1、第四章 巨噬细胞与后期炎症巨噬细胞功能 呼吸道 感应侵入 慢性炎症 吞噬作用 炎症恢复期 产生 NO 症状 活化 代谢发生改变 受体 急相蛋白 外源微生物的命运 系统性炎症反应综合症 静脉注入的可溶性蛋白 细菌脓毒性休克 经其他途径注入的抗原的命运 移植与宿主疾病 消化道 蛋白折叠错误所引起的疾病 细菌败血性休克嗜中性粒细胞作为机体的第一道防线，可快速移动、吞噬并杀死侵入机体的微生物，但并不能杀死所有的侵入微生物。因此机体就会起用一个由巨噬细胞组成的“支持”系统。巨噬细胞在反应时间上较嗜中性粒细胞慢；但其抵抗微生物的能力更强；并可使机体产生获得性免疫反应。嗜中性粒细胞只有一个功能，即就是消灭侵
2、入机体的微生物，而单核细胞和巨噬细胞的功能具有多样性。它们不仅可以作为感应细胞而引发炎症，并且在后期的清除过程中发挥重要作用。巨噬细胞功能感应侵入如第二章所述，巨噬细胞具有 Toll 样受体，因此可监控细菌、病毒的侵入。巨噬细胞反应时产生一些细胞因子，其中最主要的是白细胞介素 1（IL-1）和肿瘤坏死因子 （TNF-） 。吞噬作用与那些影响嗜中性粒细胞介导单核细胞黏附到血管内皮细胞有相似的过程。通过选择素结合，介导细胞旋转，单核细胞整合素结合血管壁上的配体后停止运动。单核细胞通过 2 整合素结合到 ICAM-1 上而紧密地结合到内皮细胞，并且沿血管壁移动。在这些组织当中，将这些单核细胞称为巨噬
3、细胞。粒细胞到达炎症区域后几个小时，巨噬细胞才到达。细菌产物和补体活化后的产物（如 C5a）吸引巨噬细胞，受损的细胞或组织释放的分子也可吸引巨噬细胞。将死的粒细胞释放胰肽酶、胶原酶，并产生一些趋化因子。粒细胞产生的防御素和其他的多肽吸引单核细胞和巨噬细胞。在 IL-6 的作用下，活化的粒细胞和内皮细胞产生可选择的趋化性细胞因子，又称为单核细胞化学引诱蛋白（CCL2 ） 。粒细胞是免疫系统中的殉者：其首先到达并袭击外源物，在将死去时又吸引巨噬细胞向外源物侵入部位移动。巨噬细胞的吞噬过程与粒细胞相似。巨噬细胞通过氧化和非氧化两条途径杀死微生物。与粒细胞相比，巨噬细胞具有持久、可重复的吞噬活性。而巨
4、噬细胞还具有一个额外的功能，即就是清除死的和将死的细胞。产生 NO在一些哺乳动物身上，尤其是啮齿类动物、牛、绵羊和马（不包括人类、猪、山羊、兔） ，微生物的产物可使巨噬细胞合成诱导性一氧化氮合酶（NOS1） 。这种酶以 NADPH 和氧作用于精氨酸而产生大量的一氧化氮（NO）和瓜氨酸（图 4 1） 。虽然 NO 本身不具有高的毒性，但其可与过氧化物反应产生具有高反应性和毒性的氧化剂如过氧亚硝基阴离子和 NO2 自由基：NO+O2- OONO- HOONO OH+NO2持续不断产生的 NO 促进巨噬细胞有效消除细菌、真菌、原虫、蠕虫和肿瘤细胞。NO 可结合一些自身限制性酶如核糖核酸还原酶，并且可
5、以阻断 DNA 的合成。NO 同样可阻断线粒体亚铁血红素呼吸酶的作用。这里特别注意的是，不是所有的巨噬细胞都产生 NO（这些产生 NO 的巨噬细胞被划分为 M1 细胞） 。其他的巨噬细胞被称为 M2 细胞，其可在精氨酸酶作用下将精氨酸转变为鸟氨酸，但不产生 NO。这两种巨噬细胞在防御保护机体方面发挥的作用完全不同。如果 M1 细胞活化，则可抵御侵入的微生物，而且产生促炎性细胞因子。M2 细胞的作用则相反：降低炎症反应，产生的细胞因子抑制免疫反应。这些 M2 细胞在损伤修复中发挥重要作用，可提高血管形成、组织改造和组织修复。当需要炎症时，M1 细胞在炎症早期发挥作用。而另一方面，在组织修复过程中
6、，M2 细胞则出现在后期炎症当中。图 41 在巨噬细胞中，精氨酸有两种代谢途径。在 NO 合酶的作用下产生的 NO 是主要的抗微生物感染途径和 M1 巨噬细胞的主要特点。在精氨酸酶作用下， M2 细胞产生鸟氨酸，降低抗微生物活性。（精氨酸；精氨酸酶；鸟氨酸；瓜氨酸；琥珀酸；一氧化氮合酶 2；NO；2NOO 2 2NO2；2NO 2；N 2O4；NO 2-；NO 3-）活化尽管单核细胞和处于静止状态的巨噬细胞都是有效的吞噬细胞，而其在在先天性免疫中的活性都较高。其通过 Toll 受体的配体如脂多糖、 cpG DNA、细菌糖类、热休克蛋白和炎性产物来活化。活化水平依赖于刺激原，部分细菌如肺结核杆菌
