พยาธิสภาพของโรคปอดบวม

การพัฒนาของโรคปอดอักเสบที่เกิดในชุมชนหรือที่เกิดในโรงพยาบาลเกิดจากการใช้กลไกการก่อโรคหลายประการ โดยกลไกที่สำคัญที่สุด ได้แก่:

• การหยุดชะงักของระบบการป้องกันระบบทางเดินหายใจที่ซับซ้อนหลายขั้นตอนจากการแทรกซึมของจุลินทรีย์เข้าไปในส่วนทางเดินหายใจของปอด
• กลไกการเกิดการอักเสบของเนื้อเยื่อปอดเฉพาะที่
• การเกิดอาการแสดงทางระบบของโรค
• การเกิดภาวะแทรกซ้อน

ในแต่ละกรณี ลักษณะเฉพาะของการเกิดโรคและอาการทางคลินิกของโรคปอดบวมจะถูกกำหนดโดยคุณสมบัติของเชื้อก่อโรคและสถานะของระบบต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับการอักเสบ

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ], [ 10 ]

เส้นทางการแพร่กระจายของจุลินทรีย์เข้าสู่ส่วนทางเดินหายใจของปอด

มีสามวิธีหลักที่จุลินทรีย์เข้าสู่ทางเดินหายใจของปอด:

เส้นทางของการติดเชื้อจากหลอดลมเป็นเส้นทางที่พบบ่อยที่สุดของการติดเชื้อในเนื้อเยื่อปอด ในกรณีส่วนใหญ่ การแพร่กระจายของจุลินทรีย์จากหลอดลมเกิดขึ้นจากการดูดสิ่งแปลกปลอมออกจากช่องคอหอย เป็นที่ทราบกันดีว่าในบุคคลที่มีสุขภาพดี จุลินทรีย์ในช่องคอหอยประกอบด้วยแบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจนและไม่ใช้ออกซิเจนจำนวนมาก พบเชื้อนิวโมคอคคัส ฮีโมฟิลัส อินฟลูเอนซา สแตฟิโลคอคคัส ออเรียส แบคทีเรียที่ไม่ใช้ออกซิเจน และแม้แต่เชื้ออีโคไลแกรมลบ แบคทีเรียฟรีดแลนเดอร์ และโปรตีอุส

เป็นที่ทราบกันดีว่าการดูดสารคัดหลั่งจากช่องคอหอยมักเกิดขึ้นในคนที่มีสุขภาพแข็งแรง เช่น ในระหว่างการนอนหลับ อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วทางเดินหายใจที่อยู่ไกลจากสายเสียง (กล่องเสียง) จะยังคงปลอดเชื้อหรือมีแบคทีเรียบางชนิดอยู่บ้าง ซึ่งเกิดจากการทำงานปกติของระบบป้องกัน (การขจัดเมือก การตอบสนองการไอ ระบบป้องกันของเหลว และระบบป้องกันที่ควบคุมด้วยเซลล์)

ภายใต้อิทธิพลของกลไกเหล่านี้ การหลั่งจากช่องคอหอยจะถูกกำจัดออกอย่างมีประสิทธิภาพ และไม่มีการแพร่พันธุ์ของจุลินทรีย์ในทางเดินหายใจส่วนล่าง

การสำลักทางเดินหายใจส่วนล่างในปริมาณมากจะเกิดขึ้นเมื่อกลไกการทำความสะอาดตัวเองบกพร่อง ซึ่งมักพบในผู้ป่วยสูงอายุ ผู้ที่หมดสติ รวมถึงผู้ที่อยู่ในภาวะมึนเมาจากแอลกอฮอล์ ผู้ป่วยที่กินยานอนหลับหรือยาเกินขนาด ผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองผิดปกติจากการเผาผลาญผิดปกติ กลุ่มอาการชัก เป็นต้น ในกรณีเหล่านี้ มักพบการระงับปฏิกิริยาไอและปฏิกิริยาที่ทำให้กล่องเสียงกระตุก (JV Hirschman)

ความเสี่ยงของภาวะกลืนลำบากและการสำลักสิ่งที่อยู่ในช่องคอหอยเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในผู้ป่วยที่มีโรคเกี่ยวกับระบบทางเดินอาหาร เช่น ภาวะอะคาลาเซียของหลอดอาหาร กรดไหลย้อน ไส้เลื่อนกระบังลม ความตึงตัวของหลอดอาหารและกระเพาะอาหารลดลงร่วมกับภาวะกรดในกระเพาะอาหารต่ำและภาวะไม่มีกรดในกระเพาะอาหาร

นอกจากนี้ ยังพบอาการกลืนลำบากและมีโอกาสสำลักสูงในผู้ป่วยที่มีโรคของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันระบบ เช่น โรคโพลีไมโอไซติส โรคสเกลอโรเดอร์มา โรคเนื้อเยื่อเกี่ยวพันผสม (Sharp syndrome) เป็นต้น

กลไกที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในการพัฒนาโรคปอดอักเสบในโรงพยาบาลคือการใช้ท่อช่วยหายใจในผู้ป่วยที่ใช้เครื่องช่วยหายใจปอดเทียม (ALV) ช่วงเวลาของการใส่ท่อช่วยหายใจนั้นมีความเสี่ยงสูงต่อการสำลักและเป็นกลไกการก่อโรคหลักในการพัฒนาโรคปอดอักเสบจากการสำลักในโรงพยาบาลในช่วง 48 ชั่วโมงแรกของ ALV อย่างไรก็ตาม ท่อช่วยหายใจเองซึ่งป้องกันไม่ให้กล่องเสียงปิดลงนั้นมีส่วนทำให้เกิดการสำลักเล็กน้อย เมื่อหมุนศีรษะและลำตัว การเคลื่อนไหวของท่อช่วยหายใจจะเกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ส่งผลให้สารคัดหลั่งแทรกซึมเข้าไปในส่วนปลายของทางเดินหายใจและแพร่กระจายไปยังเนื้อเยื่อปอด (RG Wunderink)

กลไกที่สำคัญอย่างหนึ่งของการเข้ามาตั้งรกรากของจุลินทรีย์ในทางเดินหายใจคือการขัดขวางการขนส่งสารคัดหลั่งจากทางเดินหายใจซึ่งเกิดขึ้นจากอิทธิพลของการสูบบุหรี่ แอลกอฮอล์ การติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจ การสัมผัสอากาศเย็นหรือร้อน รวมถึงในผู้ป่วยหลอดลมอักเสบเรื้อรังและผู้สูงอายุ

ควรจำไว้ว่าเชื้อนิวโมคอคคัส ฮีโมฟิลัส อินฟลูเอนซา และจุลินทรีย์อื่นๆ ที่อาศัยอยู่ในส่วนปลายของทางเดินหายใจ หลังจากเกาะติดกับพื้นผิวของเซลล์เยื่อบุผิวแล้ว ก็สามารถผลิตปัจจัยที่ทำลายเยื่อบุผิวที่มีซิเลียและทำให้การเคลื่อนที่ช้าลงได้อีกด้วย ในผู้ป่วยหลอดลมอักเสบเรื้อรัง เยื่อเมือกของหลอดลมและหลอดลมฝอยมักมีจุลินทรีย์อาศัยอยู่ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเชื้อนิวโมคอคคัสและฮีโมฟิลัส อินฟลูเอนซา

ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ทำให้เกิดการยึดเกาะของส่วนทางเดินหายใจของปอดคือความผิดปกติของลิมโฟไซต์ แมคโครฟาจ และนิวโทรฟิล รวมถึงการเชื่อมโยงการป้องกันของเหลวในร่างกาย โดยเฉพาะการผลิต IgA อาการผิดปกติเหล่านี้อาจรุนแรงขึ้นได้จากภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำ การสูบบุหรี่ การติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจ การขาดออกซิเจน โรคโลหิตจาง การอดอาหาร และโรคเรื้อรังต่างๆ ที่ทำให้ภูมิคุ้มกันของเซลล์และของเหลวในร่างกายลดลง

ดังนั้น การลดลงของฟังก์ชันการระบายน้ำของหลอดลมและความผิดปกติอื่น ๆ ที่อธิบายไว้ในระบบทำความสะอาดตัวเองของทางเดินหายใจ ร่วมกับการดูดสารขนาดเล็กของเนื้อหาในช่องคอหอย จะทำให้เกิดสภาวะที่หลอดลมสามารถเพาะเชื้อจุลินทรีย์ที่ก่อโรคและฉวยโอกาสได้

