Казанский медицинский журнал, т. 69, 1988,  № 5, 321-400

РОЛЬ КИШЕЧНОЙ МИКРОФЛОРЫ И НЕДОСТАТОЧНОСТИ БАРЬЕРНОЙ ФУНКЦИИ ПЕЧЕНИ В РАЗВИТИИ ЭНДОТОКСИНЕМИИ И ВОСПАЛЕНИЯ

М. Ю. Яковлев

Кафедра патологической анатомии (зав.— проф. В. А. Добрынин) Казанского ордена Трудового Красного Знамени медицинского института имени С. В. Курашова

Роль сапрофитной микрофлоры кишечника не ограничивается участием в процессе   пищеварения.   Освобождающийся   в   результате самообновления клеточного пула кишечной палочки эндотоксин (обязательный   компонент   клеточной   мембраны   всех грамотрицательных бактерий) частично по­ступает в портальную кровь и осуществляет антигенную стимуляцию макроорганизма. Кроме того, небольшое количество эндоток­сина может освобождаться и живыми грамотрицательными бактериями [30], что в ус­ловиях многочисленности популяции Е. соli а кишечнике может создавать достаточно высокую концентрацию эндотоксина. Впол­не возможно, что именно поэтому в норме концентрация эндотоксина в крови воротной вены интактной крысы составляет 5 нг/мл [22], хотя у человека она значительно ниже. Принято считать, что весь эндотоксин в физиологических условиях элиминируется из портальной крови купферовскими клет­ками печени  [27[.

Биологически активной структурой эндо­токсина является липополисахарид, который состоит из трех компонентов липида А, яд­ра и О-антигена [17]. Если ядро и О-антиген различных грамотрицательных бактерий об­ладают видовой структурной и серологиче­ской специфичностью, то кетодезоксиокта-нат (остов ядра) и липид А практически идентичны. Липид А представляет собой уникальный липидный остов, которым не располагают многоклеточные организмы и практически все другие микроорганизмы за исключением грамотрицательных бактерий. Липид А служит носителем биологической активности эндотоксина, имеет единообраз­ную биохимическую структуру в липополисахариде различных грамотрицательных бактерии и обладает общим типом биологи­ческого действия  [17].

Наиболее совершенным и распростра­ненным за рубежом методом диагностики эндотоксинемии является люмулюс-тест (ЛТЛ). В его основе лежит способность белковых фракций рачка Limulus Poliphenus коагулировать при контакте со свобод­ным липополисахаридом. Полученные с по­мощью этого теста данные показали, что в физиологических условиях эндотоксинемия определима исключительно в системе портальной вены [23]. Последнее свидетель­ствует о поступлении липополисахарида из кишечника и, возможно, об определенной гомеостатической роли.

Хорошо известны противоопухолевая и адъюваитная активность эндотоксина, его способность оказывать митогенный эффект на Т- и В-лимфоциты, активировать макро­фаги и увеличивать продукцию интерферо­на  [33].

Возможность развития системной эндо­токсинемии при патологии человека была впервые обнаружена при геморрагическом шоке [28], а затем при хронических забо­леваниях печени [21], лучевом поражении [25] и кардиогенном шоке [11]. Однако мы усомнились в достаточной информативности люмулюс-теста, так как он может выявлять исключительно плазменный липополисахарид, который, являясь лигандом, проявляет себя лишь в случае отсутствия акцептирующих его клеток крови.

Диагностика системной эндотоксинемии рассматривается как одна из актуальных проблем клинической медицины и общей патологии, поскольку липополисахарид, об­ладая свойством активировать системы ком­племента, плазминогена, фактор Хагемана и повреждать целостность эндотелиальной выстилки сосудов, может быть причиной развития различных патологических состоя­ний, в том числе локального и генерализо­ванного феномена Шварцмана, эндотоксинового шока. Другим, весьма серьезным не­достатком люмулюс-теста является его не­специфичность, что объясняет ложноположительные результаты. Разработанный нами совместно с лабораторией селекции и гене­тики микроорганизмов Института микробиологии и эпидемиологии им. Н. Ф. Гамалеи АМН СССР способ диагностики системной эндотоксинемии в мазках крови [11] лишен некоторых недостатков люмулюс-теста. Он основан на иммунной реакции с наиболее общей частью липополисахарида (кетодез-оксиоктанат и липид А), дает возможность идентифицировать эндотоксин еще в то вре­мя, когда он находится в связанном с клет­ками крови состоянии, более чувствителен, чем упомянутый выше тест, специфичен, а флюоресцеин-меченые иммуноглобулины к Re-мутанту могут быть использованы и для определения локализации липополисахарида в тканях. Недостатком метода является его относительная трудоемкость, так как при выявлении липополисахарид-позитивных клеток проводится их верификация (in situ) посредством фазовоконтрастной микроскопии и окраски по Романовскому, в результате которой была обнаружена основная акцептирующая клетка — полиморфноядерных лейкоцит.