7、才能更为有效的活化巨噬细胞。因此，当单核细胞首先到达炎性组织之后，提高溶菌酶的产生，增强其吞噬活性、增加抗体和补体受体的表达，分泌更多的蛋白酶（图 42） 。炎性巨噬细胞产生的细胞因子，特别是 TNF- 和 IL-12 可活化自然杀伤性细胞。反过来，自然杀伤性细胞分泌的 IFN- 可以进一步活化巨噬细胞。IFN- 上调许多不同的基因，特别是诱导性 NO 合酶的基因。因此在 IFN- 和分枝杆菌共同作用下，NOS2 基因上调 400 倍。增加产生的 NO 和活化的巨噬细胞成为微生物的潜在杀手。图 42 巨噬细胞有三种活化途径。在 Toll 样受体的作用下活化，在 IFN- 作用下活化，或可能经历
8、一个“可选择的活化”以起到抑制作用。 （先天性活化；增加的：溶菌酶、吞噬作用、膜受体；TLRs 和相关受体；免疫活化；增加的：大小、运动性、膜活性、溶菌酶、吞噬作用、微生物活性、MHC表达；IFN- 微生物刺激；静息性巨噬细胞/单核细胞；IL-4/IL-13 ；选择性活化：增加组织修复、 MHC表达、降低微生物的破坏性）受体巨噬细胞表面有多种不同的受体蛋白（图 43） 。前面描述了可识别微生物组分的 Toll 样受体。巨噬细胞同样具有抗体受体，比如，CD64（FcR）是一高亲和性抗体受体，表达在单核细胞、巨噬细胞以及少量的粒细胞上。像其他的抗体受体一样，CD64 结合抗体分子的 Fc 区域，因
9、此也称为 Fc 受体（FcR） 。IFN- 提高 CD64 的表达。人的巨噬细胞同样携带两个低亲和力的抗体受体，CD32（FcR）和CD16（Fc R） 。牛巨噬细胞上有一个独特的 FcR，称为 Fc2R， 可以结合到与 IgG2 抗体一同孵育的颗粒上。巨噬细胞上同样有补体组分的受体，包括 CD35（CR1） ，是 C3b 的主要受体，整合素 CD11b/CD18同样是 C3b 片段的受体。这些受体就可使与 C3b 一起孵育的微生物结合到巨噬细胞上（ box4-1） 。图 43 巨噬细胞表面表达的一些主要受体及其功能。 （转运受体；铁传递蛋白；细胞因子受体；补体受体；抗体受体；CD71/CD2
10、5/IL-2/CD64(Fc R)/CD32(FcR)/ CD16(FcR)/CD35(CR1)/CD11b/18(CR3)）Box41 控制先天性免疫的基因对分枝杆菌、布鲁氏菌、沙门氏菌、利什曼原虫的先天性抵抗是由称为 NramP 的基因控制，其存在于人类、狗、鼠、野牛、红鹿、牛和鸡身上。在巨噬细胞中，NramP 基因编码一个离子转运蛋白即自然抵抗相关蛋白（NramP1） 。在吞噬时， NramP1 在吞噬体膜上形成，随后在吞噬体外作用于二价离子泵，通过剥夺其金属离子而抑制细胞内寄生虫的生长发育。牛身上的等位基因可有效活化巨噬细胞并控制体内的流产布氏杆菌的生长。抵抗和易感等位基因的差别与在
11、NramP 基因中的单核苷酸发生置换相关。如上一章所述，整合素可使巨噬细胞结合其他细胞、结缔组织分子如胶原质和纤维素、一些补体分子。在狗的巨噬细胞上鉴定到一个新的整合素 d2，其配体和功能还不清楚。巨噬细胞同样有甘露醇结合受体（CD206） ，可在小囊中结合甘露糖和海藻糖或侵入的微生物脂多糖，可使巨噬细胞结合并消化非调理性细菌。巨噬细胞还有另外一个重要的受体 CD40 促进巨噬细胞和淋巴细胞间的交流，其配体称为 CD40 配体（CD154 或 CD40L） ，存在于 T 细胞上。巨噬细胞可经 CD40 收到活化信号。当以此途径活化时，巨噬细胞增加细胞因子的合成和 NO 的产生，同样其存活时间延
12、长。外源物的命运巨噬细胞遍布全身，因此可以通过多种途径捕获侵入机体的微生物。例如，经静脉注入的细菌会被巨噬细胞很快从血液中清除掉。其最终的命运由感染的动物类型决定。在狗、实验用的啮齿类动物和人类身上，细菌和其他的颗粒物（8090）主要是在肝中被捕获并清除。肝的这种清除机制已经研究的比较清楚了。在过去的很多年，人们认为循环中的细菌是通过位于肝中的巨噬细胞（枯否氏细胞）吞噬，并从血流中将其清除，但这一过程比较复杂。循环中的细菌确实被枯否氏细胞捕获，但只是结合到细胞外。细菌产物与 TLR 相互作用，刺激枯否氏细胞分泌 TNF- 和 IL-1。这些细胞因子吸引循环中的中性粒细胞，并通过细胞表面整合素结
