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炎癥的基本病理過程 炎癥是機體與致病因素進行斗爭的反應,也就存在著損傷和抗損傷的兩個過程,具體表現(xiàn)為變質、滲出、增生三種基本病理變化。 一、變質(alteration) 概念炎區(qū)局部組織細胞發(fā)生變性,壞死等損害性病變。 炎區(qū)內局部組織的物質代謝障礙,理化性質改變,以及由其所引起的組織細胞的變性壞死等形態(tài)學變化的總稱。 變質可累及實質和間質 實質細胞常出現(xiàn)的變質變化:細胞水腫、脂肪變 性、壞死。 間質結締組織的變質:粘液樣變性、纖維素變。,1、引起變質的主要因素 炎癥因子直接作用 神經營養(yǎng)機能障礙 局部組織物質代謝改變; 炎區(qū)內血液循環(huán)障礙 促進變質發(fā)生,PH降 低,K增多; 炎癥內由于細胞組織崩解、蛋白質水解、壞死, 組織酶被釋放和激活、K等,促進炎區(qū) 內組織溶解壞死 惡性循環(huán)。,2、機制 1)炎區(qū)內物質代謝改變 炎區(qū)內代謝特點:分解代謝增強,氧化不全產物堆積。 耗氧增加 炎區(qū)中心受到致炎因子直接損傷,氧化酶活性降低,代謝以無氧酵解為主,周圍組織充血、發(fā)熱,代謝亢進,氧化酶活性升高,耗氧量增加達平常的23倍。此時供氧不足 炎區(qū)內氧化不全產物增多。, 氧化不全產物堆積 糖、脂肪、蛋白質的代謝增強,大多數(shù)是無氧酵解。 糖代謝:炎區(qū)內白細胞游出和吞噬作用增強,需要能量加強,但各種氧化酶活性降低,如琥珀酸脫氫酶、細胞色素氧化酶活性降低 糖無氧酵解增強。 炎區(qū)內白細胞無氧酵解使糖分解增強 炎區(qū)內乳酸、丙酮酸、酮戊二酸等氧化不全產物堆積,糖原減少。炎區(qū)周圍氧供應較中心多,故以有氧氧化為主。,脂肪代謝:當炎區(qū)中心糖類消耗之后,其能量供應主要依靠中性脂肪分解。脂肪分解增強,氧化不全產物增加 炎區(qū)內脂肪酸、酮體等增多。磷脂也類似。 蛋白質代謝:炎區(qū)內由于組織細胞物質代謝障礙 細胞組織壞死、崩解,白細胞浸潤 白細胞被破壞 釋放出大量的蛋白水解酶 炎區(qū)內有大量的蛋白胨、多肽、游離氨基酸等蛋白分解產物堆積。 越是炎區(qū)中心,氧化不全產物越多,PH下降,易引起酸中毒。,2)理化性質改變 PH 改變:即酸堿平衡改變 由于炎區(qū)內三大營養(yǎng)物質分解代謝增強,各種氧化不全產物增多,PH下降,在炎癥初期酸性代謝產物可隨血液、淋巴液從炎區(qū)帶走,也可被血液中堿儲中和。隨炎癥的發(fā)展,酸性產物不斷增加,加上局部瘀血,堿儲耗盡 失償性酸中毒。 一般炎癥越急劇,酸中毒越明顯,在其中心部位H可增加50倍,如化膿性炎PH可達6.55.6。,滲透壓改變 炎區(qū)內H增高 鹽類解離加強 組織崩解 細胞內K釋放 由 分解代謝絕亢進 高分子量的糖、 于 蛋白質等分解為許多低分子微粒 炎區(qū)內血管通透性增高 血漿蛋白 滲出 炎區(qū)內離子增多 (H、K、PO4-3),分子濃度升高 滲透壓升高 吸水性增強 炎性水腫,炎區(qū)內滲透壓變化和H濃度相似,愈接近炎區(qū)中心,滲透壓越高。 