С помощью разработанного нами способа    идентификации   липополисахарид-позитивных клеток в мазках крови больных различного клинического профиля было установлено, что системная эндотоксинемия развивается   значительно  чаще,  чем   это   предполагалось   ранее    [7,   11,   12].   Результат исследования    позволяют    квалифицировать систему полиморфноядерного лейкоцита как основную транспортную систему липополисахарида в организме. Поступающий из кишечника  эндотоксин   связывается  соответствующими рецепторами клеточной мембраны  полиморфноядерного лейкоцита, а  происходящая   таким образом   иммобилизации липополисахарида,  скорее всего,  и  предотвращает прямое повреждающее действие эндотелиальные    клетки     мезентериальных вен   и   сосудов, портальной   системы,   предупреждает  развитие   тромбоза.   Аффинито-специфических  к  липополисахариду   рецепторов  полиморфноядерного  лейкоцита,   по-видимому, значительно выше, чем у тромбо­цитов (наличие специфических рецепторов к эндотоксину показано только для полиморфноядерного лейкоцита и тромбоцитов), так как в противном случае развивались бы массивная гибель тромбоцитов и блокада системы фиксированных макрофагов печени их обломками (вполне возможно, что сни­жение количества лейкоцитов или их отсут­ствие в портальной крови играют ведущую патогенетическую роль в развитии тромбоза мезентериальных вен и сосудов портальной системы).

В физиологических условиях фиксиро­ванный на поверхности полиморфноядерного лейкоцита липополисахарид (начальная фаза эндоцитоза) должен сниматься купферовскими клетками печени, которые специа­лизируются на элиминации эндотоксина из портального кровотока [24], что, по-видимо­му, может обеспечиваться более высоким аффинитетом этих клеток к липополисахариду, чем у полиморфноядерных лейкоци­тов. Вместе с тем ряд авторов [20] считает, что звездчатые эндотелиоциты не в силах уничтожить (подвергнуть ферментолизу) липополисахарид. а, активируясь, переносят­ся с током крови в легкие, где трансформи­руются в альвеолярные макрофаги и уда­ляются с мокротой. Тем не менее, в любом случае купферовские клетки выполняют роль барьера на пути проникновения эндотоксина в системную гемоциркуляцию [27]. Таким образом, предполагаемый нами ме­ханизм транспорта липополисахарида по мезентериальным сосудам к печени под­разумевает локализацию эндотоксина на по­верхности полиморфноядерного лейкоцита и более высокий аффинитет рецепторов купферсвских клеток к липополисахариду. Так, по-видимому, обстоит дело в физиологиче­ских условиях, с тем лишь уточнением, что и у здоровых людей в мазках крови обна­руживаются единичные слабо липополисахарид-позитивные полиморфноядерные лей­коциты [11], что свидетельствует о возможности осуществления гранулоцитами завер­шенного эндоцитоза микродоз липополиса­харида за время прохождения их от стенки кишки до синусоидов печени. В этом случае липополисахарид скрывается в полиморфно-ядерных лейкоцитах и обходит печеночный барьер. Таким образом, снижение скорости кровотока в мезентериальных венах и со­судах портальной системы (портальная гипертензия любой этиологии) способно стать одним из факторов развития системной эндотоксинемии, так как увеличение времени контакта липополисахарида с полиморфно-ядерным лейкоцитом может быть достаточ­ным для погружения эндотоксина в гранулоцит.

На основании анализа литературных и собственных данных попытаемся рассмот­реть     некоторые     взаимообусловливающие действия фрагментов следующей цепочки: сапрофитная микрофлора кишечника → ос­вобождение эндотоксина → скорость пор­тального кровотока → печеночный барьер →легочный барьер → системная эндотоксинемия → ДВС → органопатология → эндотоксиновый шок.

Эндотоксин и в физиологических услови­ях проникает в портальную кровь [5], а это означает, что интенсивность портальной эндотоксинемии прямо зависит по меньшей мере от двух факторов: 1) количества освобождаемого в результате гибели сапрофита эндотоксина, которое может увеличиваться при применении антибиотиков внутрь и дисбактериозе (этиотропная терапия сальмонеллезов приводит к достоверному увеличению продолжительности лихорадки и диареи) [2]; 2) нарушения кишечного барьера при недостаточности кровообращения и различ­ных интоксикациях.

