Действие термического повреждения на защитные механизмы организма

Давно известно, что термическое повреждение приводит к многосторонним нарушениям иммунной системы организма. К ним относят сдвиги в уровнях иммуноглобулина, изменение концентраций и активности компонентов как классической, так и альтернативной комплементарных систем, снижение уровней фибронектина в плазме крови, угнетение активности сывороточного опсонина, повреждение макрофагов, лимфоцитов, нейтрофилов и РЭС. В этой главе каждая из перечисленных защитных систем организма будет рассмотрена отдельно, но при этом важно помнить, что все эти системы действуют одновременно и совместно в предотвращении и борьбе с инфекцией.

Термическое повреждение разрушает кожный защитный барьер и способствует проникновению микроорганизмов в жизнеспособные ткани, расположенные под струпом. Входными воротами для бактериальной инвазии у больных с ожогами является ожоговая рана. Важным фактором, провоцирующим развитие инфекции у этих больных, является нарушение местного иммунитета. Для выяснения влияния изменений в микрофлоре ожоговой раны на динамику местного иммунитета у 18 больных была изучена активность опсонина в жидкости ожоговых пузырей. В качестве тестовых объектов были выбраны штаммы бактерий Staphylococcus aureus и Pseudomonas aeruginosa, так как они представляют собой наиболее распространенные виды микроорганизмов, инфицирующих ожоговую рану. Результаты исследования показали, что жидкость ожоговых пузырей является таким же хорошим источником опсонина для уничтожения стафилококков, как нейтрофилы обычной плазмы крови. Вместе с тем жидкость ожоговых пузырей не обеспечивает фагоцитоза или уничтожение Pseudomonas aeruginosa нейтрофилами. Тот факт, что жидкость ожогового пузыря ослабляет активность опсонина для P. aeruginosa и сохраняет ее в случае S. aureus, говорит о том, что высокая распространенность грамотрицателъных организмов, в особенности синегнойной палочки, инфицирующих ожоговую рану после термического повреждения, может быть отнесена за счет нарушения местного иммунитета. Серия экспериментов показала, что нарушение активности опсонина при инфицировании раны P. aeruginosa не обусловливается наличием ингибиторов этой активности, а объясняется присутствием нормальных факторов сыворотки. Дальнейшие исследования обнаружили, что опсонинопатия возникает в результате местной активации и поглощения комплементарных компонентов ожоговой раной. Было также обнаружено, что жидкость ожоговых пузырей способна притягивать системные фагоциты к ожоговой ране. Заслуживает внимания тот факт, что у 8 из 35 больных жидкость ожоговых пузырей подавляла митогенный ответ здоровых лимфоцитов на митоген фитогемагглютинин. Подавление активности здоровых лимфоцитов некоторыми компонентами жидкости ожоговых пузырей не обусловливается наличием в ней эндотоксина, а связано с высоким содержанием продуктов распада С3. Таким образом, накопление в жидкости пузырей продуктов распада С3, по всей вероятности, может уменьшить или подавить митогенез лимфоцитов и воздействовать на функцию нейтрофилов. Так как на поверхности клеток лимфоцитов, макрофагов и нейтрофилов имеются С3-рецепторы, а различные фрагменты C3 уменьшают, как было установлено, функцию лимфоцитов, резонно предположить, что комплементарные компоненты могут подавлять местный иммунитет.
Результаты этих работ позволили предположить, что локальные биохимические процессы, происходящие в жидкости ожоговых пузырей, могут оказывать отрицательное воздействие на местный иммунитет и провоцировать сепсис у ожогового больного. Так как и нейтрофильный хемотаксис, и беспорядочная миграция при термическом повреждении подавляются, нарушение поступления нейтрофилов в ожоговую рану в сочетании с ослаблением иммунных функций содержимого ожоговых пузырей может вызвать неконтролируемый рост микрофлоры. Приведет ли нарушение местной иммунной системы в конечном счете к инфицированию ожоговой раны или нет, зависит также и от многих других факторов, в том числе и от состояния общего иммунного статуса больного. Поэтому, хотя нарушение местного иммунитета, возможно, и является причиной ожогового сепсиса, одной этой причины не всегда может быть достаточно.

