第二节 发热的原因和机制
一、致热原和激活物的概念
传统上把能引起人体或动物发热的物质，通称为致热原(pyrogen)。根据来源又把致热原划分为外源性致热原和内生致热原，用以表示来自体外或体内。近年来不少学者认为，许多外源性致热原(传染原或致炎剌激物)可能主要是激活产内生致热原细胞，使后者产生和释放内生致热原，再通过某种途径引起发热。因此，外源性致热原用乃是体内产生内生致热原细胞的激活物(activators)，或称为发热激活物。此概念并不排除一些外源性致热原与机体相作用，在体内引起激活物的产生，因而体内某些产物，也可成为产内生致热原细胞的激活物。当然也不排除有些激活物或其成分，如能通过血脑屏障，也可能以一定方式作用于体温调节中枢，而发挥双重作用(即既可促使内生致热原的产生，又可作用于中枢)，或还可能通过内生致热原以外的中介物从外周进入脑内，参与发热的机制。
在第一种内生致热原(白细胞致热原)被发现后，最近几年又相继发现三种新的内生致热原，这些新发现的内生致热原还来不及系统深入的研究，而白细胞致热原则已积累大量系统研究资料。关于发热激活物的系列资料，都是围绕白细胞致热原所进行的实验研究所取得的。
二、发热激活物的主要种类和性质
有许多物质(包括外源性致热原和体内某些产物)能够激活产内生致热原细胞而使其产生和释放白细胞致热原。下面介绍的仅是几种常见或重要的激活物。
(一)微生物
革兰氏阴性细菌的菌壁含有内毒素(endotoxin，ET)，后者是一种有代表性的细菌致热原(bacterial pyrogen)。给家兔微量静脉内或更微量脑内(视前区-前下丘脑)注射，均可引起明显发热。ET的活性成分是脂多糖，它有三个组成部分，即O-特异侧链、核心多糖和脂质A(lipid A)。脂质A是决定致热性的主要成分。
临床上输液或输血过程中所产生的发热反应，多数就是由于污染ET所致，因其耐热性很高，需干热160℃2小时才能灭活，一般灭菌方法不能清除。目前多数学者认为，ET性发热是由于ET激活了产内生致热原细胞，使其释放白细胞致热原所致体外实验证明。用微量ET与白细胞培育，可使后者产生释放白细胞致热原；给家兔或狗静脉内注射ET，在引起发热的同时，血清中出现大量循环白细胞致热原。最近的一些研究证明，ET还能激活单核细胞产生其它内生致热原。此外，ET在外周还可能引起其它代学介质的生成，后者经血脑屏障进入脑内而参与中枢机制。但出不能完全排除ET本身或其降解产物进入脑内发挥致热作用的可能性。ET的分子量很大，达1，000-2，000KD，一般剂量静脉内注射，显然难以通过血脑屏障并进入脑内。但是，大剂量注射ET，有无可能削弱血脑屏障而致小量ET通过，或者由于某些生理过程(包括传染、毒血症或高热)提高了脑毛细血管的通透性，导致ET或其降解产物得以自由通过，这个可能性还不能完全排除。有的学者报道，单独注射ET不能通过血脑屏障，但联合使用A型链球菌致热性外毒素时，ET就能够通过血脑屏障。
革兰氏阳性细菌(如肺炎球菌、白色葡萄球菌、溶血性链球菌等)感染也能引起发热。给家兔静脉内注射活的或加热杀死的葡萄球菌，均能引起发热，因而其效应不取决于传染是否成立，而可能是细菌颗粒本身起的作用。加热杀死的葡萄球菌在体外与白细胞培育，能激活产内生致热原细胞，使其产生释放白细胞致热原。在剂量—效应关系上，取决于细菌颗粒数与细胞数的比例。
从革兰氏阳性细菌体内能分离出有致热性的外毒素，例如从葡萄球菌分离出的肠毒素，和从A型溶血性链球菌分离出的红疹毒素(erythrogenic toxin)，都是强激活物，微量给动物静脉内注射即可引起发热。体外实验证明，红疹毒素与家兔白细胞培养，能使后者产生释放白细胞致热原。