Ранее мы рассмотрели возможность раз­вития системной эндотоксинемии при за­медлении портального кровотока, основой которого является эндоцитоз липополисаха­рида полиморфноядерным лейкоцитом. И, действительно, у 10 из 13 больных с застой­ной сердечной недостаточностью кровообра­щения была диагностирована системная эндотоксинемия, у 9 из них определялся ДВС [12], а у одного с гипокоагуляцией и высо­ким уровнем трансаминаз на секции был выявлен цирроз-гепатит с преимущественно центролобулярными очагами некроза, ин­фильтрированными полиморфноядерными лейкоцитами, лейкостазом в центральных венах печеночных долек и по ходу синусои­дов. Причиной последнего может быть липо­полисахарид за счет его способности увели­чивать адгезивные свойства полиморфно-ядерного лейкоцита [6]. Наличие очагов не­кроза в непосредственной близости с агрега­тами полиморфноядерных лейкоцитов при застойной сердечной недостаточности, боль­шинство из которых липополисахарид-позитивны [12], свидетельствует, на наш взгляд, об опосредованной полиморфноядерными лейкоцитами цитотоксичности липополиса­харида.

При вирусном гепатите липополисахарид принимает определенное участие в разви­тии печеночной и экстрапеченочной патоло­гии [5]. Кроме того, он потенциирует гепато-токсичный эффект четыреххлористого угле­рода и алкоголя [31]. Особую роль эндо­токсину отводят в патогенезе алкогольного цирроза; кроме того, алкоголь обладает спо­собностью угнетать функциональную актив­ность купферовских клеток. Морфологиче­ские изменения в печени под воздействием экзогенного липополисахарида заключаются в различной выраженности дистрофических процессов, ультраструктурных нарушениях вплоть до некроза гепатоцитов и слущивания   звездчатых   эндотелиоцитов   в   просвет синусоидов, появлении воспалительных кле­точных инфильтратов как по ходу синусоидов, так и в паренхиме, состоящих из полиморфноядерных лейкоцитов и лимфоидных клеток [14, 34]. Повреждение паренхи­матозных клеток начинается с мембранных нарушений [18], инициация которых, впол­не возможно, связана со способностью липида А активировать каскад арахидоновой кислоты [19]. Мы допускаем, что гепатоциты могут принимать участие в процессе транспорта липополисахарида, освобождае­мого при гибели липополисахарид-позитивных полиморфноядерных лейкоцитов, по направлению к желчным протокам, тем бо­лее что спустя 3 ч после внутривенного введения эндотоксина наблюдается значи­тельное увеличение количества лизосом с диффузным распространением их  внутри паренхиматозных клеток, имеющих харак­терную локализацию вокруг желчных про­токов [28]. Поступающие в желчь эндоток­син и липополисахарид-позитивные поли­морфноядерные лейкоциты при гибели гепатоцита могут стать причиной, воспалитель­ных процессов в желчевыводящих путях [13] и желчном пузыре.

Главной причиной развития системной эндотоксинемии при эндотоксиновом шоке являются блокада системы фиксированных макрофагов печени [10], равно как и застой крови в портальной системе и, возможно, шунтирование портального кровотока через печеночные и портокавальные анастомозы — даже в условиях нормы около 6% порталь­ной крови минует печень, посредством пе­ченочных шунтов  [32].,

Таким образом, при несостоятельности печеночного барьера, включающего в себя недостаточность системы фиксированных макрофагов печени и транспеченочного воз­врата липополисахарида в кишечник с жел­чью, равно как и шунтирование портального кровотока, развивается системная эндотоксинемия. Она может обусловливать различ­ную органопатологию вплоть до эндотоксинового шока с характерной для него дис­функцией всех органов и систем  [26].

Первым органом, с которым контактиру­ют липополисахарид-позитивные пилиморфноядерные лейкоциты, миновавшие печеноч­ный барьер, является легкое. В нем разви­вается маргинальный лейкостаз, инфиль­трация полиморфноядерных лейкоцитов и интерстиция паренхимы с повреждением этих структур [19], причем выраженность нейтрофильного альвеолита и абсолютное число полиморфноядерных лейкоцитов в бронхоальвеолярной промывной жидкости прямо пропорциональны вводимой дозе липополисахарида.

