炎症介质与消炎药分析解析.ppt

冯冰虹教授,炎症介质与消炎药,一、概 述,炎症是免疫系统的正常防御反应。在正常情况下，对机体无明显损害作用。 但是，在严重感染或损害等情况下，由于炎症细胞如巨噬细胞、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、血小板及血管内皮细胞等释放大量的炎症介质，引起严重的炎症反应，造成机体损害而致组织器官疾病。,炎症介质 Inflammatory mediator,Definition 介导炎症发生、发展的内源性化学因子,炎症介质具备的条件,适当浓度的介质作用于相关组织，能在体内引起炎症反应。 炎症时介质能从组织中释放。 炎症组织中存在有生成该介质的酶类，而且当该介质在炎症反应中增加时有酶活性增强。 体内存在有使该介质分解、吸收或组织对其作用脱敏的机制。 用药理学方法改变介质的合成、贮存、释放、代谢或作用可影响炎症过程。 该介质过多或缺乏对炎症反应有可预见的影响。 应用药理学方法和配体结合技术，多能证明在靶细胞上存在相应的介质受体。,炎症介质的一般特点,General principles 来源： 细胞源性：以颗粒形式存于细胞内，需要时释放到 胞外，或重新合成。 主要细胞：platelet, neutrophil（嗜中性粒细胞）, macrophage, mast cell。 血浆源性：以前体形式存在于血浆内，需要时经一 系列蛋白酶裂解激活。,炎症介质的一般特点,作用机制：多数与靶细胞表面受体结合，少数有直接的酶活性，或介导出氧代谢产物。 介导靶细胞产生二级炎症介质，放大或抵消原炎症介质的作用。 作用于一个或多种靶细胞，依细胞和组织类型的不同，效果不同。 分泌到细胞外或激活后，寿命短暂，很快衰变、降解，或被拮抗因子抑制或清除。 具有潜在的致损伤能力。,炎症局部的血液流变学变化、细胞活动以及组织损伤和修复都与炎症介质的作用有关。 炎症局部的典型表现: 红、肿、热、痛、机能障碍和某些全身性反应如发热、炎性细胞增多等都是多种炎症介质协同作用的结果。 由炎症介质诱发的炎症反应，主要是机体消除有害因子的防御性反应，但在炎症时激活和释放的炎症介质，也可造成组织细胞的损伤。,炎症介质的来源,细胞来源的炎症介质 ：,血管活性胺: 组织胺（histamine） 5-羟色胺 （5-HT） 花生四烯酸代谢产物: 前列腺素 (prostagladin, PG) 白细胞三烯 (leukotriene, LT) 脂毒素 (lipoxins) 白细胞产物：活性氧代谢产物 溶酶体酶,细胞来源的炎症介质 ：,细胞因子（cytokine） 血小板激活因子 (platelet activating factor, PAF) 神经肽: P 物质 一氧化氮 (nitric oxide, NO),组胺： 来源：肥大细胞和嗜碱性粒细胞的颗粒 中，也存在于血小板。 作用：细动脉扩张、细静脉通透性增加， 对嗜酸性粒细胞有趋化作用。 5-羟色胺： 来源：血小板和肠嗜铬细胞。 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.,花生四烯酸代谢产物：,前列腺素（PG） 作用：扩张血管、血管通透性增加、白细胞渗出、发热、疼痛 白细胞三烯（LT） 作用：收缩血管，血管通透性增加、白细胞渗出、支气管痉挛 脂毒素 作用：抑制中性粒细胞的粘附和趋化作用，促单核细胞粘附；刺激血管扩张(LXA4)；LT的负调节因子,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.,白细胞产物,氧代谢产物、溶酶体酶 来源 中性白细胞和单核细胞 作用 损伤组织 血管通透性增高 白细胞趋化作用 发热,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.,细胞因子,IL-1、2，TNF 来源 激活的淋巴细胞，单核细胞 作用 调节淋巴细胞活化、生长和分化； 调节自然免疫； 激活巨噬细胞； 刺激造血、调节未成熟白细胞生长、分化,IL-1、TNF在炎症中的主要作用,TBD（to be continued）代表未知亚群。（Palmer MT, Weaver CT. Nat Immunol. 2010 Jan;11(1):36-40.）,不同的CD4细胞亚群,pt激活因子（PAF）,来源： 肥大细胞、嗜碱性粒细胞、中性粒细胞、单核细胞、内皮细胞、血小板等 作用：参与炎症的多方面过程 影响血流动力学改变 增加血管通透性 促进WBC与内皮细胞粘附 影响趋化作用 促WBC脱颗粒 刺激WBC和其他细胞合成PG和LT,神经肽（P物质）,来源： 肺和胃肠道的神经纤维 作用： 传递疼痛信号、调节血压、刺激免疫细胞和内分泌细胞的分泌作用 增加血管通透性（P物质）,NO,来源： 内皮细胞 巨噬细胞、脑内的特异性神经细胞,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 减少血小板凝聚与粘附，抑制炎症 抗感染 损伤细胞和组织,体液中的炎症介质,补体系统 (Complement system):C3a, C5a 激肽系统 (Kinin system) :缓激肽 凝血纤溶系统 (Coagulation and fibrinolytic factor)：凝血酶，a因子，纤维蛋白溶解酶,补体系统(complement system),由20种蛋白质组成 以不激活的形式存在 激活：经典途径和替代途径，激活C3、C5 在炎症的复杂环境中，激活补体的三方面因素： 来自病原微生物： 抗原与抗体结合，通过经典途径激活； 内毒素通过替代途径激活 坏死组织释放的酶激活 激肽、纤维蛋白和降解系统的产物激活补体 受炎症渗出物中血浆酶、溶酶体酶的激活 补体对嗜中性粒细胞有趋化作用 嗜中性粒细胞释放的溶酶体酶又能激活补体,补体系统 (complement system),补体系统-通过经典途径和替代途径激活,促进炎症反应 过敏毒素C3a、C5a可使血管通透性增高 C5a是中性粒和单核细胞的趋化因子 协助消灭病原体 C3b具有调理素作用，增强中性粒细胞和单核细胞的吞噬作用。