炎症

一、基本病理变化

炎症的基本病理变化包括局部组织的变质、渗出和增生。在炎症过程中,它们通常以一定的先后顺序发生,病变的早期以变质或渗出为主,病变的后期以增生为主。但变质、渗出和增生是相互联系的,一般来说,变质是损伤性过程,渗出和增生是抗损伤和修复过程。

(一)变质 (alteration)

炎症局部组织发生的变性和坏死统称为变质。变质可以发生于实质细胞,也可以发生于间质细胞。

实质细胞常出现的变质性变化包括细胞水肿、脂肪变性、细胞凝固性坏死和液化性坏死等。

细胞水肿(cellular swelling)或称水变性(hydropic degeneration)、水样变(hydropic change)病变初期,细胞线粒体和内质网等细胞器变得肿胀,形成光镜下细胞质内的红染细颗粒状物。若水、钠进一步积聚,则细胞肿大明显,细胞基质高度疏松呈空泡状,细胞核也可肿胀,胞质膜表面出现囊泡,微绒毛变形消失,其极期称为气球样变,如病毒性肝炎时发生的肝细胞水肿(图1)。

图1 肝细胞水肿

肝细胞明显肿胀,胞质淡染,部分肝细胞肿胀如气球样(气球样变)

有时细胞水肿的改变不易在光镜下识别,而整个器官的改变却可能较明显。肉眼观察受累器官体积增大,边缘圆钝,包膜紧张,切面外翻,颜色变淡。

脂肪变性:轻度脂肪变,肉眼观受累器官可无明显变化。随着病变的加重,脂肪变的器官体积增大,淡黄色,边缘圆钝,切面呈油腻感。电镜下,细胞质内脂肪成分聚成有膜包绕的脂质小体,进而融合成脂滴。光镜下见脂肪变的细胞质中出现大小不等的球形脂滴,大者可充满整个细胞而将胞核挤至一侧。在石蜡切片中,因脂肪被有机溶剂溶解,故脂滴呈空泡状(图2)。

图2 肝细胞脂肪变

肝细胞胞质中见大小不等的空泡,为脂滴;部分细胞核偏向细胞的一侧

在冷冻切片中,应用苏丹Ⅲ、苏丹Ⅳ等特殊染色,可将脂肪与其他物质区别开来。

慢性肝淤血早期,小叶中央区缺氧较重,故脂肪变首先发生于小叶中央区;在慢性肝淤血后期,小叶中央区缺氧严重,此时中央区肝细胞萎缩,甚至消失,而小叶周边区肝细胞存在脂肪变。磷中毒时,小叶周边带肝细胞对磷中毒更为敏感,故以小叶周边带肝细胞受累为著。严重中毒和传染病时,脂肪变则常累及全部肝细胞。显著弥漫性肝脂肪变称为脂肪肝,重度肝脂肪变可进展为肝坏死和肝硬化。

慢性酒精中毒或缺氧可引起心肌脂肪变,常累及左心室内膜下和乳头肌部位。脂肪变心肌呈黄色,与正常心肌的暗红色相间,形成黄红色斑纹,称为虎斑心。有时心外膜增生的脂肪组织可沿间质伸入心肌细胞间,称为心肌脂肪浸润(myocardial fatty infiltration),又称脂肪心,并非心肌细胞脂肪变。

心肌因伸入脂肪组织的挤压而萎缩,病变常以右心室为明显,特别是心尖区为重。心肌脂肪浸润多见于高度肥胖者或饮啤酒过度者。大多无明显的症状,重度心肌脂肪浸润可致心脏破裂,引发猝死。

肾小管上皮细胞也可发生脂肪变,光镜下脂滴主要位于肾近曲小管细胞基底部,为过量重吸收的原尿中的脂蛋白,严重者可累及肾远曲小管细胞。

细胞凝固性坏死(coagulative necrosis)蛋白质变性凝固且溶酶体酶水解作用较弱时,坏死区呈灰黄、干燥、质实状态,称为凝固性坏死。凝固性坏死最为常见,多见于心、肝、肾和脾等实质器官,常由缺血缺氧、细菌毒素、化学腐蚀剂作用引起。此种坏死与健康组织间界限多较明显,镜下特点为细胞微细结构消失,而组织结构轮廓仍可在一定时间内保留,坏死区周围形成充血、出血和炎症反应带(图3)。

图3 肾凝固性坏死低倍镜

肾小管、肾小球等肾组织结构轮廓尚可辨认,但微细结构消失。右上区,炎症反应带和正常肾皮质结构

组织结构基本轮廓可保持数天的原因,可能是坏死导致的持续性酸中毒,使坏死细胞的结构蛋白和酶蛋白变性,延缓了蛋白质的分解过程。

液化性坏死:液化性坏死(liquefactive necrosis) 由于坏死组织中可凝固的蛋白质少,或坏死细胞自身及浸润的中性粒细胞等释放大量水解酶,或组织富含水分和磷脂,细胞组织坏死后易发生溶解液化,称为液化性坏死。见于细菌或某些真菌感染引起的脓肿、缺血缺氧引起的脑软化,以及由细胞水肿发展而来的溶解性坏死(lytic necrosis)等。镜下特点为死亡细胞完全被消化,局部组织快速被溶解。

