氧代謝產(chǎn)物可通過下列途徑殺菌:
①與細(xì)菌細(xì)胞膜磷脂分子中的高度不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞膜的生理狀態(tài)破壞,細(xì)胞膜對(duì)陽離子的通透性升高。細(xì)菌內(nèi)游離鈣離子濃度的升高,可激活鈣依賴性磷脂酶和某些蛋白激酶,從而造成細(xì)菌的損傷和死亡。
②與氨基酸、蛋白質(zhì)和糖分子上的某些反應(yīng)基因發(fā)生氧化還原反應(yīng),使具有重要生理功能的酶失去活性,一些大分子物質(zhì)改變其物理和生物學(xué)特性。
③可穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,與細(xì)菌內(nèi)部分子起作用。
④與細(xì)菌的DNA發(fā)生反應(yīng),促進(jìn)姐妹染色單體交換。此外脂質(zhì)過氧化物在分解過程中產(chǎn)生丙二醛,后者與DNA發(fā)生交聯(lián),從而影響DNA復(fù)制,阻斷細(xì)菌繁殖,后導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
因此,H2O2-MPO-CL-系統(tǒng)是有效的殺菌系統(tǒng),其殺菌效能比單獨(dú)H2O2強(qiáng)50倍,而且對(duì)細(xì)菌、真菌、支原體和病毒均有殺傷效應(yīng)。
白細(xì)胞顆粒中那些不依賴氧的物質(zhì)也能殺傷病原體,包括增加細(xì)菌通透性蛋白(bacterial permeability-increasing protein,即BPI蛋白)、溶菌酶(水解細(xì)胞之細(xì)胞壁)、乳鐵蛋白和一組新發(fā)現(xiàn)的富含精氨酸的陽離子蛋白質(zhì),后者能溶解細(xì)菌細(xì)胞壁,被稱作殺菌(phagocytin)或防御素(defensins)。吞噬作用完成后,吞噬溶酶體內(nèi)的pH降至4~5,其內(nèi)的酸性水解酶就可在此種合適的的pH環(huán)境下發(fā)揮降解細(xì)菌的作用。
通過吞噬細(xì)胞的上述殺傷作用,大多數(shù)病原微生物被殺傷。但有些細(xì)菌,在白細(xì)胞內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),仍具有生命力和繁殖力,如結(jié)核桿菌,一旦機(jī)體抗抵力下降,這些病原體又能繁殖,并可隨吞噬細(xì)胞的游走而在體內(nèi)播散。生活在吞噬細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌難以受到抗生素和機(jī)體防御機(jī)制的影響,故很難在機(jī)體內(nèi)消滅。
(2)免疫反應(yīng):免疫反應(yīng)需淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的協(xié)同作用。淋巴細(xì)胞大小不一,直徑6~16μm.胞核圓形或卵圓形,核的一側(cè)常有小凹陷,核染色質(zhì)呈致密塊狀,故著色深。胞漿少,可見少數(shù)不含過氧化酶的嗜苯胺藍(lán)顆粒。淋巴細(xì)胞又分為T細(xì)胞和B細(xì)胞。漿細(xì)胞形狀特殊,呈一端稍粗的卵圓形,核呈圓形,位于細(xì)胞的較粗端一側(cè),在胞漿側(cè)與胞漿間有一亮?xí)灪说漠惾旧|(zhì)豐富呈輪輻狀排列。胞漿略嗜堿性,電鏡下富含粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。其功能在于產(chǎn)生抗體。
抗原進(jìn)入機(jī)體后,巨噬細(xì)胞將其吞噬處理,再把抗原遞呈給T和B細(xì)胞,使其致敏。免疫活化的淋巴細(xì)胞分別產(chǎn)生淋巴因子和抗體,發(fā)揮其殺傷病原微生物的作用。
淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤常見于慢性炎癥,尤其是與細(xì)胞免疫有關(guān)的慢性肉芽腫性炎癥,如結(jié)核、梅毒等。
