引发血管高通透性的因子
烧伤后血管通透性增高,除热力直接损伤微血管外,一些化学递质被认为是介导血管高通透性的重要因子。
(一)血管活性胺
1.组胺 主要贮存在肥大细胞和碱性粒细胞的异染颗粒中,血小板中也含有组胺。
体外试验证明,离体皮肤加热后浸于生理盐水,浸出液中含有大量组胺;烫伤水疱液中组胺含量也显著增加。组胺含量取决于烧伤的严重程度,烧伤温度低于55℃时,少有组胺释放;烧伤温度在65~75℃20分钟时,则有大量组胺释出。烧伤早期毛细血管通透性增高的同时,组织液、水疱液、血浆及尿中组胺含量均增加。中度烧伤病人,在伤后1小时,血中组胺含量达60~230g/L(正常值为49g/L),大面积烧伤时血中组胺含量增加更明显,可超过1000g/L。同时,水疱液组胺浓度增高(达1500g/L),但皮肤组织内组胺含量则急剧下降,降至正常值的59%。局部小血管周围可见肥大细胞脱颗粒现象。
组胺释放的时间与水肿形成直接相关。53℃烫伤20秒,伤后30分钟,组胺释放;56℃烫伤30秒时,则组胺于伤后立即释放。一旦水肿完全形成,烧伤组织不再释放组胺。组胺对血管的扩张作用,是通过H1受体和H2受体产生效应的。
2.5-羟色胺(5-HT) 主要存在于肠道嗜银细胞和血小板中,肥大细胞中亦较多,易受各种因素的作用而释出。
烧伤后不久,病人血中5-HT含量显著减少,与烧伤的严重程度相关,可能是由于水疱液和烧伤皮肤内5-HT总量增加而引起血浓度减少。烧伤病人尿中5-HT的代谢产物——5-羟吲哚乙酸和吲哚-3-乙酸的排出量,在伤后24小时内减少,以后则增多。烧伤面积15%以下者,其尿中排出量未超过正常值(4~13.5mg/d);烧伤面积15%~30%者,其尿中排出量增加;烧伤面积30%以上者,其尿中排出量显著增加,甚至可达150mg/d以上。烧伤病人血中5-HT含量的升高发生较迟,表明5-HT在延迟相血管通透性反应中起作用。
在烫伤前给予5-羟色氨酸、异烟酰异丙肼、indopan和利血平等5-HT的拮抗剂可使水肿减轻,但皮肤内5-HT含量增加。用氯丙嗪后,皮肤内5-HT含量减低,水肿加重。提示烧伤后水肿形成与血液内5-HT浓度关系不大,而与皮肤内5-HT的含量有关。
5-HT有D、M、T三种构型。5-HT D的拮抗剂LSD-25能阻止水肿形成;而吗啡(5-HT M拮抗剂)和thypindol(5-HT T拮抗剂)对烧伤后水肿形成没有影响。
(二)激肽类(kinins)
烧伤或创伤后,由于血管内皮受损,胶原(基底膜)暴露,凝血因子Ⅻ(hageman因子)被激活,从而激活激肽系统,其中最显著的是激肽。
激肽是9肽,药理作用很强,毫微克剂量即可引起微血管扩张及血管通透性增强。激肽在正常血浆中含量甚微且存在时间极短,仅几分钟,而后被激肽原酶抑制物和激肽酶灭活。
对烧伤面积10%~80%的病人及烧伤兔进行多种激肽成分测定,发现烧伤后即刻血浆内激肽原降至正常的30%~50%,激肽酶活性也降低。在伤后24小时,血清激肽原酶含量几乎减少70%。烧伤后激肽原酶浓度有两个峰值,一是烧伤后不久,另一是烧伤后4~6小时。一般认为烧伤后延迟相血管通透性增高有缓激肽参与,是烧伤后水肿形成的重要因素之一。
(三)前列腺素(PGs)
前列腺素在体内分布极为广泛,其前体(必需脂肪酸)及合成酶都存在于细胞膜上。PGE使微血管扩张和通透性增高的作用都很强,还能协同使缓激肽、组胺的血管高通透性增高的作用增强。
