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11.炎症介质
【概述】
1.炎症是具有血管系统的活体组织对损伤因子所产生的防御反应,是损伤与抗损伤的统一过程。
2.炎性介质
(1)指炎症过程中产生或引起炎症反应的化学物质。
(2)直接参与机体局部或全身炎症反应。
(3)具有扩张血管、增加血管通透性和白细胞渗出作用,促进炎症发生和发展。
3.炎症反应是否发生和发展取决于损伤和机体防御反应的动态平衡。
【炎症原因】
1.物理因素
(1)高热或低温。
(2)放射线及紫外线。
(3)手术或创伤。
2.化学因素
(1)外源性化学物质:强酸、强碱等。
(2)内源性化学物质:炎症或坏死组织产生的代谢物。
3.生物因素
细菌、病毒、立克次体、支原体、真菌、螺旋体和寄生虫等。
4.免疫因素引起的变态反应
(1)1963年,Gell和Coombs提出变态反应4型分型法:
1)Ⅰ型:速发型(如过敏性鼻炎、荨麻疹)。
2)Ⅱ型:细胞毒型(抗基底膜性肾小球肾炎)。
3)Ⅲ型:免疫复合物型(如免疫复合物性肾小球肾炎)。
4)Ⅳ型:迟发型(如结核、伤寒等)。
(2)以上4型都可引起不同程度组织、细胞损伤及器官功能障碍或衰竭。
【生物学特征】
1.一定浓度介质能引起相关组织出现相似的炎症反应。
2.能从相关炎症组织中释放。
3.炎症组织中有生成该介质的酶,该介质也能增加相关酶活性。
4.在体内可分解、吸收或脱敏。
5.药理学方法可改变介质合成、储存、释放、代谢及整个炎症过程。
6.介质浓度能预测炎症反应预后。
7.存在靶细胞受体,并能触发或调节特异炎症反应。
【病理表现】
1.局部组织变质、渗出和增生。
2.变质为损伤过程,渗出和增生为防御过程。
(1)变质:炎症组织的变性和坏死。
(2)渗出:炎症组织血管内液体、蛋白质及血细胞透过血管壁的过程。
(3)增生:在致炎因子刺激下炎症局部巨噬细胞、内皮细胞和成纤维细胞等增生修复损伤组织。
【炎症临床表现】
1.局部表现
(1)红、肿、热、痛和功能障碍。
(2)红、热是炎症局部血管扩张、血流加快、代谢增强表现。
(3)肿是局部血液成分渗出引起。
(4)渗出物压迫及炎症介质作用于神经末梢引起疼痛。
(5)不同部位炎症性质及程度不同,引起症状、体征和器官功能障碍程度不同(如肺炎引起呼吸困难和缺氧)。
2.全身表现
(1)发热和寒战。
(2)外周血WBC计数增多。
(3)WBC产生的IL-1、TNF和PGE引起皮肤血管收缩致发热。
(4)IL-1和TNF促使骨髓储存库白细胞释放加速,中性粒细胞“核左移”。
(5)某些病毒和伤寒所致炎症出现外周血WBC计数降低。
【炎症介质种类】
1.概述
(1)炎症介质来源于细胞和血浆。
(2)按化学性质分为:
1)血管活性胺类(如组胺和5-羟色胺)。
2)脂类。
3)肽类。
4)溶酶体成分及补体。
5)凝血因子。
2.炎症介质
(1)组胺:
1)主要存在于肥大细胞颗粒、嗜碱性粒细胞和Pt。
2)在各种致炎因子作用下,组胺易为Ca 2+置换释放。
3)促肥大细胞释放组胺原因:
A.创伤、寒冷或热等物理因素。
B.免疫反应、补体片段。
C.中性粒细胞溶酶体阳离子蛋白和一些神经肽。
4)炎症时,血组胺浓度短时间内升高100倍,并很快被酶分解,t 1/2约30~60分钟。
5)组胺代谢:
A.50%~70%组胺经N-甲基转移酶和单胺氧化酶转化为N-甲基咪唑乙酸。
B.经二氨氧化酶(组胺酶)氧化为咪唑乙酸或咪唑醋酸核苷。
C.组胺代谢物均无活性,随尿排出体外。
6)组胺作用:
A.细胞膜有3种组胺受体,即H 1、H 2和H 3。
a.与H 1受体结合,细胞内cGMP增多,产生促炎作用。
b.与H 2受体结合,细胞内cAMP增多,产生抗炎作用。
c.与H 2和H 3受体结合,反馈性抑制组胺释放。
B.舒张微血管、增强通透性,使大分子物质渗出,引起水肿。
C.收缩非血管平滑肌、增加腺体分泌和致痒。
(2)5-羟色胺:
1)主要存在于哺乳动物胃肠道嗜银细胞、脑组织和Pt,人体肥大细胞不含5-羟色胺。
2)胶原和抗原抗体复合物可刺激Pt释放5-羟色胺。
3)使血管通透性增加。
4)引起疼痛反应。
(3)花生四烯酸代谢产物(AA):
1)炎症刺激使细胞膜磷脂在磷脂酶A 2作用下或经磷脂酶C和甘油二酯酶催化生成AA。
2)AA在环氧化酶和脂氧化酶作用下,经不同酶促反应生成,包括PG、LT和脂毒素。
A.PG
a.正常组织内无PG,生理活动时,AA由磷脂及甘油三酯释放。
b.参与炎症反应的PG主要是血栓素A 2、PGI 2、PGE 1、PGE 2。
c.血栓素A 2与PGI 2作用相反,炎症血栓形成与两者失衡有关。
d.致炎作用:①血管作用:舒张小动脉、毛细血管前括约肌和毛细血管后小静脉;PGI 2血管舒张作用是PGE 2的5倍。②腺体分泌作用:PGF 2α使人呼吸道分泌物增加;PGF 2α和PGD 2促进黏液糖蛋白分泌;PGE和PGI 2抑制胃酸分泌;PGE 1抑制胰腺和气管电解质分泌。③发热和致痛作用:除PGI 2外,多数PG与发热有关,PGE 2作用最强;PGE和PGI 2能引起痛觉过敏。④趋化作用:PGD 2和血栓素A 2对中性粒细胞具有趋化作用;PGD 2促使嗜碱性粒细胞释放组胺。
B.LT
a.见于WBC、内皮细胞、血管平滑肌细胞、RBC等。
b.按结构分为二羟酸白三烯(以LTB 4为代表)和硫肽白三烯。
c.致炎作用:①二羟酸白三烯:趋化中性粒细胞和嗜酸性粒细胞;增强中性粒细胞对血管内皮细胞黏附性;刺激中性粒细胞释放氧自由基和溶酶体酶;增加微血管通透性;抑制辅助性T细胞增殖,刺激抑制性T细胞增殖。②硫肽白三烯:由LTC 4至LTF 4组成;支气管平滑肌收缩作用较组胺强近千倍;增加呼吸道黏液和Cl -分泌;LTC 4、LTD 4和LTE 4增强微静脉血管通透性作用较组胺强数百倍;低浓度LTC 4和LTD 4即可致皮肤发红及荨麻疹。
C.脂毒素
a.WBC产生LTA 4,经Pt内的12-脂氧化酶转化而成。
b.抑制中性粒细胞黏附及趋化作用。
c.促进单核细胞黏附作用。
d.扩张血管。
(4)血小板活化因子(PAF)
1)来源于磷脂。
2)Pt、巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、血管内皮细胞均能产生PAF,嗜碱性粒细胞除外。
3)与靶细胞膜上PAF受体结合引起血小板聚集、中性粒细胞活化,产生活性氧、LT等炎性介质。
4)致炎作用:
A.增加血管通透性,其作用较组胺强数千倍,较缓激肽(BK)强近百倍。
B.对嗜酸性粒细胞趋化作用极强。
C.引起继发性炎症介质(如PG和LT)释放。
(5)激肽:
1)与炎症有关的激肽主要有BK、胰激肽(KP)和蛋氨酰赖氨酰缓激肽。
2)炎症时激肽原在激肽释放酶(由因子Ⅻa、因子Ⅻ碎片、纤溶酶和胰蛋白酶等激活)作用下裂解成BK。
3)激肽受体至少有β1和β2两种,以β1受体介导作用为主。
4)致炎作用:
A.舒张血管,较组胺强15倍。
B.增加微血管通透性。
5)激肽浓度为10 -8~10 -7g/ml时,刺激感觉神经末梢引起疼痛。
(6)感觉神经肽:
1)感觉神经末梢释放。
2)包括P物质(SP)、神经激肽A(NKA)、神经肽B(NKB)、神经肽K及降钙素基因相关肽(CGRP)。
3)致炎作用:
A.扩张微血管、增加血管壁通透性。
B.具有明显促炎作用,加重炎症反应。
C.刺激腺体分泌,以呼吸道黏液分泌作用最强。
(7)细胞因子:
1)细胞因子是一种具有免疫调节作用的蛋白质和小分子多肽。
2)具有调节免疫、促进血细胞生成、生长及修复损伤组织等作用。
3)主要细胞因子来源及作用见表11-1。
表11-1 细胞因子来源和作用
A.IL-1
a.包括IL-1α和IL-1β,两者生物学活性相近,分泌性IL-1主要是IL-1β。
b.主要由单核细胞、巨噬细胞产生,内皮细胞、T细胞、B细胞、成角质细胞、星形细胞、小胶质细胞也能合成。