(3)組織損傷:在某些情況下,白細(xì)胞激活后可向細(xì)胞外間隙釋放其產(chǎn)物,這些產(chǎn)物包括溶酶體酶、氧源性代謝產(chǎn)物和花生四烯酸代謝產(chǎn)物(前列腺素和白細(xì)胞三烯)等。這些產(chǎn)物本身有強(qiáng)烈的介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和組織損傷的作用及加重原始炎癥刺激因子的損傷效能。這種白細(xì)胞介導(dǎo)的組織損傷在許多人類炎癥性疾病中都能見到,類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎便是一個(gè)明顯的例證。
5.白細(xì)胞的功能缺陷如前所述,白細(xì)胞在機(jī)體的防御反應(yīng)中起著極其重要的作用。先天性和獲得性白細(xì)胞功能缺陷將造成病人的反復(fù)感染。從白細(xì)胞先天性功能缺陷的病例可加深對(duì)白細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中的作用的認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)舉例說明如下:
(1)吞噬功能缺陷:可表現(xiàn)在從與內(nèi)皮細(xì)胞的粘著到殺菌活性的全過程。
1)粘著缺陷:典型的例子是白細(xì)胞粘著缺陷(leukocyte adhesion deficiency), 見于常染色體隱生遺傳病,其發(fā)病機(jī)制在于LFA-1和Mac-1中的β鏈生物合成缺陷,因而影響白細(xì)胞粘著于內(nèi)皮細(xì)胞。
2)識(shí)別障礙:主要因調(diào)理素缺乏,見于丙種球蛋白缺乏癥及補(bǔ)體缺乏。
3)趨化作用缺陷:可表現(xiàn)為白細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力降低和趨化因子產(chǎn)生障礙,如在Chédiak-Higashi綜合征(常染色體隱性遺傳性疾病),以白細(xì)胞胞漿內(nèi)出現(xiàn)巨大溶酶體為其特征,存在多種異常,包括微管組裝障礙,因而影響白細(xì)胞的位移。而先天性補(bǔ)體缺乏則使趨化因子生成障礙。
4)吞入或脫顆粒障礙:在Chédiak-Higashi綜合征時(shí),由于微管組裝障礙,而影響溶酶體內(nèi)容物傾入吞噬小體,影響白細(xì)胞的殺菌能力,因而病人表現(xiàn)為反復(fù)化膿性感染。中性粒細(xì)胞肌動(dòng)蛋白功能障礙(actin dysfunction)影響病原體的吞入。當(dāng)然,調(diào)理素缺乏亦影響病原體的吞入。
5)殺傷作用缺陷:H2O2產(chǎn)生障礙見于慢性肉芽腫?。╟hronic granulomatous disease,CGD),它是X連鎖遺傳性疾病,男性嬰兒和兒童患病,是由于NADPH氧化酶缺乏,故影響H2O2的產(chǎn)生,導(dǎo)致H2O2-MPO-CL-殺菌功能不良。一般細(xì)菌在代謝過程中能產(chǎn)生少量H2O2,但有的細(xì)菌能產(chǎn)生分解H2O2的過氧化氫酶,如金黃色葡萄球菌,所以該細(xì)菌可在CGD患者體內(nèi)存活下來。而肺炎雙球菌等產(chǎn)生少量H2O2,卻不產(chǎn)生過氧化氫酶,這些H2O2則足以啟動(dòng)H2O2-MPO-CL-殺菌功能系統(tǒng),而將細(xì)菌殺死。因此CGD病人常表現(xiàn)為過氧化氫酶陽性細(xì)菌的感染。這類病例說明活性氧化代謝產(chǎn)物在殺滅病原微生物中的重要作用。
某些疾病如Chédiak-Higashi綜合征和糖尿病,則因多個(gè)環(huán)節(jié)缺陷而影響吞噬作用。
(2)免疫反應(yīng)缺陷:主要是先天性免疫缺陷,嚴(yán)重?fù)p傷機(jī)體的免疫功能及炎癥反應(yīng)。例如B細(xì)胞缺陷(Bruton綜合征)、T細(xì)胞缺陷(Di George綜合征),以及聯(lián)免疫缺陷病等。