13、合到枯否氏细胞。结合的粒细胞随后消化并清除细菌。经吞噬后，粒细胞开始降解和经历细胞凋亡等过程。完整的凋亡的粒细胞随后被消化，并被枯否氏细胞毁灭，因此毒性代谢产物和蛋白酶不会逃脱。在急性炎症过程中，肝中的中性粒细胞阻断微生物破坏，而巨噬细胞阻断由逃逸的粒细胞所产生的降解产物对组织的损伤。相反，在牛、绵羊、山羊、鹿、单峰驼、猪、马、猫等动物身上，颗粒主要是由位于肺中的小血管的巨噬细胞清除（肺血管内巨噬细胞） （表 41 和图44） 。这些血管内巨噬细胞被吸引游走到肺毛细血管内皮（图 45） 。表 41 家畜哺乳动物清除血流中的颗粒的位点物种 位置（）兔狗豚鼠大鼠老鼠猫小牛绵羊肺0.66.51.50
14、.51.0869394肝/脾83808297941466图 44 狗和猫分别经过不同途径清除血流中的细菌。狗主要通过肝中的枯否氏细胞，而猫则是依赖于血管内皮巨噬细胞。图 45 七日龄小猪的肺血管内细胞（M） 。细胞有很多伪足、电子密度高的铁蛋白体、吞噬体和脂滴。其紧密附于厚的血窦组织屏障（气血屏障） （毛细血管内皮 E 和肺泡上皮基膜间含有纤维原细胞F 和啮槽上皮细胞 P） ，在相近的黏附区域， 可见细胞间桥的质膜。在一些物种中，肝的清除能力很重要，大的病毒或细菌经过肝时即可被完全清除（图 46） 。相对于肝，脾是一个有效的过滤器，但是一个小的器官，只能捕获较小的物质。脾和肝以不同的方式清除微
15、粒。脾巨噬细胞有抗体的受体（CD64） ，与抗体孵育的微粒在脾中被清除。相反，肝中的吞噬细胞表达补体受体（CD35） ，因此与补体作用的微粒在肝中被清除。从血液中清除微粒的速率由调理素如纤维连接蛋白或甘露醇结合性凝集素调控。如果给动物经静脉注入大剂量的胶态炭，调理素暂时性被耗竭，其他的颗粒（如细菌）将不会从血流中清除。在这种情况下，单核吞噬细胞系统即被“封闭” 。如果存在特异性抗体，从血中清除微生物的能力提高，因为调理素提高粒细胞和巨噬细胞的捕获效率。若无抗体或细菌有抗吞噬的脂多糖小囊，清除效率则下降。一些复合物如细菌内毒素、雌激素、单纯的脂质可刺激巨噬细胞活化，增加清除细菌的能力。类固醇和其
16、他的药物可降低巨噬细胞的活性，从而降低了清除效率。图 46 清除血中细菌（一发生 E.coli 的小猪） 。无抗体时，缓慢且不完全清除血中的细菌。 （血中可见的细菌；无抗体；有抗体；注入后的时间）静脉注入的可溶性蛋白如果不认真处理，可溶性的蛋白分子会自动聚集。经静脉注入可溶性蛋白后，粒细胞和巨噬细胞会很快清除这些蛋白聚集体。而仍为可溶状态的未聚合蛋白留下来，并通过血流分布全身。小的蛋白（不到 60kDa）同样可经血管外的组织液分布全身。这些蛋白一旦分布，就会像对待其他的体内蛋白一样，被机体分解代谢，从而缓慢地渐渐的降低其在体内的浓度。数天之内，动物即可产生针对此蛋白的免疫反应。抗体与外源性抗原
17、结合，形成抗原抗体复合物。吞噬细胞清除血液中的这些抗原抗体复合物，亦清除所有的外源蛋白（图 47） 。在一定条件下，抗原经历的分布、代谢和免疫清除这三种清除模式发生变化。例如，动物以前从未接触过此抗原，则需要 510 天才可能产生抗体，并通过免疫途径将其清除。另一方面，如果动物接触过此抗原，则在 23 天后发生二次免疫反应，渐进的代谢期相应缩短。如果在注入抗原时存在抗体，则免疫清除随即发生，也不存在代谢作用。如果注入的不是抗原，或未曾发生免疫反应，则代谢会继续进行下去，直至所有的物质被清除。图 47 清除血中的可溶性抗原。注意清除有三个时期。 （循环抗体；分布；代谢；免疫清除；天数）经其他途径
18、注入的抗原的命运将外源物注入组织后，会出现一些损伤和炎症。在损坏组织释放的趋化因子作用下，中性粒细胞和巨噬细胞迁移至注射部位。这些细胞吞噬注射物。巨噬细胞吞噬抗原后，由树突状细胞对其加工，最终刺激机体产生免疫反应。抗体和补体（第 15 章）与抗原性物质相互作用，产生更多的趋化因子，吸引更多的吞噬细胞，最终增强其消除作用。在易感动物中，捕获抗原的树突状细胞称为朗格罕氏细胞，定位于皮肤，可捕获外源分子并直接将其提呈给淋巴细胞。因此皮内注射的抗原才能刺激机体产生最为有效的免疫反应。可溶性物质注入组织，可通过淋巴系统的组织液重新分布，最终到达血循中，因此机体处理经此途径的抗原物质的方法与静脉注射的抗原
