功能医学概论
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第三节 功能医学的免疫失衡和炎症理论

炎症是一个非常精密的过程,是先天和后天获得的免疫机制之间错综复杂的交汇。它依赖信号转导的基本过程来转化信息,专门的分子传感器感知外来性危险或损害,然后转化成一系列的酶解催化反应。反过来,这些反应释放的下游代谢产物激活转录信使蛋白,然后指示、调度较大的细胞群认识到威胁存在。其使命是保卫它们的集群,修复由病原微生物入侵、热学、电磁或化学性损伤等造成的损害。
一、“混沌学说”、“蝴蝶效应”——自我放大的过程
1972年12月29日,美国麻省理工学院教授、混沌学开创人之一E.N.洛伦兹在美国科学发展学会第139次会议上发表了题为《蝴蝶效应》的论文,提出一个貌似荒谬的论断:“一只南美洲亚马孙河流域热带雨林中的蝴蝶,偶尔闪动几下翅膀,可以在两周以后引起美国德克萨斯州的一场龙卷风。”这就是天气的“蝴蝶效应”。并由此提出了天气的不可准确预报性。“蝴蝶效应”是混沌学理论中的一个概念,是指在一个动力系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统长期的巨大的连锁反应,描述的是一个复杂的系统对初始条件高度敏感的倾向。换句话说,正确的力量在合适的时间遇上易感对象时,这个初始的微小变化会导致系统的整体平衡紊乱,结果造成一系列相互关联的、自我放大、成倍扩大的反应。
时至今日,这一论断仍为人们津津乐道,更重要的是,它激发了人们对混沌学的浓厚兴趣。混沌不是偶然的、个别的事件,而是普遍存在于宇宙间各种各样的宏观及微观系统的,万事万物,莫不混沌。今天,伴随计算机等技术的飞速进步,混沌学已发展成为一门影响深远、发展迅速的前沿科学。混沌学也不是独立存在的科学,它与其他各门科学互相促进、互相依靠,由此派生出许多交叉学科。混沌理论的思维模式不仅限于对炎症和免疫系统疾病的研究,而是贯穿于整个功能医学学科。
“蝴蝶效应”应用于功能医学最具代表性的例子就是食物不耐受引起的临床关节炎、偏头痛,说明一个微不足道的破坏性事件足以导致一个严重的或慢性的炎症情况发生;同样我们给予一个相对较小的、简单的主动干预,例如简单地补充益生菌可引起肠道菌群的重大变化,导致一系列的生理活动发生,促进平衡的恢复,最终降低机体的全身过敏症状或提高机体的免疫功能。
二、炎症介质——无处不在的炎症参与者
炎症反应主要是通过一系列化学因子的作用而实现的,这些化学因子被称为炎症介质。致炎因子激活白细胞和血小板中的磷脂酶A 2,会释放花生四烯酸,催化产生前列腺素、血栓素、白细胞三烯等物质;激活肥大细胞、嗜酸性粒细胞和其他白细胞,使其脱颗粒,会释放组胺和蛋白水解酶;激活内皮细胞,会释放亲凝血因子;激活补体系统,会释放出激肽。
炎症介质的共同特点是:①炎症介质可来自血浆和细胞。来自血浆的炎症介质多以前体的形式存在,需经蛋白酶水解才能被激活;来自细胞的炎症介质或以细胞内颗粒的形式储存于细胞内,在有需要的时候释放到细胞外,或在某些致炎因子的刺激下即刻合成。②多数炎症介质通过与靶细胞表面的特异性受体结合而发挥其生物学效应,然而某些炎症介质本身具有酶活性或者可介导氧化损伤。③炎症介质作用于细胞可进一步引起靶细胞产生次级炎症介质,使初级炎症介质的作用得以放大或者抵消初级炎症介质的作用。④炎症介质可作用于一种或多种靶细胞,可对不同的组织和细胞产生不同的作用。⑤炎症介质是被精细调控的。炎症介质激活或分泌到细胞外后其半衰期十分短暂,很快衰变、被酶降解灭活、或被拮抗分子抑制或灭活。
1.细胞释放的炎症介质
(1)血管活性胺:
包括组胺和5-羟色胺(5-HT),存储在细胞的分泌颗粒中。
