第三章 炎症 (Inflammation)
第一節炎症的概述 炎症 ( 局部區域 ) 的特徵 : 紅 (redness) 腫 (swelling) 熱 (heat) 痛 (pain) 及功能喪失 (loss of function) 等 炎症 (inflammation) 是由於血管的反應而使得體液及白血球在血管外的組織中聚集而形成 參與炎症反應的細胞和組織成分主要包含以下各項 : 1. 血球細胞 : 白血球 2. 組織細胞 : 肥胖細胞 纖維母細胞 巨噬細胞 3. 組織間質 : 膠原纖維 彈性纖維等
血球細胞
表 10-2 ( 細菌感染 ) ( 病毒感染 ) ( 在組織中 )
炎症的目的 1. 保護作用 : 最主要目的是要防止傷害的加重及擴大, 以保護受到傷害的組織和器官 溶解 破壞 稀釋炎症細胞 & 體液移除 2. 修復作用 : ( 發炎初期同時執行修復 ) 受傷的因素 受傷的細胞 炎症發生初期, 組織修復工作也同時開始直到傷害因素移除 包含 : 細胞再生和結疤 ( 纖維化 )
炎症的全身症狀 1. 發燒 (Fever) 是炎症所引起的全身症狀中最常見的, 特別是與感染相關的炎症 細菌毒素或前列腺素造成血管正常功能及神經的體溫調節異常 2. 白血球數量的改變 ( 白血球增多症 ) 通常細菌感染是引起嗜中性白血球增多症 (neutrophilia) 某些病毒感染會引起淋巴球增多症 (lymphocytosis) 過敏性反應或寄生蟲感染則是引起嗜伊紅性白血球增多症 (eosinophilia)
3. 全身蔓延 局部的炎症反應可能會因為病原入侵血管或淋巴系統而蔓延全身 造成的敗血症 (sepsis) 或菌血症 (bacteremia) (1) 敗血症 (sepsis) 細菌跑到血液中以外, 還必須有感染引起的全身性反應 ( 多處器官組織傷害 ) (2) 菌血症 (bacteremia) 就是細菌跑到血液中
第二節炎症的分類 ( 急性 & 慢性 ) 急性炎症 定義 : 急性炎症 (acute inflammation) 是指組織或器官因為有害物質的刺激而產生的一種立即且早期的反應, 通常是發生在數分鐘到數天等較短的時間之內 組織變化 : 主要是由於 (1) 血管性質的改變 ( 血管口徑增加 & 滲透性增加 ) 和 (2) 嗜中性白血球 ( 白血球浸潤 ) 為主的白血球浸潤所形成
二 組織的變化 (1) 血管性質的改變 : A. 血管口徑增加 : 早期的組織變化 1. 前列腺素 (prostaglandin) 血管 ( 微血管 & 小靜脈 ) 擴張血流增加造成紅和熱原因 2. 血流增加血管靜水壓增加漏出液 (transudate) 造成水腫和壓迫而引起疼痛和水腫的原因 B. 血管滲透性增加 : 3. 血管滲透性增加 ( 因內皮細胞產生隙裂, 血管外膠體滲透壓增加 ) 滲出液 (exudate) 亦會造成水腫也會刺激神經引起疼痛, 此外, 受傷組織分泌組織胺 (histamine) 緩激肽 (bradykinin) 也會刺激神經引起疼痛 4. 因液體不斷滲漏, 造成血管內血球濃度提高, 出現紅血球聚積, 此現象稱為鬱積
參 水腫 P. 4-4 1. 水腫 (edema) 又稱為浮腫, 是指組織間隙 ( 細胞 & 細胞間 ) 或體腔聚積了過量的體液, 特別是水分 2. 體液積存於肋膜腔內, 稱為水胸在心包膜腔內, 稱為心包積水在腹膜腔內, 稱為水腹或腹水在皮下組織出現廣泛性體液蓄積稱為全身水腫
