炎癥介質(zhì)與消炎藥分析解析.ppt

馮冰虹教授,炎癥介質(zhì)與消炎藥,一、概 述,炎癥是免疫系統(tǒng)的正常防御反應。在正常情況下，對機體無明顯損害作用。 但是，在嚴重感染或損害等情況下，由于炎癥細胞如巨噬細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞、血小板及血管內(nèi)皮細胞等釋放大量的炎癥介質(zhì)，引起嚴重的炎癥反應，造成機體損害而致組織器官疾病。,炎癥介質(zhì) Inflammatory mediator,Definition 介導炎癥發(fā)生、發(fā)展的內(nèi)源性化學因子,炎癥介質(zhì)具備的條件,適當濃度的介質(zhì)作用于相關組織，能在體內(nèi)引起炎癥反應。 炎癥時介質(zhì)能從組織中釋放。 炎癥組織中存在有生成該介質(zhì)的酶類，而且當該介質(zhì)在炎癥反應中增加時有酶活性增強。 體內(nèi)存在有使該介質(zhì)分解、吸收或組織對其作用脫敏的機制。 用藥理學方法改變介質(zhì)的合成、貯存、釋放、代謝或作用可影響炎癥過程。 該介質(zhì)過多或缺乏對炎癥反應有可預見的影響。 應用藥理學方法和配體結合技術，多能證明在靶細胞上存在相應的介質(zhì)受體。,炎癥介質(zhì)的一般特點,General principles 來源： 細胞源性：以顆粒形式存于細胞內(nèi)，需要時釋放到 胞外，或重新合成。 主要細胞：platelet, neutrophil（嗜中性粒細胞）, macrophage, mast cell。 血漿源性：以前體形式存在于血漿內(nèi)，需要時經(jīng)一 系列蛋白酶裂解激活。,炎癥介質(zhì)的一般特點,作用機制：多數(shù)與靶細胞表面受體結合，少數(shù)有直接的酶活性，或介導出氧代謝產(chǎn)物。 介導靶細胞產(chǎn)生二級炎癥介質(zhì)，放大或抵消原炎癥介質(zhì)的作用。 作用于一個或多種靶細胞，依細胞和組織類型的不同，效果不同。 分泌到細胞外或激活后，壽命短暫，很快衰變、降解，或被拮抗因子抑制或清除。 具有潛在的致?lián)p傷能力。,炎癥局部的血液流變學變化、細胞活動以及組織損傷和修復都與炎癥介質(zhì)的作用有關。 炎癥局部的典型表現(xiàn): 紅、腫、熱、痛、機能障礙和某些全身性反應如發(fā)熱、炎性細胞增多等都是多種炎癥介質(zhì)協(xié)同作用的結果。 由炎癥介質(zhì)誘發(fā)的炎癥反應，主要是機體消除有害因子的防御性反應，但在炎癥時激活和釋放的炎癥介質(zhì)，也可造成組織細胞的損傷。,炎癥介質(zhì)的來源,細胞來源的炎癥介質(zhì) ：,血管活性胺: 組織胺（histamine） 5-羥色胺 （5-HT） 花生四烯酸代謝產(chǎn)物: 前列腺素 (prostagladin, PG) 白細胞三烯 (leukotriene, LT) 脂毒素 (lipoxins) 白細胞產(chǎn)物：活性氧代謝產(chǎn)物 溶酶體酶,細胞來源的炎癥介質(zhì) ：,細胞因子（cytokine） 血小板激活因子 (platelet activating factor, PAF) 神經(jīng)肽: P 物質(zhì) 一氧化氮 (nitric oxide, NO),組胺： 來源：肥大細胞和嗜堿性粒細胞的顆粒 中，也存在于血小板。 作用：細動脈擴張、細靜脈通透性增加， 對嗜酸性粒細胞有趨化作用。 5-羥色胺： 來源：血小板和腸嗜鉻細胞。 作用：血管通透性增加。,血管活性胺：,Fig. A flat spread of omentum showing mast cells around blood vessels and in the interstitial tissue. Stained with metachromatic stain to identify the mast cell granules (dark blue or purple). The red structures are fat globules stained with fat stain.,Fig . Generation of arachidonic acid metabolites and their roles in inflammation. The