发热的机制与调节

一．发热的机制与调节1.什么是发热：发热是指体温超过正常上限。人体正常体温范围随测量部位不同而不同，腋温36℃～37℃，口温36.3℃～37.2℃，肛温36.5℃～37.7℃。正常人上午体温较低，下午略高，24小时内波动不超过1℃。女性在月经周期中、排卵后体温较高。发热可以增强机体吞噬细胞的活动及肝脏的解毒功能。但严重发热可对器官和组织造成严重的损害，可引起脱水和电解质紊乱，可因心率快而诱发或加重心力衰竭，体温在42℃以上可使一些酶的活力丧失，使大脑皮层产生不可逆的损害，最后导致昏迷，直至死亡。2.发热的原因：引起发热的原因很多，根据致病原因不同可分为两类：（一）感染性疾病：在发热待查中占首位，包括常见的各种病原体引起的传染病、全身性或局灶性感染。以细菌引起的感染性发热最常见，其次为病毒等。（二）非感染性疾病:1、血液病与恶性肿瘤:如白血病、恶性组织细胞病、恶性淋巴瘤、结肠癌、原发性肝细胞癌等。2、变态反应疾病:如药物热、风湿热。3、结缔组织病:如系统性红斑狼疮（SIE）皮肌炎、结节性多动脉炎、混合性结缔组织病（MCTD等。4、其他:如甲状腺功能亢进、甲状腺危象。严重失水或出血、热射病、中暑、骨折、大面积烧伤、脑出血、内脏血管梗塞、组织坏死等。3.发热的机制:发热的基本机制:传染性发热、炎症性发热、变态反应性发热等，其共同的致热物质都是内生致热原，或是外致热原激活了产致热原细胞产生内生致热原。发热机制的中心环节是体温调节中枢体温调定点的上移。第一是信息传递，激活物作用于产致热原细胞，使后者产生和释放内生致热原，内生致热原经血流传递到视前区前下丘脑；第二是中枢调节，即内生致热原以某种方式改变下丘脑温敏神经元的化学环境，使体温调节中枢的调定点上移，于是正常血液温度变为冷刺激，体温中枢发出冲动，引起调温效应器的反应；第三是效应部分，一方面通过运动神经引起骨路肌紧张度增高或寒战，使产热增加，另一方面，经交感神经系统引起皮肤血管收缩，使散热减少，于是产热大于散热，体温升至与调定点相适应的水平。发热的主要机制为：外致热原（细菌外毒素、内毒素等）和某些体内产物（抗原抗体复合物、某些类固醇、尿酸结晶等）等发热激活物作用于机体免疫系统的一些细胞，如单核细胞、巨噬细胞、淋巴细胞等，产生内生性致热原，主要是一些炎性细胞因子，包括IL-1、肿瘤坏死因子（TNF）、干扰素（IFN）等。这些内生性致热原作用于下丘脑的体温调节中枢，使体温调定点升高。然后机体出现骨骼肌收缩、寒战，产热增加，同时皮肤血管收缩，散热减少，出现发热。4.发热的调节：（一）体温调节中枢目前一般认为体温调节中枢位于POAH，该区含有温度敏感神经元，对来自外周和深部温度信息起整合作用。损伤该区可导致体温调节障碍。而另外一些部位，如中杏仁核（medialamydaloidnucleus，MAN）、腹中膈（ventralseptalarea，VSA）和弓状核则对发热时的体温产生负向影响。刺激这些部位可使体温上升超过正常难以逾越的热限。因此，目前倾向于认为，发热时的体温调节涉及到中枢神经系统的多个部位。李楚杰等在此基础上提出了发热体温正负调节学说，认为发热体温调节中枢可能有两部分组成，一个是正调节中枢，主要包括POAH等，另一个是负调节中枢，主要包括VSA、MAN等。当外周致热信号通过这些途径传入中枢后，启动体温正负调节机制，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。正负调节相互作用的结果决定调定点上移的水平及发热的幅度和时程。因此，发热体温调节中枢是由正、负调节中枢构成的复杂的功能系统。传统上把发热体温调节中枢局限于POAH的观点应予修正。（二）致热信号传入中枢的途径1.EP通过血脑屏障转运入脑这是一种较直接的信号传递方式。研究中观察到，在血脑屏障的毛细血管床部位分别存在有IL-1、IL-6、TNF的可饱和转运机制，推测其可将相应的EP特异性地转运入脑。