正常 史達林微血管定律 : 動脈端 ( 水分流出 )= 靜脈端 + 淋巴管 ( 回收 ) 1 = 2 + 3 O2 CO2 圖 4-1 1 2 如果血液和淋巴液循環出入量相等, 即造成正常現象 ( 不會造成水腫 ) 3
有效過濾壓 ( 靜水壓 & 膠體滲透壓 ) 靜水壓 : 水的重力, 水向外推 ( 向外 ) 膠體滲透壓 = 白蛋白 肝臟製造白蛋白, 水向內吸 ( 向內 )
異常水腫 血液和淋巴液循環受阻, 即造成水腫是指組織間隙或體腔聚積了過量的體液 1 靜水壓上升 白蛋白 2 下降 漏出液增加 3 阻塞
+ 動脈端 : 靜水壓高液體流出靜脈端 : 組織間滲透壓高液體流出 相加達到平衡不會造成水腫若失衡會造成水腫 靜水壓高 蛋白質移出 ( 血管外 ) 膠體滲透壓增加 圖 3-1 血管孔徑變大 水腫
重要! ( 嗜中性白血球 ) ( 血管外 ) 表 3-1
第二節炎症的分類 ( 急性 ) 急性炎症 定義 : 急性炎症 (acute inflammation) 是指組織或器官因為有害物質的刺激而產生的一種立即且早期的反應, 通常是發生在數分鐘到數天等較短的時間之內 組織變化 : 主要是由於 (1) 血管性質的改變 ( 血管口徑增加 & 滲透性增加 ) 和 (2) 嗜中性白血球 ( 白血球浸潤 ) 為主的白血球浸潤所形成
( 二 ) 白血球的浸潤 : 將白血球送至組織發生傷害的地方 1. 白血球 : 具有的溶解 吞噬及破壞等功能, 是排除引發炎症的有害物質和壞死組織最主要的憑藉 (1) 最重要也是最早離開血管到達受傷組織的白血球是嗜中性白血球, 又稱為急性炎症細胞 (acute inflammatory cell) (2) 最快 (6-24h) 出現的白血球 (3) 又稱為多形核白血球, 吞噬能力次強 (4) 數目最多 (5) 外滲作用 = 趨化行為 ( 阿米巴運動 )
白血球由血管腔浸潤到組織間隙, 稱為外滲作用 (extravasation) 1. 2. 3. 4. 圖 3-2 5 阿米巴運動 6 吞噬作用
外滲作用 = 趨化行為 ( 阿米巴運動 ) 1 著邊 (margination) 白血球沿著血管壁流動, 炎症發生時, 血管內血球濃度升高及血流速度減緩等變化, 白血球逐漸聚集在血管內皮細胞的表面, 稱為著邊 2 滾動 (rolling) 內皮細胞的表面會同時顯現出某些黏著分子 (adhesion molecule) 著邊的白血球會沿著內皮細胞的表面緩慢滾動
3 黏著 (adhesion) 更多的黏著分子出現, 白血球便會和內皮細胞形成緊密的黏著, 甚至在血管壁見到一層白血球的覆蓋, 稱為鋪蓋現象 (pavementing) 4 血球滲出 (transmigration;diapedesis) 黏著的白血球可以藉由阿米巴運動般將偽足 (pseudopod) 伸入到內皮細胞間的孔縫中, 再經過本身的運動擠壓而穿過內皮細胞
移行 (migration) 白血球進入組織間隙後, 便會循著受傷區域所釋放出來的化學誘質 (chemoattractant), 而往受傷的區域移行, 稱為趨化作用 (chemotaxis) 吞噬作用 (phagocytosis) 吞噬作用和酵素溶解作用是白血球在炎症反應中最重要的兩個功能, 其中又以嗜中性白血球及巨噬細胞具有較強的能力 1. 認知 (recognition) 2. 吞食 (engulfment) 3. 破壞 (degradation)