ควรทราบว่าภายใต้อิทธิพลของปัจจัยภายในและภายนอกบางอย่าง องค์ประกอบของจุลินทรีย์ในช่องคอหอยอาจเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ตัวอย่างเช่น ในผู้ป่วยโรคเบาหวาน โรคพิษสุราเรื้อรัง และโรคอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง สัดส่วนของจุลินทรีย์แกรมลบ โดยเฉพาะอีโคไล โปรตีอุส จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก การที่ผู้ป่วยต้องอยู่ในโรงพยาบาลเป็นเวลานาน โดยเฉพาะในห้องไอซียู ก็มีผลเช่นเดียวกัน

ปัจจัยที่สำคัญที่สุดที่มีส่วนทำให้เชื้อจุลินทรีย์ก่อโรคสามารถเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจของปอดได้ ได้แก่:

1. การดูดเนื้อหาในช่องคอหอยขนาดเล็ก รวมถึงเมื่อใช้ท่อช่วยหายใจในผู้ป่วยที่ต้องใช้เครื่องช่วยหายใจ
2. ความผิดปกติของการระบายน้ำของทางเดินหายใจอันเป็นผลจากกระบวนการอักเสบเรื้อรังในหลอดลมในผู้ป่วยหลอดลมอักเสบเรื้อรัง การติดเชื้อไวรัสทางเดินหายใจซ้ำๆ ภายใต้อิทธิพลของการสูบบุหรี่ การดื่มแอลกอฮอล์มากเกินไป ภาวะอุณหภูมิร่างกายต่ำกว่าปกติอย่างรุนแรง การสัมผัสกับอากาศเย็นหรือร้อน สารระคายเคืองจากสารเคมี ตลอดจนผู้สูงอายุและผู้สูงอายุ
3. ความเสียหายต่อกลไกการป้องกันที่ไม่เฉพาะเจาะจง (รวมทั้งภูมิคุ้มกันระดับเซลล์และฮิวมอรัลในท้องถิ่น)
4. การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของจุลินทรีย์ในระบบทางเดินหายใจส่วนบน

เส้นทางการติดเชื้อทางอากาศของส่วนทางเดินหายใจของปอดเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของเชื้อโรคด้วยอากาศที่สูดเข้าไป เส้นทางการแทรกซึมของจุลินทรีย์เข้าไปในเนื้อเยื่อปอดนี้มีความคล้ายคลึงกับเส้นทางการติดเชื้อแบบก่อโรคหลอดลม เนื่องจากส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสถานะของระบบป้องกันปอดและหลอดลม ความแตกต่างพื้นฐานคือ ไม่ใช่จุลินทรีย์ฉวยโอกาสที่มีอยู่ในสารคัดหลั่งที่ดูดออกมาจากช่องปาก (นิวโมคอคคัส, ฮีโมฟิลัส อินฟลูเอนซา, มอแรกเซลลา, สเตรปโตคอคคัส, แอนแอโรบส์ ฯลฯ) ที่เข้าสู่ปอดโดยละอองฝอยในอากาศ แต่เป็นเชื้อโรคที่มักไม่พบในช่องปาก (เลจิโอเนลลา, ไมโคพลาสมา, คลามีเดีย, ไวรัส ฯลฯ)

เส้นทางของจุลินทรีย์ที่เข้าสู่เนื้อเยื่อปอดจากเลือดมีความสำคัญในกรณีที่มีจุดติดเชื้อและแบคทีเรียในกระแสเลือดที่อยู่ไกลออกไป เส้นทางการติดเชื้อนี้พบได้ในภาวะติดเชื้อในกระแสเลือด เยื่อบุหัวใจอักเสบติดเชื้อ หลอดเลือดดำในอุ้งเชิงกรานอักเสบจากการติดเชื้อ เป็นต้น

เส้นทางการแพร่กระจายของการติดเชื้อเนื้อปอดนั้นเกี่ยวข้องกับการแพร่กระจายของเชื้อโรคโดยตรงจากอวัยวะที่ติดเชื้อที่อยู่ติดกับปอด เช่น โรคเยื่อหุ้มปอดอักเสบ ฝีในตับ อันเป็นผลจากบาดแผลทะลุเข้าที่หน้าอก เป็นต้น

เส้นทางของจุลินทรีย์ที่เข้าสู่ปอดจากหลอดลมและทางอากาศมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการพัฒนาของโรคปอดบวมที่ติดเชื้อในชุมชน และมักจะเกิดร่วมกับการบกพร่องร้ายแรงของการทำงานของระบบทางเดินหายใจ เส้นทางการติดเชื้อจากเลือดและการติดต่อนั้นพบได้น้อยกว่ามาก และถือเป็นเส้นทางเพิ่มเติมของการติดเชื้อในปอดและการพัฒนาของโรคปอดบวมในโรงพยาบาลเป็นหลัก

กลไกการเกิดการอักเสบของเนื้อเยื่อปอดเฉพาะที่

การอักเสบเป็นปฏิกิริยาสากลของร่างกายต่ออิทธิพลใดๆ ก็ตามที่ทำลายสภาวะสมดุล และมีจุดมุ่งหมายเพื่อทำลายปัจจัยที่เป็นอันตราย (ในกรณีนี้คือจุลินทรีย์) หรือ/และแยกบริเวณเนื้อเยื่อที่เสียหายออกจากบริเวณใกล้เคียงและทั่วทั้งร่างกาย

กระบวนการสร้างการอักเสบตามที่ทราบกันดีมีอยู่ 3 ระยะ:

1. การเปลี่ยนแปลง (ความเสียหายของเนื้อเยื่อ)
2. ความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิตที่มีการหลั่งและเคลื่อนย้ายเซลล์เม็ดเลือด
3. การแพร่กระจาย

การเปลี่ยนแปลง

องค์ประกอบแรกและสำคัญที่สุดของการอักเสบคือการเปลี่ยนแปลง (ความเสียหาย) ของเนื้อเยื่อปอด การเปลี่ยนแปลงหลักเกี่ยวข้องกับผลกระทบของจุลินทรีย์ต่อเซลล์ถุงลมหรือเซลล์เยื่อบุผิวของทางเดินหายใจ และถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางชีวภาพของเชื้อก่อโรคเป็นหลัก แบคทีเรียที่เกาะอยู่บนพื้นผิวของเซลล์ถุงลมชนิดที่ 2 จะหลั่งเอนโดทอกซิน โปรตีเอส (ไฮยาลูโรนิเดส เมทัลโลโปรตีเนส) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และสารอื่นๆ ที่ทำลายเนื้อเยื่อปอด

การปนเปื้อนของแบคทีเรียจำนวนมากและความเสียหายต่อเนื้อเยื่อปอด (การเปลี่ยนแปลงหลัก) จะดึงดูดเซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิล โมโนไซต์ ลิมโฟไซต์ และองค์ประกอบของเซลล์อื่นๆ จำนวนมากเข้ามาที่บริเวณการอักเสบ ซึ่งได้รับการออกแบบมาเพื่อทำให้เชื้อโรคเป็นกลางและกำจัดความเสียหายหรือการตายของเซลล์นั้นเอง

บทบาทนำในกระบวนการนี้เกิดขึ้นจากนิวโทรฟิล ซึ่งทำหน้าที่รับประกันการจับกินแบคทีเรียและการทำลายแบคทีเรียเนื่องจากการกระตุ้นของไฮโดรเลสและลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน ในระหว่างการจับกินแบคทีเรียในนิวโทรฟิล อัตราของกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดและความเข้มข้นของการหายใจจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และออกซิเจนจะถูกใช้เป็นหลักสำหรับการสร้างสารประกอบเปอร์ออกไซด์ - ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) อนุมูลอิสระของไอออนไฮดรอกไซด์ (HO+) ออกซิเจนซิงเกลต์ (O2) และอื่นๆ ซึ่งมีผลในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียอย่างเด่นชัด นอกจากนี้ นิวโทรฟิลที่อพยพไปยังบริเวณที่เกิดการอักเสบจะสร้างไอออนที่มีความเข้มข้นสูง (กรดในเลือด) ซึ่งเป็นเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการทำงานของไฮโดรเลสที่กำจัดจุลินทรีย์ที่ตายแล้ว

