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炎症风暴:人体免疫系统,是怎样反噬自身的?

返朴  · 公众号  ·  · 2020-02-22 09:16

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在炎症早期,主要是促炎因子发挥作用。这些细胞因子像信号弹一样,召集别处的免疫细胞前来加入战斗。而赶来的免疫细胞也会被激活,产生更多细胞因子,继续招募“援军”,直到火力足够。 (可见炎症反应是可以随着促炎因子信号增强而不断放大的。)

免疫细胞(图中“中性粒细胞”)在巨噬细胞释放的细胞因子的作用下,离开血管进入被感染部位(2-3-4-5依次展示了中性粒细胞脱离血管的过程)| basicmedicalkey.com


然而,炎症是把双刃剑。 一方面它可以清除异物,促进组织修复,维护身体大环境;而另一方面,免疫细胞并不总是能精准打击病原体,作战中往往敌我难分,释放的杀伤性物质也会损伤正常组织。

当人体组织坏死后,细胞内的核酸、内源性热休克蛋白等物质随即被释放。这些 (平时在细胞外不常见的) 物质也会被免疫系统识别为异物,促进炎症反应,持续失控的炎症又会让组织损伤不断累加。

因此 正常情况下,机体需要对炎症反应进行精确调控 ,令释放的细胞因子和招募来的免疫细胞规模与感染的程度相匹配。

如果这种调控失败了——

免疫细胞释放细胞因子 | creative-biolabs.com

炎症风暴: 过犹不及的人体自噬风暴
炎症风暴又叫“细胞因子风暴 (cytokine storm) ” ,是人体产生的一种过度免疫反应。

当细胞因子由于某种原因过量生成,并进入体循环,全身各处的免疫细胞将被大量激活,在短期内引起广泛的炎症反应,如不及时加以阻止,病人的情况往往会急转直下。

由于免疫系统火力全开,原本用于对付病原体的杀伤性物质被一股脑释放,连带着攻击无辜的脏器,结果便 导致多脏器功能衰竭 。比如,在本次疫情中,新冠病毒感染患者肺部,引发免疫反应,过量免疫细胞和渗出液在肺部积聚,影响肺功能,壅塞气道加重患者缺氧,引发全身酸碱紊乱。

过度免疫还能造成心脏损伤 ,引发“爆发性心肌炎” 。这种疾病初期表现很像感冒,比如发热、乏力、流涕等,掺和在新冠肺炎症状中不易察觉。但其病情进展迅速,可造成心肌功能突然暂停,是青壮年猝死的一大诱因。另外,近期研究还发现新冠肺炎临床患者表现出 不同程度的肝、肾损害和肠道炎症

再者是血管 。免疫细胞会首先损伤血管内壁,令炎性物质随意浸润其他组织,扩大炎症范围。而随着血管内皮细胞的坏死脱落,其内部具有高活性的一氧化氮自由基被释放,对血管壁形成二次打击。更严重的是,受损内皮下的各种结构暴露,会激活血液中的凝血因子,令血小板异常聚集,进而破坏正常的凝血功能,可能造成内出血、循环休克等严重后果。

血管损伤后,细胞及炎性物质渗出 | commons.wikimedia.org


总之,炎症风暴是轻症向重症和危重症转换的一个重要节点 。当炎症失控波及全身,身体就犹如浸泡在各种细胞因子、氧自由基、凝血因子、坏死组织等等炎症介质的海洋里。各系统脏器的损伤同时加重,情况就会变得非常棘手,这也是重症和危重症病人死亡的一个重要原因。

历史惨剧: 抗癌药物引发的过度炎症
产生炎症风暴的原因是多方面的,和一般炎症一样,它可以是感染性的,也可以是非感染性的。从临床发病过程来看,可以一开始就是全身性的,也可以是先有局部,然后再发展为全身性。后者更为常见。

当人体被一种 全新的、致病性强的病原体 (如新冠病毒) 感染 时,就会激发高于平常的免疫反应,造成过多的免疫细胞在同一处被激活,增加炎症风暴风险。通常,在初期打击后会有一段短暂的稳定期,之后又进行性加重,造成机体的不断损害。

炎症风暴就像蝴蝶效应导致的龙卷风 | audrageras.com


除了外源性感染,近年来内源性感染因素也引起很多关注 。例如,人体肠道中长期定居着许多种微生物,在健康情况下,它们非但不会致病,还能合成维生素供人体使用。而当患者经历了严重损伤,或者急性感染,体内应激反应可能造成肠道屏障破坏,使肠道菌群发生移位。这时,病人的原发病经治疗可能症状已经好转,但由于肠道菌群失调,机体免疫力低下,可能继发第二波过度炎症反应,产生炎症风暴。

另外还有非感染的情况,如某些试验性的药物治疗 。其中抗癌药非常值得说道。

由于细胞因子能调动免疫细胞攻击有害对象,上世纪90年代,科学家们开始尝试利用这一原理治疗肿瘤 (即癌症) ,然而却发生了不幸。怎么回事?

人体免疫细胞中有一种叫做“杀手T细胞”






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