認知 : 須經過免疫球蛋白 補體調理才能被白血球認識而接合吞食 : 被已認知的異物, 白血球利用偽足吞食形成吞噬體和溶酶體融合破壞 : 需氧性化學反應產生活性含氧代謝產物, 例如 : 過氧化氫 : 殺菌物 1 認知 2 吞食 活性含氧代謝產物 白血球 圖 3-3 3 破壞 過氧化氫 : 殺菌物
組織的傷害 急性炎症過 : 好處 : 排除有害因素, 修復作用 壞處 : 造成加重炎症反應
三 後續的變化 1 恢復正常 2 化膿細菌感染 4 圖 3-4 若炎症無法排除, 急性疾病轉呈慢性 例如 : 消化性潰瘍 3 * 機化 結締組織所取代形成纖維性沾連
貳 慢性炎症 1 定義 慢性炎症 (chronic inflammation) 是指炎症反應的發生在數週到數月等較長的時間之內 2 原因 : A 急性炎症的慢性化 B 慢性炎症也可以不經由急性炎症的變化 而直接發生 例如 : 結核桿菌 無法分解的異物 自體免疫病 遲發性過敏反應 矽膠瘤 紅斑性狼瘡
二 組織的變化 : (1) 單核球的浸潤 (2) 組織的破壞 (3) 纖維化 A. 單核白血球的浸潤 : 巨噬細胞 a. 白血球的浸潤是以單核的巨噬細胞 漿細胞和淋巴球為主, 又稱為慢性炎症細胞 (chronic inflammatory cell) b. 單核球 ( 血液中 ) 會 (48h) 外滲作用至 ( 組織中 ) 巨噬細胞 ( 單核 & 多核 )
二 組織的變化 : (1) 單核球的浸潤 A. 單核 & 多核巨噬細胞功能 ( 吞噬能力最強 ): 分泌酵素 活化含氧代謝物 化學物質 造成組織的破壞與傷口纖維化 ( 慢性炎症主要特徵 )
B. 淋巴球的功能 : 單核白血球的浸潤 (1) 外滲至組織中與抗原結合刺激而活化 (2) 製造釋放許多的化學物質後刺激活化單核球及巨噬細胞 (3) 巨噬細胞也會活化淋巴球 C. 漿細胞製造和釋放抗體 (antibody) 以中和抗原 D. 肥胖細胞 (1) 食物或藥物等引起的過敏性反應 (anaphylactic reaction) 中, (2) 會和免疫球蛋白 E(IgE) 結合而釋放出化學物質 ( 組織胺 ) 可以破壞或中和過敏原 E. 嗜伊紅性白血球 (1) 藉由 IgE 結合的過敏性反應及寄生蟲感染等情況下, (2) 會釋放出含有主要鹼性蛋白質 (major basic protein) 的化學物質, 可以破壞或中和過敏原和寄生蟲
(2) 組織的破壞 慢性炎症細胞含有多種的酵素 化學物質及活性含氧代謝產物被釋放到組織中而造成組織的破壞 例如 :COPD( 慢性阻塞性肺病 ) 因為慢性炎症造成肺泡組支持續破壞和纖維化, 導致肺 臟功能損失 (3) 組織的纖維化 ( 微血管增生 + 結締組織 = 肉芽組織 ) 巨噬細胞含有某些化學物質可以促使被破壞的組織區域發生小血管增生 (angiogenesis) 及結締組織的生長而形成肉芽組織 (granulation tissue), 進而造成纖維化
第三節炎症的形態一 化膿性炎症 化膿性炎症 (suppurative inflammation) 又稱為膿性炎症 (purulent inflammation) 特徵是在炎症區域會出現大量含有嗜中性白血球 壞死細胞及組織液的膿性滲出液例如 : 急性化膿性闌尾炎 ( 考 ) 常因化膿細菌感染 : a 綠膿桿菌 : 藍綠色膿性滲出液 b 金黃色葡萄球菌 : 黃色膿性滲出液