โมโนไซต์ยังสามารถสะสมตัวได้อย่างรวดเร็วที่ศูนย์กลางของการอักเสบ โดยทำการสร้างเอ็นโดไซโทซิสในรูปแบบของพิโนไซโทซิสและการฟาโกไซโทซิสของอนุภาคต่างๆ ที่มีขนาดตั้งแต่ 0.1 ถึง 10 ไมโครเมตร ซึ่งรวมถึงจุลินทรีย์และไวรัส โดยค่อยๆ เปลี่ยนเป็นแมคโครฟาจ

ลิมโฟไซต์และเซลล์ลิมฟอยด์สร้างอิมมูโนโกลบูลิน IgA และ IgG ซึ่งมีจุดมุ่งหมายเพื่อจับกลุ่มแบคทีเรียและทำให้สารพิษของแบคทีเรียเป็นกลาง

ดังนั้น เซลล์เม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิลและองค์ประกอบอื่นๆ ของเซลล์จึงทำหน้าที่ป้องกันที่สำคัญที่สุด โดยมุ่งเป้าไปที่การกำจัดจุลินทรีย์และสารพิษของจุลินทรีย์เป็นหลัก ในขณะเดียวกัน ปัจจัยทั้งหมดที่อธิบายไว้เกี่ยวกับการรุกรานของเม็ดเลือดขาวเพื่อต่อต้านจุลินทรีย์ รวมถึงเอนไซม์ไลโซโซมที่ปล่อยออกมา โปรตีเอส เมแทบอไลต์ออกซิเจนที่ออกฤทธิ์ มีผลทำลายเซลล์ถุงลม เยื่อบุทางเดินหายใจ หลอดเลือดขนาดเล็ก และองค์ประกอบของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันอย่างรุนแรง ความเสียหายดังกล่าวต่อเนื้อเยื่อปอดที่เกิดจากปัจจัยป้องกันของเซลล์และของเหลวภายในร่างกาย และเรียกว่า "การเปลี่ยนแปลงรอง" เป็นปฏิกิริยาตามธรรมชาติของร่างกายต่อการนำเชื้อโรคเข้าสู่เนื้อปอด โดยมุ่งเป้าไปที่การจำกัด (จำกัดตำแหน่ง) ของเชื้อโรคติดเชื้อและเนื้อเยื่อปอดที่ได้รับความเสียหายจากเชื้อโรคเหล่านี้จากร่างกายทั้งหมด ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงรองจึงเป็นส่วนสำคัญของกระบวนการอักเสบใดๆ

การเปลี่ยนแปลงรองของเนื้อเยื่อปอดที่เริ่มต้นในจุดอักเสบ ซึ่งเกิดจากการกระทำของนิวโทรฟิลและองค์ประกอบเซลล์อื่น ๆ ที่อพยพไปยังจุดอักเสบ ไม่ขึ้นอยู่กับตัวการก่อโรคอีกต่อไป และไม่จำเป็นต้องมีจุลินทรีย์เพิ่มเติมในจุดอักเสบเพื่อการพัฒนา กล่าวอีกนัยหนึ่ง การเปลี่ยนแปลงรองและระยะการอักเสบที่ตามมาจะพัฒนาไปตามกฎของตัวเอง โดยไม่คำนึงว่าตัวการก่อโรคปอดบวมจะยังคงมีอยู่ในเนื้อเยื่อปอดหรือถูกกำจัดไปแล้ว

ตามธรรมชาติแล้ว การแสดงออกทางสัณฐานวิทยาและการทำงานของการเปลี่ยนแปลงขั้นต้นและขั้นที่สองของเนื้อเยื่อปอดทั้งหมดขึ้นอยู่กับทั้งคุณสมบัติทางชีวภาพของเชื้อก่อโรคปอดบวมและความสามารถขององค์ประกอบในภูมิคุ้มกันเซลล์และของเหลวของสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่ในการต่อต้านการติดเชื้อ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้แตกต่างกันอย่างมาก: ตั้งแต่ความผิดปกติทางโครงสร้างและการทำงานของเนื้อเยื่อปอดเล็กน้อยไปจนถึงการทำลายเนื้อเยื่อปอด (เนโครไบโอซิส) และการเสียชีวิต (เนโครซิส) บทบาทที่สำคัญที่สุดในกระบวนการนี้เกิดขึ้นจากสถานะของตัวกลางที่เชื่อมโยงการอักเสบ

เนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อปอดในจุดอักเสบทั้งแบบปฐมภูมิและทุติยภูมิ อัตราการเผาผลาญจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ซึ่งเมื่อรวมกับการสลายตัวของเนื้อเยื่อ จะนำไปสู่ 1) การสะสมของผลิตภัณฑ์กรดในจุดอักเสบ (ภาวะกรดเกิน) 2) ความดันออสโมซิสเพิ่มขึ้น (ภาวะออสโมซิสเกิน) 3) ความดันออสโมซิสคอลลอยด์เพิ่มขึ้นเนื่องจากการสลายตัวของโปรตีนและกรดอะมิโน การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ด้วยเหตุผลที่คล้ายกัน ส่งผลให้ของเหลวเคลื่อนตัวจากชั้นหลอดเลือดไปยังจุดอักเสบ (การหลั่งสาร) และทำให้เกิดอาการบวมน้ำจากการอักเสบในเนื้อเยื่อปอด

[ 11 ], [ 12 ], [ 13 ], [ 14 ], [ 15 ], [ 16 ], [ 17 ], [ 18 ], [ 19 ]

ตัวกลางการอักเสบ

ในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนแปลงขั้นต้นและขั้นที่สอง สารตัวกลางการอักเสบของฮิวมอรัลและเซลล์จำนวนมากจะถูกปล่อยออกมา ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะกำหนดเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นตามมาทั้งหมดในจุดที่เกิดการอักเสบ สารตัวกลางฮิวมอรัลจะก่อตัวขึ้นในสื่อของเหลว (พลาสมาและของเหลวในเนื้อเยื่อ) สารตัวกลางของเซลล์จะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการทำลายโครงสร้างขององค์ประกอบในเซลล์ที่เข้าร่วมในการอักเสบ หรือก่อตัวขึ้นอีกครั้งในเซลล์ระหว่างกระบวนการอักเสบ

ตัวกลางฮิวมอรัลของการอักเสบได้แก่อนุพันธ์ของส่วนประกอบบางชนิด (C5a, C3a, C3b และคอมเพล็กซ์ C5-C9) เช่นเดียวกับไคนิน (แบรดีไคนิน, คัลลิดิน)

ระบบคอมพลีเมนต์ประกอบด้วยโปรตีนประมาณ 25 ชนิด (ส่วนประกอบคอมพลีเมนต์) ที่พบในพลาสมาและของเหลวในเนื้อเยื่อ ส่วนประกอบบางส่วนเหล่านี้มีบทบาทในการปกป้องเนื้อเยื่อปอดจากจุลินทรีย์แปลกปลอม โปรตีนเหล่านี้ทำลายเซลล์แบคทีเรีย รวมถึงเซลล์ของร่างกายที่ติดเชื้อไวรัส ชิ้นส่วน C3b เกี่ยวข้องกับการทำให้แบคทีเรียไม่สามารถจับกินได้ ซึ่งทำให้แมคโครฟาจสามารถจับกินแบคทีเรียได้

ส่วนสำคัญของคอมพลีเมนต์คือส่วนประกอบ C3 ซึ่งถูกกระตุ้นโดย 2 เส้นทาง ได้แก่ เส้นทางคลาสสิกและเส้นทางทางเลือก เส้นทางคลาสสิกของการกระตุ้นคอมพลีเมนต์ถูก "กระตุ้น" โดยคอมเพล็กซ์ภูมิคุ้มกัน IgG, IgM และทางเลือก - โดยตรงโดยโพลีแซ็กคาไรด์แบคทีเรียและการรวมตัวของ IgG, IgA และ IgE

