4.1. Сепсис и иммунитет
Классификация сепсиса. Единой классификации сепсиса на сегодняшний день не существует. Проблема в том, что отсутствует единое определение сепсиса. До сих пор многие представляют сепсис как наличие в организме очага, из которого непрерывно или периодически в кровяное русло поступают патогенные возбудители. В результате этой экспансии возникают субъективные и объективные проявления болезни. Однако это определение оказалось мало продуктивным, прежде всего в практическом отношении. Похожая на бактериальный сепсис картина может возникнуть без наличия микробной инфекции, а в результате первично-неинфекционных причин, таких, как травма, хирургическая операция, воспаление, интоксикация и др. Поэтому первично неинфекционное заболевание, клиника которого практически не отличается от сепсиса в результате микробной инвазии, обозначают как синдром системного воспалительного ответа (ССВО). Считается, что связующим звеном между микробным сепсисом и немикробным ССВО является феномен транслокации бактерий и эндотоксина из естественных резервуаров (кишечник) в ходе общего воспалительного процесса. Учитывая эти соображения в качестве рабочей гипотезы, очевидно, можно принять следующую последовательность развития процесса: ССВО – сепсис – тяжелый сепсис – септический шок – синдром полиорганной недостаточности [142, 144, 237, 238]. Естественно, что этот приговор не окончательный, но данная классификация опирается на неоспоримые факты и за неимением лучшей имеет право на существование.
Послеоперационный сепсис (патогенез). Наиболее полно вышеприведенной классификации отвечает послеоперационный сепсис. Понятие «послеоперационный сепсис» не является классификационным, но скорее этиологическим, поскольку отражает прямую зависимость развития заболевания от тяжести хирургической травмы. Считается, что в патогенезе этого сепсиса, как и любого другого, тяжесть течения определяют 3 ведущих синдрома: эндогенная интоксикация, септический шок и иммунодефицит, причем последний из них по патогенетическому признаку здесь должен быть поставлен на первое место. Если первые 2 синдрома проявляются при развернутой клинике сепсиса, то синдром иммунной недостаточности формируется уже в ранние сроки или даже предшествует развитию инфекции, во многом предопределяя дальнейшую прогрессию эндотоксикоза и нарастание септико-шоковых проявлений [130]. Согласно мировой статистике, септический шок – одна из частых причин летальных исходов в хирургических отделениях интенсивной терапии и реанимации [7].
Финальной и одновременно фатальной стадией сепсиса является полиорганная недостаточность, развитие которой во времени можно представить следующим образом [342]. После травмы, хирургической операции или другого стрессорного воздействия под влиянием гуморальных факторов происходит активация основных фагоцитирующих клеток (полиморфноядерных лейкоцитов, моноцитов, макрофагов) и тромбоцитов. Активированные клетки начинают вырабатывать различного рода медиаторы, способные вызвать альтерацию эндотелия, увеличение сосудистой проницаемости и другие повреждения, что через 1–3 дня может проявиться в возникновении ранней органной недостаточности, которая у большинства больных легко купируется. Благодаря исследованиям последнего десятилетия стало очевидным, что развитие ранней органной недостаточности реализуется посредством запуска цитокиновой цепи, где ведущую роль играют провоспалительные цитокины (ИЛ-1, ИЛ-2, ИФН-?, ИЛ-8, ФНО и др.). Эта группа цитокинов наряду с запуском воспалительной реакции как неспецифического механизма противоинфекционной защиты обеспечивает развитие специфического иммунного ответа и процессы репарации в поврежденных тканях. Недостаточность продукции провоспалительных цитокинов на фоне исходного иммунодефицита или их чрезмерное угнетение в результате включения механизмов негативного контроля системной воспалительной реакции (противовоспалительные цитокины, глюкокортикостероиды) приводят к осложненному течению хирургической инфекции [130]. У части пациентов, несмотря на сходство факторов риска и объема хирургической травмы, развивается септическое состояние; к сожалению, число таких больных из года в год растет. В послеоперационном периоде в течение 4—14 дней происходит присоединение инфекционного процесса: эндогенного (транслокация бактерий со слизистых и кожи) и (или) экзогенного (внедрение внутрибольничной инфекции) генеза.