炎區(qū)內物質代謝變化和理化性質改變 改變炎區(qū)組織的內環(huán)境,成為組織損傷、神經營養(yǎng)機能障礙和血液循環(huán)障礙的進一步發(fā)展的原因 炎區(qū)不斷擴大 組織細胞壞死崩解 對機體不利 崩解產物、酸性代謝產物 促進炎區(qū)周圍細胞增生 利于炎區(qū)組織的修復,3)生物活性物質 生物活性物質是指能引起生物效應的物質,如激素、化學介質、某些組織的崩解和降解產物、組胺、肽類、5-羥色胺等。 炎區(qū)內變質的組織崩解或蛋白質的降解,可釋放或激活某些酶而產生各種對微循環(huán)起生物效應的物質,稱為炎性生物活性物質。它們能引起微循環(huán)改變,對炎癥的發(fā)展具有重要的意義。,3、形態(tài)學變化 變性、壞死表現(xiàn)在實質細胞的損傷。出現(xiàn)濁腫、脂變、壞死。在炎區(qū)中心最為明顯。 腫脹、斷裂、溶解間質的膠原纖維、彈性纖維、網(wǎng)狀纖維等,出現(xiàn)粘液樣變、腫脹、斷裂、溶解等病變。 這是因為胞漿內的溶酶體裂解,釋放出很多種水解酶,如蛋白酶、磷脂酶、脂肪酶等。它們既可引起受損組織細胞的自溶,又可進一步引起周圍組織細胞的變性、壞死。 組織細胞的變質程度取決于致炎因子的性質、強度、局部組織細胞的特征。,二、滲出(exudation) 即炎性滲出(inflammatory exudation),是炎癥最具有特征性的變化。 炎癥時,血液內的液體、蛋白質、細胞成分由血管內逸出到炎區(qū)的過程。 表現(xiàn):血管擴張,血流速度改變等一系列局部血流動力學改變,血管通透性增高,血液成分滲出,白細胞主動游出及吞噬。滲出是炎癥局部一系列微循環(huán)反應中的一個重要表現(xiàn),是炎癥十分重要的基本病變。,血管反應 血流動力學改變 它 炎性滲出 也 血管通透性增加 包 細胞反應 為 白細胞滲出和吞 括 分 噬作用 教材上分為:血管反應和細胞反應。,1、血流動力學改變 即血管反應、炎性充血。 炎癥過程中組織發(fā)生損傷后,很快發(fā)生血流動力學變化,即血流量和血管口徑改變。 1)細動脈短暫收縮,持續(xù)幾秒鐘。(由于神經源性和一些化學介質的機制)。 2)血管擴張和血流加速,先累及細動脈,隨后更多的毛細血管開放,局部血流加快,造成局部發(fā)紅發(fā)熱。(機制是因神經體液因素的作用,即軸突反射和化學介質的作用)。,3)血流速度減慢,是在血管擴張的基礎上,血管通透性升高的結果。 富含蛋白質的液體外滲出血管,導致血管內紅細胞濃集和血液粘稠度增加,最后在擴張的小血管內擠滿紅細胞,稱為血流停滯(stasis)。 血流動力學改變所經歷的時間,取決于致炎因子的種類和刺激的嚴重程度。極輕度刺激 引起血流加快僅1015分鐘,然后恢復正常; 輕度刺激下 血流加快可持續(xù)幾小時 血流速度減慢 血流停滯; 輕重刺激 可在1530分鐘出現(xiàn)血流停滯; 嚴重損傷 僅需幾分鐘可發(fā)生血流停滯。 即由充血 瘀血(血流停滯)的過程。,2、血管通透性增大(炎性滲出) 1)炎區(qū)內血管內壓升高; 2)內皮細胞收縮(炎癥介質組胺、緩激肽等,白細胞粘附,釋放出蛋白水解酶和有活性的氧代謝產物所致),出現(xiàn)縫隙; 3)炎區(qū)內組織滲透壓升高。 膠體滲透壓:炎區(qū)內組織細胞崩解,大量的蛋白質水解為許多小分子的物質;血管通透性增大,大量蛋白滲出 膠體滲透壓升高。 晶體滲透壓:組織細胞崩解,K釋放出來;分解代謝增強,PO43等其它離子濃度升高 晶體滲透壓升高。