ทั้งสองเส้นทางการกระตุ้นส่งผลให้องค์ประกอบ C3 แตกตัวและเกิดการสร้างชิ้นส่วน C3b ซึ่งทำหน้าที่หลายอย่าง เช่น กระตุ้นองค์ประกอบคอมพลีเมนต์อื่นๆ ทั้งหมด กระตุ้นแบคทีเรีย เป็นต้น การกระทำหลักในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียเกิดขึ้นจากสิ่งที่เรียกว่าคอมเพล็กซ์โจมตีเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบคอมพลีเมนต์หลายตัว (C5-C9) ซึ่งยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์แปลกปลอม ฝังตัวอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์และทำลายความสมบูรณ์ของเซลล์ น้ำและอิเล็กโทรไลต์จะพุ่งเข้าสู่เซลล์ผ่านช่องทางที่เกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์ อย่างไรก็ตาม ชะตากรรมเดียวกันจะเกิดขึ้นกับเซลล์ที่เสียหายในเนื้อเยื่อปอดเช่นกัน หากเซลล์เหล่านั้นได้รับคุณสมบัติของตัวการแปลกปลอม

ส่วนประกอบเสริมอื่น ๆ (C3a, C5a) มีความสามารถในการเพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือดฝอยหลังและหลอดเลือดฝอย ออกฤทธิ์ต่อเซลล์มาสต์ และเพิ่มการหลั่งฮีสตามีน และยัง "ดึงดูด" เซลล์นิวโทรฟิลไปที่บริเวณที่มีการอักเสบ (C5a) โดยทำหน้าที่เคลื่อนตัวตามสารเคมี

ไคนินเป็นกลุ่มของโพลีเปปไทด์ที่มีกิจกรรมทางชีวภาพสูง ไคนินถูกสร้างขึ้นจากสารตั้งต้นที่ไม่มีฤทธิ์ใดๆ ที่มีอยู่ในพลาสมาและเนื้อเยื่อของเลือด ระบบแคลลิเครน-ไคนินจะเริ่มทำงานเมื่อมีเนื้อเยื่อได้รับความเสียหาย เช่น เยื่อบุผนังหลอดเลือดฝอย ภายใต้อิทธิพลของปัจจัยชาเกมัลที่ถูกกระตุ้น (ปัจจัยการแข็งตัวของเลือด XII) พรีแคลลิเครนจะถูกแปลงเป็นเอนไซม์แคลลิเครน ซึ่งในทางกลับกัน เมื่อทำปฏิกิริยากับโปรตีนไคนิน จะนำไปสู่การสร้างแบรดีไคนิน ซึ่งเป็นตัวกระตุ้นหลักของระบบแคลลิเครน-ไคนิน ในเวลาเดียวกัน แคลลิดิน-10 จะถูกสร้างขึ้นจากไคนินเจน ซึ่งแตกต่างจากแบรดีไคนินตรงที่มีไลซีนตกค้างเพิ่มเติมในโมเลกุล

ผลทางชีวภาพหลักของแบรดีไคนินคือการขยายตัวของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กและการเพิ่มขึ้นของการซึมผ่านของไมโครเวสเซล นอกจากนี้ แบรดีไคนินยัง:

• ยับยั้งการย้ายถิ่นฐานของเม็ดเลือดขาวชนิดนิวโทรฟิลไปยังบริเวณที่มีการอักเสบ
• กระตุ้นการอพยพของลิมโฟไซต์และการหลั่งของไซโตไคน์บางชนิด
• ช่วยเพิ่มการแพร่กระจายของไฟโบรบลาสต์และการสังเคราะห์คอลลาเจน
• ลดเกณฑ์ความไวของตัวรับความเจ็บปวดหากอยู่ในบริเวณที่มีการอักเสบ ส่งผลให้เกิดอาการปวดได้
• ออกฤทธิ์ต่อเซลล์มาสต์ โดยเพิ่มการปล่อยฮีสตามีน
• ช่วยเพิ่มการสังเคราะห์พรอสตาแกลนดินโดยเซลล์หลายประเภท

ผลต่อการอักเสบหลักของ bradykinin ซึ่งผลิตมากเกินไประหว่างการถูกทำลายของเนื้อเยื่อ ได้แก่:

• ภาวะหลอดเลือดขยาย
• เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด
• การเร่งการเคลื่อนที่ของลิมโฟไซต์ไปยังบริเวณที่มีการอักเสบและการสร้างไซโตไคน์บางชนิด
• เพิ่มความไวของตัวรับความเจ็บปวด
• เสริมกระบวนการแพร่กระจายของไฟโบรบลาสต์และการสังเคราะห์คอลลาเจน

การทำงานของแบรดีไคนินจะถูกบล็อกอย่างสมบูรณ์โดยไคนิเนสที่อยู่ในเนื้อเยื่อต่างๆ ควรจำไว้ว่าความสามารถในการทำลายแบรดีไคนินนั้นยังมีอยู่ในเอนไซม์แปลงแองจิโอเทนซิน (ACE) ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "ไคนิเนส-II" ด้วย

ตัวกลางเซลล์จำนวนมากที่ก่อให้เกิดการอักเสบ ได้แก่ อะมีนที่มีฤทธิ์ต่อหลอดเลือด เมแทบอไลต์ของกรดอะราคิโดนิก เอนไซม์ไลโซโซม ไซโตไคน์ เมแทบอไลต์ของออกซิเจนที่มีฤทธิ์ นิวโรเปปไทด์ และอื่นๆ

ฮีสตามีนเป็นตัวกลางที่สำคัญที่สุดของเซลล์ในการอักเสบ ฮีสตามีนถูกสร้างขึ้นจาก L-ฮีสติดีนโดยเอนไซม์ฮีสติดีนดีคาร์บอกซิเลส แหล่งหลักของฮีสตามีนคือเซลล์มาสต์ และในระดับที่น้อยกว่าคือเซลล์เบโซฟิลและเกล็ดเลือด ผลของฮีสตามีนเกิดขึ้นจากตัวรับเยื่อหุ้มเซลล์ 2 ประเภทที่รู้จักกันในปัจจุบัน ได้แก่ H1-H2 การกระตุ้นตัวรับ H1 ทำให้กล้ามเนื้อเรียบของหลอดลมหดตัว เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือดและหลอดเลือดดำแคบลง ส่วนการกระตุ้นตัวรับ H2 จะเพิ่มการหลั่งของต่อมหลอดลม เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด และขยายหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก

ในการพัฒนาของการอักเสบ ผลกระทบของฮีสตามีนต่อหลอดเลือดมีความสำคัญที่สุด เนื่องจากจุดสูงสุดของการกระทำเกิดขึ้นภายใน 1-2 นาทีหลังจากปล่อยออกจากเซลล์มาสต์ และระยะเวลาการกระทำไม่เกิน 10 นาที ฮีสตามีนและสารสื่อประสาทเซโรโทนินจึงถือเป็นตัวกลางหลักของความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิตในระยะเริ่มต้นในจุดโฟกัสของการอักเสบ และเพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือดอย่างรวดเร็ว ที่น่าสนใจคือ การกระทำกับตัวรับของผนังหลอดเลือด ฮีสตามีนทำให้หลอดเลือดแดงขยายตัว และผ่านตัวรับ H1 ทำให้หลอดเลือดดำแคบลง ซึ่งจะมาพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของความดันภายในเส้นเลือดฝอยและการซึมผ่านของหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้น

นอกจากนี้ การกระทำกับตัวรับ H2 ของนิวโทรฟิลทำให้ฮีสตามีนจำกัดกิจกรรมการทำงานของเซลล์ได้ในระดับหนึ่ง (มีผลต้านการอักเสบ) การกระทำกับตัวรับ H1 ของโมโนไซต์ทำให้ฮีสตามีนกระตุ้นกิจกรรมที่ก่อให้เกิดการอักเสบ

ผลกระทบหลักของฮีสตามีนที่ปล่อยออกมาจากเม็ดเซลล์มาสต์เมื่อมีการกระตุ้น ได้แก่:

• โรคหลอดลมตีบ;
• การขยายตัวของหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก;
• เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด
• การกระตุ้นการหลั่งของต่อมหลอดลม
• การกระตุ้นการทำงานของโมโนไซต์ในระหว่างการอักเสบและการยับยั้งการทำงานของนิวโทรฟิล

นอกจากนี้ ควรจำผลต่อระบบโดยรวมของระดับฮีสตามีนที่สูงด้วย เช่น ความดันโลหิตต่ำ หัวใจเต้นเร็ว หลอดเลือดขยาย ใบหน้าแดง ปวดศีรษะ ผิวหนังคัน เป็นต้น