Наличие взаимосвязи нарушения функции нейтрофилов с инфицированием раны бактериями послужило причиной многочисленных исследований функции нейтрофилов у ожоговых больных. На рис, 101 показано, что успешное разрушение бактерий требует нескольких последовательных ответных реакций с участием нейтрофилов, причем нарушение хотя бы одной из них может привести к развитию инфекции в ране. Вслед за термическим повреждением в ране часто наблюдается снижение нейтрофильного хемотаксиса. Размер первоначального повреждения процесса хемотаксиса непосредственно определяется тяжестью ожога. Несмотря на такую зависимость, все-таки правомерен вопрос: является ли нарушение процесса хемотаксиса существенным при подозрении на повышенный риск инфицирования? Несмотря на многочисленные исследования, этиология нарушений миграции нейтрофилов до сих пор остается невыясненной. He установлено, является ли нарушение хемотаксиса результатом действия гуморальных подавляющих факторов, токсинов крови или происходит вследствие клеточной дезактивации комплементарных факторов крови. Термин «дезактивация» используется для описания процесса активации нейтрофилов in vivo, ведущего к дезинтеграции in vitro. При этом нейтрофилы после воздействия на них in vivo хемоаттрактантов (продукты активации комплемента) становятся частично или полностью резистентными к последующим воздействиям раздражителей in vitro. Подтверждением этой теории могут служить данные о взаимодействии некоторых показателей активации нейтрофилов in vivo, таких как дегрануляция нейтрофилов и увеличение способности к слипанию, на фоне снижения хемотаксической активности in vitro. Кроме того, данные об активности нейтрофилов in vivo были подтверждены результатами исследования их у больных с травмами и энергическими состояниями. Все эти данные, вероятно, в какой-то степени применимы и для больных с ожогами. В ряде исследований отмечаются разноречивые сведения о процессе нейтрофильного фагоцитоза после термического повреждения, однако другие публикации и в том числе результаты наших работ свидетельствуют об интенсификации процессов фагоцитоза у больных с ожоговой травмой. В своих работах Alexander и соавт. показали, что уменьшение антибактериальной активности нейтрофилов сочетается с увеличением риска развития инфекции. Такая взаимозависимость бактерицидной активности нейтрофилов и риска инфицирования получила фактическое подтверждение при обследовании 66 больных с термическими травмами.
Хотя ослабление бактерицидной активности нейтрофилов после термического повреждения взаимосвязано с увеличением опасности инфицирования, метаболизм в клетках нейтрофилов в послеожоговый период изучен крайне недостаточно. Данные работ по метаболизму нейтрофилов после термического повреждения свидетельствуют об увеличении в них интенсивности спонтанных обменных процессов, измеряемых с помощью реакции восстановления нитросинего тетразолия при одновременном снижении стимулируемой метаболической активности, измеряемой по активности нитросинего тетразолия, поглощению кислорода или с помощью хемолюминесценции. Однако неясно, является ли снижение показателя стимулированного поглощения кислорода следствием ослабления активности работы гексозомонофосфатного шунта — основного метаболического пути обмена в нейтрофилах. Данные о том, что сыворотка ожоговых больных нарушает процессы поглощения кислорода нейтрофилами, привели к заключению, что в ней содержится ингибитор метаболизма нейтрофилов. Однако до сих пор в опубликованных данных нет четкого представления о причинах нарушения бактерицидной активности нейтрофилов и не удалось установить взаимосвязь изученных показателей метаболизма с бактерицидной активностью нейтрофилов.

