Она имеет толщину 40 — 60 нм и состоит из коллагеновых волокон и гомогенного вещества, богатого гликозаминогликанами. При прохождении через базальную мембрану полиморфно-ядерный лейкоцит атакует ее своими ферментами (эластаза, коллагеназа, гиалуронидаза). Они влияют на молекулярную структуру базальной мембраны, увеличивая ее проницаемость. Кроме ферментов, в этом случае определенную роль играют и содержащиеся в нейрофильных гранулоцитах катионные белки. Они действуют на коллоидное вещество мембраны, временно переводя его из геля в золь, увеличивая тем самым его проницаемость для клетки.
В эмиграции лейкоцитов в очаг воспаления наблюдается определенная очередность: сначала эмигрируют нейтрофильные гранулоциты, затем — моноциты и, наконец, — лимфоциты. Эту последовательность описал И. И. Мечников. Более позднее проникновение моноцитов объясняется их меньшей хемотаксической чувствительностью. После завершения воспалительного процесса в очаге наблюдается постепенное исчезновение клеток крови, начиная с тех лейкоцитов, которые появились раньше (нейтрофильные гранулоциты). Позже элиминируются лимфоциты и моноциты.
Клеточный состав экссудата в значительной степени зависит от этиологического фактора воспаления. Так, если воспаление вызвано гноеродными микробами (стафилококки, стрептококки), то в вышедшей жидкости преобладают нейтрофильные гранулоциты, если оно протекает на иммунной основе (аллергия) или вызвано паразитами (гельминты), то наблюдается множество эозинофильных гранулоцитов. При хроническом воспалении (туберкулез, сифилис) в экссудате содержится большое число мононуклеаров (лимфоциты, моноциты).
В очаге воспаления осуществляется активное движение лейкоцитов к химическим раздражителям, которыми могут быть продукты протеолиза тканей. Это явление описал И. И. Мечников и назвал его хемотаксис. Хемотаксис имеет значение на всех этапах эмиграции лейкоцитов, особенно во время движения в экстравазальном пространстве и в ткани, в которой отсутствуют сосуды (роговица). Если воспаление вызвано инфекционным агентом, то для хемотаксиса большое значение имеют продукты жизнедеятельности микроорганизмов, а также вещества, образующиеся в результате взаимодействия антигена и антитела.
В хемотаксисе лейкоцитов большое значение имеет система комплемента. Это, прежде всего компоненты комплемента СЗ и С5. Лейкотаксически активные компоненты комплемента СЗ и С5 могут образовываться под влиянием различных ферментов: трипсина, тромбина, плазмина.
Процесс эмиграции может не только стимулироваться, но и подавляться. Ингибиторы хемотаксиса вырабатываются активированными антигеном лимфоцитами. Понятно, что подвижность лейкоцитов будет уменьшаться, если на них подействовать такими ингибиторами обмена, как колхицин, пуромицин, актиномицин D, алкоголь.
В механизме движения лейкоцитов играют роль некоторые физико-химические факторы, например понижение поверхностного натяжения и выпячивание цитоплазмы в сторону раздражителя. Положительно заряженные макромолекулы могут уменьшать отрицательный заряд лейкоцитов и вызывать электростатическую неустойчивость их мембран. Это может привести к движению макромолекул (по типу укорочения — удлинение) как в цитолемме, так и в цитоплазме.
Фагоцитоз. В очаге воспаления главная функция лейкоцитов заключается в том, чтобы поглощать и переваривать инородные частицы (фагоцитоз). У одноклеточных организмов фагоцитоз служит для пищеварения, у высокоорганизованных эту функцию сохранили только некоторые клетки и она приобрела защитный характер. Все фагоцитирующие клетки И. И. Мечников разделил на микро- и макрофаги. Первые (полиморфно-ядерные лейкоциты) фагоцитируют микроорганизмы, вторые (моноциты, гистиоциты) поглощают и более крупные частицы, в том числе клетки и их обломки.
Различают четыре стадии фагоцитоза: приближение (хемотаксис), прилипание, поглощение, переваривание. Первая стадия (хемотаксис) была рассмотрена выше. Вторая стадия фагоцитоза — прилипание объясняется способностью фагоцитов образовывать тонкие цитоплазматические выпячивания, которые выбрасываются по направлению к объекту фагоцитоза и с помощью которых осуществляется прилипание. Определенное значение при этом имеет поверхностный заряд лейкоцитов. Лейкоциты с отрицательным зарядом лучше прилипают к объекту с положительным зарядом. Этому способствует модификация поверхности микроорганизмов, например, при фиксации на их поверхности антител (эффект опсонизации). Описано специальное вещество, которое стимулирует фагоцитоз. Это тафтсин (тетрапептид), который синтезируется в селезенке и активируется на клеточной мембране.
Третья стадия фагоцитоза — поглощение объекта лейкоцитами может происходить двумя способами:
· контактирующий с объектом участок цитоплазмы втягивается внутрь клетки, а вместе с ним втягивается и объект;
· фагоцит прикасается к объекту своими длинными и тонкими псевдоподиями, а потом всем телом подтягивается в сторону объекта и обволакивает его. И в том, и в другом случае инородная частица окружена цитоплазматической мембраной и вовлечена внутрь клетки. В итоге образуется своеобразный мешочек с инородным телом (фагосома).
Четвертая стадия фагоцитоза — переваривание. Лизосома приближается к фагосоме, их мембраны сливаются, образуя единую вакуоль, в которой находятся поглощенная частица и лизосомальные ферменты (фаголизосома). В фаголизосомах устанавливается оптимальная для действия ферментов реакция (рН около 5,0) И начинается переваривание поглощенного объекта. На рис. 12.7 показан весь "арсенал", которым располагает активный микрофаг и который он пускает в ход на разных этапах фагоцитоза. Следует, однако, сказать, что одни ферменты не могут обеспечить достаточного киллерного действия. Эффективность фагоцитоза возрастает, когда в процесс подключается так называемая кислородная система. Как известно, в норме лейкоциты черпают энергию в основном вследствие гликолиза. При фагоцитозе повышается потребление кислорода, причем столь резкое, что его принято называть "респираторным взрывом" (рис.).