molecular targets of action of some anti-inflammatory drugs are indicated by a red X. COX, cyclooxygenase; HETE, hydroxyeicosatetraenoic acid; HPETE, hydroperoxyeicosatetraenoic acid.,花生四烯酸代謝產(chǎn)物：,前列腺素（PG） 作用：擴張血管、血管通透性增加、白細胞滲出、發(fā)熱、疼痛 白細胞三烯（LT） 作用：收縮血管，血管通透性增加、白細胞滲出、支氣管痙攣 脂毒素 作用：抑制中性粒細胞的粘附和趨化作用，促單核細胞粘附；刺激血管擴張(LXA4)；LT的負調(diào)節(jié)因子,Fig. Biosynthesis of leukotrienes and lipoxins by cell-cell interaction. Activated neutrophils generate LTB4 from arachidonic acid-derived LTA4 by the action of 5-lipoxygenase, but they do not possess LTC4-synthase activity and consequently do not produce LTC4. In contrast, platelets cannot form LTC4 from endogenous substrates, but they can generate LTC4 and lipoxins from neutrophil-derived LTA4.,白細胞產(chǎn)物,氧代謝產(chǎn)物、溶酶體酶 來源 中性白細胞和單核細胞 作用 損傷組織 血管通透性增高 白細胞趨化作用 發(fā)熱,Fig. Ultrastructure and contents of neutrophil granules, stained for peroxidase activity. The large peroxidase-containing granules are the azurophil granules; the smaller peroxidase-negative ones are the specific granules (SG). N, portion of nucleus; BPI, bactericidal permeability increasing protein.,細胞因子,IL-1、2，TNF 來源 激活的淋巴細胞，單核細胞 作用 調(diào)節(jié)淋巴細胞活化、生長和分化； 調(diào)節(jié)自然免疫； 激活巨噬細胞； 刺激造血、調(diào)節(jié)未成熟白細胞生長、分化,IL-1、TNF在炎癥中的主要作用,TBD（to be continued）代表未知亞群。（Palmer MT, Weaver CT. Nat Immunol. 2010 Jan;11(1):36-40.）,不同的CD4細胞亞群,pt激活因子（PAF）,來源： 肥大細胞、嗜堿性粒細胞、中性粒細胞、單核細胞、內(nèi)皮細胞、血小板等 作用：參與炎癥的多方面過程 影響血流動力學改變 增加血管通透性 促進WBC與內(nèi)皮細胞粘附 影響趨化作用 促WBC脫顆粒 刺激WBC和其他細胞合成PG和LT,神經(jīng)肽（P物質(zhì)）,來源： 肺和胃腸道的神經(jīng)纖維 作用： 傳遞疼痛信號、調(diào)節(jié)血壓、刺激免疫細胞和內(nèi)分泌細胞的分泌作用 增加血管通透性（P物質(zhì)）,NO,來源： 內(nèi)皮細胞 巨噬細胞、腦內(nèi)的特異性神經(jīng)細胞,Fig. Functions of nitric oxide (NO) in blood vessels and macrophages, produced by two NO synthase enzymes. NO causes vasodilation, and NO free radicals are toxic to microbial and mammalian cells. NOS, nitric oxide synthase.,NO,Potent