发热的发病机制
(一)内生致热原传入中枢的途径
由产EP细胞释放并释放入血液循环的EP主要通过以下几种途径进入脑内到达体温调节中枢。
1.EP直接通过血-脑屏障转运入脑 在血-脑屏障的毛细血管床部位可特异性转运IL-1、IL-6、TNF等细胞因子入脑。除了这种可饱和转运机制,EP也可能从脉络丛部位渗入或者易化扩散入脑,通过脑脊液循环分布到POAH。但这些推测还缺乏有力的证据,需待进一步证实。
2.EP通过终板血管器作用于体温调节中枢 终板血管器(organum vasculosum laminae terminalis,OVLT)是位于视上隐窝上方、紧靠POAH的血-脑屏障最薄弱的部位。EP可依赖于该处存在的有孔毛细血管对大分子物质有较高的通透性,由此入脑;或识别分布在此处的巨噬细胞、神经胶质细胞等细胞膜上的受体,并与之结合,继而产生新的信息介质,将致热原的信息传入POAH。
(二)发热中枢的调控机制及其调节介质
进入脑内的EP仍不是引起体温调节中枢调定点上移的最终物质,其可能通过引起发热中枢相关正向调节和负向调节介质的释放,进而改变调定点。视前区下丘脑前部(POAH)的体温调节中枢主要作为正调节中枢,含有温度敏感神经元,可以整合来自外周和深部的温度信息,损伤该区可导致体温调节障碍。而中杏仁核(medial amydaloid nucleus,MAN)、腹中膈(ventral septal area,VSA)和弓状核则对发热时的体温产生负向影响。当外周温度感受器收集相关的信息传入正负调节中枢,启动体温正负调节机制。两者协调作用,一方面通过正调节介质使体温上升,另一方面通过负调节介质限制体温升高。正负调节的相互作用限定了调定点上移的水平及发热的幅度和时程(图7-2)。因此,在发热时体温上升的幅度被限制在特定范围内,各种感染性疾病引起的发热很少>41℃,这种现象称为热限(febrile ceiling)。这是机体的自我保护功能和自稳调节机制,具有极其重要的生物学意义。

图7-2 发热、发病学示意图
体内参与正负调控的物质主要包括如下。
1.正调节介质
(1)环腺苷-磷酸(简称:环腺苷酸)(cAMP):外源性cAMP注入动物静脉或脑室内迅速引起发热,潜伏期明显短于EP性发热。ET和EP双相热期间,脑脊液(cerebrospinal fluid,CSF)及下丘脑组织中cAMP含量与体温呈同步性双相变化。因此,许多学者认为cAMP可能是更接近终末环节的发热介质。
(2)Na+/Ca2+比值:Na+/Ca2+比值改变在发热机制中可能也担负着重要中介作用。早期研究发现,在动物脑室内灌注Na+可很快升高动物体温,而灌注Ca2+则迅速下降体温;同样,钙离子螯合剂依他酸(EGTA)于脑室内灌注也引起体温升高,同时在CSF中检测到cAMP含量明显升高;预先灌注CaCl2可阻止EGTA的致热作用,同时也抑制CSF中cAMP的增高,而且CSF中cAMP含量升高被抑制的程度与体温上升被抑制的程度呈明显正相关。据此,可提示下丘脑Na+/Ca2+的升高可增加cAMP的含量,进而上移POAH设定的体温调定点。
(3)前列腺素E(prostaglandin E,PGE):EP诱导的发热期间,下丘脑合成和释放PGE,CSF中PGE水平明显升高;将PGE直接注射动物脑室内,引起明显发热,其致热敏感点在POAH;阿司匹林、布洛芬等可能由于降低了CSF中PGE浓度进而降低体温。
PGE的前体花生四烯酸也是发热介质,多种动物脑室内给予花生四烯酸可以引起明显发热。其致热作用不受PGE拮抗剂和水杨酸类药物的影响。
(4)促肾上腺皮质激素释放素(corticotrophin releasing hormone,CRH):致热原性细胞因子IL-1、IL-6等均能刺激下丘脑释放CRH;中枢注入CRH可引起动物脑温和结肠温度明显升高;CRH单克隆抗体或CRH受体拮抗剂均可完全抑制内生致热原IL-1β、IL-6的致热性;但TNFα诱导的发热并不依赖于CRH的介导。分泌这种41肽神经激素的神经元主要分布于室旁核和杏仁核,CRH对体温调节中枢的调控作用具有双向性,向动物脑室内注射CRH可降低已升高的体温。