РЭС является важным компонентом неспецифической защитной системы организма. РЭС очищает кровь от белковых скоплений, поврежденных клеток и фибрина, а также задерживает находящиеся в крови бактерии. Для эффективного фагоцитоза перечисленных субстанций необходимо присутствие гуморальных факторов, которые обволакивают частицы. Этот процесс обеспечивает их опознание, прикрепление и поглощение гистиоцитами РЭС. В последнее десятилетие было установлено, что для оптимального функционирования РЭС необходимы нормальные концентрации в сыворотке опсонического белка и фибронектина, причем содержание фибронектина в сыворотке является лимитирующим фактором. Результаты первых исследований активности РЭС у человека после термического повреждения были опубликованы Goldman и соавт. в 1974 г. Авторами было обнаружено, что гуморальный фактор опознания плазмы α2-глобулин, впоследствии идентифицированный как фибронектин, снижался при обширных ожогах у детей, а общее содержание белка в плазме при сепсисе уменьшалось еще больше. В 1980 г. Lanser и соавт. изучили влияние термического повреждения на активность РЭС у 15 взрослых больных с ожогами на площади 40 % поверхности тела. Активность РЭС определяли по срезам печени и прямому иммунологическому анализу фибронектина. Как уровень фибронектина, так и активность РЭС на первоначальном этапе исследования снижались впоследствии, через несколько дней восстанавливаясь до нормального уровня. При верифицированном сепсисе наблюдалось второе снижение уровня фибронектина и было констатировано, что это явление служит признаком генерализации процесса. Определенной причиной первоначального снижения содержания фибронектина служит его системное потребление. Фибронектин плазмы несомненно играет роль опсонина в отношении небактериальных загрязнений. Данные последних лет позволяют предположить, что фибронектин может также выполнять функцию опсонина и по отношению к различным видам бактерий, как, например, к S. aureus. Сокращение запасов фибронектина вместе с инактивацией комплемента приводит к синергическому понижению опсонической активности.
При ослаблении активности РЭС и снижении уровня фибронектина очищение крови от загрязнений и бактерий происходит в печени и особенно в легких. Например, после спленэктомии у крыс степень накопления метки-коллоида в легких возрастает в 11 раз, а сам коллоид определяется в легких в течение 10 дней. Искусственно вызванная бактериемия при блокаде РЭС усиливает барьерную функцию легких при одновременном скоплении и секвестрации нейтрофилов в периферических зонах легочной ткани. Таким образом, блокада РЭС в конечном счете может привести к дисфункции легких в результате активации в них секвестрированных нейтрофилов.
Полученные данные позволяют считать, что снижение активности РЭС приводит к уменьшению сопротивляемости организма к инфекции, а также к нарушению функции отдельных органов. Вместе с этим в ряде работ было показано, что истощение запасов фибронектина повышает сопротивляемость организма к инфекции и благотворно влияет на поврежденный орган у больных с травмой или сепсисом. Несмотря на обнадеживающие результаты этих работ, необходимы дополнительные контрольные исследования по определению клинической значимости фибронектина в восстановительной терапии для рационального использования его в арсенале средств комбустиолога.

Несмотря на то что, помимо фибронектина существует много других гуморальных факторов, играющих важную роль в борьбе с бактериальной инфекцией, здесь будут рассмотрены только две основные опсонические системы, имеющиеся в биологических жидкостях. Эти системы состоят из теплостойких иммуноглобулинов и неустойчивых к действию тепла комплементарных компонентов. В организме, не имеющем иммунной защиты, роль основной опсонической системы выполняет промежуточная комплементарная система, активируемая при отсутствии антитела эндотоксином, измененными белками сыворотки или поврежденными клетками. В организме, имеющем иммунологическую защиту и высокий уровень специфических антител, комплемент играет адъювантную роль бактериального опсонина.
У больных с термическими ожогами спсоническая активность сыворотки хорошо изучена. Отмечено ее снижение при наличии в ранах Ps. aeruginosa, Escherichia coli и иногда S. aureus. Снижение опсонической активности, видимо, не может служить надежным показателем сепсиса в связи с тем, что наблюдается как во время сепсиса, так и вне его. Изменение уровня опсонической активности, скорее всего, связано с системной активацией и последующим потреблением компонентов промежуточной комплементарной системы. Появление подобной ситуации, вызванной потреблением комплемента, наблюдается у больных с ожогами, травмами и грамотрицательной бактериальной инфекцией. Гуморальные факторы играют важную роль как опсонины системного и местного значения. Это объясняется тем, что комплементарные компоненты служат в тканях в качестве местных опсонинов, а один из продуктов разрушения комплемента — С5а — является основным химиоаттрактан том нейтрофилов (подробнее об этом продукте см. в разделе, посвященном местному иммунитету). Несмотря на то что содержание иммуноглобулинов в сыворотке вследствие термического поражения временно снижается, оно вскоре быстро восстанавливается до своего нормального уровня, и, по всей вероятности, этот процесс не связан с повышенной восприимчивостью к инфекции. Таким образом, можно сделать вывод о том, что по уровню сывороточного иммуноглобулина нельзя достоверно судить о наличии сепсиса или выздоровлении ожогового больного.

