第二节 炎症局部的基本病理变化
炎症局部的基本病理变化包括变质、渗出和增生。一般来说,炎症的早期和急性炎症通常以变质、渗出为主,炎症后期和慢性炎症以增生改变为主。变质是损伤性过程,渗出和增生是抗损伤和修复过程。
★考点提示:炎症局部的基本病理变化
一、变质
变质(alteration)是指炎症局部组织细胞发生的变性和坏死。变质主要由致炎因子直接损伤所致,也可由炎症病灶内局部血液循环障碍和炎症介质作用引起。变质的轻重取决于致炎因子的性质、强度和机体的反应性两个方面。
(一)形态变化
变质既可发生于实质细胞,也可发生于间质细胞。实质细胞常出现细胞水肿、脂肪变性、凝固性或液化性坏死等;间质细胞可发生黏液样变性、玻璃样变性、纤维素样坏死等。
(二)代谢变化
炎症局部组织的代谢改变以分解代谢增强为特点,可表现为局部酸中毒和组织渗透压增高。糖、脂肪和蛋白质的分解代谢均增强,耗氧量增加,加之炎症灶内血液循环障碍和酶系统受损,无氧酵解增强,氧化不全的代谢产物(如乳酸、脂肪酸、酮类等)在炎症局部堆积,造成局部酸中毒。炎区内分解代谢增强和组织坏死崩解,蛋白质等大分子降解为小分子,使胶体渗透压升高;同时由于H+浓度升高,导致盐类解离增多,离子浓度增高,晶状体渗透压升高,从而导致组织渗透压升高。这些都为局部血管改变和炎性渗出创造了条件。
(三)炎症介质
炎症介质(inflammatory mediator)是指参与炎症反应的具有生物活性的化学物质。在炎症过程中,炎症介质可引起血管扩张、通透性增加、对炎细胞产生趋化作用、引起炎性充血和渗出等。有的炎症介质还可引起发热、疼痛、组织损伤等。炎症介质可分为细胞源性和血浆源性两大类。由细胞释放的炎症介质有血管活性胺、花生四烯酸代谢产物、白细胞产物和细胞因子等;由血浆中产生的炎症介质包括激肽系统(如缓激肽)、补体系统(如C3、C5)和凝血系统(如纤维蛋白多肽和纤维蛋白的降解物)等。来自细胞的炎症介质以颗粒的形式储存在细胞内,在需要的时候释放,或在致炎因子的刺激下,即刻合成并释放。来自血浆的炎症介质多以前体形式存在,经蛋白水解酶作用才能被激活。
主要炎症介质及作用见表4-1。
表4-1 主要炎症介质及作用
二、渗出
炎症局部组织血管内的液体和细胞成分通过血管壁进入组织间隙、体腔、黏膜表面及体表的过程称为渗出。以血管反应为中心的渗出是炎症时最重要、最具特征性的变化,是炎症的重要形态学标志,是消除病因和有害物质的重要环节。急性炎症及炎症早期,渗出性病变最为明显。渗出过程是以血管反应为主,包括血流动力学改变、血管壁通透性增加、液体渗出和细胞渗出。
(一)血流动力学改变
炎症局部血流动力学改变是血液成分渗出的基础,一般按下列顺序发展(图4-1,见书末彩图)。
图4-1 炎症的血管反应示意图
1.细动脉短暂收缩;2.血管扩张,血流加速;3.血流变慢,血浆渗出;4.白细胞游出血管外;5.游出的白细胞在趋化因子的吸引下向炎区聚集并发挥作用,红细胞也可被动漏出
1.细动脉短暂收缩
致炎因子引起局部组织损伤后立即出现,通过神经反射引起炎症局部细动脉短暂的痉挛、收缩,血流量减少,持续时间仅数秒。
2.血管扩张和血流加快
在细动脉短暂痉挛之后,通过神经轴突反射和炎症介质的释放,使细动脉和毛细血管扩张,局部血流加快,血流量增多,形成炎性充血。这是急性炎症早期血流动力学改变的标志,也是造成炎症局部发红和发热的原因。
3.血流速度减慢