Развивается системный воспалительный ответ инфекционного генеза, который с участием клеточных медиаторов достаточно быстро может привести к повреждению органов и в итоге к поздней органной недостаточности, которая практически всегда носит полисистемный характер.
«Пусковым» механизмом сепсиса считают стимуляцию клеток хозяина чрезмерным количеством бактерий и (или) их фрагментов. Для грамотрицательных бактерий наиболее активным и хорошо изученным фрагментом является эндотоксин, для грамположительных – комплекс пептидогликан – тейхоевая кислота.
Главным компонентом эндотоксина является липосахарид. Связываясь с CD14 рецептором плазматической мембраны, комплекс эндотоксин – липосахаридсвязывающий белок плазмы активирует ядерный фактор транскрипции NF-kB, который через соответствующие гены индуцирует синтез провоспалительных цитокинов и пептидов хемоаттрактантов в нейтрофилах, моноцитах/макрофагах, фибробластах, лимфоцитах и эпителиальных клетках, которые, в свою очередь, влияют на поведение этих клеток ауто-, пара– и эндокринным путем, приводя к осуществлению таких процессов, как хемотаксис, метаболическая активность, пролиферация, дифференцировка и запуск клеточного апоптоза [382].
Важно отметить способность эндотоксина к агломерации или опсонизации эндотелия сосудов. Неспецифическое связывание больших количеств эндотоксина с эндотелиальными клетками при активации комплемента, клеток крови (в первую очередь макрофагов и нейтрофилов) и гемокоагуляции может приводить к обширным повреждениям эндотелия, что является лимитирующим фактором развития полиорганной недостаточности – основной причины летальных исходов при сепсисе [7].
У таких больных высокий уровень провоспалительных цитокинов и других медиаторов вызывает «злокачественную» внутрисосудистую воспалительную реакцию и генерализованное увеличение микрососудистой проницаемости. Следствием этого являются уменьшение объема циркулирующей крови, развитие интерстициального отека легких, множественные микротромбы, нарушение внутриорганной микроциркуляции, что уменьшает доставку кислорода и питательных веществ к тканям, приводя к анаэробному метаболизму и клеточной дисфункции. Высокие концентрации ФНО, ИЛ-1, ИФН-? и эндотоксина вызывают усиленный синтез NO в эндотелии, макрофагах, нейтрофилах, мозговых нейронах и др., что ведет к уменьшению сосудистого сопротивления и развитию гипотензии [296].
Избыточная стимуляция провоспалительными цитокинами Т– и В-лимфоцитов может привести к их апоптозу, т. е. запрограммированной клеточной гибели [316], и некрозу. Индукция клеточного апоптоза под действием ФНО и других цитокинов происходит в результате разобщения митохондриального фосфорилирования [338]. Во внешней мембране митохондрий специфические белки, связываясь друг с другом, образуют ионопроводящие каналы, что изменяет мембранный потенциал митохондрий (предвестник апоптоза) и создает возможность попадания митохондриального цитохрома С в цитоплазму, где он возбуждает каскад апоптозных протеаз (каспаз) [333, 338]. Липополисахарид грамотрицательных бактерий способен вызвать апоптоз альвеолярных макрофагов, что клинически проявляется деструктивными процессами в легочной ткани [448].
Таким образом, концентрация в крови бактерий и (или) их фрагментов может быть адекватной для работы иммунной системы, а может быть настолько чрезмерной, что приведет к перегрузке последней. Неадекватная, т. е. избыточная, антигенная нагрузка в первую очередь выводит из строя системы неспецифической защиты организма (фагоцитарная и система комплемента), возникает острое несоответствие возможностей фагоцитарной системы микробной нагрузке, что влечет за собой значительные нарушения функций клеточного и гуморального иммунитета, катастрофическое снижение способности организма сопротивляться инфекции [119].