了解急性炎癥過程的基本病變就可清楚地闡明炎癥的局部表現(xiàn)。炎癥局部小血管呈明顯而又持續(xù)性地?cái)U(kuò)張,致使局部組織發(fā)紅。發(fā)生在體表或接近皮膚的炎癥,由于局部血流量增多,故局部發(fā)熱。腫脹的主要原因是局部水腫和滲出物積聚。對(duì)局部疼痛的機(jī)制目前還不十分清楚,某些炎癥的介質(zhì)如緩激肽和某些前列腺素可引起疼痛。因局部水腫和滲出物積聚所引起的組織內(nèi)張力增高可能是疼痛重要的因素,因此膿腫在局部排膿后疼痛癥狀可立即緩解。局部功能障礙是由于疼痛而反射性地抑制肌肉活動(dòng),以及局部水腫使活動(dòng)受限所致。
四、炎癥介質(zhì)
急性炎癥反應(yīng)中的血管擴(kuò)張、通透性升高和白細(xì)胞滲出的發(fā)生機(jī)制,是炎癥發(fā)生機(jī)制的重要課題。有些致炎因子可直接損傷內(nèi)皮,引起血管通透性升高,但許多致炎因子并不直接作用于局部組織,而主要是通過內(nèi)源性化學(xué)因子的作用而導(dǎo)致炎癥,故又稱之為化學(xué)介質(zhì)或炎癥介質(zhì)(inflammatory mediator)。
1.細(xì)胞釋放的炎癥介質(zhì)
(1)血管活性胺:包括組胺和5-羥色胺(5-HT)。組胺主要存在于肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的顆粒中,也存在于血小板。引起肥大細(xì)胞釋放組胺的刺激包括:①創(chuàng)傷或熱等物理因子;②免疫反應(yīng),即抗原與結(jié)合于肥大細(xì)胞表面的IgE相互作用時(shí),可使肥大細(xì)胞釋放顆粒;③補(bǔ)體片斷,如過敏毒素(anaphylatoxin);④中性粒細(xì)胞溶酶體陽離子蛋白;⑤某些神經(jīng)肽。在人類,組胺可使細(xì)動(dòng)脈擴(kuò)張,細(xì)靜脈內(nèi)皮細(xì)胞收縮,導(dǎo)致血管通透性升高。組胺可被組胺酶滅活。組胺還有對(duì)嗜酸性粒細(xì)胞的趨化作用。
5-HT由血小板釋放,膠原和抗原抗體復(fù)合物可刺激血小板發(fā)生釋放反應(yīng)。雖然在大鼠其作用與組胺相似,但在人類炎癥中的作用尚不十分清楚。
(2)花生四烯酸代謝產(chǎn)物:包括前列腺素(PG)和白細(xì)胞三烯(leukotriene,LT),均為花生四烯酸(arachidonic acid,AA)的代謝產(chǎn)物。AA是二十碳不飽和脂肪酸,是在炎癥刺激和炎癥介質(zhì)(如C5a)的作用下激活磷脂酶產(chǎn)生的,在炎癥中,中性粒細(xì)胞的溶酶體是磷脂酶的重要來源。AA經(jīng)環(huán)加氧酶和脂質(zhì)加氧酶途徑代謝,生成各種產(chǎn)物(圖5-6)。
圖5-6 炎癥過程中花生四烯酸的代謝
總之,炎癥刺激花生四烯酸代謝并釋放其代謝產(chǎn)物,導(dǎo)致發(fā)熱、疼痛、血管擴(kuò)張、通透性升高及白細(xì)胞滲出等炎癥反應(yīng)。另一方面,抗炎藥物如阿司匹林、消炎痛和炎固醇激素則能抑制花生四烯酸代謝、減輕炎癥反應(yīng)。
(3)白細(xì)胞產(chǎn)物 被致炎因子激活后,中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞可釋放氧自由基和溶酶體酶,促進(jìn)炎癥反應(yīng)和破壞組織,成為炎癥介質(zhì)。
1)活性氧代謝產(chǎn)物:其作用包括三個(gè)方面:①損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致血管通透性增加。②滅活抗蛋白酶(如可滅活α1抗胰蛋白酶),導(dǎo)致蛋白酶活性增加,可破壞組織結(jié)構(gòu)成分,如彈力纖維。③損傷紅細(xì)胞或其它實(shí)質(zhì)細(xì)胞。
當(dāng)然,血清、組織液和靶細(xì)胞亦有抗氧化保護(hù)機(jī)制,故是否引起損傷取決于兩者之間的平衡狀態(tài)。
2)中性粒細(xì)胞溶酶體成分:因中性粒細(xì)胞的死亡、吞噬泡形成過程中的外溢及出胞作用,溶酶體成分可外釋,介導(dǎo)急性炎癥。其中中性粒細(xì)胞蛋白酶,如彈力蛋白酶、膠原酶和組織蛋白酶可介導(dǎo)組織損傷。