19、相同。任何提呈的物质都是被血中的粒细胞或组织中的巨噬细胞或由组织液流经的淋巴结的巨噬细胞或树突状细胞吞噬。消化道正常情况下，消化酶可将流经小肠的分子降解为小的片段。但是仍有部分外源分子以完整结构通过小肠上皮。细菌的脂多糖和与脂质相关的分子就是这方面的特例，在乳糜微粒（chylimicron）中以完整的分子形式被吸收。从小肠进入血液的颗粒可由肝中的巨噬细胞立即清除，而进入小肠淋巴的颗粒由肠系膜（mesenteric ）淋巴结捕获。呼吸道吸入颗粒的命运依赖其大小。大的颗粒（直径大于 5m 的）沉积在气管到细支气管的呼吸道上皮的黏膜层（见图 203） 。这些颗粒随后在咽喉附近的粘液流带走或经咳嗽而咳
20、出。大多数到达肺泡的颗粒被肺泡巨噬细胞吞噬，并将它们带回到细支气管泡的间桥（junction） ，由经过的粘液将其带走。然而，肺泡会吸收部分颗粒，小的颗粒经过这种途径吸收后排至排出淋巴结，可溶性分子进入血循则分布全身。当吸入大量的颗粒时，如工作在在工业灰尘或烟雾中的工人，会暂时封闭肺泡巨噬细胞系统，肺对侵入的微生物更为敏感。慢性炎症如果外源物未被及时清除而长时间存在于体内，炎症过程将一直持续，并转为慢性。这种慢性炎症包括细菌感染如肺结核分枝杆菌、真菌如隐球酵母、寄生虫如肝吸虫、或无机物的存在如石棉（crystal ） 。大量 巨噬细胞、纤维原细胞和淋巴细胞聚集在持续性物质周围。组织学观察发现，
21、这些细胞聚集在上皮，因此将这些聚集的巨噬细胞称为上皮样细胞。如果包围的颗粒较大而不能被单个巨噬细胞吞噬消化时，这些细胞发生融合，形成多核巨细胞。上皮样细胞和巨细胞是结节和肺结核患者持续性炎症的显著特征（第 29 章） 。在这些所有情况下，长时间存在的外源物吸引更多新的巨噬细胞、纤维原细胞以及过多的胶原质沉积在受损组织。外源物周围所受到的损伤形成肉芽肿（图 48） ，由颗粒性的表面组织组成：沉积的巨噬细胞、淋巴细胞、疏松结缔组织和新的血管组成。这种颗粒性的粗糙组织是源于，当切割组织后，表面出现颗粒状物，实际上这种小粒是新的血管。图 48 慢性炎症的发病机理。 （组织受损时间延长；巨噬细胞受损；吞
22、噬细胞沉积；清除受损组织；刺激物刺激所产生的吞噬活性；IL-1/TNF-/TGF-/纤维原细胞因子；纤维化；形成肉芽肿）如果持续性刺激物是非抗原性“外源体” （如硅石、滑石或矿物油） ，只有极少数的中性粒细胞或淋巴细胞被吸引至损失部位。形成的上皮样细胞和巨细胞意欲破坏这种物质。若此物质（如像石棉）对巨噬细胞有毒性，则会释放巨噬细胞酶，导致更多的组织受损并最终此处纤维化，形成严重的疤痕。如果刺激物具有抗原性，由于释放的细胞因子和免疫持续受到刺激，肉芽肿中就会含有大量的淋巴细胞、巨噬细胞、纤维原细胞、少量粒细胞、嗜酸性细胞和嗜碱性细胞（图 49） 。肉芽肿中缓慢活化的巨噬细胞分泌 IL-1，其通过
23、纤维原细胞刺激胶原质沉积，并最终在健康与受损部位间建立一道屏障。引起这种反应的抗原包括细菌如 cycobacteria 和流产布氏杆菌、寄生虫如肝吸虫和血吸虫。不管是否由免疫学或外援体反应造成，慢性肉芽肿反应在临床上有重要意义，其可扩大并损害正常的组织。比如，在肝吸虫流行时，在缓慢的刺激作用下，纤维组织逐渐替代正常的肝细胞，从而致使动物死亡。图 49 在小牛心脏中，降解的绦虫卵囊周围出现肉芽肿炎性反应。围绕此中央卵囊周围的大量细胞是巨噬细胞和纤维原细胞，构建了一道“墙” ，将其与其他部位隔开的屏障。炎症恢复期急性炎症可造成严重的组织损伤，因此仔细控制其发生。然而，一旦破坏了侵入的微生物，组织的