ไอโคซานอยด์เป็นตัวกลางกลางของปฏิกิริยาอักเสบ ไอโคซานอยด์ถูกสร้างขึ้นในกระบวนการเผาผลาญกรดอะโรไฮโดนิกโดยเซลล์นิวเคลียร์เกือบทุกประเภท (เซลล์มาสต์ โมโนไซต์ เบโซฟิล นิวโทรฟิล เกล็ดเลือด อีโอซิโนฟิล ลิมโฟไซต์ เซลล์เยื่อบุผิวและเซลล์บุผนังหลอดเลือด) เมื่อได้รับการกระตุ้น

กรดอะราคิโดนิกเกิดขึ้นจากฟอสโฟลิปิดของเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้การทำงานของฟอสโฟไลเปสเอ 2 การเผาผลาญกรดอะราคิโดนิกเพิ่มเติมเกิดขึ้นได้สองวิธี ได้แก่ ไซโคลออกซิเจเนสและไลโปออกซิเจเนส เส้นทางไซโคลออกซิเจเนสทำให้เกิดการสร้างพรอสตาแกลนดิน (PG) และธรอมบอกเซนเอ 2 จี (TXA2) เส้นทางไลโปออกซิเจเนสทำให้เกิดการสร้างลิวโคไตรอีน (LT) แหล่งหลักของพรอสตาแกลนดินและลิวโคไตรอีนคือมาสต์เซลล์ โมโนไซต์ นิวโทรฟิล และลิมโฟไซต์ที่อพยพไปยังบริเวณที่เกิดการอักเสบ เบโซฟิลมีส่วนร่วมในการก่อตัวของลิวโคไตรอีนเท่านั้น

ภายใต้อิทธิพลของพรอสตาแกลนดิน PGD2, PGE2 และลิวโคไตรอีน LTC4, LTD4 และ LTE4 มีการขยายตัวของหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่และการซึมผ่านของหลอดเลือดเพิ่มขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการพัฒนาของภาวะเลือดคั่งจากการอักเสบและอาการบวมน้ำ นอกจากนี้ PGD2, PGE2, PGF2b, thromboxane A2 และลิวโคไตรอีน LTQ, LTD4 และ LTE4 ร่วมกับฮีสตามีนและอะเซทิลโคลีน ทำให้กล้ามเนื้อเรียบของหลอดลมหดตัวและหลอดลมหดเกร็ง และลิวโคไตรอีน LTC4, LTD4 และ LTE4 ทำให้มีการหลั่งเมือกเพิ่มขึ้น พรอสตาแกลนดิน PGE2 เพิ่มความไวของตัวรับความเจ็บปวดต่อแบรดีไคนินและฮิสตามีน

ผลกระทบหลักของพรอสตาแกลนดินและลิวโคไตรอีนในการอักเสบเน้น

เมแทบอไลต์ของกรดอะราคิโดนิก	ผลกระทบหลักในการอักเสบเน้น
พรอสตาแกลนดินและธรอมบอกเซน เอ2
พีจีดี2	โรคหลอดลมหดเกร็ง ภาวะหลอดเลือดขยาย เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด การยับยั้งการหลั่งและการแพร่กระจายของเซลล์ลิมโฟไซต์
พีจีอี2	โรคหลอดลมหดเกร็ง ภาวะหลอดเลือดขยาย เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด อุณหภูมิร่างกายเพิ่มสูงขึ้น เพิ่มความไวของตัวรับความเจ็บปวดต่อแบรดีไคนินและฮีสตามีน
พีจีเอฟ-2เอ	โรคหลอดลมหดเกร็ง การตีบแคบของหลอดเลือดปอด
พีจีไอ	การตีบแคบของหลอดเลือดปอด การยับยั้งการหลั่งและการแพร่กระจายของเซลล์ลิมโฟไซต์
ท็อกซา2	การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบ, หลอดลมหดเกร็ง การตีบแคบของหลอดเลือดปอด การเคลื่อนตัวของสารเคมีและการยึดเกาะของเม็ดเลือดขาว เพิ่มการรวมตัวและการกระตุ้นของเกล็ดเลือด
ลิวโคไตรอีน
แอลทีบี4	การเคลื่อนตัวของสารเคมีและการยึดเกาะของเม็ดเลือดขาว การยับยั้งการหลั่งและการแพร่กระจายของเซลล์ลิมโฟไซต์
แอลทีซี4	โรคหลอดลมหดเกร็ง ภาวะหลอดเลือดขยาย เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด การหลั่งเมือกในหลอดลมเพิ่มมากขึ้น
จำกัด4	โรคหลอดลมหดเกร็ง ภาวะหลอดเลือดขยาย เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด การหลั่งเมือกในหลอดลมเพิ่มมากขึ้น
แอลทีอี4	โรคหลอดลมหดเกร็ง ภาวะหลอดเลือดขยาย เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด การหลั่งเมือกในหลอดลมเพิ่มมากขึ้น ภาวะหลอดลมทำงานมากเกินไป

ที่น่าสนใจคือพรอสตาแกลนดิน PGF2a, PGI และธรอมบอกเซน A2 ไม่ได้ทำให้หลอดเลือดขยายตัว แต่ทำให้หลอดเลือดหดตัว และด้วยเหตุนี้จึงป้องกันการเกิดอาการบวมน้ำจากการอักเสบได้ ซึ่งบ่งชี้ว่าไอโคซานอยด์มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนกระบวนการทางพยาธิสรีรวิทยาหลักที่เป็นลักษณะเฉพาะของการอักเสบ ตัวอย่างเช่น เมแทบอไลต์บางชนิดของกรดอะราคิโดนิกกระตุ้นการเคลื่อนที่ของเม็ดเลือดขาวแบบเคมีแท็กซิส ทำให้เม็ดเลือดขาวเคลื่อนตัวไปยังบริเวณที่อักเสบมากขึ้น (LTB4, TXA2, PGE2) ในขณะที่เมแทบอไลต์บางชนิดยับยั้งการทำงานของนิวโทรฟิลและลิมโฟไซต์ (PGF2b)

ผลทางพยาธิสรีรวิทยาหลักๆ ของเมแทบอไลต์ของกรดอะราคิโดนิกส่วนใหญ่ (พรอสตาแกลนดินและลิวโคไตรอีน) ที่บริเวณที่เกิดการอักเสบ ได้แก่:

• ภาวะหลอดเลือดขยาย
• เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด
• เพิ่มการหลั่งเมือก;
• การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดลม
• เพิ่มความไวของตัวรับความเจ็บปวด
• เพิ่มการเคลื่อนที่ของเม็ดเลือดขาวไปยังบริเวณที่มีการอักเสบ

ไอโคซานอยด์บางชนิดมีผลตรงกันข้าม โดยแสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญในการควบคุมพรอสตาแกลนดินและลิวโคไตรอีนในกระบวนการอักเสบ

ไซโตไคน์เป็นกลุ่มของโพลีเปปไทด์ที่เกิดขึ้นระหว่างการกระตุ้นเม็ดเลือดขาว เซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือด และเซลล์อื่นๆ และไม่เพียงแต่กำหนดการเปลี่ยนแปลงทางพยาธิสรีรวิทยาเฉพาะที่เกิดขึ้นในจุดโฟกัสของการอักเสบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอาการทั่วไป (ทั่วร่างกาย) ของการอักเสบอีกด้วย ปัจจุบันมีไซโตไคน์ที่รู้จักอยู่ประมาณ 20 ชนิด โดยชนิดที่สำคัญที่สุดคืออินเตอร์ลิวคิน 1-8 (IL 1-8), ปัจจัยเนโครซิสของเนื้องอก (TNFa) และอินเตอร์เฟอรอน แหล่งหลักของไซโตไคน์ ได้แก่ แมคโครฟาจ ทีลิมโฟไซต์ โมโนไซต์ และเซลล์อื่นๆ

ในจุดโฟกัสของการอักเสบ ไซโตไคน์ควบคุมปฏิสัมพันธ์ระหว่างแมคโครฟาจ นิวโทรฟิล ลิมโฟไซต์ และองค์ประกอบอื่นๆ ของเซลล์ และร่วมกับตัวกลางอื่นๆ กำหนดลักษณะของปฏิกิริยาอักเสบโดยรวม ไซโตไคน์เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด ส่งเสริมการอพยพของเม็ดเลือดขาวไปยังจุดโฟกัสของการอักเสบและการยึดเกาะ เพิ่มการจับกินของจุลินทรีย์ รวมถึงกระบวนการซ่อมแซมในจุดโฟกัสของความเสียหาย ไซโตไคน์กระตุ้นการแพร่กระจายของลิมโฟไซต์ T และ B รวมถึงการสังเคราะห์แอนติบอดีของคลาสต่างๆ