Неспецифическая резистентность. В разгар сепсиса происходит значительное снижение активности фагоцитарных реакций [75] и угнетение системы комплемента [291], особенно выраженное при септическом шоке [65], когда выявляется снижение концентрации С3 и С4 его компонентов [291, 346]. В клинических наблюдениях показана связь некоторых синдромов сепсиса с продуктами реакции комплемента [291, 346]. Прогрессивное снижение пропердина, а также С3 и С5 компонентов комплемента сопровождается расстройствами гемодинамики и гемостаза [444]. Уменьшение уровня С3 компонента связывают со способностью бактериального эндотоксина высвобождать эластазу из нейтрофильных гранулоцитов [444]. Величина повышения концентрации фермента в крови является критерием тяжести септического процесса [444]. При развитии послеоперационного сепсиса уровень эластазы превышает норму более чем в 10 раз (2500 мкг/л), а по мере выздоровления постепенно снижается.
После хирургического вмешательства с гладким (неосложненным) послеоперационным периодом содержание эластазы в крови повышается в 2–3 раза с последующим его возвращением к норме в течение 3–4 недель [228]. В момент поступления в стационар обычно фиксируется некоторое снижение уровня комплемента (на 20–25 %) и лизоцима (на 10–12 %) [61, 75]. При выходе из септического шока благоприятным признаком считается возвращение показателей комплемента к норме. Считается, что в патогенезе сепсиса существенную роль играет не только классический путь активации комплемента, но и альтернативный, о чем свидетельствует снижение концентрации пропердина при эндотоксиновом шоке и его тесная корреляция с уровнем эндотоксина в крови [368].
Наиболее характерными изменениями белой формулы крови при развитии септического процесса являются лейкоцитоз с нейтрофильным сдвигом и резким «омоложением» пула лейкоцитов. Установлено, что чем выше лейкоцитоз, тем более выражена положительная реакция организма на инфекцию. Число лейкоцитов в периферической крови, особенно при стафилококковом сепсисе, может достигать 60–70 ? 109/л. Сепсис, вызванный грамотрицательной флорой, протекает обычно при менее выраженной лейкоцитарной реакции. В случаях присоединения больничной инфекции обычно наблюдается снижение количества лейкоцитов в периферической крови, что оценивается как плохой прогностический признак. Наиболее значительное угнетение лейкоцитарной реакции отмечается при септическом шоке – 2 ? 109/л. По данным [75], смертность при лейкоцитозе до 10 ? 109/л достигает 75—100 %, а при его увеличении до 20–30 ? 109/л равна 50–60 % и менее. Если в острой стадии процесса количество лейкоцитов снижено, то увеличение их – благоприятный симптом. Нарастание септического процесса приводит к нарушению функции нейтрофилов [409]. При экспериментальном сепсисе нарушается соотношение палочкоядерных и полиморфноядерных форм, выявляется нейтропения и снижение числа зрелых нейтрофилов. Снижение количества циркулирующих и резервных (в костном мозге, селезенке) нейтрофилов при сепсисе является неблагоприятным признаком [45]. Также неблагоприятным считается повышение уровня адгезии полиморфноядерных лейкоцитов у больных различными формами сепсиса [428]. При развитии сепсиса после травмы у больных отмечается снижение хемотаксиса лейкоцитов, что было обусловлено специфическим ингибитором и дефектом самих клеток [409]. Бактерицидная активность лейкоцитов крови при сепсисе резко уменьшается с 52,8 % (здоровые) до 10–20 % (больные) [75].
Клеточный иммунитет. При системном воспалительном ответе на инфекцию, т. е. при развитии сепсиса, регистрируют лимфопению, т. е. депрессию клеточного иммунитета. Максимум иммунодепрессии практически по всем параметрам иммунной системы наблюдается на 2-й день после оперативного вмешательства; в зависимости от характера операции и исходного состояния больного ее длительность колеблется от 7 до 28 дней [345]. В течение 7—14 дней после травмы, операции или другого стрессорного воздействия увеличена продукция ИЛ-10, что снижает устойчивость организма к инфекции [353]. Хирургическое вмешательство может по-разному действовать на реципрокно функционирующие Т-лимфоциты: активация функции Th2 ведет к хирургической инфекции; активация Th1 – к развитию септического шока [69, 438]. Особенно сильное снижение процентного и абсолютного содержания лимфоцитов в периферической крови обнаруживается в заключительной фазе сепсиса – стадии органных повреждений [164, 293].