间质细胞常出现的变质性变化包括黏液样变性和纤维蛋白样坏死等。

黏液样变性(mucoid degeneration)细胞间质内黏多糖(葡萄糖胺聚糖、透明质酸等)和蛋白质的蓄积,称为黏液样变,常见于间叶组织肿瘤、动脉粥样硬化斑块、风湿病灶和营养不良的骨髓和脂肪组织等。镜下特点是在疏松的间质内,有多突起的星芒状纤维细胞,散在于灰蓝色黏液基质中。甲状腺功能低下时,透明质酸酶活性受抑,含有透明质酸的黏液样物质及水分在皮肤及皮下蓄积,形成特征性的黏液水肿(myxedema)。

纤维蛋白样坏死(fibrinoid necrosis)纤维蛋白样坏死 纤维蛋白样坏死旧称纤维蛋白样变性(fibrinoid degeneration),是结缔组织及小血管壁常见的坏死形式。病变部位形成细丝状、颗粒状或小条块状无结构物质,由于其与纤维蛋白染色性质相似,故名纤维蛋白样坏死。见于某些超敏反应性疾病,如风湿病、结节性多动脉炎、新月体性肾小球肾炎,以及急进型高血压和胃溃疡底部小血管等,其发生机制与抗原- 抗体复合物引发的胶原纤维肿胀崩解、结缔组织免疫球蛋白沉积或血浆纤维蛋白渗出变性有关。

变质可以由致病因子直接作用所致,也可以由血液循环障碍及炎症反应产物的间接作用引起。变质反应的轻重不但取决于致病因子的性质和强度,还取决于机体的反应情况。

(二)渗出(exudation)

炎症局部组织血管内的液体成分、纤维蛋白等蛋白质和各种炎症细胞通过血管壁进入组织间隙、体腔、体表和黏膜表面的过程称渗出。所渗出的液体和细胞成分总称为渗出物或渗出液(exudate)。渗出液的产生是由血管通透性增高和白细胞主动游出血管所致。渗出液若集聚在组织间隙内,称为炎性水肿;渗出液若集聚于浆膜腔,则称为炎性浆膜腔积液。在临床工作中,渗出液需要与漏出液(transudate)进行鉴别(表1)。

表1 渗出液与漏出液的比较

通常情况下,渗出液对机体具有积极意义:

①稀释和中和毒素,减轻毒素对局部组织的损伤作用;

②为局部浸润的白细胞带来营养物质,运走代谢产物;

③渗出液中所含的抗体和补体有利于消灭病原体;

④渗出液中的纤维蛋白交织成网,不仅可限制病原微生物的扩散,还有利于白细胞吞噬消灭病原体,炎症后期的纤维蛋白网架可成为修复的支架,并有利于成纤维细胞产生胶原纤维;⑤渗出液中的白细胞吞噬和杀灭病原微生物,清除坏死组织;⑥炎症局部的病原微生物和毒素随渗出液的淋巴回流而到达局部淋巴结,刺激细胞免疫和体液免疫的产生。

然而,渗出液过多有压迫和阻塞作用,例如肺泡内渗出液堆积可影响换气功能,过多的心包或胸膜腔积液可压迫心脏或肺脏,严重的喉头水肿可引起窒息。另外,渗出物中的纤维蛋白吸收不良可发生机化,例如引起肺肉质变、浆膜粘连甚至浆膜腔闭锁。

(三)增生

在致炎因子的作用下,炎症局部的实质细胞和间质细胞可发生增生。实质细胞的增生,如鼻黏膜慢性炎症时被覆上皮和腺体的增生,慢性肝炎中的肝细胞增生。间质细胞的增生包括巨噬细胞、内皮细胞和成纤维细胞增生。实质细胞和间质细胞的增生是相应的生长因子刺激的结果。

炎症性增生具有限制炎症扩散和修复损伤组织的功能。

二、急性炎症

急性炎症受累的器官组织类型、组织反应的轻重程度以及炎症性致病因子等,都会影响急性炎症的形态学表现。在急性炎症过程中,通常渗出性病变表现明显。根据渗出物的主要成分和病变特点,急性炎症分为浆液性炎、纤维蛋白性炎、化脓性炎和出血性炎。

(一) 病理学类型

1 浆液性炎(serous inflammation)