病毒感染，例如把流感病毒、麻疹病毒或者Coxsackie病毒注入家兔静脉内，都可引起动物发热。在发热的同时，血清中出现循环白细胞致热原。实验证明，病毒也可能过激活产内生致热原细胞产生释放白细胞致热原引起发热，其激活作用可能与血细胞凝集素(hemagglutinin)有关。在体外用副流感病毒与家兔血白细胞培育，能激活后者释放白细胞致热原。
此外，螺旋体(回归热的病原体疏螺旋体属Borrelia，钩端螺旋体等)及真菌引入体内也可引起发热。在体外把赫姆斯氏包柔氏螺旋体(Borrelia hermsii)或酵母分别与人体白细胞培育，都能激活后者产生释放白细胞致热原。
(二)致炎物和炎症灶激活物
有些致炎物如硅酸结晶，尿酸结晶等，在体内不但可引起炎症反应，其本身还具有激活产内生致热原细胞的作用，并已证明，尿酸结晶或硅酸结晶的激活作用，不取决于细胞对它们的吞噬，因为用细胞松弛素B或秋水仙素制止吞噬，不影响白细胞致热原的产生和释放。
除某些非传染性致炎物以及传染原有激活作用之外，非传染性炎性渗出液中还含有激活物。实验证明，给家兔腹腔灌注生理盐水后，把从腹腔收集到的渗出白细胞置于生理盐水中培育。能释放白细胞致热原；但把正常血白细胞置于生理盐水中培育，则无白细胞致热原释放。若先加入从腹腔收集到的无细胞渗出液到正常血白细胞中培育，然后再置于生理盐水中培育，则血白细胞也能释放白细胞致热原，表明在渗出液中含有激活物。
(三)抗原-抗体复合物。
抗原-抗体复合物对产内生致热原细胞也有激活作用，举下述实验为证；
皮内注射青霉素-佐剂乳状物或静脉内注射水溶性青霉素或肌肉内注射普鲁卡因青霉素，使家兔致敏，然后给这种致敏兔静脉内注入青霉素-血清蛋白结合物，可引起动物发热；在有致敏兔的含抗体血清的参与下，把致敏兔的血细胞与上述结合物作体外培育，能释放白细胞致热原，表明抗原-抗体复合物起了激活作用。用牛血清蛋白使家兔致敏。然后把致敏动物的血浆或血清转移给正常家兔，再用特异抗原攻击受血动物，可以引起后者发热。但牛血清蛋白对正常家兔却无致热作用，表明是由于抗原-抗体复合物起了激活作用。已证明，用人体血清蛋白给家兔致敏后，再用人体血清蛋白攻击，约5分钟后就可在循环血中出现抗原-抗体复合物。
(四)淋巴因子
淋巴细胞不产生和释放内生致热原，但抗原或外凝集素能剌激淋巴细胞产生淋巴因子(lymphokine)后者对产内生致热原细胞有激活作用。实验证明，用卡介苗(bacille Calmette-Guerin，BCG)给家兔致敏，然后用旧结核菌素攻击可引起发热。这种反应可通过致敏的脾和淋巴结细胞被动转移给正常家兔。把致敏或未致敏的家兔血白细胞在体外与特异抗原培育时，不能释放白细胞致热原，如果同时加入致敏的淋巴细胞一起培育，则能使白细胞释放白细胞致热原。这是因为致敏淋巴细胞-抗原混合物所形成的一种可溶性产物起激活作用，这种产物就是淋巴因子，它可能主要来自T淋巴细胞。
(五)类固醇
体内某些类固醇(steroid)产物对人体有明显的致热性，睾丸酮的中间代谢产物本胆烷醇酮(etiocholanolone)是其典型代表。石胆酸也有类似作用。但实验证明，本胆烷醇酮的种系特异性很强，给狗、猫、大鼠、小鼠、豚鼠、家兔和猴作肌肉内注射，均不引起发热，只有当给人体肌肉内注射时，才引起明显发热。体外实验证明，人体血白细胞与本胆烷醇酮培育，经几小时激活能产生释放白细胞致热原。
已证明，本胆烷醇酮的致热性取决于类固醇的5-β-H构型，因为5-α-本胆烷醇酮不具致热性。同样，它在体外对白细胞的激活作用，也取决于5-β-H构型。
