Биохимия воспалительных процессов

Воспаление представляет собой сложную биологическую реакцию организма на повреждения тканей, инфекционные агенты или чужеродные вещества. Биохимические механизмы воспаления обеспечивают координацию иммунных клеток, медиаторов и ферментативных систем, направленных на локализацию повреждения, уничтожение патогенов и восстановление ткани.

Клеточные компоненты воспаления

Лейкоциты – центральные эффекторные клетки воспаления. Они подразделяются на:

  • Нейтрофилы – первые клетки, мигрирующие в очаг воспаления; обладают способностью к фагоцитозу, продуцируют реактивные формы кислорода (ROS) и протеазы, разрушающие микроорганизмы и поврежденные клетки.
  • Моноциты и макрофаги – участвуют в длительной фазе воспаления, секретируют цитокины и фактор некроза опухоли (TNF-α), регулируют ремоделирование тканей.
  • Лимфоциты – обеспечивают специфическую иммунную реакцию; Th1-клетки стимулируют макрофаги, Th2 – B-клетки и антителообразование.

Эндотелиальные клетки сосудов участвуют в регуляции проницаемости сосудистой стенки, экспрессируют адгезивные молекулы, обеспечивая выход лейкоцитов в поврежденную ткань.

Медиаторы воспаления

Медиаторы воспаления делятся на несколько групп:

  1. Цитокины – низкомолекулярные белки, регулирующие активацию и миграцию иммунных клеток:

    • IL-1, IL-6, TNF-α – индуцируют лихорадку, синтез острофазовых белков, усиление экспрессии адгезивных молекул.
    • IL-8 – мощный хемотаксический фактор для нейтрофилов.

  2. Липидные медиаторы – производные арахидоновой кислоты:

    • Простагландины (PGE₂, PGI₂) – усиливают васодилатацию, проницаемость сосудов, вызывают болевой синдром.
    • Лейкотриены (LTB₄, LTC₄, LTD₄) – привлекают лейкоциты, вызывают бронхоспазм и повышение проницаемости сосудов.
    • Тромбоксаны (TXA₂) – участвуют в агрегации тромбоцитов и сосудистой реактивности.

  3. Система комплемента – каскад белков плазмы, образующих мембраноатакующий комплекс (MAC) и стимулирующих хемотаксис и опсонизацию.

  4. Окислительные медиаторы – ROS (супероксид, перекись водорода), образующиеся в нейтрофилах и макрофагах; обеспечивают бактерицидное действие, но способны вызывать повреждение собственных тканей при избыточной продукции.

Биохимические пути активации воспаления

  1. Активация клеток лейкоцитов Лейкоциты активируются через рецепторы распознавания паттернов (PRR), включая TLR (Toll-like receptors). Связывание PAMP (паттерны, ассоциированные с патогенами) или DAMP (паттерны, ассоциированные с повреждением) запускает сигнальные каскады NF-κB и MAPK, приводящие к синтезу цитокинов и ферментов (например, металлопротеиназ).

  2. Активация арахидонового каскада Фосфолипаза A₂ выделяет арахидоновую кислоту из мембранных фосфолипидов. Два ключевых пути метаболизма:

    • Циклооксигеназный (COX) – синтез простагландинов и тромбоксанов.
    • Липооксигеназный (LOX) – синтез лейкотриенов и липоксинов. Эти молекулы регулируют сосудистую реакцию, хемотаксис и боль.

  3. Оксидативный стресс и фагоцитарный выброс ROS NADPH-оксидаза нейтрофилов продуцирует супероксид, который превращается в другие ROS. Одновременно активируются миелопероксидаза и протеазы, обеспечивая микробицидное действие.

Метаболические изменения тканей при воспалении

  • Усиление гликолиза – воспалительные клетки переключаются на анаэробный путь энергетического обмена (эффект Варбурга), обеспечивая быстрый синтез АТФ.
  • Синтез острофазовых белков – печень повышает продукцию C-реактивного белка (CRP), сывороточного амилоида A, фибриногена, которые участвуют в опсонизации и коагуляции.
  • Метаболизм азота – активация индуцибельной NO-синтазы (iNOS) приводит к образованию оксида азота, который действует как вазодилататор и микробицид.

Биохимическая регуляция разрешения воспаления

Разрешение воспаления является активным процессом, включающим:

  • Продукцию противовоспалительных цитокинов (IL-10, TGF-β), тормозящих активацию лейкоцитов.
  • Синтез специализированных липидных медиаторов разрешения – резолвинов, протектинов, марсепинов, которые способствуют апоптозу нейтрофилов и фагоцитозу клеточного мусора макрофагами.
  • Антиоксидантные механизмы – супероксиддисмутаза, глутатион, каталаза снижают уровень ROS, предотвращая повреждение окружающей ткани.

Патохимические аспекты

Хроническое воспаление сопровождается длительной экспрессией цитокинов, избыточной продукцией ROS и ферментов, приводя к деструкции тканей, фиброзу и повышенному риску развития онкологических процессов. Метаболические сдвиги и нарушение регуляторных механизмов лежат в основе ряда аутоиммунных и системных заболеваний.

Ключевые биохимические маркеры воспаления

  • CRP, фибриноген – индикаторы острой фазы.
  • IL-6, TNF-α, IL-1β – маркеры клеточной активации.
  • Простагландины и лейкотриены – показатели локальной воспалительной активности.
  • Окислительный стресс – содержание MDA, 8-оксодезоксигуанозина.

Эти маркеры используют для диагностики, прогноза и контроля терапии воспалительных заболеваний.

Оглавление