组胺是自体活性物质之一,广泛存在于动植物组织中。在体表(肠道、鼻腔、肺黏膜、皮肤)和中枢神经系统浓度高。在正常情况下,组胺是以不活动状态与肝素结合在一起,以颗粒形式储存在肥大细胞和嗜碱粒细胞中。肥大细胞释放组胺称为脱颗粒。平时,机体释放组胺甚微,随时可被组胺酶所破坏,故不致病。创伤、免疫抗原(细菌、食物、蛇毒液、花粉、化学品)等作用会引起肥大细胞脱颗粒,这种颗粒一旦释出细胞,通过阳离子交换作用,组胺从复合物中释放出来。组胺分子小,迅即弥散,以致细胞解体。组胺进入体液或血液循环,发生一系列组织反应。组胺有外组胺和内组胺两种,外组胺主要作用于皮肤、黏膜,使其产生水肿、渗出等,内组胺主要作用内脏,使支气管、胃肠、子宫、心血管等的平滑肌痉挛、腺体分泌增多等。
组胺可以影响许多细胞的反应,组胺对于机体的影响包括:
1)免疫介导反应:
—瘙痒、喷嚏、疼痛、肿胀、毛细血管通透性增加、黏液分泌增加;
—平滑肌收缩、支气管收缩;
—化学趋化、细胞因子释放。
2)增加胃酸合成,引起胃溃疡。
3)影响神经递质,作为身体内的一种化学传导物质,可以影响脑部神经传导:
—刺激性:失眠、焦虑;
—抑制性:提高癫痫阈值(抗组胺药增加癫痫风险)。
发酵食物(清酒、红酒、奶酪、香肠、德国泡菜、鱼)中组胺含量高,海产鱼中的青皮红肉鱼类含组胺较高。组氨酸是具有特殊鲜味的重要成分,当鱼不新鲜或腐败时,鱼体中游离的组胺酸经脱羧酶作用产生组胺,造成组胺中毒。所以不新鲜尤其是腐败的鱼不能食用。
对于组胺的干预可以用槲皮素。槲皮素是一种存在于水果、蔬菜和谷物等植物中的植源性黄酮类化合物,广泛存在于自然界中。槲皮素是许多其他类黄酮苷的苷元。槲皮素与鼠李糖结合形成槲皮苷;与芸香糖结合形成芦丁;与阿拉伯糖结合形成番石榴苷;与乳糖结合形成金丝桃苷。
槲皮素是强大的肥大细胞稳定剂,能够抑制组胺等炎性介质的释放(比色甘酸更有效),具有很好的抗炎、祛痰、止咳作用,并有一定的平喘作用。此外它还有降低血压、增强毛细血管抵抗力、减少毛细血管脆性、降血脂、扩张冠状动脉,增加冠脉血流量等作用。槲皮素对于儿童的过敏症、哮喘病等慢性炎症性疾病的治疗尤为有益,这是一种在炎症反应发生过程的上游的治疗方法。
槲皮素含量丰富的食品包括:茶叶(2000~2500mg/kg)、刺山柑(1800mg/kg)、欧当归(1700mg/kg)、苹果(44mg/kg)、紫洋葱(1910mg/kg,最外层的含量最高)、红葡萄、柑橘、西红柿、西兰花及其他绿叶蔬菜。此外还有许多浆果的含量也较高,包括覆盆子、欧洲越橘(158mg/kg,鲜重)、越橘(种植 74mg/kg,野生 146mg/kg)、蔓越莓(种植 83mg/kg,野生121mg/kg)、沙棘(62mg/kg)、岩高兰(种植53mg/kg,野生56mg/kg)及仙人掌的果实。
槲皮素用于治疗时常用剂量是2000~3000mg。
5-羟色胺主要存在于血小板和肠嗜铬细胞中。5-羟色胺的作用与组胺相似。胶原纤维、凝血酶、免疫复合物、血小板活化因子等可促进血小板释放5-羟色胺。
(2)类花生酸:
类二十烷酸,是一大类由哺乳动物细胞(除红细胞外)产生的激素类物质。其作用强大,即便是极低的浓度也能造成深刻的生理作用。这些生物活性物质能够产生一系列炎症反应的生物学效应,对脂质蛋白的代谢、血液流变学、血管弹性、白细胞功能和血小板激活等具有重要的调节作用。
1)类花生酸的生理作用:
—调节整个炎症反应:红肿热痛;
—调节平滑肌:包括血管、子宫、支气管、胃肠道平滑肌;
—调节血管流变学;
—降低甘油三酯;
—影响神经传导和情绪;
—影响激素分泌。
2)类花生酸家族:
①花生四烯酸:对人类具有重要的生物学意义的主要类二十烷酸是花生四烯酸。花生四烯酸简称AA或ARA,是一种ω-6多不饱和脂肪酸,广泛分布于动物界,人体内花生四烯酸的主要来源是通过细胞库的释放。在细胞内,它主要驻留在细胞膜磷脂的C-2位置。植物饮食中,花生四烯酸的直接前体是亚油酸,亚油酸转化成花生四烯酸。