浆液性炎以浆液渗出为其特征,渗出的液体主要来自血浆,也可由浆膜的间皮细胞分泌,含有3~5% 的蛋白质(主要为白蛋白),同时混有少量中性粒细胞和纤维蛋白。

浆液性炎常发生于黏膜、浆膜、滑膜、皮肤和疏松结缔组织等。黏膜的浆液性炎又称浆液性卡他性炎卡他(catarrh)是指渗出物沿黏膜表面顺势下流,如感冒初期,鼻黏膜排出大量浆液性分泌物。浆膜的浆液性炎如渗出性结核性胸膜炎,可引起胸腔积液。滑膜的浆液性炎如风湿性关节炎,可引起关节腔积液。皮肤的浆液性渗出物积聚在表皮内和表皮下可形成水疱,例如Ⅱ度烧伤引起的皮肤水疱。浆液性渗出物弥漫浸润疏松结缔组织,局部可出现炎性水肿,如脚扭伤引起的局部炎性水肿。

浆液性炎一般较轻,易于消退。浆液性渗出物过多也有不利影响,甚至导致严重后果。如喉头浆液性炎造成的喉头水肿可引起窒息。胸膜和心包腔大量浆液渗出可影响心、肺功能。

2  纤维蛋白性炎(fibrinous inflammation)

纤维蛋白性炎以纤维蛋白原渗出为主,继而形成纤维蛋白。在HE 切片中,纤维蛋白呈红染、相互交织的网状、条状或颗粒状,常混有中性粒细胞和坏死细胞碎片。纤维蛋白原大量渗出,说明血管壁损伤严重,通透性明显增加,多由某些细菌毒素(如白喉杆菌、志贺菌和肺炎链球菌的毒素)或各种内源性和外源性毒物(如尿毒症的尿素和汞中毒的汞)引起。纤维蛋白性炎易发生于黏膜、浆膜和肺组织(图4 )。

图4 纤维蛋白性胸膜炎

胸膜脏层表面覆盖大量纤维蛋白性渗出物

黏膜发生的纤维蛋白性炎,渗出的纤维蛋白、中性粒细胞和坏死黏膜组织以及病原菌等可在黏膜表面形成一层灰白色膜状物,称为“假膜”,故又称假膜性炎(pseudomembranous inflammation)。对于白喉的假膜性炎,由于咽喉部黏膜与深部组织结合较牢固,故咽喉部的假膜不易脱落,称为固膜性炎;而气管黏膜与其下组织结合较疏松,故气管的假膜较易脱落,称为浮膜性炎,可引起窒息。浆膜发生的纤维蛋白性炎(如“绒毛心”)可机化引发纤维性粘连。肺组织发生的纤维蛋白性炎,例如大叶性肺炎,除大量纤维蛋白渗出外,还可见大量中性粒细胞渗出。

当渗出的纤维蛋白较少时,其可被纤维蛋白水解酶降解,或被吞噬细胞搬运清除,或通过自然管道排出体外,病变组织得以愈复。若渗出的纤维蛋白过多、渗出的中性粒细胞(其含蛋白水解酶)较少,或组织内抗胰蛋白酶(其抑制蛋白水解酶活性)含量过多时,均可导致渗出的纤维蛋白不能被完全溶解吸收,随后发生机化,形成浆膜的纤维性粘连或大叶性肺炎时的肺肉质变。

3  化脓性炎(purulent inflammation,suppurative inflammation)

化脓性炎以中性粒细胞渗出,并伴有不同程度的组织坏死和脓液形成为其特点。化脓性炎多由化脓菌(如葡萄球菌、链球菌、脑膜炎双球菌、大肠埃希菌)感染所致,亦可由组织坏死继发感染所致。脓性渗出物称为脓液(pus),是一种浑浊的凝乳状液体,呈灰黄色或黄绿色。脓液中的中性粒细胞除极少数仍有吞噬能力外,大多数细胞已发生变性和坏死,这些变性、坏死的中性粒细胞称为脓细胞。脓液中除含有脓细胞外,还含有细菌、坏死组织碎片和少量浆液。由葡萄球菌引起的脓液较为浓稠,由链球菌引起的脓液较为稀薄。依据病因和发生部位,把化脓性炎分为表面化脓和积脓、蜂窝织炎和脓肿等类型。

⑴表面化脓和积脓(empyema) 表面化脓是指发生在黏膜和浆膜表面的化脓性炎。黏膜的化脓性炎又称脓性卡他性炎,此时中性粒细胞向黏膜表面渗出,深部组织的中性粒细胞浸润不明显。如化脓性尿道炎和化脓性支气管炎,渗出的脓液可沿尿道、支气管排出体外。当化脓性炎发生于浆膜、胆囊和输卵管时,脓液则在浆膜腔、胆囊和输卵管腔内积存,称为积脓

⑵蜂窝织炎(phlegmonous inflammation) 蜂窝织炎是指疏松结缔组织的弥漫性化脓性炎,常发生于皮肤、肌肉和阑尾。蜂窝织炎主要由溶血性链球菌引起,链球菌分泌的透明质酸酶能降解疏松结缔组织中的透明质酸,分泌的链激酶能溶解纤维蛋白,因此,细菌易于通过组织间隙和淋巴管扩散,表现为炎症病变组织内大量中性粒细胞弥漫性浸润,与周围组织界限不清。由于单纯蜂窝织炎一般不发生明显的组织坏死和溶解,痊愈后一般不留痕迹。