การกระตุ้นของ B-lymphocytes ดังกล่าวเกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของอินเตอร์ลิวคิน IL-4, IL-5, IL-6 ซึ่งถูกปล่อยออกมาจาก T-lymphocytes เป็นผลให้เกิดการแบ่งตัวของ B-lymphocytes ภายใต้อิทธิพลของไซโตไคน์ ส่งผลให้ B-lymphocytes ยึดติดกับเยื่อหุ้มเซลล์ของมาสต์เซลล์ ซึ่ง "เตรียมพร้อม" สำหรับสิ่งนี้เนื่องจากการกระทำของอินเตอร์ลิวคิน IL-3

ทันทีที่เซลล์มาสต์ที่เคลือบด้วย IgG พบกับแอนติเจนที่สอดคล้องกัน และแอนติเจนจับกับแอนติบอดีที่อยู่บนพื้นผิว การสลายตัวของเซลล์มาสต์จะเกิดขึ้น ซึ่งสารตัวกลางการอักเสบจำนวนมาก (ฮีสตามีน พรอสตาแกลนดิน ลิวโคไตรอีน โปรตีเอส ไซโตไคน์ ปัจจัยกระตุ้นเกล็ดเลือด ฯลฯ) จะถูกปล่อยออกมา ทำให้กระบวนการอักเสบเริ่มต้นขึ้น

นอกจากผลกระทบเฉพาะที่ที่สังเกตได้โดยตรงที่บริเวณที่เกิดการอักเสบแล้ว ไซโตไคน์ยังมีส่วนร่วมในอาการอักเสบทั่วร่างกายอีกด้วย ไซโตไคน์กระตุ้นให้เซลล์ตับสร้างโปรตีนในระยะเฉียบพลันของการอักเสบ (IL-1, IL-6, IL-11, TNF เป็นต้น) ส่งผลต่อไขกระดูก กระตุ้นการสร้างเม็ดเลือดทั้งหมด (IL-3, IL-11) กระตุ้นระบบการแข็งตัวของเลือด (TNFa) ทำให้เกิดไข้ เป็นต้น

ในจุดโฟกัสของการอักเสบ ไซโตไคน์จะเพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด ส่งเสริมการเคลื่อนตัวของเม็ดเลือดขาวไปยังจุดโฟกัสของการอักเสบ เพิ่มการจับกินของจุลินทรีย์ กระบวนการซ่อมแซมในจุดโฟกัสของความเสียหาย กระตุ้นการสังเคราะห์แอนติบอดี และยังมีส่วนร่วมในอาการทางระบบทั่วไปของการอักเสบอีกด้วย

ปัจจัยกระตุ้นเกล็ดเลือด (Platelet-activating factor: PAF) ถูกผลิตขึ้นในมาสต์เซลล์ นิวโทรฟิล โมโนไซต์ แมคโครฟาจ อีโอซิโนฟิล และเกล็ดเลือด ปัจจัยนี้มีฤทธิ์กระตุ้นการรวมตัวของเกล็ดเลือดและการกระตุ้นปัจจัยการแข็งตัวของเลือด XII (ปัจจัย Hageman) ซึ่งจะไปกระตุ้นการสร้างไคนิน นอกจากนี้ PAF ยังทำให้เซลล์แทรกซึมเข้าไปในเยื่อบุทางเดินหายใจได้อย่างชัดเจน รวมถึงหลอดลมมีปฏิกิริยาตอบสนองมากเกินไป ซึ่งมาพร้อมกับแนวโน้มที่จะเกิดภาวะหลอดลมหดเกร็ง

โปรตีนที่มีประจุบวกซึ่งถูกปล่อยออกมาจากเม็ดเฉพาะของนิวโทรฟิลมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรียได้สูง เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าสถิต โปรตีนเหล่านี้จึงถูกดูดซับบนเยื่อหุ้มเซลล์แบคทีเรียที่มีประจุลบ ทำให้โครงสร้างของเซลล์เสียหาย ส่งผลให้เซลล์แบคทีเรียตาย อย่างไรก็ตาม ควรจำไว้ว่าโปรตีนที่มีประจุบวกนอกจากจะทำหน้าที่ปกป้องแล้ว ยังมีความสามารถในการทำลายเซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดของตัวเอง ซึ่งจะเพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือดได้อย่างมาก

เอนไซม์ไลโซโซมมีหน้าที่หลักในการทำลาย (ไลซิส) เศษเซลล์แบคทีเรีย รวมถึงเซลล์ที่เสียหายและตายของเนื้อเยื่อปอดเอง แหล่งหลักของโปรตีเอสไลโซโซม (อีลาสเตส แคธีปซิน จี และคอลลาจิเนส) ได้แก่ นิวโทรฟิล โมโนไซต์ และแมคโครฟาจ ในบริเวณที่เกิดการอักเสบ โปรตีเอสจะก่อให้เกิดผลหลายประการ ได้แก่ ทำลายเยื่อฐานหลอดเลือด เพิ่มการซึมผ่านของหลอดเลือด และทำลายเศษเซลล์

ในบางกรณี ความเสียหายต่อเมทริกซ์เนื้อเยื่อเกี่ยวพันของเอ็นโดทีเลียมหลอดเลือดโดยโปรตีเอสทำให้เซลล์เอ็นโดทีเลียมแตกเป็นชิ้นเล็กชิ้นน้อยอย่างรุนแรง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดเลือดออกและลิ่มเลือด นอกจากนี้ เอนไซม์ไลโซโซมยังกระตุ้นระบบคอมพลีเมนต์ ระบบแคลลิเครอิน-ไคนิน ระบบการแข็งตัวของเลือด และการสลายไฟบริน และปลดปล่อยไซโตไคน์จากเซลล์ ซึ่งช่วยรักษาการอักเสบ

เมตาบอไลต์ออกซิเจนที่มีฤทธิ์

การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดในบริเวณที่เกิดการอักเสบ "การระเบิดของการหายใจ" ของเซลล์ฟาโกไซต์ในระหว่างการกระตุ้น การกระตุ้นการเผาผลาญกรดอะราคิโดนิก และกระบวนการเอนไซม์อื่นๆ ในเซลล์ ล้วนมาพร้อมกับการก่อตัวของอนุมูลอิสระในรูปของออกซิเจนมากเกินไป:

• แอนไอออนซุปเปอร์ออกไซด์ (O')
• ไฮดรอกไซด์เรดิคัล (HO');
• ซิงเกิลออกซิเจน (O'3);
• ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H2O2) ฯลฯ

เนื่องจากวงโคจรอะตอมหรือโมเลกุลด้านนอกของเมแทบอไลต์ออกซิเจนที่ทำงานอยู่มีอิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่หนึ่งตัวหรือมากกว่านั้น จึงมีปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการออกซิเดชันของไบโอโมเลกุลที่เรียกว่าอนุมูลอิสระ (หรือเปอร์ออกไซด์) สิ่งที่สำคัญโดยเฉพาะคือการออกซิเดชันของอนุมูลอิสระของลิพิด เช่น ฟอสโฟลิปิด ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเยื่อหุ้มเซลล์ เป็นผลจากการออกซิเดชันของอนุมูลอิสระ ลิพิดที่ไม่อิ่มตัวจะถูกทำลายอย่างรวดเร็ว โครงสร้างและการทำงานของเยื่อหุ้มเซลล์จะถูกทำลาย และในที่สุด เซลล์จะตาย

เป็นที่ชัดเจนว่าศักยภาพในการทำลายล้างสูงของอนุมูลอิสระที่เผาผลาญออกซิเจนนั้นปรากฏชัดทั้งในความสัมพันธ์กับเซลล์แบคทีเรียและในความสัมพันธ์กับเซลล์เนื้อเยื่อปอดและเซลล์ฟาโกไซต์ของร่างกายเอง สถานการณ์หลังบ่งชี้ถึงการมีส่วนร่วมของออกซิเดชันของอนุมูลอิสระในกระบวนการอักเสบ