AA是合成许多循环二十烷酸衍生物如前列腺素(PG)、血栓烷素(A 2)和白细胞三烯等的直接前体。在炎症刺激因子和炎症介质的作用下,激活磷脂酶A 2,使AA通过环氧化酶或脂质氧化酶途径分别产生前列腺素PG和白细胞三烯(LT),可引起炎症反应和启动凝血系统。
②前列腺素类:由环氧化酶(COX)合成,包括前列腺素、前列环素、血栓素。
③白三烯:由LOX(脂氧合酶)合成。
环氧化酶也称环加氧酶,有两种形式,分别被称为环氧化酶1(COX-1)和环氧化酶2(COX-2)。COX-1是内质网中的一种胞内酶,被称为“管家酶”,主要存在于正常的血管、胃、肾等组织细胞中,参与血管舒缩、血小板聚集、胃黏膜血流、胃黏液分泌及肾功能等的调节,其功能与保护胃肠黏膜、调节血小板聚集、调节外周血管的阻力和调节肾血流量分布有关。催化产生维持正常生理功能的PGs。可受细胞因子诱导。COX-2与COX-1有60%的同源性,功能却不同,它是负责生产与疼痛和炎症相关的炎症介质,即把花生四烯酸转化成前列腺素和白三烯。在正常情况下,其在体内水平非常低,几乎是检测不到。但当暴露于某些炎症诱因(包括创伤、自由基、细胞因子、激素及生长因子、致病微生物内毒素、缺氧及血糖水平升高等)之下时,它会迅速被诱导,出现在巨噬细胞、滑膜细胞和许多其他细胞的内质网和核膜上,参与多种病理生理过程,具体是细胞膜磷脂通过磷脂酶A 2途径被水解释放出花生四烯酸,在COX-2的催化下,合成前列腺素E 2(PGE 2),最后产生系列炎症介质,并通过瀑布式级联反应参与机体各生理、病理过程。
环氧化酶途径可产生PGE 2、PGD 2、PGF 2、PGI 2,前列腺素可协同促进其他炎症介质的增加血管通透性和化学趋化作用。PGI 2主要由血管内皮细胞产生,因为血管内皮细胞含有PGI 2合成酶;PGD 2主要由肥大细胞产生;产生PGE 2和PGF 2的细胞种类较多,PGE 2、PGD 2、PGF 2协同作用引起血管扩张和促进水肿发生。PGE 2使皮肤对疼痛刺激更为敏感,在感染过程中与细胞因子相互作用引起发热。
前列腺素、白三烯等炎症细胞因子一旦释放到细胞外环境,这些介质就会通过“非抗原激活的肥大细胞”通路,致使局部迅速升级,直至涉及多个器官系统。
非甾体抗炎药如阿司匹林、布洛芬等药物,是目前世界上最流行的,在发热、镇痛方面广泛使用。它的原理是通过抑制花生四烯酸转化过程中的环氧化酶COX的限速酶,抑制环氧化酶的活性,而阻断促炎的前列腺素和白三烯的形成。但是非甾体类抗炎药会不加选择地抑制COX-1和COX-2,所以其抗炎作用的同时必然伴随着肾功能不全、凝血、胃黏膜出血等副作用。这种药物对肠道的损害更大,会引起肠道的炎症反应,导致肠道通透性增加。80%的人没有感觉到任何症状时,可能就已经出现胃肠道出血了。这是非甾体类抗炎药副作用产生的原理。糖皮质激素可抑制环氧化酶COX-2的活性,抑制白细胞介素-1(IL-1)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达,并能上调某些抗炎蛋白质的基因表达,发挥抗炎的作用。
这些抗炎药物带来临床巨大的成功,却让人们忽视了三个重要的事实:①细胞因子是多功能的,它们没有天生的“好”与“坏”;②细胞因子很少单独行动,它们相互协作,是机体内大型的、复杂的信号网络系统的组成部分;③细胞因子的不同组合可以产生完全不同的效果,这取决于它们所激活的特定的受体细胞。所以说,任何企图阻止单个异常的信号而不改变失衡的免疫系统,将不可避免地导致不良的长期后果。
(3)白细胞产物:
致炎因子激活中性粒细胞和单核细胞后可释放氧自由基和溶酶体酶,促进炎症反应和破坏组织,成为炎症介质。白细胞释放的氧自由基包括超氧阴离子、过氧化氢和羟自由基,他们还能和一氧化氮(NO)结合产生其他活性氮中间产物。这些介质在低水平情况下可促进趋化因子白细胞介素-8(IL-8)和细胞因子的表达,以及内皮细胞和白细胞间黏附因子的表达,增强和放大炎症反应。这些介质在高浓度情况下可使内皮细胞损伤、血管通透性增加、组织损伤。血清、组织和靶细胞含有抗氧化保护机制,故是否引起损伤取决于二者是否处于平衡。
(4)细胞因子:
细胞因子是免疫细胞产生的一大类能在细胞间传递信息、具有免疫调节和效应功能的蛋白质或小分子多肽,化学性质大都为糖蛋白。免疫球蛋白、补体不包括在细胞因子之列。许多细胞能释放这种多功能介质。在炎症过程中产生的细胞因子可分为五类:
1)调节淋巴细胞激活、增殖和分化的细胞因子;
2)调节自然免疫的细胞因子;
3)激活巨噬细胞的细胞因子;
4)各种炎症细胞的化学趋化因子;
5)刺激造血的细胞因子。
下面我们简单介绍几个重要的细胞因子的属性。
1)白细胞介素1(IL-1):细菌内毒素等炎症刺激可使许多类型的细胞(如淋巴细胞、单核细胞等)产生这种蛋白质。IL-1能够使核转录因子(NFkB)激活。所以IL-1调节先天性免疫反应。
2)肿瘤坏死因子(TNF):这种物质最初被发现能造成肿瘤组织坏死因而得名。根据其产生来源和结构不同,可分为TNF-α和TNF-β两类,前者由激活的巨噬细胞产生,后者由活化的T淋巴细胞产生,又名淋巴毒素(LT)。两类TNF基本的生物学活性相似,除具有杀伤肿瘤细胞外,还有免疫调节、参与发热和炎症发生的作用。TNF-α是IL-1P的近亲,具有和IL-1相似的生物活性,并能增强IL-1的生物活性。大剂量TNF-α可引起恶病质,因而TNF-α又称恶病质素。在许多疾病,如心血管疾病、恶病质、败血症及休克所致的多器官功能衰竭、类风湿性关节炎、多发性硬化症、炎症性肠病、移植物抗宿主和骨髓造血紊乱综合征等病症的病理生理过程中TNF-α起着重要的介质作用。
TNF和IL-1在内毒素、免疫复合物和物理性炎症因子引起的炎症中通过自分泌和旁分泌的方式起作用。它们还可通过改变内皮细胞基因表达激活内皮细胞,产生其他炎症介质,产生引起基质重构的酶,增加在内皮细胞表面形成血栓的能力。TNF和IL-1可引起发热、食欲不佳、产生慢波睡眠、促进骨髓向末梢血循环释放中性粒细胞、促进ACTH和肾上腺皮质醇的释放。
3)白细胞介素-6(IL-6):IL-6可由纤维母细胞、单核/巨噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞、上皮细胞、角质细胞以及多种瘤细胞所产生。当被主要的促炎症反应细胞因子TNF-a、IL-1及病毒感染、双链RNA刺激时,许多周边的细胞,包括血管平滑肌细胞,能分泌大量白细胞介素-6(IL-6);某些人体肿瘤细胞、特别是骨髓瘤细胞,可分泌IL-6作为自身生长因子刺激其生长。IL-6是产生抗体和启动获得性免疫的一个重要方面。其与IL-1一起可协同地促进T细胞增殖,部分与T细胞IL-2受体上调有关。还可激活B细胞,促使其成熟和分化;IL-6和IL-1一样参与炎症反应和发热反应;心血管病理方面,IL-6在急性炎症反应中是主要的促炎症反应细胞因子,在炎症和心血管病理间起到纽带的作用,是心血管病理发生的重要环节。
4)白细胞介素-8(IL-8):IL-8是由激活的T细胞和单核细胞、上皮细胞所产生,它可抑制中性粒细胞黏附到上皮细胞,从而可减轻炎症反应时的血管损伤。中性粒细胞趋化作用能够促使中性粒细胞脱颗粒,释放过氧化物酶、β-葡萄糖苷酸酶、弹性蛋白酶;并能够活化多形核白细胞。IL-8在炎症过程中都会有不同程度的表达。
(5)血小板激活因子(PAF):