⑶脓肿(abscess)

脓肿是指器官或组织内的局限性化脓性炎症,其主要特征是组织发生溶解坏死,形成充满脓液的腔,即脓腔。脓肿可发生于皮下和内脏,主要由金黄色葡萄球菌引起,这些细菌可产生毒素使局部组织坏死,继而大量中性粒细胞浸润,之后中性粒细胞坏死形成脓细胞,并释放蛋白溶解酶使坏死组织液化形成含有脓液的空腔。金黄色葡萄球菌可产生凝血酶,使渗出的纤维蛋白原转变成纤维蛋白,因而病变较局限。金黄色葡萄球菌具有层粘连蛋白受体,使其容易通过血管壁而在远部产生迁徙性脓肿(图5)。

图5 脑脓肿

脑实质可见一个大的脓肿,腔内有浓稠的脓汁

在脓肿早期,脓肿周围有充血、水肿和大量炎症细胞浸润;经过一段时间后,脓肿周围形成肉芽组织,即脓肿膜,其具有吸收脓液、限制炎症扩散的作用。小脓肿可以吸收消散。较大脓肿由于脓液过多,吸收困难,常需要切开排脓或穿刺抽脓。脓腔局部常由肉芽组织修复,最后形成瘢痕。

疖是毛囊、皮脂腺及其周围组织的脓肿。疖中心部分液化变软后,脓液便可破出。痈是多个疖的融合,在皮下脂肪和筋膜组织中形成许多相互沟通的脓肿,必须及时切开排脓。

4 出血性炎(hemorrhagic inflammation)

出血性炎是指炎症病灶的血管损伤严重,渗出物中含有大量红细胞。

常见于流行性出血热、钩端螺旋体病和鼠疫等。

上述各型炎症可以单独发生,亦可以合并存在,如浆液性纤维蛋白性炎、纤维蛋白性化脓性炎等。

另外,在炎症的发展过程中,一种炎症类型可以转变成另一种炎症类型,如浆液性炎可以转变成纤维蛋白性炎或化脓性炎。

 (二)急性炎症的结局

大多数急性炎症能够痊愈,少数迁延为慢性炎症,极少数可蔓延扩散到全身。

1  痊愈

在清除致炎因子后,如果炎性渗出物和坏死组织被溶解吸收,通过周围正常细胞的再生,可以完全恢复原来的组织结构和功能,称为完全愈复;如果组织坏死范围较大,则由肉芽组织增生修复,称为不完全愈复。

 2 迁延为慢性炎症

在机体抵抗力低下或治疗不彻底的情况下,致炎因子不能在短期内清除,其在机体内持续起作用,不断地损伤组织造成炎症迁延不愈,使急性炎症转变成慢性炎症,病情可时轻时重。

3  蔓延扩散

在机体抵抗力低下,或病原微生物毒力强、数量多的情况下,病原微生物可不断繁殖,并沿组织间隙或脉管系统向周围和全身组织器官扩散。

⑴局部蔓延:炎症局部的病原微生物可通过组织间隙或自然管道向周围组织和器官扩散蔓延,如急性膀胱炎可向上蔓延到输尿管和肾盂。

炎症局部蔓延可形成糜烂(erosion)、溃疡(ulcer)、瘘管(fistula)、窦道(sinus)和空洞(cavity)。

⑵淋巴道蔓延:急性炎症渗出的富含蛋白的炎性水肿液或部分白细胞可通过淋巴液回流至淋巴结。其中所含的病原微生物也可沿淋巴液扩散,引起淋巴管炎和局部淋巴结炎。例如,足部感染时腹股沟淋巴结可肿大,在足部感染灶和肿大的腹股沟淋巴结之间出现红线,即为淋巴管炎。病原微生物可进一步通过淋巴系统入血,引起血行蔓延。

⑶血行蔓延:炎症灶中的病原微生物可直接或通过淋巴道侵入血循环,病原微生物的毒性产物也可进入血循环,引起菌血症、毒血症、败血症和脓毒败血症。

① 菌血症(bacteremia):细菌由局部病灶入血,全身无中毒症状,但从血液中可查到细菌,称为菌血症。一些炎症性疾病的早期有菌血症,如大叶性肺炎和流行性脑脊髓膜炎。在菌血症阶段,肝、脾和骨髓的吞噬细胞可清除细菌。

② 毒血症(toxemia):细菌的毒性产物或毒素被吸收入血称为毒血症。临床上出现高热和寒战等中毒症状,同时伴有心、肝、肾等实质细胞的变性或坏死,严重时出现中毒性休克,但血培养查不到病原菌。