นอกจากนี้ ควรจำไว้ว่าความเข้มข้นของการเกิดออกซิเดชันของอนุมูลอิสระของไขมัน คาร์โบไฮเดรต และโปรตีนนั้นโดยปกติจะถูกควบคุมโดยระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ ซึ่งจะยับยั้งการก่อตัวของอนุมูลอิสระหรือทำให้ผลิตภัณฑ์ของเปอร์ออกซิเดชันไม่ทำงาน สารต้านอนุมูลอิสระที่สำคัญที่สุด ได้แก่ ซูเปอร์ออกไซด์ดิสมิวเทส กลูตาไธโอนเปอร์ออกซิเดส โทโคฟีรอล (วิตามินอี) กรดแอสคอร์บิก (วิตามินซี)

การลดลงของการปกป้องสารต้านอนุมูลอิสระ เช่น ในผู้ป่วยที่สูบบุหรี่จัด หรือได้รับโทโคฟีรอล กรดแอสคอร์บิก และซีลีเนียมไม่เพียงพอ ส่งผลให้การอักเสบรุนแรงขึ้นและยาวนานขึ้น

[ 20 ], [ 21 ], [ 22 ], [ 23 ], [ 24 ], [ 25 ], [ 26 ], [ 27 ], [ 28 ], [ 29 ]

ความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิตที่มีการหลั่งและเคลื่อนตัวของเม็ดเลือดขาว

ความผิดปกติของหลอดเลือดต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากการอักเสบจะรุนแรงขึ้นหลังจากสัมผัสกับเชื้อโรคติดเชื้อ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกิดภาวะเลือดคั่งจากการอักเสบ อาการบวมน้ำ และของเหลวที่ไหลออกมา และส่วนใหญ่จะกำหนดภาพทางคลินิกของโรค ปฏิกิริยาอักเสบของหลอดเลือด ได้แก่:

1. อาการหลอดเลือดหดตัวระยะสั้น ซึ่งเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติทันทีหลังจากได้รับผลกระทบจากการติดเชื้อจนทำลายเนื้อเยื่อปอด
2. ภาวะเลือดคั่งในหลอดเลือดแดงเกี่ยวข้องกับผลของตัวกลางการอักเสบจำนวนมากต่อโทนของหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก และทำให้เกิดสัญญาณลักษณะเฉพาะของการอักเสบ 2 ประการ ได้แก่ อาการแดงและอุณหภูมิของเนื้อเยื่อที่เพิ่มขึ้นในบริเวณนั้น
3. ภาวะหลอดเลือดดำคั่งเลือด ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับกระบวนการอักเสบทั้งหมด และบ่งบอกถึงความผิดปกติทางพยาธิวิทยาหลักของการไหลเวียนโลหิตในระดับจุลภาคที่บริเวณที่มีการอักเสบ

ภาวะเลือดคั่งในกระแสเลือดที่ไม่สมบูรณ์หรือแท้จริงมีลักษณะเฉพาะคือปริมาณเลือดที่เติมเข้าไปในบริเวณปอดที่อักเสบเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และในขณะเดียวกันก็เกิดความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิตอย่างรุนแรงอันเนื่องมาจากความหนืดของเลือดที่เพิ่มขึ้น การรวมตัวกันของเม็ดเลือดแดงและเกล็ดเลือด แนวโน้มที่จะเกิดลิ่มเลือด การไหลเวียนของเลือดช้าลง และแม้แต่เลือดคั่งในหลอดเลือดฝอยบางสาขา ส่งผลให้เยื่อบุผนังหลอดเลือดบวมและมีการยึดเกาะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้เกิดสภาวะที่เซลล์เม็ดเลือดขาว โมโนไซต์ และเซลล์อื่นๆ จะเกาะติดกับเยื่อบุผนังหลอดเลือด เซลล์เยื่อบุผนังหลอดเลือดบวมและกลมขึ้น ซึ่งมาพร้อมกับช่องว่างระหว่างเยื่อบุผนังหลอดเลือดที่เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการหลั่งสารและการเคลื่อนตัวของเม็ดเลือดขาวจำนวนมากเข้าไปในเนื้อเยื่อที่อักเสบ

การขับถ่ายของเหลวคือการขับถ่ายของเหลวที่ประกอบด้วยโปรตีนออกจากเลือดผ่านผนังหลอดเลือดเข้าไปในเนื้อเยื่อที่อักเสบ กลไกหลัก 3 ประการที่กำหนดกระบวนการขับถ่ายของเหลว

1. การเพิ่มขึ้นของการซึมผ่านของผนังหลอดเลือด (โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลอดเลือดดำและเส้นเลือดฝอย) เกิดขึ้นเป็นหลักจากผลกระทบของเชื้อก่อโรคปอดบวม ตัวกลางการอักเสบจำนวนมาก รวมถึงความผิดปกติของระบบไหลเวียนโลหิตในระดับจุลภาค
2. การเพิ่มขึ้นของความดันการกรองเลือดในหลอดเลือดที่อยู่ที่บริเวณที่มีการอักเสบ ซึ่งเป็นผลโดยตรงจากภาวะเลือดคั่งจากการอักเสบ
3. ความดันออสโมซิสและออนโคซิสที่เพิ่มขึ้นในเนื้อเยื่อที่อักเสบ เกิดจากการทำลายองค์ประกอบเซลล์ของเนื้อเยื่อที่อักเสบและการทำลายองค์ประกอบโมเลกุลสูงที่ปล่อยออกมาจากเซลล์ ส่งผลให้การไหลของน้ำเข้าสู่บริเวณที่อักเสบเพิ่มขึ้นและเนื้อเยื่อบวมน้ำมากขึ้น

กลไกทั้งสามนี้ช่วยให้ของเหลวที่เป็นส่วนหนึ่งของเลือดไหลออกจากหลอดเลือดและคงอยู่ในบริเวณที่เกิดการอักเสบ การขับของเหลวออกไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะผ่านช่องว่างระหว่างหลอดเลือดที่ขยายกว้างเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นโดยเซลล์เยื่อบุหลอดเลือดเองด้วย เซลล์เยื่อบุหลอดเลือดจะจับไมโครบับเบิลในพลาสมาและส่งไปยังเยื่อฐาน จากนั้นจึงโยนเข้าไปในเนื้อเยื่อ

ควรจำไว้ว่าสารคัดหลั่งจากการอักเสบมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันอย่างมากจากสารคัดหลั่งจากแหล่งที่ไม่ก่อให้เกิดการอักเสบ สาเหตุหลักคือในระหว่างการอักเสบ การรบกวนการซึมผ่านของหลอดเลือดเกิดจากการทำงานของปัจจัยเม็ดเลือดขาวจำนวนมากที่ทำลายผนังหลอดเลือด ในอาการบวมน้ำที่ไม่ก่อให้เกิดการอักเสบ (เช่น อาการบวมน้ำในปอดจากการไหลเวียนโลหิตหรือจากพิษ) ปัจจัยเม็ดเลือดขาวแทบไม่มีผลต่อผนังหลอดเลือด และการรบกวนการซึมผ่านของหลอดเลือดจะแสดงออกมาในระดับที่น้อยกว่า

การบกพร่องอย่างมีนัยสำคัญของการซึมผ่านของหลอดเลือดระหว่างการอักเสบนั้นอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าสารคัดหลั่งนั้นแตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากปริมาณโปรตีนที่สูงมาก (>30 กรัม/ลิตร) ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อการซึมผ่านลดลงเล็กน้อย อัลบูมินจะครอบงำสารคัดหลั่ง และยังมีความเสียหายต่อผนังหลอดเลือดอย่างมีนัยสำคัญยิ่งขึ้น เช่น โกลบูลินและไฟบริโนเจน

ความแตกต่างประการที่สองระหว่างสารคัดหลั่งและสารคัดหลั่งผ่านคือองค์ประกอบของเซลล์ของของเหลวที่ไหลออกมาทางพยาธิวิทยา สารคัดหลั่งมีลักษณะเฉพาะคือมีเม็ดเลือดขาวจำนวนมาก โดยส่วนใหญ่เป็นนิวโทรฟิล โมโนไซต์ แมคโครฟาจ และในกรณีที่มีการอักเสบเป็นเวลานาน จะมีเซลล์ทีลิมโฟไซต์ด้วย สารคัดหลั่งไม่มีลักษณะเฉพาะคือมีองค์ประกอบของเซลล์จำนวนมาก