P AF由嗜酸性粒细胞、中性粒细胞、血小板、单核巨噬细胞和血管内皮细胞产生,包括分泌型和细胞膜结合型。除了激活血小板外,PAF可引起血管、支气管收缩,在极低浓度下即可使血管收缩和小静脉通透性增加,其作用比组胺强100~1000倍;PAF可引起白细胞与内皮细胞黏附;促进白细胞化学趋化和白细胞脱颗粒。
(6)一氧化氮(NO):
NO可由许多细胞产生。单核巨噬细胞利用NO可杀伤病原微生物和肿瘤细胞;血管内皮细胞产生的NO可导致平滑肌细胞松弛,可引起小血管扩张,还可抑制血小板黏附、聚集和脱颗粒;NO可抑制肥大细胞引起的炎症反应,并且是白细胞招募的抑制因子;由一氧化氮合酶产生的活性产物有杀灭病原体的活性,NO与活性氧产物反应可产生多种杀灭病原微生物的代谢产物。在宿主防御反应过程中NO生成增加。
(7)神经肽:
P物质可传导疼痛,引起血管扩张和血管通透性增加。
2.体液中的炎症介质
血浆中存在着三种相互关联的系统:激肽、补体和凝血系统,是重要的炎症介质。激肽系统激活的最终产物是缓激肽。缓激肽使细动脉扩张,血管通透性增加,内皮细胞收缩,使血管以外的平滑肌细胞收缩,并可引起疼痛;补体系统由20种蛋白质组成,是抵抗病原微生物的先天免疫和获得免疫的重要因子,具有使血管通透性增加、化学趋化作用和调理素作用。可通过经典途径(抗原抗体复合物)、替代途径(病原微生物表面分子,例如内毒素和脂多糖)和凝集素途径激活(表3-3)。
表3-3 主要的炎症介质
3.C-反应蛋白(CRP)
红细胞沉降率是临床常用的炎症反应的标记,它的增加主要反映血浆纤维蛋白原的升高,但它的改变往往会相对缓慢。相比之下,炎症时快速增长的CRP(在24~48小时内)是一种可溶性模式识别受体,其功能就是进一步增加身体对认识到的异物/病原微生物的抗原结构的识别能力。CRP作为微生物细胞膜上的磷脂结合调理素,可增加和激活补体系统的反应。
CRP是一个典型的急性期反应蛋白,是典型的炎症因子。它能够激活补体系统,积极参与先天性免疫反应。研究发现,急性炎症反应24小时内CRP能升高100倍;在慢性炎症中,CRP水平升高可持续几个月,甚至维持几年的时间。CRP是整体炎症程度的一个非常精确的标记,其水平升高也是许多慢性炎症性疾病的特点之一。
CRP水平能够预测心血管疾病的风险,这种风险相关性会存在很长的时间,CRP水平增高,心肌梗死的发病风险是正常人的三倍,缺血性中风的发病风险是正常人的两倍。CRP的致病风险与其他因素(如吸烟)无关,是一个相对独立的致病风险因子。CRP会导致血凝和血管内皮细胞的损伤,会损害高密度脂蛋白的有益属性。既往感染肺炎衣原体或者幽门螺杆菌都可能引起CRP升高,从而触发慢性炎症的产生。阿司匹林增强心脏功能的机制就是抗炎,从而降低CRP,这也是炎症导致心血管疾病的有力证据。
三、先天免疫和慢性炎症
多年来,先天免疫系统被认为大多是在急性炎症反应时起作用,获得性免疫系统(即B和T淋巴细胞)主要是针对慢性炎症。然而,新的证据表明,过度刺激或失调的先天免疫系统联同受影响的血管和结缔组织一起在慢性疾病的发生发展中也起着重要的作用。
1.诱发免疫反应的分子诱因——病原体相关分子模式(PAMP)
病原体相关分子模式是一些特定的高度保守的微观结构,存在于许多不同的微生物,包括病毒、细菌和真菌中,包括革兰氏阴性细菌细胞壁的脂多糖(或称内毒素LPS);革兰氏阳性菌的磷壁和脂磷壁酸(LTA);在细菌蛋白质中发现的鞭毛蛋白、菌毛蛋白、N-甲酰-蛋氨酸;真菌细胞壁的肽聚糖、甘露聚糖、葡聚糖、糖脂;病毒的双链RNA。它们是先天免疫反应的主要诱因之一。
正常情况下,他们一般不会在脊椎动物中被发现,所以对于我们的机体来说,他们出现在我们的身体内就是一个重要的警告信号,因此一旦发现病原体相关分子模式,就表明有异物存在。病原体相关分子结构,会和细胞上的受体进行结合,附着于细胞表面。如果附着在白细胞上,白细胞意识到危险就会被激活,进而激酶产生“级联反应”,打开激酶通道,最终NFkB被激活,生成促炎的细胞因子,导致炎症过程的开始。