③ 败血症(septicemia):细菌由局部病灶入血后,大量繁殖并产生毒素,引起全身中毒症状和病理变化,称为败血症。败血症除有毒血症的临床表现外,还常出现皮肤和黏膜的多发性出血斑点,以及脾脏和淋巴结肿大等。此时血液中常可培养出病原菌。

④ 脓毒败血症(pyemia):化脓菌所引起的败血症可进一步发展成为脓毒败血症。脓毒败血症是指化脓菌除引起败血症的表现外,可在全身一些脏器中引起多发性栓塞性脓肿(embolic abscess),或称转移性脓肿(metastatic abscess)。镜下,小脓肿中央的小血管或毛细血管中可见细菌菌落,周围大量中性粒细胞局限性浸润并伴有局部组织的化脓性溶解破坏。

三、慢性炎症

慢性炎症是指持续数月甚至数年的炎症,其中,连绵不断的炎症反应、组织损伤和修复反应相伴发生。

慢性炎症多由急性炎症迁延而来;也可隐匿发生而无急性炎症过程;或者在急性炎症反复发作的间期存在。根据慢性炎症的形态学特点,将其分为两大类:一般慢性炎症(又称非特异性慢性炎)和肉芽肿性炎(又称特异性慢性炎)。

慢性炎症发生于如下情况:

①病原微生物很难清除,持续存在。例如结核分枝杆菌、梅毒螺旋体、某些真菌等病原微生物难以彻底清除,常可激发免疫反应,特别是迟发性过敏反应,有时可表现为特异性肉芽肿性炎。

②长期暴露于内源性或外源性毒性因子,例如长期暴露于二氧化硅引发硅沉着病。

③对环境物质或自身组织产生异常免疫反应,如支气管哮喘、类风湿关节炎和系统性红斑狼疮等。

(一)病理变化特点

炎症(急性炎症、慢性炎症)病理

一般慢性炎症的主要特点是:

①炎症灶内浸润的细胞主要为单核细胞、淋巴细胞和浆细胞,反映了机体对损伤的持续反应;

②组织破坏,主要由炎症细胞的产物引起;

③修复反应,常有较明显的成纤维细胞和血管内皮细胞的增生,以及被覆上皮和腺上皮等实质细胞的增生,以替代和修复损伤的组织。

慢性炎症的纤维结缔组织增生常伴有瘢痕形成,可造成管道性脏器的狭窄;在黏膜可形成炎性息肉,例如鼻息肉和子宫颈息肉;在肺或其他脏器可形成炎症假瘤。炎症假瘤本质上是炎症,由肉芽组织、炎症细胞、增生的实质细胞和纤维结缔组织构成,为境界清楚的瘤样病变。

(二) 主要的慢性炎症细胞

单核巨噬细胞系统的激活是慢性炎症的一个重要特征。

单核巨噬细胞系统包括血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞,后者弥散分布于结缔组织或器官中,例如肝脏的库普弗细胞(Kupffer cell)、脾脏和淋巴结的窦组织细胞、肺泡的巨噬细胞、中枢神经系统的小胶质细胞等。单核细胞在血液中的生命期仅为1 天左右,组织中的巨噬细胞的生命期则为几个月到几年。急性炎症24~48 小时后,单核细胞在黏附分子和趋化性细胞因子的作用下,从血管中渗出并聚集到炎症灶,转化为巨噬细胞。巨噬细胞与单核细胞相比,其体积增大、生命期长、吞噬能力增强。

巨噬细胞在宿主防御和炎症反应中有如下功能:

①吞噬、清除微生物和坏死组织;

②启动组织修复,参与瘢痕形成和组织纤维化;

③分泌TNF、IL-1、趋化性细胞因子、二十烷类等炎症介质,巨噬细胞是启动炎症反应,并使炎症蔓延的重要细胞;

④为T细胞提呈抗原物质,并参与T 细胞介导的细胞免疫反应,杀伤微生物。

淋巴细胞是慢性炎症中浸润的另一种炎症细胞。淋巴细胞在黏附分子和趋化性细胞因子介导下,从血液中渗出并迁移到炎症病灶处。在组织中,B 淋巴细胞接触到抗原后可分化为浆细胞产生抗体,亦可产生针对自身抗原的自身抗体;CD4+T 淋巴细胞接触到抗原后可被激活,产生一系列细胞因子,促进炎症反应。另外,巨噬细胞吞噬并处理抗原后,把抗原提呈给T 淋巴细胞,并产生IL-12 刺激T 淋巴细胞;激活的T 淋巴细胞产生细胞因子IFN-γ,反过来又可激活巨噬细胞。因此,淋巴细胞和巨噬细胞在慢性炎症过程中相互作用,使炎症反应周而复始、连绵不断。