,滲出的蛋白質,首先是白蛋白(小分子),其次是球蛋白,嚴重時纖維蛋白也可滲出。根據(jù)滲出情況可判斷血管通透性的大小和炎癥程度。 滲出物或滲出液(exudate):滲出的液體和細胞的總稱。 滲出物的成分:病原刺激物;炎區(qū)內受損傷的組織細胞;炎性細胞(白細胞、巨噬細胞、淋巴細胞、漿細胞等);血漿(水、血漿蛋白、抗體);紅細胞。 血漿成分滲出:指血漿的液體、蛋白質透出血管壁進入炎區(qū)。 炎性浸潤:滲出液積聚在組織間隙。 纖維素性滲出:血管損傷嚴重,纖維蛋白原滲出到組織內。 漿液性滲出:滲出液中只含電解質、白蛋白、球蛋白。,滲出液的作用:稀釋、中和炎區(qū)內致病因子和有毒代謝產物;限制和消滅病原微生物的作用;炎性細胞吞噬有害物質;帶來氧、營養(yǎng)物質;為修復提供條件(纖維蛋白)。 但過多的滲出液有壓迫和阻塞作用,如肺泡內滲出液過多可影響氣體交換,心包或胸膜腔積液化過多可壓迫心臟和肺臟。滲出液中的纖維蛋白如吸收不良可發(fā)生機化,使肺肉變、漿膜粘連甚至漿膜腔閉鎖。,漏出液(transsudate):非炎性水腫液。 滲 出 液 和 非 炎 性 漏 出 液 的 區(qū) 別,3、白細胞游出和吞噬作用(細胞反應) 炎癥反應最重要的作用是將白細胞送到損傷部位,白細胞的游出是炎癥反應最重要的指征。嗜中性粒細胞和單核細胞可吞噬和降解細菌、免疫復合物、壞死組織碎片,構成炎癥反應的主要防御環(huán)節(jié)。 1)白細胞游出:指血管內白細胞穿過微血管壁,向炎區(qū)內移行,為白細胞游出或白細胞滲出(leukocytic exudation)。 游出的白細胞在炎區(qū)內集聚的現(xiàn)象為白細胞浸潤(Infiltration of leukocytes)。但白細胞過多游出,也可通過釋放蛋白水解酶、化學介質、毒性氧自由基等,加重局部損傷、延長炎癥過程。,2)白細胞游出發(fā)生部位:毛細血管和小靜脈聯(lián)接處,稱為滲出地區(qū)。 由于此處,血壓低,血流速度慢;血液有形成分(白細胞)集中;炎區(qū)產生的能吸引白細胞的物質擴散透過血管壁后,有足夠的時間使白細胞受影響。 3)白細胞從血管內游出過程是一個復雜連續(xù)過程,包括: 白細胞邊集(leukocytic margination)、粘著(adhesion)、游出(transmigration)等階段。,白細胞邊集:由于血管擴張、血管通透性增高、血流緩慢,甚至停滯,白細胞由軸流到邊流(白細胞邊集)。開始白細胞可沿著內皮細胞表面滾動,隨后貼附在內皮細胞上出現(xiàn)附壁現(xiàn)象。 白細胞粘著:白細胞與內皮細胞粘著是白細胞游出的前提。這種粘著是靠細胞表面的粘附分子相互識別、相互作用來完成的?,F(xiàn)已知有此作用的粘附分子有 選擇蛋白類(selectins) 免疫球蛋白類(immunoglobulins) 整合蛋白類(integrins) 粘液樣糖蛋白類(mucin-like glycoproteins) 這四類粘附因子有些存在于內皮細胞,有存在于白細胞。炎癥還可使內皮細胞和白細胞表達新粘附因子,增加粘附因子的數(shù)目和增強彼此間的親和性。,白細胞游出和化學趨化作用 白細胞游出是通過白細胞在內皮細胞連接處伸出偽足,整個白細胞以阿米巴運動的方式從內皮細胞縫隙中逸出。 