烧伤后烫伤局部淋巴液、皮肤匀浆、水疱液及组织液中的PGE1、PGE2和PGF2α的浓度都有增加。在烧伤后不久,组织液中PGs主要是PGE1,几小时以后为PGE2及PGF2α所代替,而尿排出的5β,7α-二羟-11-四酮去甲前列腺素(PGE1的代谢产物)和5β,7α-二羟-11-四酮前列腺素(PGE2的代谢产物)以及5β,7α-二羟-11-四酮去甲前列腺酸1,16-二油酸(PGF2α的代谢产物)含量增加5~9倍,说明损伤组织内各种PG的合成大大增加。
另一方面,花生四烯酸经脂氧化酶途径,生成白三烯(LTs)。其中LTC4、LTD4和LTE4对微动脉和微静脉收缩及血管通透性增高有很强的作用。LTs受体阻断剂——FPL55712,可使大鼠烧伤性水肿明显减轻。(https://www.daowen.com)
(四)氧自由基(oxygen radicals)
烧伤后,由白细胞释放的氧自由基增多,O及OH与膜磷脂中多价不饱和脂肪酸发生作用,形成脂质过氧化物(LPO),后者可损伤血管内皮细胞,导致血管通透性增高。外源性供给过氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT),可使烧伤后水肿显著减轻。烫伤大鼠肺组织LPO与血清LPO,在伤后2、4、6小时,呈平行性增加,肺血管通透性亦相应升高;用清除剂维生素E治疗,伤后4小时LPO值与肺血管通透性都明显下降,表明烧伤后血管通透性增高与氧自由基损伤有关。
(五)血小板激活因子(PAF)
PAF可使血管内皮细胞骨架蛋白的分子构型改变而影响血管通透性。PAF对血管通透性的作用比组胺大1000~10000倍,比LTD4、E4大100倍。业已证明,细胞膜上存在PAF的特异性受体。大鼠烫伤后,烧伤组织渗出液中LYSD-PAF含量,在伤后2~6小时显著增加,8小时后开始下降。提示PAF是烧伤后引起血管通透性增高的重要因子之一。
(六)溶酶体酶(lysosome)
粒细胞溶酶体中含有各种酶以及非酶物质达数十种,其中以中性蛋白酶(包括弹力蛋白酶和胶原酶等)最为重要。中性粒细胞聚集和黏附,释放出大量溶酶,中性蛋白酶能水解弹性蛋白及基底膜等结构,而组织蛋白酶除直接损伤细胞外,还可使激肽原变为白细胞激肽(leukokinin),引起血管通透性增高。
(七)纤维结合蛋白(Fn)
细胞表面的结合蛋白存在于血管内皮细胞表面,以及皮肤、黏膜、外分泌腺的基底膜和结缔组织中。它使血管内皮细胞之间彼此黏合连接,并使内皮细胞黏附于基底膜上,对稳定血管通透性有重要作用。
烧伤后早期,病人及实验动物血浆中Fn浓度减低。伤后12小时以内,人血浆Fn浓度由300g/ml下降至150g/ml,72小时后恢复至正常水平。表明烧伤早期血浆Fn消耗过多,可导致血管内皮细胞之间以及与基底膜之间的连接减弱,血管通透性增高。
(八)内皮素-1(endothelin-1,ET-1)
ET-1是内皮细胞分泌的血管活性多肽。LPS、TNF-α、IL-1等都刺激ET-1合成、释放增加;而ET-1又可刺激NO、TXA2和PAF等产生,表明ET-1与其他活性因子有广泛的相互作用。大鼠烧伤后血浆ET-1水平显著升高,伤后4~6小时即达峰值(2fmol/ml,即10-12mol/L),48小时降至正常水平。ET-1水平升高的原因可能为:①烧伤应激反应,体内外实验证明血管活性物质可促进ET原基因表达。②热力对烧伤局部内皮细胞的直接损害,以及微循环障碍使组织缺血缺氧,内皮细胞的完整性破坏,ET-1的漏出增多。③ET-1在血浆内的半衰期仅40秒,主要经肾和肺清除。烧伤休克期因灌流不足,肾和肺对ET-1的清除率下降,ET-1半衰期因之延长。