肥大细胞在结缔组织中广泛分布,肥大细胞表面存在免疫球蛋白IgE 的Fc 受体,其在对昆虫叮咬、食物和药物过敏反应以及对寄生虫的炎症反应中起重要作用。

嗜酸性粒细胞浸润主要见于寄生虫感染以及IgE 介导的炎症反应(尤其是过敏反应)。嗜酸性粒细胞在嗜酸性粒细胞趋化因子(eotaxin)的作用下,迁移到炎症病灶处。其胞质内嗜酸性颗粒中含有的主要嗜碱性蛋白,是一种阳离子蛋白,对寄生虫有独特的毒性,也能引起宿主上皮细胞的坏死。

(三) 肉芽肿性炎(granulomatous inflammation)

肉芽肿性炎以炎症局部巨噬细胞及其衍生细胞增生形成境界清楚的结节状病灶(即肉芽肿)为特征,是一种特殊类型的慢性炎症。

1 形态结构

肉芽肿直径一般为0.5~2.0mm。巨噬细胞衍生的细胞包括上皮样细胞和多核巨细胞。不同致病因子引起的肉芽肿往往形态不同,常可根据肉芽肿形态特点作出病因诊断,例如根据典型的结核结节可诊断结核病。如果肉芽肿形态不典型,确定病因还需要辅以特殊检查,如抗酸染色、细菌培养、血清学检查和聚合酶链反应(PCR)等。

2 肉芽肿性炎常见类型

⑴ 感染性肉芽肿 

感染性肉芽肿的常见病因包括:

①细菌感染:结核分枝杆菌和麻风杆菌分别引起结核病和麻风。一种革兰氏阴性杆菌可引起猫抓病。

②螺旋体感染:梅毒螺旋体引起梅毒。

③真菌和寄生虫感染:组织胞浆菌、新型隐球菌和血吸虫感染等。

⑵ 异物性肉芽肿

手术缝线、石棉、铍、滑石粉(可见于静脉吸毒者)、隆乳术的填充物、移植的人工血管等可以引起异物性肉芽肿。

⑶原因不明的肉芽肿

如结节病肉芽肿。

(四) 肉芽肿的形成条件

异物性肉芽肿是由于异物刺激长期存在而形成的慢性炎症。

感染性肉芽肿时某些病原微生物不易被消化,引起机体细胞免疫反应,巨噬细胞吞噬病原微生物后将抗原提呈给T 淋巴细胞,并使其激活产生细胞因子IL-2 和IFN-γ 等。IL-2 可进一步激活其他T 淋巴细胞,IFN-γ 可使巨噬细胞转变成上皮样细胞和多核巨细胞。

(五) 肉芽肿的组成成分和形态特点

肉芽肿的主要细胞成分是上皮样细胞和多核巨细胞,具有诊断意义。上皮样细胞的胞质丰富,呈淡粉色,略呈颗粒状,界限不清;细胞核呈圆形或长圆形,有时核膜折叠,染色浅淡,核内可有1~2 个小核仁。因这种细胞形态与上皮细胞相似,故称上皮样细胞

多核巨细胞的细胞核数目可达几十个,甚至几百个。结核结节中的多核巨细胞又称为朗汉斯巨细胞,由上皮样细胞融合而来,其细胞核排列于细胞周边呈马蹄形或环形,胞质丰富。多核巨细胞还常见于不易消化的较大异物、组织中的角化上皮和尿酸盐等周围,细胞核杂乱无章地分布于细胞(图6),又称异物多核巨细胞

图6 异物肉芽肿

主要由异物多核巨细胞构成

异物性肉芽肿的中心为异物,周围为数量不等的巨噬细胞、异物多核巨细胞、淋巴细胞和成纤维细胞等,形成结节状病灶。

不同感染因子引起的感染性肉芽肿形态特点虽然基本相同,但也有不同点。

典型的结核肉芽肿中心常为干酪样坏死,周围为放射状排列的上皮样细胞,并可见朗汉斯巨细胞掺杂于其中,再向外为大量淋巴细胞浸润,结节周围还可见纤维结缔组织包绕。

四、炎症介质在炎症过程中的作用

炎症的血管反应和白细胞反应都是通过一系列化学因子的作用实现的。参与和介导炎症反应的化学因子称为化学介质或炎症介质(inflammatory mediator)。

炎症介质的共同特点包括:

①炎症介质可来自血浆和细胞:来自血浆的炎症介质主要在肝脏合成,以前体的形式存在,需经蛋白酶水解才能激活。来自细胞的炎症介质,有些以细胞内颗粒的形式储存于细胞内,在有需要的时候释放到细胞外,有些炎症介质在致炎因子的刺激下即刻合成。产生急性炎症介质的细胞主要是中性粒细胞、单核/ 巨噬细胞和肥大细胞,间质细胞(内皮细胞、平滑肌细胞、成纤维细胞)和多数上皮细胞也可以产生炎症介质。

