Viêm cấp tính có 3 thành phần chính: (1) sự giãn của các mạch máu nhỏ dẫn đến một sự tăng lên trong lưu lượng máu; (2) tăng tính thấm của hệ thống vi mạch làm cho các proteins huyết tương rời khỏi hệ thống tuần hoàn; và (3) sự di chuyển của các tế bào bạch cầu từ vi tuần hoàn, sự tích tụ của chúng trong vị trí tổn thương, và sự hoạt hóa của chúng để loại bỏ tác nhân gây tổn thương (xem Hình 1). Khi một người gặp phải một tác nhân gây tổn thương, như một vi sinh vật hoặc các tế bào chết thì các tế bào thực bào mà cư trú trong mô sẽ cố gắng loại bỏ các tác nhân này. Cùng lúc đó, các tế bào thực bào và các tế bào “canh gác” khác trong các mô nhận diện sự có mặt của chất ngoại lại hay bất thường và phản ứng bằng cách giải phóng các cytokines, các chất truyền tin lipid và các trung gian của quá trình viêm khác. Một số trong các chất trung gian này tác động lên các mạch máu nhỏ trong vùng lân cận và tăng cường dòng huyết tương đi ra và huy động các tế bào bạch cầu đang tuần hoàn đến vị trí nơi mà tác nhân tổn thương đang khu trú.
Các phản ứng của các mạch máu trong viêm cấp tính
Các phản ứng của mạch máu của viêm cấp tính bao gồm các sự thay đổi trong lưu lượng máu và tính thấm của các mạch máu, cả hai đều được thực hiện để làm tối đa sự di chuyển của protein huyết tương và các tế bào bạch cầu ra khỏi hệ thống tuần hoàn và vào trong vùng nhiễm khuẩn hoặc chấn thương. Sự thoát của dịch, proteins và các tế bào máu từ hệ thống mạch máu vào trong mô kẽ hoặc các khoang cơ thể được gọi là sự tiết dịch (Hình 2). Một dịch tiết (exudate) là một dịch nằm bên ngoài mạch máu mà có nồng độ protein cao và chứa xác tế bào. Sự có mặt của nó cho thấy sự tồn tại của một quá trình viêm mà làm tăng tính thấm của các mạch máu nhỏ. Ngược lại, một dịch thấm (transudate) là một dịch mà có hàm lượng protein thấp (hầu hết trong đó là albumin), có ít hoặc không có thành phần tế bào và trọng lượng riêng thấp. Nó về bản chất là một sự siêu lọc của huyết tương mà được tạo ra do sự mất cân bằng thẩm thấu hoặc thủy tĩnh qua thành mạch máu mà không có sự tăng lên trong tính thấm của mạch máu (xem các bài viết sau này). Phù phản ánh tình trạng dư dịch trong mô kẽ hoặc các khoang thanh mạc; nó có thể là một dịch tiết hoặc một dịch thấm. Mủ, một dịch tiết chứa mủ, là một dịch tiết viêm giàu các tế bào bạch cầu (hầu hết là bạch cầu đa nhân trung tính), xác các tế bào chết và trong nhiều trường hợp, cả các vi sinh vật.
Các sự thay đổi trong lưu lượng và đường kính mạch máu
Các sự thay đổi trong lưu lượng và đường kính mạch máu bắt đầu sớm sau khi tổn thương và bao gồm các sự kiện sau đây:
- Sự giãn mạch (vasodilation) được tạo ra bởi hoạt động của một số chất trung gian, đáng chú ý là histamine, trên cơ trơn của mạch máu. Nó là một trong số các biểu hiện sớm nhất của viêm cấp tính. Sự giãn mạch đầu tiên liên quan đến các tiểu động mạch và sau đó dẫn đến sự mở ra của các mạng mao mạch mới trong vùng. Kết quả là lưu lượng máu tăng lên, đây là nguyên nhân của nóng và đỏ (erythema) tại vị trí viêm.