陽離子蛋白質(zhì)具有如下生物活性:①引起肥大細(xì)胞脫顆粒而增加血管通透性;②對(duì)單核細(xì)胞的趨化作用;③起中性和嗜酸性粒細(xì)胞游走抑制因子的作用。
(4)細(xì)胞因子:細(xì)胞因子(cytokines)主要由激活的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生,可調(diào)節(jié)其他類型細(xì)胞的功能,在細(xì)胞免疫反應(yīng)中起重要作用,在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中亦有重要功能。
IL-1和TNF的分泌可被內(nèi)毒素、免疫復(fù)合物、物理性損傷等多種致炎因子刺激,可通過自分泌、旁分泌和全身作用等方式起作用。特別是它們可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)粘附分子,增進(jìn)白細(xì)胞與之粘著。也可以引起急性炎癥的發(fā)熱。TNF還能促進(jìn)中性粒細(xì)胞的聚集和激活間質(zhì)組織釋放蛋白水解酶。IL-8是強(qiáng)有力的中性粒細(xì)胞的趨化因子和激活因子。
(5)血小板激活因子:血小板激活因子(platelet activating factor,PAF)是另一種磷脂起源的炎癥介質(zhì),乃由IgE致敏的嗜堿性粒細(xì)胞在結(jié)合抗原后產(chǎn)生。除了能激活血小板外,PAF可增加血管的通透性、促進(jìn)白細(xì)胞聚焦和粘著,以及趨化作用。此外還具有影響全身血液動(dòng)力學(xué)的功能。嗜堿性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均能釋放PAF。PAF一方面可直接作用于靶細(xì)胞,還可刺激細(xì)胞合成其他炎癥介質(zhì),特別是PG和白細(xì)胞三烯的合成。
(6)其他炎癥介質(zhì):P物質(zhì)可直接和間接刺激肥大胞脫顆粒而引起血管擴(kuò)張和通透性增加。內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他細(xì)胞所產(chǎn)生的一氧化氮可引起血管擴(kuò)張和具細(xì)胞毒性。
①與細(xì)菌細(xì)胞膜磷脂分子中的高度不飽和脂肪酸發(fā)生脂質(zhì)過氧化反應(yīng),導(dǎo)致細(xì)胞膜的生理狀態(tài)破壞,細(xì)胞膜對(duì)陽離子的通透性升高。細(xì)菌內(nèi)游離鈣離子濃度的升高,可激活鈣依賴性磷脂酶和某些蛋白激酶,從而造成細(xì)菌的損傷和死亡。
②與氨基酸、蛋白質(zhì)和糖分子上的某些反應(yīng)基因發(fā)生氧化還原反應(yīng),使具有重要生理功能的酶失去活性,一些大分子物質(zhì)改變其物理和生物學(xué)特性。
③可穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部,與細(xì)菌內(nèi)部分子起作用。
④與細(xì)菌的DNA發(fā)生反應(yīng),促進(jìn)姐妹染色單體交換。此外脂質(zhì)過氧化物在分解過程中產(chǎn)生丙二醛,后者與DNA發(fā)生交聯(lián),從而影響DNA復(fù)制,阻斷細(xì)菌繁殖,后導(dǎo)致細(xì)菌死亡。
因此,H2O2-MPO-CL-系統(tǒng)是有效的殺菌系統(tǒng),其殺菌效能比單獨(dú)H2O2強(qiáng)50倍,而且對(duì)細(xì)菌、真菌、支原體和病毒均有殺傷效應(yīng)。
白細(xì)胞顆粒中那些不依賴氧的物質(zhì)也能殺傷病原體,包括增加細(xì)菌通透性蛋白(bacterial permeability-increasing protein,即BPI蛋白)、溶菌酶(水解細(xì)胞之細(xì)胞壁)、乳鐵蛋白和一組新發(fā)現(xiàn)的富含精氨酸的陽離子蛋白質(zhì),后者能溶解細(xì)菌細(xì)胞壁,被稱作殺菌(phagocytin)或防御素(defensins)。吞噬作用完成后,吞噬溶酶體內(nèi)的pH降至4~5,其內(nèi)的酸性水解酶就可在此種合適的的pH環(huán)境下發(fā)揮降解細(xì)菌的作用。