化膿性炎症又區分為 : 1 膿瘍(Abscess): 一個封閉範圍, 發生於深部組織 是指膿性滲出液聚積在組織或器官中的一個封閉範圍內, 大多是因為深部組織的化膿性細菌感染 例如 : 肝臟膿瘍 在膿瘍的周圍形成肉芽組織甚至是纖維化, 則在膿性滲出液被引流或吸收掉後, 會在膿瘍發生的地方留下一個空洞
2 膿瘻 (Sinus) 是指膿瘍周圍沒有完全的封閉, 所以膿性滲出液可以經由組織破壞所形成的管道, 而開口於體表或連通於另一個空腔 例如 : 肛門膿瘻 3 瘻管 (Fistula) 是指膿瘍的膿性滲出液可以經由組織破壞所形成的管道, 同時連通於兩個空腔或一個空腔和體表 例如 : 肛門膿管
4. 蓄膿 (Empyema) 是指膿性滲出液聚積在原來的體腔中 例如 : 蓄積在肋膜腔造成膿胸 5. 膿血症 (Pyemia) 又稱為轉移性膿瘍 (metastatic abscess), 是因為化膿性細菌進入血液中而隨著散布各處, 造成組織器官的多發性膿瘍 6. 膿尿症 (Pyuria) 是指尿液中出現膿性滲出液, 通常表示泌尿系統中的腎臟等器官有化膿性炎症發生
二 肉芽腫性炎症 是一種慢性特殊炎症與感染 & 免疫有關 肉芽腫性炎症會在組織器官中形成數目不一的肉芽腫 (granuloma) 組成是巨噬細胞變形來的類上皮細胞聚集, 同時周圍伴隨有以淋巴球和漿細胞為主的單核白血球浸潤 多數肉芽腫內的類上皮細胞會形成數目不一的多核巨細胞 A. 細胞核呈現馬蹄狀排列 : 蘭漢氏巨細胞 B. 細胞核呈現不規則排列 : 異物性巨細胞 分兩種 : A. 異物性肉芽腫性炎症 B. 免疫性肉芽腫性炎症
A. 異物性肉芽腫性炎症 (Foreign Body Granulomatous Inflammation) 是由於非活性的異物出現在組織中, 無法被單一的巨噬細胞所吞噬, 也不會引起免疫反應 可以看見異物被類上皮細胞及異物性巨細胞包圍而形成異物性肉芽腫 (foreign body granuloma) 縫合線所造成的發炎 異物不規則細胞核的異物性巨細胞
B. 免疫性肉芽腫性炎症 (Immune Granulomatous Inflammation) 是因感染或一些不明原因, 引起與 T 淋巴球相關的一連串免疫反應所形成 1. 乾酪性肉芽腫性炎症 (caseating granulomatous inflammation) 2. 非乾酪性肉芽腫性炎症 (non-caseating granulomatous inflammation) 乾酪性壞死蘭漢氏巨細胞結核桿菌感染 沒有壞死組織類肉瘤病
乾酪性肉芽腫炎症 表 3-3 例如 : 縫合線 非乾酪性肉芽腫炎症
三 漿液性炎症 是指炎症的發生伴隨有漿液性滲出液 (serous exudate) 的滲出和聚積 漿液性滲出液 : 一種澄清呈現稻草顏色和少量蛋白質與血球 常見於心包膜炎 (pericarditis) 肋膜炎(pleuritis) 及腹膜炎 (peritonitis) 等 ( 主要因為 : 體腔表面的漿膜發炎分泌漿液造成 ) 燒傷或病毒感染 : 水泡病變主要因為漿液性滲出液由血管滲出而積聚在表皮和真皮層