24、反应必须是从杀伤过程转变为修复过程，而这种转换的时间尤为重要，在所有侵入的微生物被摧毁之前，终止杀伤作用会造成严重的损伤。在炎症发展过程中，参与的细胞特别是巨噬细胞属性发生改变。细胞开始的分泌 SLP1 是一种丝氨酸蛋白酶抑制剂。通过 TNF 刺激的中性粒细胞，SLP1 抑制胰肽酶和氧的释放，并抑制胰肽酶的活性。SLP1 同样可保护抗炎细胞因子 TGF-，以避免被降解。中性粒细胞特性同样发生了改变，分泌 TNF 受体片段，因此可结合并中和 TNF-。TNF- 诱导巨噬细胞分泌 IL-12，其可促进淋巴细胞分泌 IFN-。IFN- 在炎症早期充当巨噬细胞的活化因子，却在炎症后期成为抑制性因子。中
25、性粒细胞源的lipoxin 抑制白三烯的合成。中性粒细胞和巨噬细胞源氧化剂破坏趋化性细胞因子。抗炎细胞因子如TGF- 和 IL-10 抑制 TNF- 的释放。神经刺激反应中产生的类固醇、肾上腺素和其他的“抑制”激素抑制细胞因子的合成和信号传导。中性粒细胞寿命比较短，通常在炎性反应期间就会死亡。死的细胞破裂，就会释放溶菌酶，因此会造成严重的组织损伤。一般正常情况下不会发生，因为中性粒细胞会经历一个程序性细胞死亡的过程（细胞凋亡） ，随后被巨噬细胞吞噬（图 410） 。图 410 清除凋亡的中性粒细胞。这一反应开始于中性粒细胞和巨噬细胞上 CD31 的相互作用。 ，当中性粒细胞对巨噬细胞的询问不回
26、应时，就会被巨噬细胞摄取并清除。 （巨噬细胞；CD31；正常的嗜中性粒细胞；存活的中性粒细胞；无应答；将死的嗜中性粒细胞；中性粒细胞被吞噬；中性离子帮酶被降解；不释放细胞因子和脂质）即使在正常的动物身上，每天也有很多细胞死亡，机体必须立即将其清除掉。这项任务大多是由巨噬细胞承担。一个典型的例子就是每天清除大量的老化中性粒细胞，表明巨噬细胞有步骤触诊其所遇到的任何中性粒细胞。若中性粒细胞正常，巨噬细胞就立即脱离下来；若细胞死亡或将死，其主要表现是细胞膜上表达磷脂丝氨酸，这致使巨噬细胞继续与中性粒细胞接触，并将其吞噬。其相互作用的分子基础是通过黏附蛋白 CD31 执行的（见图 410） 。中性粒细
27、胞上的 CD31 结合巨噬细胞上的 CD31。若中性粒细胞健康，就会有一个信号传送到巨噬细胞，使其脱离。死的或将死的细胞则不能传递信号给巨噬细胞，它们则会被巨噬细胞吞噬。有趣的是：在中性粒细胞降解之前，CD31 信号传送仍然正常，其释放的酶使组织严重受损。消化这些中性粒细胞的巨噬细胞则不会释放细胞因子或血管活性油脂。摄取的凋亡粒细胞可使巨噬细胞分泌更多的 TGF-，反过来，TGF- 可以提高组织修复的能力。吞噬凋亡细胞是一个清除不需要细胞的有效方法，从而也不会给组织造成额外的损伤或引发不必要的炎症。细胞浆中含有几种分子，它们抑制炎性介导因子或抑制产生这些介导因子的酶。1-抗胰岛素和 2-巨球蛋
28、白可阻遏中性粒细胞颗粒所释放的酶的作用。C反应性蛋白封闭血小板的聚集。在中性粒细胞爆破性呼吸期间，无辐射性的清道夫抑制高反应性氧（超氧化物和过氧化氢）的释放。过氧化氢酶和过氧化物酶清除过氧化氢，而过氧化物岐化酶、血浆铜蓝蛋白和游离的铜离子清除过氧化物。巨噬细胞到达炎性区域后，吞噬并清除受损的细胞和组织。巨噬细胞的分泌胶原酶和胰肽酶直接破坏结缔组织（图 411） ；其同样释放血纤维蛋白酶原活化因子，产生血纤维蛋白溶酶，是另外一种潜在的蛋白酶，因此巨噬细胞可“软化”局部结缔组织。通过释放的 IL-1，巨噬细胞吸引和活化纤维原细胞。纤维原细胞游走至受损区域，分泌胶原质。纤维原细胞起初分泌的是胶原质，
29、但随后分泌胶原质。胶原质是在多种细胞因子和肥大细胞类胰蛋白酶刺激下产生的。一旦沉积有足够量的胶原质后，其合成就会停止。随后胶原质会在数周或数月期间逐渐修复组织，直至组织恢复正常。另外，在坏死组织当中，氧分压降低，可刺激巨噬细胞分泌一些分子，提高血管的形成。一旦氧分压恢复正常，新的血管形成过程即中止。这个治愈过程的最终结果在很大程度上依赖于炎症的程度。如果诱因很快完全被清除，最终会得到治愈。图 411 巨噬细胞在伤口愈合中发挥作用的示意图。 （组织降解：胶原酶、胰肽酶、血纤维蛋白溶酶活化因子；组织修复：纤维原细胞生长因子、脉官基因因子、调控 matrix 蛋白）症状当微生物侵入动物机体后，不仅会