c.直接作用于饱腹中枢引起厌食。
d.增加脑β内啡肽释放和阿片样受体数目,减轻损伤和炎症后痛觉。
e.刺激下丘脑前部释放PGE 2,引起发热。
f.促进中性粒细胞黏附和激活,释放中性蛋白酶和氧自由基。
g.诱导肝脏合成急性期蛋白,抑制白蛋白合成。
h.促使肌肉组织分解,导致慢性感染患者体重减轻或恶病质。
i.激活破骨细胞活性,促进胶原酶合成和蛋白多糖降解。
j.参加损伤和炎症时骨和结缔组织重建,促进纤维母细胞生长,引起胶原增殖。
k.通过免疫增强作用调节炎症反应。
B.TNF
a.曾称淋巴毒素,包括TNF-α和TNF-β。
b.淋巴细胞受特异性抗原刺激产生。
c.TNF-α又称恶病质因子,在革兰阴性菌和LPS作用下由巨噬细胞、T细胞和NK细胞产生,在肝、皮肤、胃肠道和肾中降解。
d.细菌外毒素、原虫、真菌和病毒颗粒增加TNF-α转录。
e.增强中性粒细胞对内皮细胞黏附,释放氧自由基和中性蛋白酶等毒性产物,损伤组织细胞。
f.增强外周组织分解代谢、骨骼肌蛋白分解及支链氨基酸氧化。
g.TNF-α为内生致热原,可引起发热。
h.激活炎症细胞,引起其他内源性介质释放。
i.促进成纤维细胞产生IL-6,调节急性期蛋白合成。
j.TNF-α具有细胞毒作用,大量释放时可导致休克和MODS。
k.低浓度TNF-α可促进组织修复和伤口愈合。
(8)溶酶体成分
1)溶酶体是有界膜的细胞器,约含60种酶和非酶成分、消化异物和微生物。
2)中性粒细胞和单核细胞释放氧自由基和溶酶体酶。
3)氧自由基产生活性氧代谢物,损伤血管内皮细胞,增加血管通透性。
4)吞噬细胞含溶酶体最丰富,炎症时遭受刺激或损伤,细胞溶酶体成分释放至细胞外,引起组织损伤。
5)释放的溶酶体成分包括致炎介质和抗炎介质。
6)致炎介质
A.酸性水解酶
a.包括各种脂酶、肽酶、糖苷酶和核酸酶等。
b.炎症产生的乳酸降低局部组织液pH,有助于酸性水解酶发挥作用。
B.中性蛋白酶
a.包括弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、胶原酶和明胶酶等。
b.底物广泛,能破坏大多数结缔组织。
C.碱性蛋白
a.嗜酸性粒细胞颗粒含有强碱性蛋白质,对支气管上皮和细胞具有毒性。
b.嗜酸性粒细胞颗粒有组胺酶、芳香基硫酸酯酶、磷脂酶D等,分别灭活组胺、LT和PAF,间接抑制炎症,调节炎症反应。
(9)补体
1)C3a和C5a致血管扩张、通透性增加,促使肥大细胞和单核细胞释放炎症介质。
2)C5a激活花生四烯酸的脂氧化酶途径,使中性粒细胞和单核细胞释放炎症介质。
3)C5a是中性粒细胞和单核细胞趋化因子,尚能引起中性粒细胞黏附血管内皮细胞。
4)C3b与细菌细胞壁结合,有调理素作用,增强中性粒细胞和单核细胞吞噬活性。
5)炎症渗出物中蛋白水解酶(如纤维蛋白溶酶和溶酶体酶)也能激活C3和C5。
(10)凝血因子
1)激活Ⅻ因子,启动BK生成。
2)降解C3产生C3a。
3)降解纤维蛋白产生裂解产物,增加血管通透性。
4)Ⅹa因子有白细胞趋化作用。
【炎症介质相互作用】
1.一种炎症介质因浓度或受体不同,致炎作用不同。
2.不同介质作用可十分相似(如BK和PAF均能增强血管通透性)。
3.同一介质或不同介质间还具有反馈调节作用。
(1)同种介质反馈调节:如组胺与H受体结合能反馈性抑制组胺形成和释放。
(2)不同介质间反馈调节:如凝血、纤溶、激肽和补体系统间存在反馈调节作用。
4.一种细胞可生成多种介质,如中性粒细胞介质包括LTB4、PG、PAF、氧自由基和溶酶体成分等。
5.多种细胞又可产生同一种介质,如IL-1、IL-6由巨噬细胞、淋巴细胞等多种细胞释放。
6.炎症时,血管内皮损伤首先激活凝血系统,继而激活纤溶、激肽和补体系统,产生大量血浆源性炎症介质。
7.体液中各系统间相互作用,增强炎症反应。
8.炎症反应强烈或免疫功能低下时,炎症介质随血液循环作用于远隔部位,引起组织器官损伤。
(归咏刚 辛绍斌)