发热时的体温调节机制

三、发热时的体温调节机制

(一)体温调节中枢

目前认为,发热时体温调节涉及中枢神经系统多个部位。其中,视前区-下丘脑前部(preoptic anterior hypothalamus,POAH)是体温调节中枢所在部位,该区含有温度敏感神经元,具有感受、整合来自体内、外温度信息的生理作用。微量的致热原注入POAH就可产生明显的发热反应,发热时也可在该部位测量到显著升高的发热介质。此外,中杏仁核(medial anmydaloid nucleus,MAN)、腹中隔(ventral septal area,VSA)和弓状核等部位亦与发热的体温调节密切相关,刺激这些部位可对体温上升产生限制作用。因此,体温调节中枢实际上由正调节中枢(以POAH为主)和负调节中枢(以VSA、MAN为主)组成,外周致热刺激传入中枢后,可通过启动体温正、负调节机制,来决定体温调定点上移的水平、发热幅度和时程。

(二)EP信号进入体温调节中枢的途径

近期研究认为,EP信号传入体温调节中枢可通过以下三种途径。

1.经下丘脑终板血管器

下丘脑终板血管器(organum vascu-losum laminae terminals,OVLT)可能是EP作用于体温调节中枢的主要通路。实际上,OVLT是位于第三脑室壁视上隐窝处的室周器官,它是一种特化的神经区,其内的毛细血管是有孔毛细血管,对血循环激素等大分子物质通透性较高。由于该部位紧邻POAH,两个部位的神经元有纤维联系,因而EP可经此处传入体温调节中枢。

2.经迷走神经

动物实验研究表明,腹腔内注入LPS的大鼠,膈下迷走神经传入纤维未切断者,脑的IL-1生成增多。而该神经传入纤维被切断者,则脑内IL-1 mRNA的转录被阻断,并无发热反应产生。因此,目前认为胸、腹腔的致热信号可通过迷走神经传入中枢神经系统。

3.经血脑屏障

正常情况下,血脑屏障存在着对蛋白质分子的饱和运转机制,可转运极其微量的EP入脑(不足以引起发热)。当颅脑炎症、损伤时,可因血脑屏障通透性增高,而使EP大量转运入脑,引起发热。

(三)发热中枢调节介质

大量研究证明,无论以何种方式入脑的EP均不是引起体温调定点上移的最终物质,它可能首先作用于体温调节中枢,引起发热中枢介质释放,再造成体温调定点变化。根据调节效能的不同,可将发热中枢调节介质分为以下两类。(https://www.daowen.com)

1.正调节介质

(1)前列腺素E(prostaglandin E,PGE):被认为是一种重要的正调节介质。原因如下。①它的致热敏感点为POAH,脑室内注入PGE的实验动物(猫、兔等)均可产生明显的发热反应;②运用某些EP诱导发热时,实验动物脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)中PGE含量显著升高;③应用阿司匹林、布洛芬等PEG合成抑制剂,既可降低体温,又可使CSF中PGE含量下降;④体外实验发现,下丘脑组织生成和释放PGE与受到ET和EP的刺激有关。但也有些实验依据不支持PGE为中枢调节介质,故需要进一步研究加以阐明。

(2)促肾上腺皮质激素释放素(corticotropin releasing hormone,CRH):主要由室旁核的小细胞神经元分泌,是一种含有41肽的神经激素。大量研究证明,CRH也是正调节介质之一。离体和在体的下丘脑组织在IL-1、IL-6的刺激下可释放CRH,中枢注入CRH可明显升高实验动物的脑部温度和结肠温度。应用CRH受体拮抗剂阻断CRH的作用,可完全抑制IL-1β和IL-6的致热性等。

(3)环磷酸腺苷(cAMP):目前,支持cAMP成为更接近终末环节发热介质的实验依据不断增多,概括起来如下。①在实验动物(猫、兔、鼠)脑室内注入外源性cAMP(如二丁酰cAMP)可迅速导致发热,且潜伏期比EP性发热明显缩短。②应用磷酸二酯酶抑制剂(如茶碱)减少cAMP分解,可增强外源性cAMP的中枢致热作用。若用磷酸二酯酶激活剂(如尼克酸)加快cAMP分解,这种致热作用相应减弱。③ET和EP所致的双相热期间,实验动物CSF中cAMP含量与体温呈同步性双相变化,其下丘脑组织的cAMP增多也以两个高峰期为甚。④在ET、EP或PGE诱导实验动物发热期间,其CSF中cAMP明显增多,并与发热效应呈明显的正相关。而高温所致的过热,CSF中无cAMP的显著变化等。