四 纖維蛋白性炎症 : 纖維蛋白性炎症 (fibrinous inflammation), 主要是體腔表面的漿膜嚴重發炎, 如心包膜 (pericardium) 肋膜 (pleura) 及腹膜 (peritoneum) 等 大量的纖維蛋白可以滲漏出血管而形成纖維蛋白性滲出液 (fibrinous exudate) 在光學顯微鏡下觀察, 纖維蛋白呈現嗜伊紅性的網狀結構或無定型的凝塊 少量纖維蛋白會溶解消退過多纖維蛋白會引起纖維母細胞血管增生發生纖維化體腔形成纖維性粘連
五 卡他性炎症 1 卡他性炎症(catarrhal inflammation) 又稱為黏膜性炎症, 主要是發生在上呼吸道黏膜 (mucosa) 的炎症 例如 : 感冒 2 在組織變化上, 可以看到黏液大量分泌 黏膜細 胞脫落 黏膜水腫及充血等
六 潰瘍性炎症 指在組織或器官的表面發生炎症而出現局部性的缺損和凹陷 最常見於皮膚和黏膜, 消化性潰瘍 ( 表面 ) 下肢靜脈炎引起皮膚潰瘍 ( 深層 ) 急性潰瘍性 & 慢性潰瘍性 糜爛 (erosion) 是一個類似潰瘍的組織變化, 不過缺陷比較表淺 只侵犯上皮層, 不會至黏膜下層 比較 : 潰瘍為深層受損 糜爛為淺層受損
七 偽膜性炎症 是在發生炎症的組織表面形成一個灰白色的膜狀構造, 稱為偽膜 (pseudomembrane) 偽膜是由炎症滲出液中的纖維蛋白 白血球, 以及壞死組織等凝集所形成 常見於黏膜組織 例如 : 大腸發生偽膜性結腸炎咽喉發生白喉
八 出血性炎症 是指發生炎症的組織受到嚴重傷害, 導致血管也發生破損或壞死, 所以會有大量的紅血球混雜在滲出液中 例如 : 慢性胃潰瘍 : 出血性胃炎耶爾森氏菌引起鼠疫
九 壞死性炎症 是指炎症發生時伴隨有明顯的組織壞死現象 例如 : 高血壓造成壞死性小動脈炎 微生物感染引起的濕性壞疽 不明原因壞死性淋巴腺炎
第四節組織的修復
壹 組織修復的方式 排除受到傷害及壞死的細胞, 並且修復 (repair) 受傷的組織器官, 是個體得以維持生存的重要條件 依嚴重程度重修區分成再生 (regeneration) 及纖維化 (fibrosis) 一 再生 再生是指在組織受傷後, 相同種類的細胞會增生來取代及填補死亡與缺損的組織細胞, 所以組織可以恢復原來的功能和形態
依據增生能力的不同, 將細胞分為三種 : 1. 細胞週期不斷循環生長很快 重要! 圖 3-15 2. 3. 細胞週期可離開, 又再進入, 生長速度適中 細胞週期永久離開不能再生
不穩定細胞 (Labile Cell) 1. 是增生能力最強的一種細胞, 藉由不斷進行的有絲分裂, 細胞數目便會增加 2. 最常見的不穩定細胞是在上皮組織 (epithelial tissue)( 表皮細胞 ) 及造血組織 (hematopoietic tissue) 的幹細胞 (stem cell) 3. 受傷的組織若含有不穩定細胞, 則組織便可以再生為主要的修復方式
穩定細胞 (Stable Cell) 1. 穩定細胞又稱為靜止細胞 (quiescent cell), 是一種已經離開細胞生長週期且已分化的細胞 2. 一旦受到傷害, 可以再次的進入細胞的生長週期, 且進行細胞增生 3. 例如 : 肝臟細胞 胰臟細胞 纖維母細胞 平滑肌細胞血管內皮細胞 4. 受傷的組織若含有穩定細胞, 則組織便可以再生為主要的修復方式 永久細胞 (Permanent Cell) 1. 永久細胞是一種已經永久離開細胞生長週期 已分化, 且永遠不再分裂的細胞 2. 個體出生後便已完全喪失增生的能力 3. 例如 : 中樞神經系統神經元, 骨骼肌細胞 心肌細胞 4. 受傷的組織若含有永久細胞, 則組織便可以纖維化為主要的修復方式