Минуя легочный барьер, липополисаха­рид-позитивные полиморфноядерные лейко­циты могут оказывать повреждающий эф­фект практически на все органы и системы, том числе и на сердце. В генезе повреждении микрососудов сердечной мышцы непосредственное участие принимают полиморфно-ядерные лейкоциты, которые, образуя пристеночные конгломераты, могут разрушать целостность всех структурных элементов сосудистой стенки и обусловливать необратимые контрактурные повреждения сократительного аппарата [9]. Последующие исследования обнаружили, что большинство полиморфноядерных лейкоцитов, входящих состав пристеночных агрегатов в венула липополисахарид-позитивны   [12].

Давно и хорошо известен так называемый гепаторенальный синдром, но лишь недавно была продемонстрирована четко взаимосвязь системной эндотоксинемии ДВС и выраженности этого синдрома. Данные наших предварительных исследований с А. Н. Крупником показывают, что большинство полиморфноядерных лейкоцитов инфильтрирующих различные структуры почек и пристеночных агрегатов, липополисахарид-позитивны. Приведенные факты тем более интересны, если учесть определенно роль почек в выделении липополисахарид из системного кровотока. Исходя из этого повреждение канальцевых и клубочковых структур можно квалифицировать как «плату» за выведение липополисахарид-позитивных полиморфноядерных лейкоцитов из общей гемоциркуляции. Наличие в моче единичных полиморфноядерных лейкоцитов норме хорошо известно. В связи с изложенным определенный интерес представляют результаты наших совместных с акушерами-гинекологами и урологами исследований, в которых системная эндотоксинемия была диагностирована у каждого четвертого больного с хроническим пиелонефритом у 87% (!) больных с мочекаменной болезнью  [7].

Развитию синдрома ДВС в последние годы отводится все большая роль в патогеногестоза [8, 15]. Отмечается отчетливая корреляция между тяжестью течения гестоз беременных и степенью тромбопластической активности крови [8]. У 50% больных женщин с поздним токсикозом беременность определяется эндотелиемия, которую считают непосредственной причиной развития ДВС [1]. Вместе с тем механизм развития деэндотелизации остается неизвестным полагаем, что он реализуется системной эндотоксинемией, так как липополисахар может оказывать прямое повреждающее действие [16], а полиморфноядерные лейкоциты — опосредованное [9]. Развитие системной эндотоксинемии при гестозах беременных может быть вызвано застоем крови в портальной системе и (или) блокадой системы фиксированных макрофагов печени плацентарными антигенами, которые способны освобождаться в результате повреждения  плаценты   [3].   Возникающий   вследствие цитотоксичного и деэндотелизирующего [10], эффекта эндотоксина синдром ДВС, на наш взгляд, следует квалифициро­вать, с одной стороны, как адаптивную реак­цию, направленную на сохранение анатоми­ческой целостности сосудистой стенки [4], а с другой — как фактор повреждения тканей, обусловливающий их ишемию. В част­ности, системная эндотоксинемия может быть причиной тромбоза микрососудов по­чек [29], усугублять течение нефропатии при гестозах, ухудшая уродинамику и выведение липополисахарида с мочой, способ­ствовать развитию преэклампcии и экламп­сии.

ВЫВОДЫ

1.          Липополисахарид как наиболее био­логически активный компонент эндотоксина — продукта разрушения грамотрицательных бактерий — и в физиологических усло­виях проникает из кишечника в портальный кровоток. Естественным барьером на пути дальнейшего распространения эндотоксина в организме служит печень.

2.          Системная эндотоксинемия, источни­ком которой является кишечная микрофло­ра, развивается значительно чаще, чем пред­ставлялось до настоящего времени. Непре­менное условие ее возникновения — недостаточность барьерной функции печени. Факторами риска развития системной эндотоксинемии выступают следующие наруше­ния: повышенное разрушение кишечной микрофлоры (антибактериальная терапия, дисбактериоз), повреждение кишечного барьера (шок, дисбактериоз), замедление портального кровотока (застойная сердеч­ная недостаточность, шок, портальная гипертензия любой другой этиологии), болез­ни печени (цирроз, гепатит) и любые пато­логические процессы; сопровождающиеся шунтированием портального кровотока (шок, портальная гипертензия любой этио­логии) и угнетением функциональной актив­ности системы фиксированных макрофагов печени (шок, острый деструктивный пан­креатит, общий наркоз, сахарный диабет и др.). Развитие системной эндотоксинемии кишечного происхождения отчетливо корре­лирует с клинически диагностируемым ДВС-синдромом, что позволяет считать эндоток­син этиологическим фактором этого синдро­ма.