30、发生炎症反应，而且还会产生感染，也就是疾病。疾病的主观表现有：不适、疲乏、食欲减退、肌肉和关节（jiont）痛，并且伴有发热，这些都是抵抗感染的部分表现。当动物与侵入的生物斗争的过程当中，身体首先会发生一些变化。作用于吞噬细胞 Toll 样受体的微生物分子刺激机体产生多种细胞因子（IL-1、IL-6 、TNF- ） ，影响多种不同的器官系统，包括大脑（图412） 。这些细胞因子可经过两条途径将信号传递给大脑。一条是直接作用于受损组织的神经元（神经细胞） 。可在迷走神经的感应神经原上发现有 IL-1 受体，迷走神经受到的刺激可在大脑中引起病症反应。（IL-1 可使迷走神经过度敏感，从而引起反胃。
31、 ）第二种途径是体液途径包括循环细胞因子。血中的这些细胞因子或扩散到大脑靶区域，或刺激脑巨噬细胞产生细胞因子。这些信号作用于大脑将会改变动物的一些行为（box42） 。图 412 病症是身体对炎症刺激原的部分反应。多系统反应是巨噬细胞分泌的三个主要细胞因子（IL-1 、IL-6 和 TNF-）作用的结果。 （微生物侵入；刺激巨噬细胞；产生细胞因子 IL-1/IL-6/TNF-；食欲减退；发热；精神抑郁；嗜中性细胞增多症；急性期蛋白反应）box42 HMG-1 与疾病以前一直认为高迁移率族蛋白是小的染色体蛋白，可促进 DNA 分子弯曲。而现在则认为，此分子是一个潜在的疾病诱导性细胞因子。像上面所
32、述的，长期人们认为 IL-1、IL-6 和 TNF- 是败血性休克和病症的介导者。这三种与 IFN- 相关的分子，在发生病症后几小时，即诱导巨噬细胞释放 HMG-1。HMG-1 进入分泌性溶酶体，并从细胞缓慢释放。说明 HMG-1 作用于下丘脑垂体轴，引起动物厌食和体重下降。同样其介导内毒素性中毒、关节炎和巨噬细胞活化。坏死细胞诱导产生的炎症是由破损的细胞和释放的 HMG-1 引起的。大脑对感染产生反应的最主要的一个特征是发热。IL-1、IL-6 和 TNF- 扩散到大脑的温度调控中心，其提高体温、诱导睡眠和抑制食欲。这些细胞因子诱导产生前列腺素，造成体温临界点升高。在反应过程中，血管收缩增加
33、热保护，颤抖产生热量，因此造成体温升高直至达到新的临界点。发热可提高免疫反应的几个重要组分。例如，体温升高促进树突状细胞成熟，提高淋巴细胞的循环，增加主要细胞因子 IL-2 的分泌。炎症中释放的细胞因子，特别是 IL-1，负责减轻病中可见的社会行为；在脑中，细胞因子同样提高诱导睡眠的分子释放。精神抑郁通常与发热有关，通过降低动物对能量的需求，提高防御能力和有效的修复机制。IL-1 同样抑制脑中的饥饿中枢，因此诱导与感染相关的食欲减退。这是否有益还不清楚，但可使动物对食物具有更多的选择性。如果厌食，则在生长发育中起到相反作用。代谢改变相对于其对神经和免疫系统造成的影响，IL-1、IL-6 和 T
34、NF- 作用于骨骼肌，提高蛋白的代谢分解，产生流动性的可利用的氨基酸池。虽然这将导致肌肉浪费，新的可利用的氨基酸可用于增加抗体的形成。其他的系统反应包括嗜中性细胞增多症（血中嗜中性粒细胞升高） ，体重下降是由于肌肉消耗和脂肪组织的丢失，产生的多种新蛋白（急性期蛋白）可抵抗感染。急性期蛋白IL-1、TNF-、特别是 IL-6 的作用下，肝细胞提高蛋白的合成和释放。这种反应开始于受伤的几个小时之内，在 2448h 反应减退。适当刺激后，这些新的蛋白水平大大提高（图 413） 。由于这种合成反应与急性感染和炎症相关，这些蛋白称为急性期蛋白。许多的急性期蛋白是先天免疫系统的主要组分，包括补体组分、凝固
35、分子、蛋白酶抑制剂、金属结合蛋白。不同的哺乳动物产生不同的急性期蛋白（表 42） 。结果 C 反应性蛋白（ CRP）是灵长类动物、猪、兔、野牛和狗的主要急性期蛋白（图414） 。CRP 属于外源凝集素的 pentraxin 家族成员。首先被鉴定和命名的是因其可结合和沉淀肺炎链球菌的 C 多聚糖。CRP 结合所有细胞膜上都存在的卵磷脂。CRP 可结合活化的淋巴细胞、侵入生物、受损组织等，并可活化补体。CRP 是一种调理素，其可通过 Fc 受体结合嗜中性粒细胞，提高吞噬活性，清除受损的、将死的或老化的细胞和生物。其同样具有抗炎作用，抑制嗜中性粒细胞超氧化物的产生和肉芽肿的形成。因此 CRP 可通过