biological messenger,作用： 松血管平滑肌，括血管 減少血小板凝聚與粘附，抑制炎癥 抗感染 損傷細胞和組織,體液中的炎癥介質(zhì),補體系統(tǒng) (Complement system):C3a, C5a 激肽系統(tǒng) (Kinin system) :緩激肽 凝血纖溶系統(tǒng) (Coagulation and fibrinolytic factor)：凝血酶，a因子，纖維蛋白溶解酶,補體系統(tǒng)(complement system),由20種蛋白質(zhì)組成 以不激活的形式存在 激活：經(jīng)典途徑和替代途徑，激活C3、C5 在炎癥的復雜環(huán)境中，激活補體的三方面因素： 來自病原微生物： 抗原與抗體結合，通過經(jīng)典途徑激活； 內(nèi)毒素通過替代途徑激活 壞死組織釋放的酶激活 激肽、纖維蛋白和降解系統(tǒng)的產(chǎn)物激活補體 受炎癥滲出物中血漿酶、溶酶體酶的激活 補體對嗜中性粒細胞有趨化作用 嗜中性粒細胞釋放的溶酶體酶又能激活補體,補體系統(tǒng) (complement system),補體系統(tǒng)-通過經(jīng)典途徑和替代途徑激活,促進炎癥反應 過敏毒素C3a、C5a可使血管通透性增高 C5a是中性粒和單核細胞的趨化因子 協(xié)助消滅病原體 C3b具有調(diào)理素作用，增強中性粒細胞和單核細胞的吞噬作用。,激肽系統(tǒng)最終產(chǎn)物是緩激肽 產(chǎn)生肝細胞產(chǎn)生的一種-球蛋白，即血漿中的激肽原。 作用 擴張血管，血管通透性增加，明顯致痛作用。,激肽系統(tǒng),激肽系統(tǒng) kinin system,炎癥時 血管內(nèi)皮細胞損害 底膜膠原暴露 釋放組織蛋白酶 血漿中凝血因子激活 血漿激肽原酶原 肽釋放酶 激肽原 血管通透性增高 緩激肽 疼痛 支氣管、胃、腸、平滑肌痙攣 氣喘、腹瀉,凝血系統(tǒng),凝血因子的激活同時啟動了血液凝固系統(tǒng)和纖維蛋白溶解系統(tǒng) 激活的凝血系統(tǒng)： 凝血酶使纖維蛋白原轉(zhuǎn)化為纖維蛋白，釋放纖維蛋白多肽 Xa因子引起血管通透性，白細胞游出 凝血系統(tǒng)兩類物質(zhì)的作用 血管通透性增強 對白細胞有趨化作用,與激肽系統(tǒng)的激活有密切關系:激肽釋放酶使纖維蛋白溶解酶原轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維蛋白溶解酶。 作用： (1)溶解纖維蛋白 纖維蛋白降解產(chǎn)物(增加血管通性 (2)降解C3 C3a 產(chǎn)生血漿中的纖維蛋白酶原 纖維蛋白溶解酶 激肽釋放酶 作用消化纖維蛋白，其他血漿蛋白 纖維蛋白肽抗凝血，增加毛細管血通透性，吸引白細 胞游走,纖維蛋白溶解系統(tǒng),plasmin,thrombin,fibrin,fibrinogen,XII,XIIa,Clotting s.,Fibrinolytic s.,n,split products,fibrinpeptides,凝血纖溶系統(tǒng),Fig. Interrelationships between the four plasma mediator systems triggered by activation of factor XII (Hageman factor). Note that thrombin induces inflammation by binding to protease-activated receptors (principally PAR-1) on platelets, endothelium, smooth muscle cells, and other cells.,主要炎癥介質(zhì)及其作用(見下表),炎癥反應的主要介質(zhì),炎癥介質(zhì),Vasodilatation Vascular permeability,EDEMA,VASOACTIVE MEDIATORS Hstamine Bradykinin C3a C5a LT PG PAF NO,TISUE INJURY Trauma Ischemia Neoplasm Infectious agents Foreign particle,PRODUCTION