ET-1通过与其受体结合而产生各种生物活性。已发现ETA主要分布于血管平滑肌细胞,介导ET-1的缩血管作用;ETB主要分布于血管内皮细胞,介导ET刺激内皮细胞产生与释放NO等其他广泛的生物学作用。体外实验证实,烧伤血清可上调心脏微循环内皮细胞ETB。ET-1与分布于血管内皮细胞上的ETB结合,激活NOS(NO合成酶),使内皮细胞产生与释放NO。NO可使细胞内cGMP产生增加,进而引起内皮细胞收缩蛋白收缩或细胞骨架蛋白构型改变,内皮细胞间隙扩大,导致血管通透性增加。ET-1增加血管通透性的作用具有组织专一性,主要是引起心、肺、肠组织的血管通透性增加,可能与不同组织存在ET-1受体亚型和受体密度的差异有关。
(九)一氧化氮(nitrous oxide,NO)酶。胞浆中L-精氨酸末端的胍基氮在NOS催化下氧化成胍氨酸和NO。NO与Fe2+亲
血管内皮细胞合成NO是以精氨酸为底物,NO合成酶(NOS)是NO生成的关键和力高,极不稳定,易被氧化为NO3-和NO2-,其生物半衰期为3~5秒,呈脂溶性,经生物膜扩散。大鼠烧伤面积30%Ⅲ度烧伤后早期及主要脏器中NO2-水平明显升高,在伤后6小时达峰值,伤后24小时心、肝、肾组织NO2-水平回落,而血浆及肺组织中NO2-水平仍高于伤前(P<0.05)。ET/NO比值在烧伤后早期明显升高,伤后6小时达峰值,尤以肾脏ET/NO比值升高幅度大。通过ET-1受体拮抗剂及NO供体实验证实,ET-1及NO、ET-1/NO参与了烧伤后早期血管内皮细胞的损伤。
(十)肿瘤坏死因子-α(TNF-α,tumor necrosis factor)
TNF-α是由LPS、C3a、C5a、IL-1、PAF及干扰素-γ等激活的单核—巨噬细胞产生的内源性细胞调节因子,血管内皮细胞表面及其主要脏器内都有TNF-α受体,因此血管内皮细胞是TNF作用的重要靶细胞。大鼠烧伤皮肤组织内TNF-α在伤后1小时升高,3小时即达峰值;血浆TNF-α含量也是伤后1小时升高,12小时达峰值。TNF-α对血管内皮细胞的激活和损伤可表现为两个方面,一是调节内皮细胞表面分子及其基因产物的表达,从而赋予内皮细胞新的分化特征和功能;二是使血管内皮细胞的形态、结构发生变化,细胞膜与细胞器发生损伤,从而使血管内皮细胞的通透性增加。体外研究表明,TNF-α可增加多型核中性粒细胞(PMNs)与淋巴细胞表达CD11a/CD18和CD2(LFA-2),增强内皮细胞对CD54(ICAM-1)和CD58(LAF-3)的表达,从而可增加PMNs和淋巴细胞对内皮细胞的黏附。PMNs与淋巴细胞被激活,通过释放水解蛋白酶造成内皮细胞损伤。在体实验证明,TNF-α增强内皮细胞对纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)的表达,从而抑制纤溶,促进凝血;另外TNF-α可抑制内皮细胞产生血栓调节蛋白(TM),减弱了TM的抗凝作用从而使血管内凝血,局部微循环障碍。此外,TNF-α还可促进血管内皮细胞表达组织因子,从而启动外源性凝血系统。在体内TNF-α可对PMNs产生趋化作用,募集大量PMNs聚集。IL-1可与TNF-α有协同作用。