36、降低损伤而提高组织治愈和提高受损组织的修复能力。 （牛身上的CRP 是一种哺乳期相关蛋白，哺乳期牛的 CRP 水平一般会高出 25 倍。 ）图 413 急性期蛋白。在 IL-1、IL-6 和 TNF- 影响下，肝细胞分泌大量的蛋白。这些蛋白都有利于机体控制感染。 （IL-1/IL-6/TNF-；蛋白酶抑制剂；金属结合蛋白；凝结因子；补体成分；阴性急性期蛋白；甘露醇结合蛋白；肝；主要蛋白：C-反应性但明白、血清淀粉 A、血清淀粉 P）表 42 家畜身上的主要急性期蛋白物种 产生的主要蛋白人 CRP、血清淀粉 A牛 SAA、结合球蛋白、脂多糖结合蛋白羊 结合珠蛋白猪 MAP、CRP、结合珠蛋白马
37、SAA狗 CRP、1-酸甘油蛋白、结合珠蛋白猫 SAA、1-酸甘油蛋白、结合珠蛋白鸡 SAA、转运素（transferrin） 、纤维蛋白原血清淀粉 A（SAA）是牛、猫和马身上的主要急性期蛋白，同样在人和狗身上也很重要。SAA 的浓度在非感染性关节炎期间升高几百倍，而犬的 SAA 浓度在细菌接种后只提高 20 倍。SAA 蛋白具有免疫抑制作用，表明 SAA 可以调节免疫反应。SAA 是一种嗜中性粒细胞、单核细胞和 T 细胞的化学诱导剂。脂多糖结合蛋白也是牛身上产生的一种急性期蛋白。在感染后，脂多糖结合蛋白水平迅速升高。血清淀粉 P（SAP）是啮齿类动物的主要急性期蛋白，是一种 pentrax
38、in，结构和功能与 CRP 相似，可结合核组分如 DNA、染色质、组蛋白，同样可结合并激活补体系统的第一个组分 C1q。猪身上的主要急性期蛋白称为 MAP（主要急性期蛋白！） 。MAP 是蛋白水解酶激肽释放酶的作用底物，因此可释放潜在的炎性多肽，称为激肽。其他的存在于猪身上的急性期蛋白还包括 C 反应性蛋白、结合珠蛋白和血浆铜蓝蛋白。结合珠蛋白是反刍动物、马、猫的主要急性期蛋白。其可以从正常小牛检测不到的水平上升到在牛发生急性呼吸道病时高达 1mg/ml 的水平。结合珠蛋白可结合离子性分子，使其不被侵入的微生物利用，因此可抑制细菌的分裂和侵入。结合珠蛋白同样降低红细胞对离子的利用，因此贫血常与
39、严重的或慢性炎症有关。因此可通过检测血清中的结合珠蛋白水平以鉴别动物是急性感染还是炎症反应。检测临死前的动物肉品，以鉴别其是否适于食用。其他的离子结合急性期蛋白包括鸟类身上特别重要的转运素和血液结合素。一些血清蛋白酶抑制剂如 1抗胰酶、2抗胰凝乳蛋白酶和 2巨球蛋白是许多哺乳动物的急性期蛋白，这些蛋白可抑制急性炎症区的嗜中性粒细胞蛋白酶的作用。在急性炎症期，一些蛋白水平会下降，将这些蛋白称为“阴性”急性期蛋白。比如，在猪身上的这种蛋白包括白蛋白、脂蛋白、胎球蛋白、转运素。系统炎症反应综合症在有些情况下，特别是发生严重感染或大的组织受损时，大量的细胞因子和氧进入血流，造成致命性休克系统炎症反应综
40、合症。细菌性败血性休克由细菌内毒素引起的系统炎症反应综合症称为败血性休克。革兰氏阴性菌如大肠杆菌或沙门氏菌 enterca 感染动物，引起动物发热、寒战、肌痛、头痛以及反胃。感染严重则引起酸毒症、发热、组织中的乳酸盐释放、血压不受控制的降低、血浆儿茶酚胺升高、肾肝肺受损。内皮促凝血活性升高，会导致血管内血凝固和毛细血管栓（图 415） 。这都是由于炎性因子过多的释放所引起的，是一个从内毒素刺激性巨噬细胞和嗜中性粒细胞来源的“细胞因子风暴” 。参与其中的重要细胞因子是 TNF- 和 IL-1。参与的其他细胞因子包括 IFN-、IL-6 和 CXCL-8。在这一细胞因子风暴中，血清中 NO 和髓过
41、氧化物酶浓度升高。细胞因子直接活化血管内皮细胞，提高其整合素的表达和血凝活性。图 414 六只经麻醉和手术的狗与六只经过麻醉的狗相比，C 反应性蛋白水平明显上升。图 415 系统炎症反应综合症的发病机理。 （细菌内毒素；CD41/TLR4；巨噬细胞；IL-1/IL-6/CXCL-8/TNF-/NO；发热、酸毒症、血压过低、补体活化、血管内凝血、内皮受损；多个器官系统衰竭；死亡）多个器官功能异常综合症（MODS）是严重败血性休克的后期表现。由于缺氧、组织酸中毒、组织坏疽和此处代谢严重紊乱造成血压过低、组织不够充盈、不断流血和器官衰竭为特征的综合症。散在的血管内凝血会造成严重的出血，包括血管、血小