另外，作为细胞因子的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（organumvasculosumlaminaeterminalis，OVLT）位于视上隐窝上方，紧靠POAH，是血脑屏障的薄弱部位。该处存在有孔毛细血管，对大分子物质有较高的通透性。EP可能由此入脑。但也有人认为，EP并不直接进入脑内，而是被分布在此处的相关细胞（巨噬细胞、神经胶质细胞等）膜受体识别结合，产生新的信息（发热介质等），将致热原的信息传入POAH.3.EP通过迷走神经向体温调节中枢传递发热信号最近的研究发现，细胞因子可刺激肝巨噬细胞周围的迷走神经将信息传入中枢，切除膈下迷走神经（或切断迷走神经肝支）后腹腔注射IL-1，或静脉注射LPS不再引起发热。因为肝迷走神经节旁神经上有IL-1受体，肝脏kupffer细胞又是产生这类因子的主要细胞。因此，是否存在肝脏产生的化学信号激活迷走神经从而将发热信号传入中枢的机制，有待进一步研究。（三）发热中枢调节介质大量的研究证明：EP无论以何种方式入脑，但它们仍然不是引起调定点上升的最终物质，EP可能是首先作用于体温调节中枢，引起发热中枢介质的释放，继而引起调定点的改变。发热中枢介质可分为两类：正调节介质和负调节介质。1.正调节介质（1）前列腺素E（prostaglandinE，PGE）实验中将PGE注入猫、鼠、兔等动物脑室内引起明显的发热反应，体温升高的潜伏期比EP短，同时还伴有代谢率的改变，其致热敏感点在POAH；EP诱导的发热期间，动物CSF中PGE水平也明显升高。PGE合成抑制剂如阿司匹林、布洛芬等都具有解热作用，并且在降低体温的同时，也降低了CSF中PGE浓度。在体外实验中，ET和EP都能刺激下丘脑组织合成和释放PGE.（2）Na+/Ca2+比值实验显示，给多种动物脑室内灌注Na+使体温很快升高，灌注Ca2+则使体温很快下降；降钙剂（EGTA）脑室内灌注也引起体温升高。在用标记的Na+和Ca2+灌注猫脑室的研究中还发现，在致热原性发热期间，Ca2+流向CSF，而Na+则被保持在脑组织中。这些研究资料表明：Na+/Ca2+比值改变在发热机制中可能担负着重要中介作用，EP可能先引起体温中枢内Na+/Ca2+比值的升高，再通过其它环节促使调定点上移。（3）环-磷酸腺苷（cAMP）目前已有越来越多的事实支持cAMP作为重要的发热介质：①外源性cAMP（二丁酰cAMP，Db-cAMP）注入猫、兔、鼠等动物脑室内迅速引起发热，潜伏期明显短于EP性发热。②Db-cAMP的中枢致热作用可被磷酸二酯酶抑制剂（减少cAMP分解）ZK62711和茶碱所增强，或被磷酸二酯酶激活剂（加速cAMP分解）尼克酸减弱。腺苷酸环化酶抑制剂（抑制cAMP生成）苏林金氏杆菌外毒素（exotoxinofBacillusThuringiensis）对外源性cAMP引起的发热没有影响，但能减弱致热原和PGE引起的发热。③在ET、葡萄球菌、病毒、EP以及PGE诱导的发热期间，动物CSF中cAMP均明显增高，后者与发热效应呈明显正相关。但高温引起的过热期间（无调定点的改变），CSF中cAMP不发生明显的改变。④ET和EP双相热期间，CSF中cAMP含量与体温呈同步性双相变化，下丘脑组织中的cAMP含量也在两个高峰期明显增多。鉴于上述研究，许多学者认为cAMP可能是更接近终末环节的发热介质。（4）促肾上腺皮质激素释放素促肾上腺皮质激素释放素（corticotrophinreleasinghormone，CRH）是一种41肽的神经激素，主要分布于室旁核和杏仁核。大量的研究表明：CRH是一种发热体温中枢正调节介质。IL-1、IL-6等均能刺激离体和在体下丘脑释放CRH，中枢注入CRH可引起动物脑温和结肠温度明显升高。用CRH单克隆抗体中和CRH或用CRH受体拮抗剂阻断CRH的作用，可完全抑制IL-1b、IL-6等EP的致热性。