2.细胞核转录因子-κB(NFκB),一个促炎的转录因子
NFκB最初作为B淋巴细胞中免疫球蛋白κ轻链基因转录所需的核内转录因子被发现,后来证明NFκB是一种几乎存在于所有细胞的转录因子,是一个在炎症诱因作用下实现炎症反应的炎症介质蛋白质,能结合同源序列的基因编码的各种炎症效应的启动子区域,释放许多白细胞和其他宿主细胞的炎症机制的编程因子,因而广泛参与机体防御反应、组织损伤和应激、细胞分化和凋亡以及肿瘤生长抑制等过程。
静止状态下,NFκB在细胞质内与NFκB抑制蛋白结合成无活性的复合物。当外界刺激作用于相应受体后,NFκB抑制蛋白经磷酸化会脱落,NFκB得以活化。活化的NFκB转位进入到细胞核,在那里它结合DNA特定的基因启动子区域,影响多种炎性细胞因子、Ⅱ型诱导环氧合酶、诱导型一氧化氮合成酶、各种黏附分子(VCAM,ICAM等)、急性时相蛋白、应激反应蛋白和金属蛋白酶的转录及翻译,导致各种炎症因子的产生,从而启动炎症反应。任何炎症反应都会经过这个信息传导的通道而发生(图3-1)。
图3-1 NFκB信号转导通路
NFκB蛋白质可以因为各种生理和非生理性刺激被激活,包括细胞暴露于病原体相关分子模式PAMP、自由基、糖基化终产物、氧化型低密度脂蛋白、同型半胱氨酸、醇溶蛋白、重金属、多环芳烃、多氯联苯(PCB)、香烟烟雾、TNF-A、IL-1、IL-18、干扰素和其他炎性细胞因子、激活的B和T淋巴细胞、腺苷、缓激肽、血管紧张素Ⅱ、电离辐射、机械肺通气甚至简单的机械拉伸肌纤维等。虽然NFκB被急性激活在先天和后天的抗感染防御中起着核心作用,但它也可以被慢性氧化应激或老化所激活,这种慢性持续的激活带来的是慢性持续性的炎症反应,对于机体是有害的。
在几乎所有的急、慢性炎症性疾病中NFκB都会被激活:无论是阑尾炎、胰腺炎、牙周炎、肺结核、癌症、糖尿病、炎性肠病、类风湿关节炎、神经退行性疾病、慢性阻塞性肺病、溶骨性骨骼疾病或肌肉萎缩症等。
NFκB长期激活导致的临床病症包括:慢性炎症、内脏脂肪过多(腹型肥胖)、持续性氧化应激、慢性感染、衰老、抑郁、糖尿病、心血管疾病、癌症、自身免疫性疾病等。
NFκB激活的抑制或调节因素:糖皮质激素;卡路里热量限制;鱼油(EPA、DHA);α-硫辛酸;N-乙酰半胱氨酸(NAC);提取自香料的植物化学成分,这可能就是自古人们“使用香料的原因”;类黄酮及相关物质:槲皮苷、葡萄籽多酚、大豆类黄酮、白藜芦醇、姜黄素、绿茶儿茶酚胺等;石榴汁(鞣花酸);新烟草碱(茄科提取的碱)。
目前合成药剂对于NFκB的灭活作用的研究已证实,NFκB对机体的影响非常显著。临床最常用的药物——糖皮质激素,其强效抗炎的作用是众所周知的,抗炎机制之一就是增加细胞内合成的I-κB,它能结合并抑制NFκB,使NFκB活性受到抑制,而降低炎症反应的发生。但由于抑制了NFκB的活性,控制了在机体内发生的那些正常的炎症反应,所以带来了广泛的副作用。我们可以推断,如果有比糖皮质激素更有效的抑制NFκB的一种药品,预计它将有更大的消极后果。
相比之下,来自食品和植物性药物中自然存在的植物化学物质,能使NFκB下调,但没有完全抑制它们。这些物质包括维生素C、维生素E、猫爪草提取物、牛奶蓟中的水飞蓟素、从柑橘类提取的黄酮类化合物、紫色的葡萄皮的白藜芦醇、从姜黄中提取的姜黄素、绿色和黑色茶多酚、从银杏叶中提取的银杏内酯、从菊科植物中提取的菊内酯、从乳香属植物中提取的乳香酸和中国黄芩等。这些食物或药材已经使用了上千年,其结果是非常安全的。在我们日常膳食中,即使是简单的限制热量,也能够减少氧化应激,从而减少NFKB活化,而具有抗炎作用。
在某些情况下,探索植物化学物质作为免疫调节剂治疗的潜力应该是免疫学家、药理学家和临床医生的追求目标。