(5)一氧化氮(Nitric Oxide,NO):作为新型的神经递质,一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)在大脑皮质、小脑、海马、下丘脑视上核、室旁核、OVLT和POAH等部位均有表达,产生的NO可作用于POAH、OVLT等体温调节中枢,介导发热时的体温上升,同时还参与抑制发热时负调节介质的合成与释放。此外,研究还表明NO可增加棕色脂肪组织的代谢活动进而导致产热增加。(https://www.daowen.com)
2.负调节介质
(1)精氨酸加压素(arginine vasopressin,AVP):又称为抗利尿激素(antidiuretic hormone,ADH)。实验动物脑内微量注射AVP可降低LPS、PGE等诱导的发热反应;AVP拮抗剂或其受体阻断剂能抑制AVP的解热作用或加强致热原的发热效应。不同的环境温度中,AVP的解热作用对体温调节的效应器产生不同的影响:在25℃中,AVP的解热效应全要表现在加强散热,而在4℃中,则主要表现在减少产热。这说明AVP是通过中枢机制来影响体温的。
(2)黑素细胞刺激素(α-melanocyte-stimulating hormone,α-MSH):在EP诱导发热期间,脑室中膈区α-MSH含量升高;将α-MSH注射于此区可使发热减弱,提示其作用位点可能位于该区域。动物实验中发现,使用α-MSH解热可调整兔耳壳皮肤的血流量,增高兔耳皮肤温度,从而通过加强散热达到解热的作用。利用α-MSH抗血清预先给家兔注射以阻断内源性α-MSH的作用,而后给予IL-1致热,发现其发热高度明显增加,持续时间显著延长,说明内源性α-MSH能够限制发热的高度和持续时间。
(3)白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10):主要是由T细胞、单核细胞、角质细胞和活化的B细胞产生。IL-10能够抑制T细胞产生细胞因子,因此又称为细胞因子合成抑制因子。给动物脑室或静脉注射IL-10,可明显抑制LPS引起的发热及IL-1β、TNF和IL-6等致热原性细胞因子的增高。因此,IL-10有可能是一种发热体温调节的负调节介质。
(4)膜联蛋白A1(annexin A1):又称脂皮质蛋白-1(lipocortin-1)是一种钙依赖性磷脂结合蛋白,在体内分布十分广泛,但主要存在于脑、肺等器官之中。脑内膜联蛋白A1的释放与糖皮质激素的解热作用密切相关。研究中发现向大鼠中枢内注射膜联蛋白A1,可明显抑制IL-1β、IL-6、IL-8、促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)诱导的发热反应,由此证明其有可能是一种发热体温调节中枢的负调节介质。
(三)发热的时相
临床上常见的发热过程大致可分为以下3个时相。
1.体温上升期 发热的开始阶段,由于调定点的上移,此时原来的正常体温变成了“冷刺激”,引起交感-肾上腺髓质系统及下丘脑-垂体-甲状腺轴等一系列神经-体液调节活动的增强,解除对寒战中枢的抑制引起骨骼肌节律性的收缩以产生热量;同时也加强物质代谢,特别是棕色脂肪细胞内脂质分解和氧化增强,使产热增加。此外,还指令皮肤等散热中枢血管收缩,减少血流,导致皮肤温度降低及散热减少。
此期热代谢特点:机体一方面减少散热,另一方面增加产热,结果使产热大于散热,体温因而升高。
临床表现:由于皮肤温度的下降,患者感到发冷或恶寒。另外,因立毛肌收缩,皮肤可出现“鸡皮疙瘩”。
2.高温持续期(高峰期) 当体温达到调定点的新水平时,便不再继续上升,而是在这个与新调定点相适应的高水平上波动,所以称为高温持续期,又称为高峰期或稽留期(fastigium)。由于此期中心体温已与调定点相适应,所以寒战停止并开始出现散热反应。
热代谢特点:产热与散热在高水平保持相对平衡。
临床表现:患者因皮肤血管扩张、血流量增加,皮温高于正常,产生酷热感,皮肤的“鸡皮疙瘩”也消失,皮肤水分的蒸发加强了,因而皮肤和口唇比较干燥。此期持续时间因病因不同而异,从几小时(如疟疾)、几天(如大叶性肺炎)到1周以上(如伤寒)。
3.体温下降期(退热期) 经历了高温持续期后,由于发热激活物、EP及发热中枢介质的降解或消除,体温调节中枢的调定点返回到正常水平。这时由于血温高于调定点,POAH的温敏神经元发放频率增加,降低交感神经的紧张性活动,皮肤血管进一步扩张,汗腺分泌增强,明显增强散热。
热代谢特点:散热增强,产热减少,体温开始下降,逐渐恢复到与正常调定点相适应的水平。
临床表现:汗腺分泌增加,大量出汗,严重者可致脱水。退热期持续数小时或一昼夜(骤退),甚至几天(渐退)。