Противоположную направленность имеет изменение содержания D-лимфоцитов и «нулевых» клеток. Это свидетельствует о нарушении дифференцировки клеток и об изменении их функциональных характеристик (нарушении пролиферации), что сопровождается снижением синтеза антител, замедлением синтеза медиаторов иммунитета, нарушением функции макрофагов [96, 347]. Глубина поражения иммунной системы, в частности иммунокомпетентных клеток, зависит от тяжести септического процесса. Чем он тяжелее, тем более выражен дефект иммунитета [125]. Так, после хирургической обработки очага и при благоприятном течении раневого процесса уровень Т-лимфоцитов повышается [164]. Содержание
В-лимфоцитов, по данным одних авторов, не изменено [173], а по данным других – снижено [75, 164]. Если не развивается иммунодефицитное состояние, то при сепсисе не наблюдается и значительных изменений со стороны Т– и В-лимфоцитов. У умерших больных процент абсолютного количества В-лимфоцитов и абсолютного числа лимфоцитов с рецепторами для непатогенного стафилококка снижен [8]. Показано также, что резкое угнетение пролиферативного ответа может служить предвестником развития сепсиса [347]. При благоприятном течении септического процесса отмечается повышение процентного содержания и абсолютного количества активированных Т– и В-лимфоцитов. Следовательно, данные литературы свидетельствуют о том, что развитие септических состояний сопровождается грубыми нарушениями в клеточном звене иммунного гомеостаза.
Гуморальный иммунитет. Существуют 2 типа гуморальных факторов иммунитета, имеющих лимфоцитарное происхождение: это цитокины и антитела (иммуноглобулины). Кроме Т-лимфоцитов, являющихся основными продуцентами цитокинов, их также могут производить нейтрофилы и моноциты. В последние 10 лет стало очевидным, что гипертермия, лейкоцитоз, гиперметаболизм, гипердинамический тип микроциркуляции опосредованы продуктами иммунных клеток организма, попадающих в кровь после взаимодействия этих клеток с микроорганизмами.
Хотя инфекция является одним из основных стимулов септической реакции, природа этой реакции не зависит от природы стимула: организм отвечает совершенно одинаково на инвазию грамположительной и грамотрицательной флоры, вирусов, медиаторов воспаления без наличия инфекционного процесса [116]. Экспериментальная инфузия фактора некроза опухоли (ФНО) [247], интерлейкинов – ИЛ-1, ИЛ-2 [275] и фактора активации тромбоцитов (ФАТ) [208] вызывает не только физиологические изменения, свойственные сепсису, но и серию нарушений функций органов. По современным представлениям синдром полиорганной недостаточности (ПОН) является следствием не неконтролируемой инфекции, а неконтролируемого генерализованного воспаления, т. е. его основным стимулом является не бурная пролиферация бактерий, а бурная реакция организма, причем часто в виде септического состояния, не сопровождающаяся наличием очага инфекции или септицемии [239].
Медиаторы класса цитокинов имеют решающее патофизиологическое значение у септических больных в критическом состоянии. В настоящее время обнаружено и описано более 100 цитокинов. Среди них только ФНО и ИЛ-1 являются наиболее значимыми в развитии септических реакций и ПОН [116].
Существует тесная двухсторонняя координация между иммунной и гипофизадреналовой системами с обоюдным регуляторным взаимодействием посредством монокинов и гормонов [216]. ИЛ-1 стимулирует выброс различных центральных и периферических гормонов, в том числе и кортикотропин-рилизинг фактора [226]. Многочисленные исследования роли ИЛ-1 в патофизиологии сепсиса свидетельствуют о том, что in vivo он вызывает смерть у адреналэктомированных крыс, гипотензию у кроликов, клеточную инфильтрацию ликвора, гипогликемию и протеолиз в периферической мускулатуре мышей [211]. В опытах in vitro показана роль ИЛ-1 в синтезе других медиаторов воспаления (ИЛ-6, ИЛ-8), простагландина-Е2, сывороточного амилоида, коллагеназы и др. [221, 275].
Столь же важной в патогенезе генерализованного воспаления и ПОН является роль ФНО. При инфузии крысам он стимулировал протеолиз в периферической мускулатуре за счет активации гипофизадреналовой системы по стрессорному механизму [356]. In vivo эндотоксин или большие дозы ФНО вызывают тяжелую токсическую реакцию и смерть: у собак регистрировали гипотензию, шок, интерстициальный отек легких, внутрисосудистый тромбоз, геморрагический некроз надпочечников и тубу-лярный некроз [251].