42、板和过多的纤维蛋白溶解。败血性休克在不同哺乳动物身上表现不同。有些动物（猫、马、羊和猪）有肺血管内巨噬细胞，低量的革兰氏阴性菌或内毒素就会造成肺的广泛损伤。相反，狗和啮齿类动物无肺血管内巨噬细胞，因此在败血性休克中，肺部的损伤相对不是很敏感。动物暴露在慢性亚致死量的 TNF- 后，出现毒副作用，表现体重下降、贫血以及蛋白耗竭。TNF- 抑制 preadiopocyte 对吸收脂质必要酶的合成，因此使成熟的 adiopocyte 失去储存脂质的能力，动物表现为体重下降。TNF- 同样刺激肌细胞和肝细胞的代谢。患癌症、慢性寄生虫病、细菌病的动物出现严重的体重下降，就是由于 TNF- 的作用。细菌毒
43、性休克革兰氏阴性菌内毒素在诱发 SIRS 发挥重要作用，但一些革兰氏阳性菌也对 SIRS 的诱导有一定作用。一些株的葡萄球菌产生的肠毒素，可特异性地结合一定的 T 细胞受体（图 416） 。这些毒素可结合并刺激动物高达 20的 T 细胞。受到刺激后，T 细胞分泌大量的 IL-2 和 IFN-。反过来，IL-2 和IFN- 刺激细胞产生 TNF- 和 IL-1。这就会导致机体出现发热、血压过低、虚脱、皮肤受损、肝、肾和小肠受损等多器官功能紊乱综合症，此病即称为毒性休克综合症。在一些链球菌感染可见有相似的综合症。移植与宿主疾病另外一种就是移植与宿主疾病，特点是产生过多的细胞因子，尤其是 TNF-。
44、此病会在第 30 章进行详述。移植的淋巴细胞袭击接受移植物的动物组织。这些细胞分泌的 TNF- 造成黏膜损伤，导致出现黏膜溃疡、腹泻、和肝的损伤。图 416 链球菌毒性休克综合症的发病机制。 （巨噬细胞；T 细胞；链球菌；链球菌毒性休克综合症毒素；产生过多的 IL-2 和 IL-4；第二次过多的产生 IL-1 和 TNF-；风疹、发热、血压过低、器官衰竭；死亡）蛋白折叠错误所引发的疾病不可溶性蛋白异常沉积于组织当中而造成的疾病称为淀粉样变性病。此病是在细胞和组织中出现无定形的、嗜酸细胞性的透明蛋白（图 417） 。由于新形成的蛋白链折叠错误，产生淀粉。这些错误折叠的蛋白链最终聚集，形成不可溶性
45、的纤维。电子显微镜下，淀粉蛋白是由多肽链交联形成 -折叠层的蛋白纤维组成（图 418） 。这种分子形成的结构使淀粉蛋白难溶，对蛋白酶也不敏感。当沉积在细胞或组织中，淀粉沉积物将很难被清除掉。过多的淀粉渗透导致细胞逐失、组织损伤，甚至致使动物死亡。目前已经鉴定了多达 20 种不同的淀粉前体蛋白。家畜身上最常见的一种形式是反应性淀粉，由源于急性期蛋白 A 的沉积淀粉 A（AA ）组成。在慢性炎症期间，一定量异构体的 SAA 被部分切割成小的片段，而小的片段发生错误折叠，且沉积在组织中形成淀粉。因此反应性淀粉样病是与有慢性炎症的疾病如乳房炎、骨髓炎、脓肿、创伤性心包炎和肺结核相关（图 419） 。为
46、了获得廉价的抗血清而重复免疫动物，因此反应性淀粉样疾病是引起动物死亡的主要原因。免疫介导的慢性关节炎之后，淀粉A 沉积造成沙皮狗的群淀粉样病。淀粉样变性病的第二种常见形式是免疫原性淀粉，由错误折叠的抗体轻链组成（第 13 章） 。患有骨髓瘤的动物产生过多的轻链，发生错误折叠会导致淀粉的沉积。家畜身上有几种其他形式的淀粉样变性病：老龄狗患有血管淀粉样变性病，淀粉沉积在柔脑脊膜中脉和皮层动脉；阿泼斯猫有一种遗传形式的淀粉样变性病；马也出现过肿瘤样淀粉结节和皮下淀粉，但在一般情况下，淀粉在肝、肾、特别是肾小球中沉积；而人类的淀粉纤维沉积在（alzheimers disease）病人的神经元，然而在此处错误折叠的阮蛋白是海绵状脑病的诱因。值得注意的是反应性淀粉样变性病具有一定“遗传性” ，给动物接种 AA 蛋白将会加剧淀粉样变性病的发生。淀粉的作用是为其他蛋白沉积提供底层。给鼠注入一种 折叠性高的蛋白奶会造成淀粉样变性病。图 417 淀粉第二次沉积在肾小球。红色的染料（刚果红）特异性结合淀粉纤维（400） 。图 418 淀粉样纤维。电子显微镜下可见与细胞膜平行沉积的淀粉纤维。图 419 发生淀粉纤维沉积的机理。错误折叠的蛋白聚集形成淀粉纤维，其可代替和挤压细胞错误折叠的蛋白沉积在组织部分降解导致发生错误折叠循环蛋白如 SAA 或轻链