通過吞噬細(xì)胞的上述殺傷作用,大多數(shù)病原微生物被殺傷。但有些細(xì)菌,在白細(xì)胞內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài),仍具有生命力和繁殖力,如結(jié)核桿菌,一旦機(jī)體抗抵力下降,這些病原體又能繁殖,并可隨吞噬細(xì)胞的游走而在體內(nèi)播散。生活在吞噬細(xì)胞內(nèi)的細(xì)菌難以受到抗生素和機(jī)體防御機(jī)制的影響,故很難在機(jī)體內(nèi)消滅。
(2)免疫反應(yīng):免疫反應(yīng)需淋巴細(xì)胞、漿細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的協(xié)同作用。淋巴細(xì)胞大小不一,直徑6~16μm.胞核圓形或卵圓形,核的一側(cè)常有小凹陷,核染色質(zhì)呈致密塊狀,故著色深。胞漿少,可見少數(shù)不含過氧化酶的嗜苯胺藍(lán)顆粒。淋巴細(xì)胞又分為T細(xì)胞和B細(xì)胞。漿細(xì)胞形狀特殊,呈一端稍粗的卵圓形,核呈圓形,位于細(xì)胞的較粗端一側(cè),在胞漿側(cè)與胞漿間有一亮?xí)灪说漠惾旧|(zhì)豐富呈輪輻狀排列。胞漿略嗜堿性,電鏡下富含粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)。其功能在于產(chǎn)生抗體。
抗原進(jìn)入機(jī)體后,巨噬細(xì)胞將其吞噬處理,再把抗原遞呈給T和B細(xì)胞,使其致敏。免疫活化的淋巴細(xì)胞分別產(chǎn)生淋巴因子和抗體,發(fā)揮其殺傷病原微生物的作用。
淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤常見于慢性炎癥,尤其是與細(xì)胞免疫有關(guān)的慢性肉芽腫性炎癥,如結(jié)核、梅毒等。
(3)組織損傷:在某些情況下,白細(xì)胞激活后可向細(xì)胞外間隙釋放其產(chǎn)物,這些產(chǎn)物包括溶酶體酶、氧源性代謝產(chǎn)物和花生四烯酸代謝產(chǎn)物(前列腺素和白細(xì)胞三烯)等。這些產(chǎn)物本身有強(qiáng)烈的介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞和組織損傷的作用及加重原始炎癥刺激因子的損傷效能。這種白細(xì)胞介導(dǎo)的組織損傷在許多人類炎癥性疾病中都能見到,類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎便是一個(gè)明顯的例證。
5.白細(xì)胞的功能缺陷如前所述,白細(xì)胞在機(jī)體的防御反應(yīng)中起著極其重要的作用。先天性和獲得性白細(xì)胞功能缺陷將造成病人的反復(fù)感染。從白細(xì)胞先天性功能缺陷的病例可加深對(duì)白細(xì)胞在炎癥反應(yīng)中的作用的認(rèn)識(shí)?,F(xiàn)舉例說明如下:
(1)吞噬功能缺陷:可表現(xiàn)在從與內(nèi)皮細(xì)胞的粘著到殺菌活性的全過程。
1)粘著缺陷:典型的例子是白細(xì)胞粘著缺陷(leukocyte adhesion deficiency), 見于常染色體隱生遺傳病,其發(fā)病機(jī)制在于LFA-1和Mac-1中的β鏈生物合成缺陷,因而影響白細(xì)胞粘著于內(nèi)皮細(xì)胞。
2)識(shí)別障礙:主要因調(diào)理素缺乏,見于丙種球蛋白缺乏癥及補(bǔ)體缺乏。
3)趨化作用缺陷:可表現(xiàn)為白細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力降低和趨化因子產(chǎn)生障礙,如在Chédiak-Higashi綜合征(常染色體隱性遺傳性疾病),以白細(xì)胞胞漿內(nèi)出現(xiàn)巨大溶酶體為其特征,存在多種異常,包括微管組裝障礙,因而影響白細(xì)胞的位移。而先天性補(bǔ)體缺乏則使趨化因子生成障礙。