OF INFLAMMATORY MEDIATORS,CHEMOTACTIC FACTORS C5a LTB4,inflammatory cells,ACUTE INFLAMMATION N P Mast cell,CHRONIC INFLAMMATION M L P,時間 介導 血管擴張 通透性 趨化 影響 中性 單核,數(shù)秒 神經(jīng)反射 細動脈收縮 動脈性充血 數(shù)分 組胺 細靜脈、Cap + 激肽 Cap + 靜脈性充血 補體 細靜脈 + + + WBC附壁 NO 細靜脈、Cap + 開始游出 1/21h PG 細靜脈、Cap 血流緩、停 LT + + + WBC游出 分解產(chǎn)物 細靜脈、Cap + 陽離子蛋白 + 細菌產(chǎn)物 + IL-8 TNF + +,炎癥介質(zhì)的作用,微量高效，有類似酶的特點； 互相聯(lián)系，作用于炎癥不同發(fā)展階段； 炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生，發(fā)揮效應及滅活，受到機體精確調(diào)控，使之處于動態(tài)平衡體系中。,炎癥過程：,介質(zhì),全身影響,局部變化,介質(zhì),變質(zhì),血管反應,組織損傷,過程,基本病變,修 復,測定細胞因子的主要方法,生物活性測定法 特異性較差 免疫學測定法 酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA) 、放射免疫分析(RIA) 和免疫放射分析( IRMA) 分子生物學法 Northern blot、原位雜交和逆轉(zhuǎn)錄酶-聚合酶鏈反應(RT-PCR) 細胞內(nèi)細胞因子的檢測 流式細胞術(flow cytometry) 和酶聯(lián)免疫斑點法(ELISPOT),ELISPOT檢測細胞因子優(yōu)點,靈敏度高。 在一百萬個陰性細胞中只要有一個分泌細胞因子的陽性細胞即可被檢測出來。 單細胞水平，活細胞功能檢測。 檢測單個細胞分泌。 檢測的過程中有活細胞培養(yǎng)與抗原刺激階段，檢測活細胞的功能。 操作簡便經(jīng)濟，可以進行高通量篩選。 無復雜的體外細胞擴增過程，不用同位素，不需大型的、專門的實驗儀器設備。,二、炎癥介質(zhì)與疾病的發(fā)生關系,（一）與動脈粥樣硬化和冠心病的 發(fā)生關系,目前， 越來越多的基礎和臨床研究都支持炎癥因子如白細胞介素- 1 B ( I L- 1 p ) 、 黏附分子等與動脈粥樣硬化( a t h e r o s c l e r o s i s ， A s ) 、 冠心病的血管內(nèi)皮損傷密切相關。 血管內(nèi)皮損傷修復與內(nèi)皮祖細胞(e n d o t h e l i a l p r o g e n i t o r c e l l s ，E P C s)的數(shù)量和功能有關。 炎性相關因子如C R P 、腫瘤壞死因子- 僅( T N F- )、I L- 1 、血管生成素( a n g i o g e n i n ，A n g )和基質(zhì)細胞衍生 因子- 1 ( s t r o ma l c e l 1 - d e r i v e d f a c t o r - 1 ， S D F-1 )等均會使 E P C s 的數(shù)量及體外血管生成能力下降，導致動脈粥樣硬化和冠心病等疾患。,（二）與心力衰竭的關系,研究表明， 心力衰竭時持續(xù)的炎癥反應均獨立于心力衰竭的病因?qū)W，代表了心力衰竭共同的病理學特征，也可能是共 同的病理生理學機制。 證據(jù)有：,1.由于血流動力學的改變，機械負荷過重和切應力可以誘導幾種細胞 因子的表達如單核細胞趨化蛋白-1 ( mo n o c y t e c h e mo a t t r a c t a n t p r o t e i n - 1 ，MC P- 1 ) 和I L- 8；缺氧和缺血是炎癥細胞因子如T N F - 、I L- 1 和 I L - 6的強有力的誘導者。 2. 在急性心肌梗死后的心力衰竭 中，單核細胞中活化的 T L R 4已經(jīng)被報道。在擴 張性心肌病患者中T L R s（T o l l樣受體）的活化至少部分解釋了感染、組織損傷和自身免疫之間的相互關 系，包括樹突狀細胞相關的炎