3.                      Основным переносчиком липополиса­харида является система полиморфноядерных лейкоцитов, которая обеспечивает транспорт эндотоксина в ткани, выведение его из гемоциркуляции и организма, обусловливает воспалительное повреждение ор­ганов, в том числе и печени. При шокогенных концентрациях эндотоксина в крови развивается полинедостаточность всех орга­нов и систем. При меньших концентрациях липополисахарида патология в одном из ор­ганов может превалировать.

ЛИТЕРАТУРА

1.            Главанака В., Попова Г., Дойчинов А. // В кн.: Противотромбическая терапия в клини­ческой практике. Новое в теории, диагностике, лечении. — М.,  1986.

2.                        Еналеева Д. Ш., Булатова Н. А.. Муси­на Л. Т.// Казанский мед. ж.— 1987.— №3 — С.  166 - 167.

3.                        Жученко П. Г. // Иммуногенетика бере­менности  и   токсикозов. — Киев,  Здоров'я,   1977

4.            Зубаиров Д. М.// В кн.: Проблемы дис­пансеризации и реабилитации в клинике внут­ренних болезней. — Астрахань,  1987.

5.                        Маянский Д. Н.// Пат. физиол.— 1985 - № 4. - С. 80—86.

6.            Саркисов Д. С. Пальцын А. А., Колкер И. И. и др. // Apx. патол. - 1986—№ 12.- С. 6-13.  

7.                        Ситдыков Э. Н., Яковлев М. Ю., Круп­ник А. Н. и др. // Арх. патол. — 1988.— № 5.

8.                        Юсупова А.Н.,  Андрушко И. А. // Казан­ский мед. ж,- 1987.- № 3.— С. 202—205.

9.            Яковлев М. Ю.// Арх. патол. – 1985 - № 7.— С. 34-41.

 

10.                        Яковлев М. Ю.// Казанский мед. ж. - 1987.- № 3.— С. 207—211.

11.                        Яковлев М. Ю., Крупник А. Н.. Бондаренко Е. В. и др.// В кн.: Труды II Всесоюзной конференции, фундаментальной и прикладной конфекционной иммунологии.— М.,   1987.

12.                        Яковлев М. Ю., Крупник А. Н., Бондаренко Е. В. и др.// В кн.: Материалы Всесоюз­ного методического семинара ГКНТ и АН СССР "Колонизационная резистентность и антибакте­риальные химиотерапевтические препараты".— М. 1988.

13.                        Abe H., Miyoshi Т., Yamakawa T.// Japan. J.   Med.   Sci.   Biol. -  1986.- Vol.   39 - P. 227.

14.                        Banks  J.,  Foutis A., Ledinghum el at.// J. Clin. Pathol.- 1982.- Vol. 35.- P. 1249-1252.

15.                        Bovok Z., Weitz J., Owen J. et al.// Blood. —  1984. — Vol. 63— P. 525—529.

16.                        Brigham K.,  Meyrick B.//Resp. Dis. — 1986.- Vol. 133.- P. 913-927

17.                        Chitchcock P., Lieve L., Makela H. el al.// J.   Bacteriol. -  1986.- Vol.   166. - P.  699 - 705.

18.            Clembus H.G.,  Chandry I.H.,// Circ. Shock. -  1987. - Vol. 22. - P. 2-9.

19.                        Flynn J. Т.//Circ. Shock. — 1987. — Vol. 21.—P. 295.

20.            Freudenberg N., Freudenberg M., Guz­man J. et al.// Virch. Arch. - 1984. - Vol. 404.-P.  197-211.

21.            Freudenberg N., Hadreiter H., Mitterman// Beitr. Pathol. Bd. - 1975. — Bd. 155.-S. 248-262.

22.            Gans H.// Lancet.- 1974. - Vol. 1.- P. 931.

23.            Gans H.// The reticuloenothelial system. Acoprehensivetriatise.— New-York. 1981.

24.            Kuralsune H., Koda Т., Kurachori T.// Hepatogastroenterology — 1983.— Vol. 30 — P. 79-82.

25.            Locring D., Shneidrant M.//J. Reticuloendoth. Soc. -  1979. — Vol. 26.- P.  197.

 

26.                        Mizok. B.// Arch. Int. Med. — 1984.— Vol. 144.- P. 579-585.

27.                        Munford R.// Gastroenterol. - 1978-Vol. 75.- P. 532-535.