4)吞入或脫顆粒障礙:在Chédiak-Higashi綜合征時(shí),由于微管組裝障礙,而影響溶酶體內(nèi)容物傾入吞噬小體,影響白細(xì)胞的殺菌能力,因而病人表現(xiàn)為反復(fù)化膿性感染。中性粒細(xì)胞肌動(dòng)蛋白功能障礙(actin dysfunction)影響病原體的吞入。當(dāng)然,調(diào)理素缺乏亦影響病原體的吞入。
5)殺傷作用缺陷:H2O2產(chǎn)生障礙見于慢性肉芽腫?。╟hronic granulomatous disease,CGD),它是X連鎖遺傳性疾病,男性嬰兒和兒童患病,是由于NADPH氧化酶缺乏,故影響H2O2的產(chǎn)生,導(dǎo)致H2O2-MPO-CL-殺菌功能不良。一般細(xì)菌在代謝過程中能產(chǎn)生少量H2O2,但有的細(xì)菌能產(chǎn)生分解H2O2的過氧化氫酶,如金黃色葡萄球菌,所以該細(xì)菌可在CGD患者體內(nèi)存活下來。而肺炎雙球菌等產(chǎn)生少量H2O2,卻不產(chǎn)生過氧化氫酶,這些H2O2則足以啟動(dòng)H2O2-MPO-CL-殺菌功能系統(tǒng),而將細(xì)菌殺死。因此CGD病人常表現(xiàn)為過氧化氫酶陽性細(xì)菌的感染。這類病例說明活性氧化代謝產(chǎn)物在殺滅病原微生物中的重要作用。
某些疾病如Chédiak-Higashi綜合征和糖尿病,則因多個(gè)環(huán)節(jié)缺陷而影響吞噬作用。
(2)免疫反應(yīng)缺陷:主要是先天性免疫缺陷,嚴(yán)重?fù)p傷機(jī)體的免疫功能及炎癥反應(yīng)。例如B細(xì)胞缺陷(Bruton綜合征)、T細(xì)胞缺陷(Di George綜合征),以及聯(lián)免疫缺陷病等。
了解急性炎癥過程的基本病變就可清楚地闡明炎癥的局部表現(xiàn)。炎癥局部小血管呈明顯而又持續(xù)性地?cái)U(kuò)張,致使局部組織發(fā)紅。發(fā)生在體表或接近皮膚的炎癥,由于局部血流量增多,故局部發(fā)熱。腫脹的主要原因是局部水腫和滲出物積聚。對(duì)局部疼痛的機(jī)制目前還不十分清楚,某些炎癥的介質(zhì)如緩激肽和某些前列腺素可引起疼痛。因局部水腫和滲出物積聚所引起的組織內(nèi)張力增高可能是疼痛重要的因素,因此膿腫在局部排膿后疼痛癥狀可立即緩解。局部功能障礙是由于疼痛而反射性地抑制肌肉活動(dòng),以及局部水腫使活動(dòng)受限所致。
四、炎癥介質(zhì)
急性炎癥反應(yīng)中的血管擴(kuò)張、通透性升高和白細(xì)胞滲出的發(fā)生機(jī)制,是炎癥發(fā)生機(jī)制的重要課題。有些致炎因子可直接損傷內(nèi)皮,引起血管通透性升高,但許多致炎因子并不直接作用于局部組織,而主要是通過內(nèi)源性化學(xué)因子的作用而導(dǎo)致炎癥,故又稱之為化學(xué)介質(zhì)或炎癥介質(zhì)(inflammatory mediator)。
1.細(xì)胞釋放的炎癥介質(zhì)
(1)血管活性胺:包括組胺和5-羥色胺(5-HT)。組胺主要存在于肥大細(xì)胞和嗜堿性粒細(xì)胞的顆粒中,也存在于血小板。引起肥大細(xì)胞釋放組胺的刺激包括:①創(chuàng)傷或熱等物理因子;②免疫反應(yīng),即抗原與結(jié)合于肥大細(xì)胞表面的IgE相互作用時(shí),可使肥大細(xì)胞釋放顆粒;③補(bǔ)體片斷,如過敏毒素(anaphylatoxin);④中性粒細(xì)胞溶酶體陽離子蛋白;⑤某些神經(jīng)肽。在人類,組胺可使細(xì)動(dòng)脈擴(kuò)張,細(xì)靜脈內(nèi)皮細(xì)胞收縮,導(dǎo)致血管通透性升高。組胺可被組胺酶滅活。組胺還有對(duì)嗜酸性粒細(xì)胞的趨化作用。
5-HT由血小板釋放,膠原和抗原抗體復(fù)合物可刺激血小板發(fā)生釋放反應(yīng)。雖然在大鼠其作用與組胺相似,但在人類炎癥中的作用尚不十分清楚。