②多数炎症介质通过与靶细胞表面的受体结合发挥其生物活性作用,然而某些炎症介质直接有酶活性或者可介导氧化损伤。

③炎症介质作用于靶细胞可进一步引起靶细胞产生次级炎症介质,使初级炎症介质的作用放大或抵消初级炎症介质的作用。一种炎症介质可作用于一种或多种靶细胞,可对不同的细胞和组织产生不同的作用。

④炎症介质被激活或分泌到细胞外后,半衰期十分短暂,很快被酶降解灭活,或被拮抗分子抑制或清除。

(一) 细胞释放的炎症介质

1. 血管活性胺 

包括组胺(histamine)和5- 羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT),储存在细胞的分泌颗粒中,在急性炎症反应时最先释放。

组胺主要存在于肥大细胞和嗜碱性粒细胞的颗粒中,也存在于血小板内。肥大细胞释放组胺称为脱颗粒。可引起肥大细胞脱颗粒的刺激因子包括:引起损伤的冷、热等物理因子;免疫反应,IgE 抗体与肥大细胞表面的Fc 受体结合;C3a 和C5a 补体片段,又称过敏毒素(anaphylatoxin)蛋白;白细胞来源的组胺释放蛋白;某些神经肽,如P 物质;细胞因子,如IL-1 和IL-8。组胺主要通过血管内皮细胞的H1 受体起作用,可使细动脉扩张和细静脉通透性增加。

5-HT 主要存在于血小板。当与胶原纤维、凝血酶、免疫复合物等接触后,血小板聚集并释放5-HT,引起血管收缩。

2. 花生四烯酸(arachidonic acid,AA)代谢产物

包括前列腺素(prostaglandin,PG)、白细胞三烯(leukotriene,LT)和脂质素(lipoxin,LX),参与炎症和凝血反应。

花生四烯酸是二十碳不饱和脂肪酸,来源于饮食或由亚油酸转换产生,存在于细胞膜磷脂分子中,在磷脂酶的作用下释放。花生四烯酸通过环氧合酶途径产生前列腺素和血栓素,通过脂质氧合酶途径产生白细胞三烯和脂质素。

花生四烯酸通过环氧合酶途径生成的代谢产物包括PGE2、PGD2、PGF2、PGI2 和血栓素A2(TXA2)等,分别由特异性酶作用于中间产物而产生。由于不同细胞含有不同的酶,所以不同细胞产生的花生四烯酸代谢产物不同。TXA2 主要由含有TXA2 合成酶的血小板产生,其主要作用是使血小板聚集和血管收缩。PGI2 主要由血管内皮细胞产生,其可抑制血小板聚集和使血管扩张。PGD2 主要由肥大细胞产生,而产生PGE2 的细胞种类则比较多。PGD2 和PGE2 协同作用,可以引起血管扩张并促进水肿发生。前列腺素还可引起发热和疼痛。PGE2 使机体对疼痛的刺激更为敏感,并在感染过程中与细胞因子相互作用引起发热。

白细胞三烯是花生四烯酸通过脂质氧合酶途径产生的,花生四烯酸首先转化为5- 羟基过氧二十碳四烯酸(5-HPETE),然后再转化为白细胞三烯LTA4、LTB4、LTC4、LTD4、LTE4 以及5- 羟基二十碳四烯酸(5-HETE)等。5-HETE 是中性粒细胞的趋化性细胞因子。LTB4 是中性粒细胞的趋化性细胞因子和白细胞功能反应(黏附于内皮细胞、产生氧自由基和释放溶酶体酶)的激活因子。LTC4、LTD4、LTE4 主要由肥大细胞产生,可引起明显支气管痉挛和静脉血管通透性增加。

脂质素也是花生四烯酸通过脂质氧合酶途径产生的,是白细胞三烯的内源性拮抗剂。主要功能是抑制中性粒细胞的趋化作用及黏附于内皮细胞,与炎症的消散有关。

很多抗炎药物是通过抑制花生四烯酸的代谢而发挥作用的。非甾体抗炎药(例如阿司匹林和吲哚美辛)可抑制环氧合酶活性,抑制前列腺素的产生,用于治疗疼痛和发热。齐留通(zileuton)可抑制脂质氧合酶,抑制白细胞三烯的产生,用于治疗哮喘。糖皮质激素可抑制磷脂酶A2、环氧合酶-2(COX-2)、细胞因子(例如IL-1 和TNF-α)等基因的转录,发挥抗炎作用。

3. 血小板激活因子(platelet activating factor,PAF)

PAF是磷脂类炎症介质,具有激活血小板、增加血管通透性以及引起支气管收缩等作用。血小板激活因子在极低浓度下可使血管扩张和小静脉通透性增加,比组胺作用强100~10 000 倍。PAF 还可促进白细胞与内皮细胞黏附、白细胞趋化和脱颗粒反应。PAF 由嗜碱性粒细胞、血小板、中性粒细胞、单核巨噬细胞和血管内皮细胞产生。人工合成的PAF 受体的拮抗剂可抑制炎症反应。