重要! 表 3-4 上皮組織造血組織 ( 幹細胞 ) 肝臟細胞胰臟細胞纖維母細胞平滑肌細胞血管內皮細胞 中樞神經骨骼肌細胞心肌細胞骨細胞 ( 可再生 )
二 纖維化 受傷的組織如果無法由相同細胞的增生來修補, 則組織的修復便必須依賴結締組織的增生來進行 可以增加受傷組織的應變強度及防止傷害擴大, 不過無法恢復組織原來的形態和功能 常發生於無法再生的組織 ( 神經, 肌肉細胞 ) 例如 : 心肌梗塞 如何進行纖維化 : 1. 新血管的形成 1) 炎症細胞和組織細胞釋放化學物質除了對抗病原亦促使血管內皮細胞往受傷區域移行 增生 成熟而形成新的小血管 2) 小血管可以供應組織需要的氧氣和養分
2. 纖維母細胞的移行和增生組織受傷的區域可以在 3~5 天左右形成一個由新生血管和纖維母細胞組成的鬆軟組織, 稱為肉芽組織 (granulation tissue) 3. 細胞外母質 (Extracellular Matrix) 的沉積當修復持續的進行, 內皮細胞及纖維母細胞的增生會逐漸減少, 而且纖維母細胞會製造合成更多的膠原 (collagen), 所以細胞外母質中將會含有大量沉積的膠原 4. 重組織 (Remodeling) 在受傷組織纖維化以形成瘢痕的同時, 會產生酵素, 可以調節且重整纖維組織各個成分的質量以滿足組織修復的需求
貳 傷口的癒合 ( 重要!) 第一期癒合 第一期癒合又稱為初期癒合 (primary union), 是最簡單的傷口癒合方式 傷口切面平整 乾淨 狹窄 組織受傷範圍不大 傷口會迅速被凝固的血液填滿, 並且在傷口表面會結痂 例如 : 縫合外科傷口 第二期癒合 第二期癒合又稱為續發性癒合 (second union) 傷口切面不平整 感染 缺損過大 癒合時間長 會引發嚴重的炎症反應以破壞和清除病原及壞死細胞, 並且形成大量的肉芽組織來填補傷口, 且真皮層也會因為嚴重的組織纖維化而發生攣縮 (contraction)
圖 3-17 ( 重要!) 3 天 5 天 1 週後 -10% 1 個月 -50% 3 個月 -70-80%
三 影響傷口癒合的因素 : ( 重要!) 表 3-5
參 合併症 1. 瘢痕 ( 指膠原纖維過度增生 ) 裂開和潰瘍 如果組成瘢痕的纖維組織有缺陷, 則瘢痕可能會因為壓力而裂開 (dehiscence) 例如 : 腹部手術後過度用力 如果在癒合過程中沒有足夠的血液供應, 則表皮可能會出現潰瘍 (ulceration) 2. 肥大性瘢痕和瘢瘤 肥大性瘢痕 (hypertrophic scar) 是指在瘢痕中有較多的纖維組織形成, 可以看到類似腫瘤般的突起 瘢瘤 (keloid)( 俗稱蟹樣腫 ) 是因為過多的膠原纖維堆積而造成
3. 贅肉和硬纖維瘤 贅肉 (proud flesh) 又稱為贅餘肉芽 (exuberant granulation), 是肉芽組織過度生長而形成 硬纖維瘤 (desmoid) 則是纖維母細胞及其他結締組織的成分過度增生所造成 4. 攣縮和粘連 攣縮 (contraction) 和粘連 (adhesion) 都是因為組織的纖維化而限制組織及器官的活動 5. 變形