在血管扩张的基础之上,由于炎症介质的作用,使血管壁通透性升高,富含蛋白质的液体渗出到血管外,小血管内红细胞浓集,血液黏稠度增加,血流阻力增大,血流速度减慢甚至血流淤滞。血流淤滞有利于白细胞附壁并渗出到血管外。
(二)血管壁通透性增加
血管壁通透性增加是导致炎症局部液体和蛋白渗出血管的重要原因,其发生机制与以下因素有关。
①内皮细胞收缩:炎症介质作用于内皮细胞受体,使内皮细胞迅速收缩。
②内皮细胞损伤:严重烧伤、化脓菌感染等严重刺激可直接损伤血管内皮细胞,使之坏死、脱落。
③内皮细胞吞饮及穿胞作用增强:炎症时内皮细胞吞饮能力增强,胞质内吞饮小泡增多,体积增大;在接近内皮细胞之间的连接处相互连接的囊泡形成穿胞通道,增加了血管的通透性,使富含蛋白质的液体渗出。
④新生毛细血管壁的高通透性:在炎症修复过程中形成的新生毛细血管,其内皮细胞分化尚不成熟,具有高通透性。
(三)液体渗出
液体渗出是由血管壁通透性升高、微血管内流体静压升高和组织间液渗透压升高三者共同作用的结果。渗出的液体称为渗出液(exudate)。渗出的液体积聚于组织间隙称为炎性水肿(inflammatory edema),积聚于体腔(胸腔、腹腔等)称为积液(hydrops)。
渗出液的量及其成分,因致炎因子、炎区的组织结构和血管壁损伤程度的不同而异,当血管壁损伤较轻时,则以盐类晶状体及小分子白蛋白渗出为主;当血管壁损伤较重时,则以大分子蛋白质(如球蛋白、纤维蛋白原等)渗出为主。渗出液和非炎症性的漏出液(transudate)有明显的差异,临床上正确区别渗出液与漏出液(表4-2),对某些疾病的诊断和鉴别诊断有重要意义。
表4-2 渗出液与漏出液的区别
★考点提示:渗出液与漏出液的区别
渗出液具有重要的防御作用:①稀释或运走毒素等有害物质,减轻其对机体组织的损伤;②渗出液中所含的抗体、补体、溶菌酶等,可消灭病原体;③渗出的纤维蛋白原可形成纤维蛋白网,阻止病原体及其毒素的扩散,有利于白细胞的游走和吞噬,还可作为组织修复的支架;④炎症局部的病原微生物和毒素随渗出液的淋巴回流到达局部淋巴结,刺激机体产生细胞免疫和体液免疫。
但渗出液过多对机体也会造成不利影响,主要是压迫或阻塞,加重局部血液循环障碍或影响器官功能。例如:大量心包积液可影响心脏的舒缩功能;严重的喉头水肿可引起窒息;另外,渗出液中纤维蛋白吸收不良可发生机化、粘连,如肺肉质变、胸膜粘连和心包粘连等。
★考点提示:渗出液的作用
(四)细胞渗出
白细胞的渗出是炎症反应的最重要的特征,是炎症防御反应的中心环节。各种白细胞通过血管壁游出到血管外的过程称为白细胞渗出(leucocyte extravasation)。炎症时渗出的白细胞称为炎细胞(图4-2,见书末彩图)。炎细胞在趋化因子的作用下进入组织间隙并聚集于炎症病灶的现象称为炎细胞浸润(inflammatory cell infiltration)。白细胞的渗出是一种主动过程,是防御反应的主要表现,主要包括白细胞的边集和附壁、黏着、游出和趋化作用等阶段,在炎症局部发挥重要的免疫作用等。
图4-2 炎细胞
1,2-中性粒细胞;3,4-巨噬细胞;5-嗜酸性粒细胞;6-嗜碱性粒细胞;7-淋巴细胞;8-浆细胞
★考点提示:炎细胞浸润及其意义
1.白细胞的边集和附壁
在炎症渗出的过程中,随着液体渗出、血流速度减慢,血液的轴流消失,白细胞进入边流,沿血管内皮细胞表面缓慢滚动,这种现象称为白细胞边集(图4-3,见书末彩图)。随后靠边的白细胞黏附于内皮细胞上,称白细胞附壁。