3.耐受缺失
正常情况下,机体对自身组织成分不发生免疫反应,处于自身耐受状态。但是这种耐受状态是比较脆弱、并且很容易被破坏。有些人会频繁和定期地出现耐受缺失状态,它们可以表现为短暂的自身免疫现象,如皮疹和关节痛,临床症状不严重而被忽视。耐受的差异也能导致持续感染后的各种问题如风湿性心瓣膜病、链球菌感染后期的肾小球肾炎、免疫介导的行为问题(如抽动和强迫症)等。
研究结果表明一些非疾病性的因素如严重或持久的情绪问题可能导致肠道正常菌群的耐受损失,可能发生炎性肠病甚至可能是动脉粥样硬化。研究还发现,利用益生菌可以提高抑制性T细胞的耐受性,而某些种类的乳酸菌可以产生IL-10,这就发挥了类似监管淋巴细胞的免疫调节和抗炎作用。
4.危险信号在免疫活化中的作用
受伤或死亡的细胞、外伤后遗症、缺血再灌注损伤、或细胞加速凋亡都能释放多种物质来向机体传达危险的消息,引起机体的免疫炎症反应。尿酸盐结晶、DNA和RNA的降解产物,是主要的内源性危险信号之一。尿酸不仅在急性痛风性关节炎中引起难以忍受的疼痛,而且可以刺激树突状细胞的成熟,并且提高它们将外来抗原呈递给T淋巴细胞的能力,从而加重免疫炎症反应;多能干细胞受到各种各样的身体和情绪的压力后会被激活;其他主要的危险信号是热休克蛋白(HSP),HSP刺激树突状细胞的成熟,启动直接绑定到桥样受体的急性炎症反应。身体不太健康的机体往往生产HSP少,因此他们的免疫系统对于细菌或病毒入侵时产生的炎症反应较弱。这可能在一定程度上解释了为什么运动越多的人往往抗感染能力越强。
四、免疫失衡、炎症和慢性病的关系
免疫过程是个双刃剑。免疫防御机制对于生存非常关键,如果没有免疫系统机体就等于被判了死刑。当免疫系统功能平衡时,它能够防御外物入侵,又能保证机体内部正常运转。这时,这些反应是机体可控的自我调节的一部分。但是,各种各样的系统性失衡会导致免疫系统调节功能紊乱,免疫系统会产生大量的炎症反应,在这种情况下免疫系统就会对机体造成损害。最明显的例子就是慢性炎症性疾病,如风湿性关节炎、炎性肠病、湿疹、结核病导致的肉芽肿以及其他的细胞内感染性疾病。
事实证明,我们了解的这些情况都只是冰山一角,免疫功能失衡的后果比以前考虑到的更为普遍和严重。现在认为炎症是肥胖、动脉粥样硬化、糖尿病、高血压、老年痴呆症和帕金森病、癌症、抑郁症和自闭症等慢性疾病的一个广泛的病理生理的中心环节。对于所有慢性疾病具有炎性因素这一论点的支持不断增加,即使是由于老化所引起的机体的虚弱症状,也可能是炎症的累积效应造成的。
所有这一切都告诉我们,炎症不是局部孤立的现象,而是一个与个体及其健康密切交织的整体生理进程,免疫细胞和外来物质之间的相互作用决定了结果是静态的耐受性还是炎症系列反应的开始。
在临床上我们常常看到,不同的人虽有相同/相似的感染,或者相同/相似的创伤经历,但其产生的急性反应的结果却相差甚远,这表明,炎症反应的每一个组成部分是受个人的内在因素所控制的,这就是遗传易感性和环境影响之间相互作用的反映。由此推论,决定个人整体健康的主要因素之一,就是这个人机体的免疫力是否平衡运作。当免疫系统是在平衡和适应的方式下运作时,大部分的炎症反应不会显著干扰一个人的总体的健康状况。这些反应是适应,从某种意义上讲,就是一个自我调节/自身控制循环的平衡。换句话说,它们是目前在内部和外部环境条件下,以反馈为基础的不断地调整状态下的平衡。而免疫失衡状态下,生理炎症会变成病理炎症,会导致功能下降,最终导致疾病的发生。
现在,人们已经越来越清楚地认识到在生命科学领域,结构和功能是相互联系密不可分的。因此,我们必须要了解正常的分子生物学炎症诱因、效应细胞和他们的介质,才能真正了解这个过程怎样出错。现在我们可以充分地假定:安全和有效地影响慢性炎症性疾病的基本机制对于阻止慢性疾病的过程是必不可少的,而这正是功能医学的方法和行之有效的手段。