Выделены и описаны также ИЛ-2, 6, 8, 10, 12, однако их роль в патогенезе системного воспаления не столь очевидна. Экспериментальное внутривенное введение ИЛ-2 вызывает септические симптомы: лихорадку, тахикардию, снижение АД, сердечного индекса, транзиторную почечную недостаточность, однако не влияет на концентрацию ФНО [426]. Выдвинуты предположения о роли ИЛ-8 как активатора нейтрофилов и хемотаксиса [379], а концентрация ИЛ-6 отчетливо коррелирует с тяжестью исходного повреждения и состояния больного, оцененной по шкале АРАСНЕ-??, в то время как для прочих цитокинов и их антагонистов такой связи не выявлено [379]. По некоторым данным, ИЛ-6 может ингибировать синтез ФНО [374].
В системной циркуляции можно выявить лишь немногие цитокины: ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и фактор пролиферации предшественников гранулоцитов (ФППГ), но не в норме, а при тяжелых септических процессах. Другие цитокины никогда не выходят в циркуляцию и действуют только локально в микроокружении по месту выработки. Общим свойством цитокинов является то, что они не вырабатываются клетками «про запас», т. е. не депонируются в клетках в виде молекул-предшественников. Их синтез активируется только импульсно, по сигналу и начинается с транскрипции цитокиновой РНК с соответствующего гена. Информационная РНК цитокинов нестабильная и короткоживущая. Продукция их клеткой носит транзиторный характер. Вместе взятые, эти свойства объясняют общее предназначение цитокинов: их высочайшая биологическая активность проявляется оперативно по сигналу в том месте, где нужно, и не дольше, чем нужно. Естественно, что цитокин оказывает действие исключительно на клетки, на мембране которых экспрессирован рецептор, способный связать данный цитокин. Именно благодаря цитокинам осуществляется тесная и оперативная связь между системой иммунитета и всем остальным организмом [53].
Длительная циркуляция в крови провоспалительных цитокинов негативно сказывается на специфической защите от инфекции, которая формируется молекулами антител [7]. Антитела в количествах, превышающих необходимые, начинают появляться спустя 48–72 ч после первичного контакта с антигеном [186]. Функциональная активность В-системы иммунитета у больных сепсисом ниже, чем у здоровых [62]. При генерализованной инфекции в крови снижается содержание иммуноглобулинов класса М (до 42,3 %) и класса G (до 82,4 %) [75, 96], что согласуется с экспериментальными данными [447]. Развитие стафилококкового сепсиса у детей раннего возраста сопровождается серьезными нарушениями гуморального иммунитета. Некоторые авторы указывают на снижение содержания IgA, IgM и особенно IgG и на низкий уровень антитоксического иммунитета, коррелирующего с тяжестью течения заболевания [175, 450]. Но в литературе имеются данные, свидетельствующие и о снижении содержания IgG с одновременным повышением уровня IgM и IgA [91]. В отдельных случаях трактовка показателей естественного иммунитета затруднена из-за массивного применения антибактериальных препаратов [164, 198].
При синегнойном сепсисе установлена связь между уровнем титров антител против О-антигена синегнойной палочки и тяжестью клинической картины. При выздоровлении выявляется сравнительно высокий уровень гуморального иммунитета к возбудителю в сочетании с низким уровнем сенсибилизации организма в противоположность этим же показателям в начальной стадии заболевания [51].
Снижение содержания антител, особенно у больных сепсисом, и уменьшение количества антителообразующих клеток являются одной из причин развития иммунодепрессивного состояния [75].
Очевидно, самым надежным критерием правильности современных представлений о патогенезе сепсиса была бы доказанная эффективность его патогенетической коррекции. К стандартной стратегии терапии сепсиса относится раннее введение антибиотиков, хирургическое вмешательство для санирования очага инфекции, реанимационные мероприятия (диализ, гемосорбция, механическая вентиляция) и использование вазоактивных медикаментов. Неуклонный мировой рост частоты возникновения сепсиса в последнее десятилетие и высокая летальность привели к интенсивному поиску новых методов лечения. Разработка новых препаратов для терапии сепсиса велась исходя из предположения, что нейтрализация бактериальных токсинов или потенциально повреждающих медиаторов иммунной системы может остановить септический процесс или, по крайней мере, замедлить его. Эти новые виды терапии являются сугубо патогенетическими по определению и направлены против различных элементов гипервоспалительного каскада: эндотоксина и цитокинов, таких, как ФНО и ИЛ-1.