图4-3 白细胞边集
2.白细胞黏着
白细胞黏着于内皮细胞是白细胞从血管中游出的前提。白细胞与内皮细胞的黏着是由白细胞表面的整合素与内皮细胞表达的配体介导的,通过一系列复杂的反应过程,白细胞紧密黏着于内皮细胞表面。
3.白细胞的游出和趋化作用
白细胞通过血管壁进入周围组织的过程称为白细胞游出。黏着于血管壁的白细胞,首先在内皮细胞连接处由胞质突起形成伪足,伸入内皮细胞间隙,以阿米巴样运动方式穿过内皮细胞间隙与血管基膜到达血管外(图4-4)。白细胞游出血管后,受炎区化学刺激物的影响进行定向运动的现象称为趋化作用。这些能吸引白细胞做定向运动的化学刺激物称为趋化因子。趋化因子主要有细菌及其代谢产物和炎症介质。不同趋化因子吸引不同的白细胞,如组胺主要吸引嗜酸性粒细胞;淋巴因子主要吸引中性粒细胞和巨噬细胞。其中以中性粒细胞和巨噬细胞对趋化因子反应最明显,而淋巴细胞反应较弱。
图4-4 白细胞的游出过程模式图
4.白细胞的作用
游出的白细胞在炎症灶局部可发挥吞噬作用和免疫作用,构成炎症反应的主要防御环节。炎症病灶内的白细胞吞噬和消化病原体及其他异物的过程,称为吞噬作用(phagocytosis),是炎症防御反应的重要组成部分。具有较强吞噬能力的细胞主要是中性粒细胞和巨噬细胞;吞噬过程大致可分为识别和黏着、包围和吞入、杀灭和降解三个阶段(图4-5)。发挥免疫作用的白细胞主要是淋巴细胞、浆细胞和巨噬细胞。巨噬细胞将抗原加工处理后呈递给T或B淋巴细胞,免疫活化的淋巴细胞分别产生淋巴因子或抗体,发挥杀伤病原微生物的作用。白细胞在激活和吞噬过程中,可将溶酶体酶、活性氧自由基等释放到细胞外间质中,损伤正常细胞和组织,加重原始致炎因子的损伤作用。白细胞介导的组织损伤见于肾炎、哮喘、移植排斥反应等。
图4-5 吞噬细胞吞噬过程示意图
5.炎症细胞的种类、功能及临床意义
各种炎症细胞的主要功能及临床意义见表4-3。
表4-3 炎症细胞的种类、功能及临床意义
★考点提示:各种炎细胞的功能及其临床意义
三、增生
增生(proliferation)是指在致炎因子、组织崩解产物和某些理化因子的刺激下,炎症局部实质细胞和间质细胞数目增多。实质细胞的增生如慢性肝炎时肝细胞的增生,鼻息肉时鼻黏膜上皮细胞和腺体的增生。间质细胞的增生包括巨噬细胞、血管内皮细胞、淋巴细胞和成纤维细胞。成纤维细胞增生可产生大量胶原纤维,使炎症组织纤维化,在慢性炎症中表现突出。一般在急性炎症后期和慢性炎症,增生较为明显。但有少数急性炎症也以增生为主,如急性肾小球肾炎以肾小球毛细血管的内皮细胞和系膜细胞增生为主;伤寒以全身单核巨噬细胞增生为主。
增生是一种重要的防御反应,增生的巨噬细胞吞噬杀伤入侵的病原体,并参与免疫反应;增生的成纤维细胞和毛细血管构成肉芽组织,使炎症局限化,促进损伤组织的修复。但过度的纤维组织增生可使原有的组织、器官结构破坏,对机体产生不利影响。如病毒性肝炎引起的肝硬化,心肌炎引起的心肌硬化等,均可引起相应器官的功能障碍。
任何致炎因子引起的炎症都具有变质、渗出和增生三种基本病理变化,不同类型的炎症往往以其中一种或两种病理改变为主。变质、渗出、增生三者之间存在密切联系,可相互影响,相互转化,从而组成一个复杂的炎症反应过程。一般而言,急性炎症多以变质、渗出为主,慢性炎症多以增生为主。