炎症反应表现出问题状况时,它们具有如下特点:①极端的。如败血症、弥散性血管内凝血、过敏反应和过敏性休克等,都是一种自我放大的过程。②逐步破坏性。如在心肌或神经缺血再灌注后的有害后遗症、某些化学伤害、晒伤或冻伤。③持续性或反复发作性。如过敏或自身免疫性疾病的情况。在这些情况下,受炎症反应造成的损害有时是相当于或超过原来的损伤。
急性期反应被抑制,就像山火未被完全熄灭,它还在缓慢的间歇性地喷发燃烧,最终引发慢病。炎症急性期的应答包括:刺激更多的白细胞产生;炎症因子进入肝脏,会产生更多的c-反应蛋白;炎症因子进入大脑,刺激肾上腺,会产生更多的皮质醇,抑制免疫系统——当急性炎症没有被阻止,那么炎症急性期的应答就会变成慢性的炎症反应。不良的炎症反应特别有害的方面在于,它是一个闭合的循环的路径圈套,单独的诱因就可以让这个圈套运转起来,一圈圈进行下去。此外,除了细胞内蛋白激酶系列,许多细胞外的因子也可以被激活,包括补体、缓激肽、激肽原和凝血(纤维蛋白原),所有这些都有助于放大炎症反应。
对于炎症来说,某部位的炎症反应会影响身体其他不相邻的部位是很正常的。当身体的一个部位产生炎症反应时,它会释放出能贯穿身体的免疫细胞信使或者细胞激素,然后这些信使就会诱发身体许多不同部位的炎症反应,包括关节、支气管黏膜、胃肠道黏膜甚至大脑。这些区域也会派出自己的炎症信使,造成更多的炎症,产生一个反馈现象。
慢性炎症导致的慢性炎症性疾病就包括了许多自身免疫性疾病,如遗传性过敏综合征、湿疹、风湿等;包括肠道疾病,如炎症性肠病(IBD)、麸质不耐受;包括心血管疾病,如动脉粥样硬化;包括神经退行性病变;包括内分泌系统疾病,如糖尿病;包括癌症;包括精神疾病,如精神分裂、抑郁等疾病。
五、慢性炎症的主要发生因素与相关病症
1.慢性炎症的三个主要因素
(1)遗传易感性。
(2)致炎前体暴露过多。主要是两方面:致炎饮食摄入过多,环境毒素暴露过多。
美国有一套标准饮食(SAD),主要是指含有大量精炼糖(如高果糖玉米糖浆)、饱和脂肪、反式脂肪酸,同时纤维、豆类、坚果、水果和蔬菜类含量低的饮食。这类饮食,含有过量的亚油酸和花生四烯酸、含很高的血糖负荷指标,缺乏人体必需脂肪酸、营养素和植物化合物,目前这套饮食被称为“致炎饮食”。高血糖含量的饮食会导致炎症反应,最终导致机体的代谢综合征,是目前造成慢性病大流行的最臭名昭著的原因之一。
健康饮食也被称为“抗炎饮食”,核心是含糖量少的饮食。主要以种植物为主,摄入更多的水果、蔬菜、坚果、种子类、豆类、高纤维、必需脂肪酸以及营养素;同时,减少摄入低饱和脂肪,反式脂肪,精制糖和碳水化合物。也就是说,健康的饮食应该是呈碱性的,并且钠钾比应该处在一个较低的水平。
环境毒素暴露就包括:紫外线和电离辐射,外源微生物产品(即吸入真菌毒素和生物气溶胶),重金属,生物异源物质如除草剂、杀虫剂、以及众多工业、军事、石化毒物等,这些都会引起机体的炎症反应。
(3)饮食缺乏抗氧化、抗炎植物化合物。一般是饮食不合理,纤维、豆类、坚果、水果和蔬菜类含量低,缺乏植物化合物所导致。
慢性炎症是三者共同作用的结果。我们的基因没有改变,改变的是我们的饮食结构,改变的是环境中促炎性毒素的大量增多。
2.炎症的相关病症
见表3-4。
表3-4 炎症相关病症
小结:
1.炎症是体内正常的生理过程,用于抵抗异物入侵,并修复组织损伤。急性炎症反应一般是有利于机体的,而慢性炎症反应对机体是不利的,一旦开始,会持续下去。
2.炎症损伤可来自于外伤、感染、环境毒素或不良食物等。
3.当损伤持续存在,或免疫系统反向调节失衡时,就会出现慢性炎症。
4.多数慢性病都与炎症过度活跃或持续时间过长有关。
5.药物主要作用是控制炎症的下游症状,而功能医学追溯到上游,解决导致炎症发生或持续的根本病因。