,激肽系统最终产物是缓激肽 产生肝细胞产生的一种-球蛋白，即血浆中的激肽原。 作用 扩张血管，血管通透性增加，明显致痛作用。,激肽系统,激肽系统 kinin system,炎症时 血管内皮细胞损害 底膜胶原暴露 释放组织蛋白酶 血浆中凝血因子激活 血浆激肽原酶原 肽释放酶 激肽原 血管通透性增高 缓激肽 疼痛 支气管、胃、肠、平滑肌痉挛 气喘、腹泻,凝血系统,凝血因子的激活同时启动了血液凝固系统和纤维蛋白溶解系统 激活的凝血系统： 凝血酶使纤维蛋白原转化为纤维蛋白，释放纤维蛋白多肽 Xa因子引起血管通透性，白细胞游出 凝血系统两类物质的作用 血管通透性增强 对白细胞有趋化作用,与激肽系统的激活有密切关系:激肽释放酶使纤维蛋白溶解酶原转变为纤维蛋白溶解酶。 作用： (1)溶解纤维蛋白 纤维蛋白降解产物(增加血管通性 (2)降解C3 C3a 产生血浆中的纤维蛋白酶原 纤维蛋白溶解酶 激肽释放酶 作用消化纤维蛋白，其他血浆蛋白 纤维蛋白肽抗凝血，增加毛细管血通透性，吸引白细 胞游走,纤维蛋白溶解系统,plasmin,thrombin,fibrin,fibrinogen,XII,XIIa,Clotting s.,Fibrinolytic s.,n,split products,fibrinpeptides,凝血纤溶系统,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.,主要炎症介质及其作用(见下表),炎症反应的主要介质,炎症介质,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,时间 介导 血管扩张 通透性 趋化 影响 中性 单核,数秒 神经反射 细动脉收缩 动脉性充血 数分 组胺 细静脉、Cap + 激肽 Cap + 静脉性充血 补体 细静脉 + + + WBC附壁 NO 细静脉、Cap + 开始游出 1/21h PG 细静脉、Cap 血流缓、停 LT + + + WBC游出 分解产物 细静脉、Cap + 阳离子蛋白 + 细菌产物 + IL-8 TNF + +,炎症介质的作用,微量高效，有类似酶的特点； 互相联系，作用于炎症不同发展阶段； 炎症介质的产生，发挥效应及灭活，受到机体精确调控，使之处于动态平衡体系中。,炎症过程：,介质,全身影响,局部变化,介质,变质,血管反应,组织损伤,过程,基本病变,修 复,测定细胞因子的主要方法,生物活性测定法 特异性较差 免疫学测定法 酶联免疫吸附试验(ELISA) 、放射免疫分析(RIA) 和免疫放射分析( IRMA) 分子生物学法 Northern blot、原位杂交和逆转录酶-聚合酶链反应(RT-PCR) 细胞内细胞因子的检测 流式细胞术(flow cytometry) 和酶联免疫斑点法(ELISPOT),ELISPOT检测细胞因子优点,灵敏度高。 在一百万个阴性细胞中只要有一个分泌细胞因子的阳性细胞即可被检测出来。 单细胞水平，活细胞功能检测。 检测单个细胞分泌。 检测的过程中有活细胞培养与抗原刺激阶段，检测活细胞的功能。 操作简便经济，可以进行高通量筛选。 无复杂的体外细胞扩增过程，不用同位素，不需大型的、专门的实验仪器设备。,二、炎症介质与疾病的发生关系,（一）与动脉粥样硬化和冠心病的 发生关系,目前， 越来越多的基础和临床研究都支持炎症因子如白细胞介素- 1 B ( I L- 1 p ) 、 黏附分子等与动脉粥样硬化( a t h e r o s c l e r o s i s ， A s ) 、 冠心病的血管内皮损伤密切相关。 血管内皮损伤修复与内皮祖细胞(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)的数量和功能有关。 炎性相关因子如C R P 、肿瘤坏死因子- 仅( T N F- )、I L- 1 、血管生成素( a n g i o g e n i n ，A n g )和基质细胞衍生 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 )等均会使 E P C s 的数量及体外血管生成能力下降，导致动脉粥样硬化和冠心病等疾患。,（二）与心力衰竭的关系,研究表明， 心力衰竭时持续的炎症反应均独立于心力衰竭的病因学，代表了心力衰竭共同的病理学特征，也可能是共 同的病理生理学机制。 证据有：,1.由于血流动力学的改变，机械负荷过重和切应力可以诱导几种细胞 因子的表达如单核细胞趋化蛋白-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；缺氧和缺血是炎症细胞因子如T N F - 、I L- 1 和 I L - 6的强有力的诱导者。 2. 在急性心肌梗死后的心力衰竭 中，单核细胞中活化的 T L R 4已经被报道。在扩 张性心肌病患者中T L R s（T o l l样受体）的活化至少部分解释了感染、组织损伤和自身免疫之间的相互关 系，包括树突状细胞相关的炎