嗜中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、嗜堿性粒細胞、單核細胞和各種淋巴細胞都是以此種方式游出血管。 穿過內皮細胞的白細胞可分泌膠原酶,降解血管基底膜而進入炎區(qū)內(一個白細胞常需要212min才能完全通過血管壁)。,炎癥的不同階段游出的白細胞的種類不同。急性炎癥的早期624h嗜中性粒細胞首先游出,48h后所見則以單核細胞在組織內浸潤為主,因為嗜中性粒細胞壽命短,2448h后崩解消亡,而單核細胞在組織中壽命長;嗜中性粒細胞停止游出后,單核細胞可繼續(xù)游出;炎癥不同階段所激活的粘附因子和趨化因子不同,而且嗜中性粒細胞能釋放單核細胞趨化因子,所以引起單核細胞游出。,此外,致炎因子不同,游出的白細胞也不同。如葡萄球菌和鏈球菌感染以嗜中性粒細胞浸潤為主;病毒感染以淋巴細胞為主;過敏反應以嗜酸性粒細胞浸潤為主。 趨化作用(chemotaxis):指白細胞向著化學刺激物作定向移動。 移動速度為520mmin。這些化學刺激物稱為趨化因子。 趨化因子有特異性(有些趨化因子只吸引嗜中性粒細胞,而來另一些趨化因子吸引單核細胞或嗜酸性粒細胞),不同的炎癥細胞對趨化因子的反應也不同,粒細胞和單核細胞對趨化因子反應較明顯,淋巴細胞 趨化因子的反應則較弱。,一些外源性和內源性物質具有趨化作用。常見的: 外源性化學趨化因子是細 菌產物。 內源性趨化因子包括 補 體成分(特別是C5a)、 白細胞三烯(主要是 B5)、細胞因子(白 細胞介素-8等)。,白細胞如何發(fā)現(xiàn)趨化因子、趨化因子又如何引起白細胞的定向運動? 白細胞表面有趨化因子受體。在各種趨化因子與其特異性結合后,可引起一系列信號傳導活動和生物化學反應。其結果是細胞內鈣儲存的動員、細胞外鈣向細胞內的輸入,導致白細胞內游離鈣的增加。白細胞內鈣離子濃度增加,使細胞運動所依賴的收縮成分組裝。 細胞運動表現(xiàn)為先伸出偽足(pseudopod),在偽足部可見肌動蛋白(actin)、肌球蛋白(myosin)組成的細絲網(wǎng)。沿偽足伸出方向帶動整個細胞移動。 趨化因子不僅有對白細胞的趨化作用,還有對白細胞的激活作用。, 局部的作用 白細胞在炎癥灶局部可發(fā)揮吞噬作用(phagocytosis)和免疫作用。它是炎癥防御反應中極其重要的一環(huán);當然白細胞對局部組織還有損傷和破壞的一面。 A、吞噬作用:指白細胞游出到炎癥灶,吞噬病原體、組織碎片的過程。主要由嗜中性粒細胞和巨噬細胞。 吞噬細胞種類 嗜中性粒細胞,又稱小吞噬細胞。胞 漿內含中性顆粒,即溶酶體。其中含有溶菌酶、 膠原酶、明膠酶、乳鐵蛋白、纖維蛋白酶原激 活因子、組胺酶、堿性磷酸酶等。 單核巨噬細胞,胞漿內富含溶酶體,含有酸性磷酸酶、 過氧化物酶。,炎區(qū)內的巨噬細胞常來自血液,巨噬細胞受到外界刺激能被激活,表現(xiàn)為體積增大,細胞表面皺襞增多,線粒體和溶酶體增多,功能增強。嗜酸性粒細胞吞噬能力弱,能吞噬抗原抗體復合物,其顆粒含有對寄生蟲有毒性的蛋白,可造成上皮細胞崩解。,吞噬過程:嗜中性粒細胞和巨噬細胞在炎癥灶處發(fā)揮兩個作用,即吞噬和釋放酶。 吞噬過程 識別及吸附 吞入 殺傷或降解,識別及吸附(recognition and attachment) 在無血清的條件下,吞噬細胞常很難識別和吞噬細菌。在血清里存在調理素(opsonin),它們是能增強吞噬細胞功能的蛋白質(如免疫球蛋白Fc段),補體(C3B)等。