某些周期性发热病人，常找不到发热的原因，而血浆中的本胆烷醇酮的浓度有所增高。另一种类固醇，如糖皮质激素和雌激素，则能抑制白细胞致热原的产生释放。因此有人用类固醇代谢失调来解释某些周期性发热。例如一些肝硬变的发热病人，伴有血浆中本胆烷醇酮浓度升高，被怀疑是类固醇代谢失调所致，但仍有争议。
三、内生致热原
(一)白细胞致热原
1.细胞来源 1984年Beeson等首先发现家兔腹腔无菌性渗出白细胞培育于无菌生理盐液中，能产生释放致热原，并称之为白细胞致热原(leucocytic pyrogen，LP)。为表示其来自体内,又称之为内生致热原(endogenous pyrogen，EP)。现在已经证明，白细胞中的单核细胞是产生LP的主要细胞。此外，组织巨噬细胞，包括肝星状细胞、肺泡巨噬细胞、腹腔巨噬细胞和脾巨噬细胞等，以及某些肿瘤细胞，均可产生并释放LP。
近年来对LP的系统研究中，发现它除引起发热外，还引起许多疾病急性期反应，表明其生物活性与白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)一致，现已公认LP就是IL-1。由于从不同侧面研究IL-1或LP，对它的细胞来源有了更多了解。根据目前所知，能产生IL-1(LP)的细胞种类，可列表如下(表4-1)。
表4-1 LP(IL-1)的细胞来源
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巨噬细胞 |
肿瘤细胞 |
其它细胞 |
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许多学者推测有某种或某些中枢介质(也称中枢发热介质)参与发热的中枢机制。先后被研究的有单胺(去甲肾上腺素、5-羟色胺)、前列腺素E(PGE)、花生四烯酸的其它衍生物，cAMP和Na+/Ca2+比值等。而最受重视的是PGE、cAMP和Na+/Ca2+比值。 (一)前列腺素主张PGE是EP引起发热的主要介质的现行假说的最重要依据是：①脑内(下丘脑)或ICV注射PGE引起发热；②LP静脉内注射或IFN ICV注射引起发热是时，CSF中PGE2明显增多；③下脑组织分别与LP、IFN或TNF在体外培育时，都使PGE2合成增多；④阻断PGE合成的药物，对LP、IFN或TNF性发热都能解热。 鉴于目前仍无直接证据以示LP能从外周进入脑内，因而有的学者修改了此假说，提出PGE的释放部位是在OVLT区孔性毛细血管外周的巨噬细胞(参阅图4-2)。LP激活后者释出PGE，作用于OVLT区的神经元或弥散过室管膜细胞紧密连接而作用于POAH的神经元。 此外,Dinarello等(1986)认为TNF引起的双相热的第一相，是TNF引起下丘脑PGE增多的效应。 但是许多资料不支持PGE作为发热介质，其根据是：(1)PGE的两种特异拮抗物SC19220和HR546能抑止PGE性发热，但不能抑制LP性发热；(2)小剂量阿司匹林在抑制LP引起的CSF PGE增多的同时，可不抑制体温上升；(3)家兔两侧POAH摘除或损伤后，向该处或ICV注入PGE均不引起发热，但ICV注入LP仍能引起发热，表明不需PGE参与；(4)LP注入家兔POAH，使大部分热敏神经元敏感性受抑制，大部分冷敏神经元的敏感性提高，但PGE注入POAH，大部分热敏神经元不受影响，约1/2冷敏神经元也不受影响；(5)MIP-1的致热性与PGE无关。 因此，目前还难肯定PGE是EP性发热的主要介质。 (二)cAMP 脑内有较高cAMP，也有丰富的cAMP合成降解酶系。它又是脑内多种介质的信使和突触传递的重要介质，故当PGE作为发热介质有争议的同时，cAMP能否作为发热介质参与中枢机制，倍受重视。十多年前国外学者积累了一些资料，支持cAMP参与发热中枢机制，主要是：①把二丁酰cAMP给猫、兔、大鼠脑内注射，迅速引起发热；②家兔静脉内注射LP引起发热时，CSF中cAMP浓度明显增高，而环境高温引起的体温升高，不伴有CSF中cAMP增多。③注射茶碱(磷酸二酯酶抑制物)在增高脑内cAMP浓度的同时，增强LP性发热；而注射尼克酸(磷酸二酯酶激活物)则在降低cAMP浓度的同时，使LP性发热减弱。 至于LP如何引起脑内cAMP增多，最新研究资料表明，LP可能通过提高Na+/Ca2+比值，再引起脑内cAMP增多。 (三)Na+/Ca2+比值 实验表明，用生理盐水替换人工脑脊液作动物脑室灌注时，引起了猫的体温明显上升，而加入CaCl2则可防止体温上升。用等渗蔗糖溶液灌注后下丘脑，体温无变化；若加入Na+，就引起体温上升；若加入Ca2+，则可降温。因而提出体温调定点受Na+/Ca2+比值所调控，强调Ca2+浓度是调定点的生理学基础，Na+/Ca2+比值上升可致调定点上移，并确定其敏感区位于后下丘脑。 进一步实验证明，静脉内注射LP引起发热时，增加灌注脑室的人工脑脊液中的Ca2+浓度，可抑制发热效应。若把灌注液改为等渗蔗糖溶液，则静脉内注射LP不引起发热，表明LP可能通过提高下丘脑Na+/Ca2+比值，使调定点上移而启动调温反应，引起体温上升。在应用放射性同位素钠和钙的实验中发现，发热时下丘脑组织内Na+/Ca2+比值上升。
图4-3 发热发病学基本环节示意图 (未包括新发现的EP) lP如何引起Na+/Ca2+比值上升，Na+/Ca2+比值上升又如何引起调定点上移，尚缺乏深入研究。但最近国内学孝者的研究证明，用降钙剂(EGTA)灌注侧脑室引起发热时，CSF的cAMP明显增多；若事先灌注CaCl2，可使EGTA性体温升高被制止，而且CSF中cAMP的增多也明显受抑制，体温变化与cAMP浓度变化呈明显正相关。继而又发现事先给家兔侧脑室灌注CaCl2，不但抑制静脉内注射LP引起的体温上升，而且抑制了LP引起的CSF中cAMP的增多，体温变化也与cAMP浓度变化呈明显正相关。因此提出：《LP→下丘脑Na+/Ca2+↑→cAMP↑》可能是多种致热原引起发热的重要共同途径。 总之，发热的发生机制比较复杂，有不少细节仍未查明，但主要的或基本的环节已比较清楚。概括起来，多数发热发病学的第一环节是激活物的作用，但至今其作用方式所知不多；第二环节，即共同的中介环节主要是EP。后者有多种，它们可能以不同给合或先后作用于POAH，或作用于外周靶细胞，再通过发热介质参与作用；第三环节是中枢机制，无论EP是否直接进入脑内，很可能要在下丘脑通过中枢介质才引起体温调定点上移，也不排除激活物的降解产物或外周介质到达下丘脑参与作用；第四环节是调定点上移后引起调温效应器的反应。此时由于中心温度低于体温调定点的新水平，从体温调节中枢发出调温指令抵达产热器官和散热器官，一方面通过运动神经引起骨骼肌的紧张度增高或寒战，使产热增多；另一方面经交感神经系统引起皮肤血管收缩，使散热减少；由于产热大于散热，体温乃相应上升直至与调定点新高度相适应。这些基本环节可用下列模式图加以表示(图4-3)。 校对时间：00-09-08 15:35:5420 Mar 2001 21:15:29 +0800 马海茸 , 百拇医药参见：首页 > 医疗版 > 症状 > F > 发热 |