(2)花生四烯酸代謝產(chǎn)物:包括前列腺素(PG)和白細(xì)胞三烯(leukotriene,LT),均為花生四烯酸(arachidonic acid,AA)的代謝產(chǎn)物。AA是二十碳不飽和脂肪酸,是在炎癥刺激和炎癥介質(zhì)(如C5a)的作用下激活磷脂酶產(chǎn)生的,在炎癥中,中性粒細(xì)胞的溶酶體是磷脂酶的重要來源。AA經(jīng)環(huán)加氧酶和脂質(zhì)加氧酶途徑代謝,生成各種產(chǎn)物(圖5-6)。
圖5-6 炎癥過程中花生四烯酸的代謝
總之,炎癥刺激花生四烯酸代謝并釋放其代謝產(chǎn)物,導(dǎo)致發(fā)熱、疼痛、血管擴(kuò)張、通透性升高及白細(xì)胞滲出等炎癥反應(yīng)。另一方面,抗炎藥物如阿司匹林、消炎痛和炎固醇激素則能抑制花生四烯酸代謝、減輕炎癥反應(yīng)。
(3)白細(xì)胞產(chǎn)物 被致炎因子激活后,中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞可釋放氧自由基和溶酶體酶,促進(jìn)炎癥反應(yīng)和破壞組織,成為炎癥介質(zhì)。
1)活性氧代謝產(chǎn)物:其作用包括三個(gè)方面:①損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致血管通透性增加。②滅活抗蛋白酶(如可滅活α1抗胰蛋白酶),導(dǎo)致蛋白酶活性增加,可破壞組織結(jié)構(gòu)成分,如彈力纖維。③損傷紅細(xì)胞或其它實(shí)質(zhì)細(xì)胞。
當(dāng)然,血清、組織液和靶細(xì)胞亦有抗氧化保護(hù)機(jī)制,故是否引起損傷取決于兩者之間的平衡狀態(tài)。
2)中性粒細(xì)胞溶酶體成分:因中性粒細(xì)胞的死亡、吞噬泡形成過程中的外溢及出胞作用,溶酶體成分可外釋,介導(dǎo)急性炎癥。其中中性粒細(xì)胞蛋白酶,如彈力蛋白酶、膠原酶和組織蛋白酶可介導(dǎo)組織損傷。
陽離子蛋白質(zhì)具有如下生物活性:①引起肥大細(xì)胞脫顆粒而增加血管通透性;②對(duì)單核細(xì)胞的趨化作用;③起中性和嗜酸性粒細(xì)胞游走抑制因子的作用。
(4)細(xì)胞因子:細(xì)胞因子(cytokines)主要由激活的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞產(chǎn)生,可調(diào)節(jié)其他類型細(xì)胞的功能,在細(xì)胞免疫反應(yīng)中起重要作用,在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)中亦有重要功能。
IL-1和TNF的分泌可被內(nèi)毒素、免疫復(fù)合物、物理性損傷等多種致炎因子刺激,可通過自分泌、旁分泌和全身作用等方式起作用。特別是它們可促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)粘附分子,增進(jìn)白細(xì)胞與之粘著。也可以引起急性炎癥的發(fā)熱。TNF還能促進(jìn)中性粒細(xì)胞的聚集和激活間質(zhì)組織釋放蛋白水解酶。IL-8是強(qiáng)有力的中性粒細(xì)胞的趨化因子和激活因子。
(5)血小板激活因子:血小板激活因子(platelet activating factor,PAF)是另一種磷脂起源的炎癥介質(zhì),乃由IgE致敏的嗜堿性粒細(xì)胞在結(jié)合抗原后產(chǎn)生。除了能激活血小板外,PAF可增加血管的通透性、促進(jìn)白細(xì)胞聚焦和粘著,以及趨化作用。此外還具有影響全身血液動(dòng)力學(xué)的功能。嗜堿性粒細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞均能釋放PAF。PAF一方面可直接作用于靶細(xì)胞,還可刺激細(xì)胞合成其他炎癥介質(zhì),特別是PG和白細(xì)胞三烯的合成。
(6)其他炎癥介質(zhì):P物質(zhì)可直接和間接刺激肥大胞脫顆粒而引起血管擴(kuò)張和通透性增加。內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他細(xì)胞所產(chǎn)生的一氧化氮可引起血管擴(kuò)張和具細(xì)胞毒性。