ขึ้นอยู่กับโปรตีนและองค์ประกอบของเซลล์ สารคัดหลั่งจะถูกจำแนกออกเป็นหลายประเภท:

1. เซรุ่ม;
2. มีไฟบริน;
3. เป็นหนอง;
4. เน่าเปื่อย
5. มีเลือดออก;
6. ผสมกัน

สารคัดหลั่งในซีรัมมีลักษณะเฉพาะคือมีโปรตีน (อัลบูมิน) ที่กระจายตัวอย่างละเอียดเป็นหลักเพิ่มขึ้นปานกลาง (30-50 กรัม/ลิตร) มีความหนาแน่นจำเพาะของของเหลวเพิ่มขึ้นเล็กน้อย (สูงถึง 1.015-1.020) และมีองค์ประกอบของเซลล์ (เม็ดเลือดขาวโพลีมอร์โฟนิวเคลียร์) มีปริมาณค่อนข้างต่ำ

ของเหลวไฟบรินบ่งบอกถึงการหยุดชะงักอย่างมีนัยสำคัญของการซึมผ่านของหลอดเลือดในจุดที่มีการอักเสบ มีลักษณะเฉพาะคือมีไฟบริโนเจนในปริมาณสูงมาก ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นไฟบรินได้ง่ายเมื่อสัมผัสกับเนื้อเยื่อที่เสียหาย เส้นใยไฟบรินทำให้ของเหลวมีลักษณะเฉพาะ ชวนให้นึกถึงฟิล์มวิลลัสที่อยู่บนเยื่อเมือกของทางเดินหายใจหรือผนังของถุงลม ฟิล์มไฟบรินสามารถแยกออกได้ง่ายโดยไม่รบกวนเยื่อเมือกของถุงลม ของเหลวไฟบรินเป็นสัญญาณเฉพาะของการอักเสบที่เรียกว่าคอปัส (รวมถึงปอดบวมคอปัส)

หนองมีลักษณะเด่นคือมีโปรตีนและเม็ดเลือดขาวพหุรูปจำนวนมาก มักพบในโรคปอดที่มีหนอง (ฝี หลอดลมโป่งพอง เป็นต้น) และมักเกิดร่วมกับอาการอักเสบที่เกิดจากเชื้อสเตรปโตค็อกคัส หากแบคทีเรียที่ก่อโรคที่ไม่ใช้ออกซิเจนมารวมกับจุลินทรีย์เหล่านี้ หนองจะเน่าเปื่อย มีสีเขียวขุ่นและมีกลิ่นฉุนรุนแรง

ของเหลวที่มีเลือดออกมีลักษณะเฉพาะคือมีเม็ดเลือดแดงจำนวนมาก ทำให้ของเหลวมีสีชมพูหรือสีแดง การปรากฏตัวของเม็ดเลือดแดงในของเหลวบ่งชี้ถึงความเสียหายอย่างมีนัยสำคัญต่อผนังหลอดเลือดและการซึมผ่านที่บกพร่อง

หากการอักเสบเฉียบพลันเกิดจากจุลินทรีย์ที่ก่อให้เกิดไข้ นิวโทรฟิลจะพบมากที่สุดในของเหลวที่ไหลออก ในการอักเสบเรื้อรัง ของเหลวที่ไหลออกจะมีโมโนไซต์และลิมโฟไซต์เป็นส่วนใหญ่ และพบนิวโทรฟิลในปริมาณเล็กน้อย

เหตุการณ์สำคัญในพยาธิสภาพของการอักเสบคือการปล่อยเม็ดเลือดขาวเข้าสู่บริเวณที่เกิดการอักเสบ กระบวนการนี้เริ่มต้นจากสารกระตุ้นเคมีต่างๆ ที่ปล่อยออกมาจากจุลินทรีย์ เซลล์ฟาโกไซต์ และเซลล์ที่เสียหายของเนื้อเยื่อปอดเอง เช่น เปปไทด์แบคทีเรีย ชิ้นส่วนคอมพลีเมนต์บางชนิด เมแทบอไลต์ของกรดอะราคิโดนิก ไซโตไคน์ ผลิตภัณฑ์การสลายเม็ดเลือดขาว เป็นต้น

จากการโต้ตอบกันระหว่างสารเคมีกับตัวรับฟาโกไซต์ ตัวรับจะถูกกระตุ้น และกระบวนการเผาผลาญทั้งหมดในฟาโกไซต์จะรุนแรงขึ้น เกิดสิ่งที่เรียกว่า "การระเบิดของการหายใจ" ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยและเกิดเมแทบอไลต์ที่ออกฤทธิ์

ส่งผลให้เม็ดเลือดขาวเกาะติดและยึดติดกับเยื่อบุผนังหลอดเลือดมากขึ้น จึงเกิดปรากฏการณ์ที่เม็ดเลือดขาวไม่เกาะขอบ เม็ดเลือดขาวจะปล่อยซูโดโพเดียซึ่งแทรกซึมเข้าไปในช่องว่างระหว่างเยื่อบุผนังหลอดเลือด เมื่อเม็ดเลือดขาวเข้าไปในช่องว่างระหว่างชั้นเยื่อบุผนังหลอดเลือดและเยื่อฐาน เม็ดเลือดขาวจะหลั่งโปรตีเนสไลโซโซมซึ่งจะละลายเยื่อฐาน เป็นผลให้เม็ดเลือดขาวเข้าไปในบริเวณที่เกิดการอักเสบและเคลื่อนตัว "คล้ายอะมีบา" ไปยังจุดศูนย์กลาง

ในช่วง 4-6 ชั่วโมงแรกนับจากเริ่มมีการอักเสบ เซลล์นิวโทรฟิลจะแทรกซึมจากหลอดเลือดเข้าสู่บริเวณที่เกิดการอักเสบ หลังจากผ่านไป 16-24 ชั่วโมง โดยเป็นโมโนไซต์ ซึ่งจะเปลี่ยนเป็นแมคโครฟาจ จากนั้นจึงเป็นลิมโฟไซต์ในที่สุด

[ 30 ], [ 31 ], [ 32 ]

การแพร่กระจาย

การแพร่กระจายของการอักเสบหมายถึงการเพิ่มจำนวนขององค์ประกอบเซลล์เฉพาะของเนื้อเยื่อที่สูญเสียไปอันเป็นผลจากการอักเสบ กระบวนการแพร่กระจายจะเริ่มเกิดขึ้นในระยะต่อมาของการอักเสบ เมื่อเนื้อเยื่อได้รับการ "ทำความสะอาด" ในระดับที่เพียงพอจากจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรคปอดบวม ตลอดจนจากเม็ดเลือดขาวที่ตายแล้วและผลิตภัณฑ์จากการเปลี่ยนแปลงของเนื้อเยื่อปอดเองแล้ว หน้าที่ของการ "ทำความสะอาด" โฟกัสของการอักเสบนั้นดำเนินการโดยนิวโทรฟิล โมโนไซต์ และแมคโครฟาจของถุงลมด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ไลโซโซม (โปรตีเนส) และไซโตไคน์ที่ปล่อยออกมา

การขยายตัวของเนื้อเยื่อปอดเกิดขึ้นจากองค์ประกอบของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและองค์ประกอบของเนื้อปอด บทบาทสำคัญในกระบวนการนี้เกิดขึ้นจากไฟโบรบลาสต์ซึ่งสังเคราะห์คอลลาเจนและอีลาสติน และหลั่งสารระหว่างเซลล์หลักซึ่งก็คือไกลโคสะมิโนไกลแคน นอกจากนี้ ภายใต้อิทธิพลของแมคโครฟาจ การขยายตัวของเซลล์กล้ามเนื้อเรียบและหลอดเลือด และเนื้องอกของไมโครเวสเซลจะเกิดขึ้นที่บริเวณจุดที่เกิดการอักเสบ

เมื่อเนื้อเยื่อได้รับความเสียหายอย่างมาก ข้อบกพร่องของเนื้อเยื่อจะถูกแทนที่ด้วยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ขยายตัว กระบวนการนี้เป็นสาเหตุของการเกิดโรคปอดบวม ซึ่งเป็นผลที่อาจเกิดขึ้นได้ของโรคปอดบวม