Большое внимание к изучению состояния клеточного иммунитета у больных с ожогами было связано с наличием фактов позднего отторжения аллотрансплантатов. Несмотря на многочисленные исследования клеточного иммунитета in vivo (в качестве показателя реактивности кожи) и in vitro (в качестве показателя бласттрансформации лимфоцитов), единого мнения о характере воздействия на него термического повреждения выработано не было. По данным одних авторов, после термического повреждения уровень клеточного иммунитета повышается, ряд других исследователей сообщают о его снижении или стабильности. Нерешенным остается вопрос, существует ли связь между интенсивностью ответной реакции лимфоцитов in vitro (если она отмечена) и возникновением сепсиса или летальным исходом. Согласно нашим данным и результатам других исследований, изменения в клеточной реакции больного in vitro на митоген ФГА не взаимосвязаны с возникновением сепсиса или смертью. Эти результаты противоречат другим данным, согласно которым в группе оставшихся в живых больных наблюдалось меньшее подавление реакции лимфоцитов на ФГА in vitro, чем в группе умерших больных. Более детальное изучение всех этих данных позволяет заключить, что такое несовпадение результатов связано с различиями в ведении истории болезни, отборе больных, методическом подходе и анализе данных. Например, главным отличием нашей работы к исследования Wolfe являлось неиспользование автором метода раннего иссечения и аллотрансплантации раны. Вместо этого больные оперировались на 20—25-й день после ожога. В нашем случае оперативное вмешательство, состоявшее из иссечения и закрытия ожоговой раны, проводилось в течение первой недели после получения ожога. Такое различие в хирургическом подходе может сыграть важную биологическую роль, так как раннее иссечение ожоговых ран у животных приводит к восстановлению активности вилочковой железы и повышению сопротивляемости к инфекции.
Основная слабая сторона всех стандартизированных методов исследования in vitro состоит в том, что количественный анализ не дает точной картины сложных взаимодействий, происходящих in vivo. Мы измеряли самопроизвольную бласттрансформацию (СБТ) лимфоцитов у наших больных сразу же после получения их III крови и через 4 дня из культуры ткани, содержащей митогенный ФГА. Данные измерения нестимулированной СБТ и стимулированной бластогенной реакции ФГА позволили провести корреляцию уровня присущей больному лимфоцитарной активности (in vivo) с результатами анализа in vitro. Исследования показали, что самопроизвольная активность СБТ (in vivo) у больных увеличивалась, в то время как стимулированная активность ФГА сохранялась на нормальном уровне или понижалась. Более того, в отличие от стимулированной активности ФГА уровень активности СБТ давал точную клиническую картину состояния больного, включая наличие сепсиса. Результаты наших исследований СБТ, свидетельствующие о повышенном уровне клеточной активности in vivo, особенно при сепсисе, согласуются с последними данными о том, что лимфоциты ожоговых больных спонтанно вызывают повышение уровня иммуноглобулинов. Таким образом, нарушения в клеточном иммунитете in vitro нельзя полностью объяснить следствием дефекта в процессе перехода клеток в активное состояние.