(4)Na/Ca2+值:许多研究发现,在实验动物脑室内灌注Na+可使体温升高,而灌注Ca2+可使体温下降,这种Na+/Ca2+值的变化在发热过程中具有重要的中介作用,EP可能是先引起体温调节中枢的Na+/Ca2+值升高,再通过其他环节使调定点上移。最近研究证实,Na+/Ca2+值改变是通过cAMP来影响体温调定点的。用降钙剂EGTA灌注家兔侧脑室造成发热时,CSF中cAMP明显增多,预先用CaCl2阻断EGAT的致热作用,可使CSF中cAMP含量降低。这种现象也可见于LP和ET性发热。因而,有人认为多种致热原引起发热的一个重要途径是“EP→下丘脑Na+/Ca2+↑→cAMP ↑→调定点上移”。

2.负调节介质

(1)精氨酸加压素(AVP):下丘脑大细胞神经元合成的一种9肽神经递质,属垂体后叶肽类激素,以下丘脑视上核、室旁核含量最多,其次为下丘脑外区、OVLT、VSA等区域。研究发现其解热作用依据如下。①在多种动物(大鼠、猫、兔、羊)脑或静脉内微量注入AVP均可产生解热效应。②可通过中枢机制调节体温,对体温调节效应器的影响随环境温度的不同而异。如25℃时,AVP靠加强散热来发挥解热效应。而4℃时,则以减少产热来实现解热目的。③解热作用可被AVP拮抗剂所抑制,如在AVP的作用下,大鼠IL-1性发热可减弱,但应用AVP拮抗剂后这种解热效应则被明显阻断。此外,AVP的受体有V1和V2两种,它可能通过V1受体起解热作用。若应用V1受体阻断剂,则可使IL-1性发热明显增强。

(2)α-黑素细胞刺激素(α-MSH):一种13肽的多肽激素,由腺垂体分泌,有极强的解热作用。主要依据如下。①采用不同途径将α-MSH注入实验动物多个部位(脑室、VSA、POAH、静脉等),均可产生明显的解热效应,削弱EP性发热。其中,效应最强的作用部位是VSA。②以增强散热方式来发挥解热作用,即给家兔使用α-MSH解热时,可使兔的主要散热器官——耳朵皮肤温度增高,说明散热增强。③内源性α-MSH可限制发热的高度和持续时间。如预先给家兔注射α-MSH抗血清,再以IL-1致热时,因内源性α-MSH的降热作用被阻断,故可使发热效应明显增强,发热时间显著延长。

(3)膜联蛋白A1:又称脂皮质蛋白-1,是一种钙依赖性磷脂结合蛋白。研究发现,膜联蛋白A1可明显抑制IL-1β、IL-6、IL-8、CRH等诱导的发热反应。

(四)体温调节的机制

在体温调节过程中,体温调节机构是以体温中枢的调定点为基准来调控体温的。当体温改变,偏离调定点时,可由反馈系统(温度感受器)迅速将偏差信息输送到控制系统(体温中枢),后者经综合分析,整合比较,及时发出指令,调控效应器的产热和散热状况,逐步使中心温度调整变化,直至达到与调定点相适应的水平。具体来说,生理状态下,体温中枢的调定点设定值为37℃左右。发热时,机体产EP细胞因受到来自体内外发热激活物的作用,相继产生和释放EP,EP经血液循环进入颅内,在POAH或OVLT邻近处,促使中枢发热介质释放并作用于相应神经元,引起调定点上移,超过中心温度。结果使体温正调节中枢兴奋,正调节介质释放增多,机体产热增强,散热减弱,以致体温逐步升高,直到与新的调定点水平相适应。与此同时,体温负调节中枢也被激活,负调节介质作用不断增大,通过与正调节介质共同作用,有效地将调定点的上移和体温的升高限制在特定范围(即很少超过41℃)内,从而产生热限现象。以后,随着发热激活物的消失,EP及增多介质被清除,调定点在逐步恢复正常的同时,也使体温相应降至正常值。