但也有人注意到，TNFa和IL-1a性发热并不依赖于CRH.并且在发热的动物，脑室内给予CRH可使已升高的体温下降。因此，目前倾向于认为，CRH可能是一种双向调节介质。（5）一氧化氮一氧化氮（nitricoxideNO）作为一种新型的神经递质，广泛分布于中枢神经系统。在大脑皮层、小脑、海马、下丘脑视上核、室旁核、OVLT和POAH等部位均含有一氧化氮合酶（nitricoxidesynthase，NOS）。目前的一些研究提示，NO与发热有关，其机制可能涉及三个方面：（1）通过作用于POAH、{OVLT}等部位，介导发热时的体温上升；（2）通过刺激棕色脂肪组织的代谢活动导致产热增加；（3）抑制发热时负调节介质的合成与释放。2.负调节介质临床和实验研究均表明，发热时的体温升高极少超过41℃，即使大大增加致热原的剂量也难越此热限。这就意味着体内必然存在自我限制发热的因素。现已证实，体内确实存在一些对抗体温升高或降低体温的物质，主要包括精氨酸加压素、黑素细胞刺激素及其它一些发现于尿中的发热抑制物。（四）体温调节的方式及发热的时相调定点的正常设定值在37℃左右。发热时，来自体内外的发热激活物作用于产EP细胞，引起EP的产生和释放，EP再经血液循环到达颅内，在POAH或OVLT附近，引起中枢发热介质的释放，后者相继作用于相应的神经元，使调定点上移。由于调定点高于中心温度，体温调节中枢乃对产热和散热进行调整，从而把体温升高到与调定点相适应的水平。在体温上升的同时，负调节中枢也被激活，产生负调节介质，进而限制调定点的上移和体温的上升。正负调节相互作用的结果决定体温上升的水平。也正因为如此，发热时体温很少超过41℃，从而避免了高热引起脑细胞损伤。这是机体的自我保护功能和自稳调节机制使然，具有极其重要的生物学意义。发热持续一定时间后，随着激活物被控制或消失，EP及增多的介质被清除或降解，调定点迅速或逐渐恢复到正常水平，体温也相应被调控下降至正常。这个过程大致分为三个时相。1.体温上升期：产热＞散热。患者畏寒，皮肤苍白、无汗。体温上升方式有骤升和渐升2.高温持续期（高峰期）：产热和散热在较高水平上趋势平衡。患者皮肤潮红而灼热，呼吸和脉搏加快。此外，皮肤温度的升高加强了皮肤水分的蒸发，因而皮肤和口唇比较干燥。3.体温下降期（退热期）：散热增加而产热趋势于正常。患者大量出汗，严重则可导致脱水，皮肤温度骤低。退热方式有骤退（退热期持续几小时或一昼夜）和渐退(甚至几天)二.咳嗽的发生机制1.什么是咳嗽：咳嗽是人体的一种保护性反射动作，通过咳嗽可将呼吸道内的病理性分泌物和外界进入呼吸道的异物排出。频繁的、刺激性的咳嗽则失去保护性意义，成为临床病征。咳痰是呼吸道内的病理性分泌物，借助咳嗽排出体外。临床上借助痰液的检查作出病理学诊断。2.咳嗽的发生机制：咳嗽是由于延髓咳嗽中枢受刺激所引起。引起咳嗽的刺激大部分来自呼吸道粘膜。呼吸道内分泌物或异物等刺激呼吸道粘膜，通过迷走神经、舌咽神经、三叉神经的感觉纤维传至延髓咳嗽中枢，经喉下神经、膈神经、脊神经支配咽喉、声门、膈肌及其它呼吸肌收缩，产生咳嗽动作，将呼吸道内分泌物排出。3.咳嗽的病因：1、呼吸道疾病：呼吸道的炎症、异物、刺激性气体吸入、肿瘤、出血等刺激咽喉或支气管粘膜，引起咳嗽反射。2、胸膜疾病：胸膜病变如胸膜炎、胸膜间皮瘤、自发性或外伤性气胸、血胸、胸膜腔穿刺。3、心脏疾病：二尖瓣狭窄或左心功能不全引起肺动脉高压、肺淤血、肺水肿，右心及体循环静脉栓子脱落或羊水、气栓瘤栓引起肺栓塞时，肺泡内或支气管内浆液或浆液血性渗出物或漏出物，刺激肺泡壁或支气管粘膜导致咳嗽。4、中枢性因素：从大脑皮层发出冲动，刺激延髓咳嗽中枢，引起咳嗽。人可以随意引发或抑制咳嗽。三.呼吸运动的产生与调控1.什么是呼吸运动：呼吸运动也称气体交换或呼吸，是指人和高等动物的机体同外界环境进行气体（主要为氧和二氧化碳）交换的整个过程。2.呼吸运动的产生：廓有节律扩大和缩小从而完成吸气与呼气呼吸运动，呼吸运动改善呼