吞噬細胞藉其表面的Fc受體和C3b受體,能識別被抗體或補體包被的顆粒狀物如細菌等。經抗體或補體與相應受余結合,細菌被粘著在吞噬細胞表面。這是調理素化的吞噬過程。還有非調理素化的吞噬過程,即個別整合素受體如Macl或CR3也可直接識別細菌的脂多糖,無需藉助抗體或補體。,吞入(engulfment) 吞噬細胞附著于調理化的顆粒狀物體后,伸出偽足,隨偽足夠的延伸和相互融合,形成有吞噬細胞膜包圍吞噬物的泡狀小體,為吞噬體(phagosome)。 吞噬體逐漸脫離細胞膜進入細胞內部,并與初級溶酶體融合形成吞噬溶酶體(phagolysosome)。細菌在溶酶體內容物的作用下被殺傷和降解。,殺傷(killing)或降解(degradation): 進入吞噬體的細菌可被依賴氧和不依賴氧機制殺傷和降解。 依賴氧機制:進入吞噬溶酶體的細菌是被具有活性的氧代謝產物殺傷的。吞噬過程使白細胞的耗氧量激增,可達正常220倍,并激活白細胞氧化酶(NADPH),氧化而產生超氧負離子O-2。大多數(shù)超氧負離子經自發(fā)性歧化作用轉變?yōu)镠2O2。 2O2e- 2O2-NADPH NADPH氧化酶 2O22H H2O2O2,H2O2不足以殺滅細菌,在嗜中性粒細胞胞漿內的嗜天青顆粒含有髓過氧化物酶(MPO),在Cl存在的情況下,該酶可將H2O2還原成次氯酸(HOCl)。 HOCl是強氧化劑和殺菌因子。它是通過鹵化或氧化細胞成分或蛋白質或脂質而破壞病原體。H2O2-MPO-鹵素體系是嗜中性粒細胞最有效的殺菌系統(tǒng)。對真菌、病毒、寄生蟲(原蟲、蠕蟲)等也有相似的殺傷機制。,不依賴氧殺傷機制:在白細胞的顆粒中,有一種殺菌增加通透性蛋白(bactericidal permeability increasing protein BPI)。它可激活磷脂酶而降解磷脂,造成微生物外膜通透性增加和微生物的損傷。還有溶菌酶等也能溶解細菌細胞壁的作用。 死病原體可被溶酶體水解酶降解,尤是酸性水解酶(此時PH降45)。,B、免疫作用 主要是巨噬細胞、淋巴細胞、漿細胞等發(fā)揮免疫作用。 免疫過程:抗原進入機體 巨噬細胞吞噬處理 T細胞和B細胞。免疫活化的淋巴細胞分別產生淋巴因子或抗體,殺傷病原微生物。 自然殺傷細胞(natural killer cell, NK細胞)約占外周血液循環(huán)中淋巴細胞的10%15%,不具備T細胞受體或細胞表面免疫球蛋白。形態(tài)比小淋巴細胞大些。NK細胞無需先致敏,就可溶解病毒感染的細胞。NK細胞是抗病毒感染的第一道防線。,C、組織損傷作用 白細胞在化學趨化、激活和吞噬過程中不僅可向吞噬溶酶體內釋放產物,同時還可將產物釋放的到細胞外間質中,包括溶酶體酶、活性氧自由基、前列腺素、白細胞三烯等,它們可引起內皮細胞和組織的損傷,加重最初致炎因子的作用,白細胞和單核巨噬細胞都能造成組織一定范圍的溶解和破壞,所以控制白細胞一定程度的滲出才是更有益的。 D、炎性細胞的種類和功能 參看教材P8587,三、增生 1、概念 增生(proliferation):炎癥時炎區(qū)內細胞受致炎因子刺激物的長期作用,或炎區(qū)內細胞代謝產物及分解產物的刺激,發(fā)生分裂、增殖,直至最后修復炎灶的過程。 是指炎區(qū)周圍結締組織的組織細胞、

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