Основываясь на патогенетическом значении эндоксина в экспериментальных и клинических исследованиях, испытаны и продолжают испытываться многочисленные антиэндоксиновые терапевтические средства. Но до сих пор эти препараты не смогли занять свое место в клинической практике, поскольку в общей популяции септических больных никому из исследователей не удалось продемонстрировать достоверное снижение летальности [29]. Отсутствие эффективности антицитокиновой терапии, выявленное в рандомизированных мультицентрических клинических исследованиях [290], плюс негативные эффекты ФНО-антагонистов оставляют сомнения в полезности этого терапевтического подхода.
Однако антитоксическая и антивоспалительная терапия оказалась труднее, чем думали вначале. Причина этого наверняка заключается в том, что мы пока находимся в «эмбриональной фазе патофизиологического понимания сепсиса» [418].
В последней связи обнадеживающими представляются успехи цитокиновой терапии. К концу 1990-х годов сформировалось отчетливое представление о том, что характер биологического ответа организма на повреждение определяется не только выраженностью синдрома системной воспалительной реакции (SIRS), а прежде всего изменением баланса секреции и выброса в системный кровоток провоспалительных (ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-6 и др.) и противовоспалительных (ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-11 и др.) цитокинов. Это позволило [239] ввести в схему патогенеза сепсиса промежуточный этап – синдром компенсаторного противовоспалительного ответа (CARS) и понятие о септическом процессе как о динамическом взаимодействии SIRS и CARS с весьма серьезными клиническими последствиями: преобладание SIRS выражается в кардиоваскулярной компроментации (септический шок), органной дисфункции, апоптозе (программированная клеточная гибель); превалирование CARS ведет к иммуносупрессии, анергии и повышенной чувствительности к инфекции [109]. Поскольку возврат к здоровью определяется динамическим равновесием этих двух составляющих септического процесса, для устранения возникшего дисбаланса при персистирующем сепсисе логически и патогенетически оправданным представляется применение регуляторных цитокинов с противоположным знаком: на высоте SIRS – противовоспалительных, а на высоте CARS – провоспалительных [277].
В свете вышеизложенного важен десятилетний позитивный опыт использования в клинике провоспалительного цитокина ИЛ-2, дефицит которого выявляется уже в самом начале развития синдрома компенсаторного антиво-спалительного ответа и становится декомпенсированным по мере его углубления, приводящего, в конце концов, к состоянию «иммунопаралича», т. е. неспособности больного сепсисом противостоять микробной агрессии [87]. В условиях вторичной иммунной недостаточности, сопровождающей гнойно-воспалительные заболевания и наиболее выраженной при сепсисе, компенсация дефицита эндогенного ИЛ-2 введением ронколейкина оказывает иммунокорригирующий эффект и восстанавливает нарушенные взаимодействия между субпопуляциями иммунокомпетентных клеток, что в итоге нормализует баланс про– и противовоспалительных цитокинов.
К настоящему времени стали очевидными три стратегических направления применения препарата: 1) иммунопротекция – для предотвращения развития иммунной недостаточности (125 000–250 000 МЕ); 2) иммунокоррекция – для компенсации проявлений иммунной недостаточности, связанной с клеточным компонентом иммунореактивности (250 000–500 000 МЕ); 3) иммунореставрация – для воссоздания элементов иммунореактивности и восстановления морфологической и функциональной целостности иммунной системы (500 000 – 1 000 000 МЕ) [163].
Согласно [33], показателями эффективности цитокиновой терапии являются быстрая положительная динамика состояния больных, достоверное снижение интегрального показателя тяжести состояния по шкале SAPS, уменьшение фактической летальности и срока госпитализации.
Таким образом, уже сегодня с позиций современного знания лечение этого заболевания не кажется безнадежным, а дальнейший прогресс в расшифровке механизмов патогенеза сепсиса, несомненно, родит новые идеи, а значит, и новую стратегию коррекции иммунологических нарушений.