Для объяснения нарушений в клеточном иммунитете при термическом повреждении были предложены три основные гипотезы. Эти гипотезы включают в себя уменьшение числа хелперных Т-клеток, увеличение числа супрессорных Т-клеток, наличие циркулирующих подавляющих гуморальных факторов в крови. Тот факт, что у больных с ожогами иммунодепрессирующая способность сыворотки больного не всегда коррелирует с уровнями спонтанной или стимулированной клеточной активности, ставит под сомнение правильность утверждения о том, что изменения, наблюдаемые в клеточном иммунитете, главным образом определяются циркулирующими в крови гуморальными факторами. Предположение о селективной активации супрессорных Т-клеток с целью предотвращения реакции аутоиммунного типа против собственной кожи, измененной вследствие термического повреждения, представляется заманчивым и подкрепляется тем фактом, что у больных с ожогами наблюдается образование аутоантител к коже. Однако другие исследователи обнаружили, что супрессорная клеточная активность проявляется на ранних стадиях ожоговой болезни и только временно. При одновременном изучении этой активности и реакций ФГА уровень ослабления реакции ФГА нельзя было полностью отнести за счет повышения активности клеток-супрессоров. С другой стороны, такое биологическое явление, как антигенная конкуренция, позволяет объяснить сочетание повышенной спонтанной активности с ослаблением стимуляторной ответной реакции. При антигенной конкуренции ранее стимулированные клетки становятся относительно резистентными к стимулирующему действию. Гипотеза о стимуляции in vivo, вызывающей ослабление ответной реакции in vitro, согласуется как с результатами нашего исследования ФГА, так и с данными других работ, обнаруживших аналогичное явление при образовании иммуноглобулина в результате термического повреждения. Антигенная конкуренция — это сложный процесс, зависящий от продолжительности и интенсивности действия возбудителя, и поэтому не может полностью объяснить представленные здесь результаты.
Истощение клеток или нарушение регуляции хелперных клеток также может служить возможным объяснением взаимосвязи повышенной спонтанной бластогенной активности и нормальной или ослабленной стимуляции ФГА. Такая возможность подтверждается недавно полученными данными, свидетельствующими о снижении уровня интерлейкина-2 вследствие термического поражения. Интерлейкин-2, лимфокин, образуемый хелперными Т-клетками, играет важную роль в возбуждении пролиферации активированных Т-лимфоцитов. В настоящее время нельзя с уверенностью сказать, какой из этих вариантов, если вообще он существует, происходит на клеточном уровне. Однако ясное представление о процессах, происходящих на клеточном уровне, играет решающую роль в разработке рациональных методов терапии, направленных на повышение сопротивляемости организма к инфекции.

Эта гипотеза, графически представленная на рис. 104, является попыткой систематизации изложенных выше сведений в рабочую модель, которая могла бы объяснить иммунологическую основу повышенной восприимчивости больного к опасным для жизни инфекциям, возникающим в ожоговых ранах. Предложенная схема основана в основном на повреждении неспецифической защитной системы организма. При этом большое значение имеет и нарушение специфической иммунной системы, так как одна из ее основных функций заключается в усилении и координации неспецифической защитной системы организма для борьбы с проникающими бактериями.

Наличие нарушенного хемотаксиса и сниженной опсонической активности жидкости ожоговых пузырей ведет к увеличению числа колоний на ожоговом струпе, проникновению и распространению инфекции в подлежащие, здоровые ткани. Если проникающие бактерии подвергаются действию опсонинов, фагоцитов, уничтожаются местными фагоцитами в сочетании с поступающими позднее нейтрофилами, инфекцию на данном участке удается побороть. Если этого не происходит из-за нарушенной бактерицидной активности фагоцитов, вовлеченных в процесс на данном участке, оставшиеся бактерии начинают размножаться и инфекция распространяется в прилегающие жизнеспособные ткани. В какой-то момент степень инфицирования возрастает настолько, что бактерии прорываются в общую систему кровообращения. Бактерии, проникнувшие в кровь, первоначально уничтожаются с помощью РЭС. Co временем продолжающаяся бактериемия из-за неконтролируемой местной инфекции приводит к перегрузке РЭС, диагностируемой по повторному снижению содержания фибронектина плазмы. С этого момента процесс очищения крови от загрязнений и бактерий перемещается из печени в другие органы, особенно в легкие, способствуя развитию легочной недостаточности и нарушению работы целостного организма.