4. 细胞因子(cytokine)

是由多种细胞产生的多肽类物质,主要由激活的淋巴细胞和巨噬细胞产生,参与免疫反应和炎症反应。TNF 和IL-1 是介导炎症反应的两个重要细胞因子,主要由激活的巨噬细胞、肥大细胞和内皮细胞等产生,内毒素、免疫复合物和物理性因子等可以刺激TNF 和IL-1 的分泌。TNF 和IL-1 均可促进内皮黏附分子的表达以及其他细胞因子的分泌,促进肝脏合成各种急性期蛋白,促进骨髓向末梢血循环释放中性粒细胞,并可引起患者发热、嗜睡及心率加快等。

趋化性细胞因子(chemokines)是一类具有趋化作用的细胞因子,主要功能是刺激白细胞渗出以及调控白细胞在淋巴结和其他组织中的分布。

5. 活性氧

中性粒细胞和巨噬细胞受到微生物、免疫复合物、细胞因子或其他炎症因子刺激后,合成和释放活性氧,杀死和降解吞噬的微生物及坏死细胞。活性氧的少量释放可促进趋化性细胞因子、生长因子、内皮细胞- 白细胞间黏附分子的表达,增强和放大炎症反应。但是,活性氧的大量释放可导致组织损伤。

6. 白细胞溶酶体酶

存在于中性粒细胞和单核细胞溶酶体颗粒内的酶可以杀伤和降解吞噬的微生物,并引起组织损伤。溶酶体颗粒含有多种酶,如酸性水解酶、中性蛋白酶、溶菌酶等。酸性水解酶在吞噬溶酶体内降解细菌及其碎片。中性蛋白酶包括弹力蛋白酶、胶原酶和组织蛋白酶,可降解各种细胞外成分,包括胶原纤维、基底膜、纤维蛋白、弹力蛋白和软骨基质等,在化脓性炎症的组织破坏中起重要作用。中性蛋白酶还能直接剪切C3 和C5 而产生血管活性介质C3a 和C5a,并促进激肽原产生缓激肽样多肽。

7. 神经肽 神经肽(例如P 物质)是小分子蛋白,可传导疼痛,引起血管扩张和血管通透性增加。

肺和胃肠道的神经纤维分泌较多的神经肽。

8. 炎症小体

是细胞内的一种大型多蛋白复合物,主要包含受体蛋白、接头蛋白ASC(apoptosisassociated speck-like protein containing a CARD)以及效应蛋白pro-caspase-1。在细菌、病毒等信号的刺激下,炎症小体(inflammasome)进行组装并激活caspase-1。活性caspase-1 可以切割细胞中前体IL-1β、前体I L-18,形成活性炎性因子,募集更多的炎症细胞,诱发级联放大的炎症反应。

另外,活性caspase-1 可以切割激活细胞膜的GSDMD 蛋白,致使细胞膜上形成孔道,胞内容物释放,引发细胞焦亡。

(二) 血浆中的炎症介质

血浆中存在着三种相互关联的系统,即激肽、补体和凝血系统/ 纤维蛋白溶解系统。当血管内皮损伤处暴露的胶原、基底膜等激活Ⅻ因子后,可以启动与炎症有关的该三大系统。

1. 激肽系统 

缓激肽(bradykinin)可以使细动脉扩张、血管通透性增加、支气管平滑肌收缩,并可引起疼痛。激活的Ⅻ因子,使前激肽原酶转变成激肽原酶,激肽原酶作用于血浆中激肽原使其转化为缓激肽。

2. 补体系统

补体系统由20 多种血浆蛋白质组成,不仅是抵抗病原微生物的天然和过继免疫的重要因子,还是重要的炎症介质。补体可通过经典途径(抗原- 抗体复合物)、替代途径(病原微生物表面分子,例如内毒素或脂多糖)和凝集素途径激活,产生炎症介质C3a 和C5a,发挥扩张血管和增加血管通透性、趋化白细胞、杀伤细菌等生物学功能。

3. 凝血系统/ 纤维蛋白溶解系统

Ⅻ因子激活后,启动凝血系统,激活凝血酶(thrombin)、纤维蛋白多肽和凝血因子Ⅹ等。凝血酶可以激活血管内皮细胞,促进白细胞黏附。凝血酶还可以剪切C5产生C5a,把凝血系统和补体系统联系起来。纤维蛋白多肽是纤维蛋白原的降解产物,可以提高血管通透性,并且是白细胞的趋化因子。凝血因子Ⅹa 可以提高血管通透性并促进白细胞游出。纤维蛋白溶解系统启动后,激活纤溶酶(plasmin),其降解纤维蛋白而产生的纤维蛋白降解产物,具有提高血管通透性的作用。纤溶酶还可剪切C3 产生C3a,使血管扩张和血管通透性增加。

主要炎症介质的作用小结于表2。

表2 主要炎症介质的作用