- Giãn mạch nhanh chóng được theo sau bởi tăng tính thấm của hệ thống vi mạch, với sự tràn ra ngoài của dịch giàu protein vào trong mô ngoại mạch; quá trình này sẽ được mô tả chi tiết sau nhé.
- Sự mất dịch và tăng đường kính mạch máu làm cho dòng máu chảy chậm hơn, sự đặc lại của các tế bào hồng cầu trong các mạch máu nhỏ và sự tăng độ đặc của máu. Các sự thay đổi này gây ra sự nhồi nhét vào các mạch máu nhỏ bởi các tế bào hồng cầu di chuyển chậm, một tình trạng mà được gọi là sự ứ máu (stasis), được quan sát thấy như là sự sung huyết mạch máu và sự đỏ khu trú của mô liên quan.
- Khi ứ máu phát triển, các tế bào bạch cầu máu, chủ yếu là bạch cầu đa nhân trung tính, tích tụ dọc theo nội mô mạch máu. Cùng lúc đó, các tế bào nội mô được hoạt hóa bởi các chất trung gian được sản xuất ở các vị trí nhiễm trùng và tổn thương mô và biểu hiện các mức phân tử kết dính (adhesion molecules) tăng lên. Các tế bào bạch cầu sau đó bám dính vào nội mô và nhanh sau đó chúng di chuyển qua thành mạch máu để vào trong mô kẽ theo một trình tự mà sẽ được mô tả sau.
Tăng tính thấm của mạch máu (sự thoát dịch của mạch máu)
Một số cơ chế chịu trách nhiệm cho sự tăng tính thấm của các tiểu tĩnh mạch sau mao mạch, một dấu hiệu của viêm cấp tính (Hình 3).
- Sự co của các tế bào nội mô (contraction of endothelial cells) gây ra sự mở ra của các khe gian tế bào nội mô là cơ chế thường gặp nhất của sự thoát dịch của mạch máu. Nó được kích thích bởi histamine, bradykinin, leukotrienes và các chất trung gian hóa học khác. Nó được gọi là đáp ứng tạm thời ngay lập tức bởi vì nó xảy ra một cách nhanh chóng sau khi tiếp xúc với chất trung gian và thường tồn tại ngắn (15 đến 30 phút). Trong một số dạng của tổn thương nhẹ (như sau khi bỏng, chiếu xạ hoặc bức xạ tia cực tím và sự tiếp xúc với các chất độc vi khuẩn nhất định), sự thoát dịch của mạch máu bắt đầu sau một sự trì hoãn 2 đến 12 giờ và kéo dài một vài giờ hoặc thậm chí vài ngày; sự thoát dịch kéo dài trì hoãn này có thể được gây ra bởi sự co của các tế bào nội mô hoặc tổn thương nội mô nhẹ. Bỏng nắng là một ví dụ điển hình của tổn thương mà gây ra thoát dịch mạch máu xuất hiện trễ. Thông thường, các đáp ứng ngay lập tức và trì hoãn xảy ra một cách liên tục.
- Tổn thương nội mô (endothelial injury) làm cho tế bào nội mô hoại tử và bong tách. Tổn thương trực tiếp đối với lớp nội mô được gặp trong các tổn thương vật lý nghiêm trọng, ví dụ, trong các bỏng nhiệt hoặc được gây ra bởi các hoạt động của các vi sinh vật và các chất độc của vi sinh vật mà làm tổn thương các tế bào nội mô. Các tế bào bạch cầu đa nhân trung tính mà bám vào lớp nội mô trong suốt quá trình viêm cũng có thể làm tổn thương các tế bào nội mô và vì thế, làm tăng cường phản ứng. Trong hầu hết các trường hợp, sự thoát dịch bắt đầu ngay lập tức sau khi chấn thương và được duy trì trong một vài giờ cho đến khi các mạch máu tổn thương được lấp bởi cục máu đông hoặc được sửa chữa.
Mặc dù các cơ chế này của tăng tính thấm mạch máu được mô tả một cách riêng lẽ nhưng tất cả dường như đóng góp vào trong các mức độ khác nhau trong đáp ứng với hầu hết các kích thích. Ví dụ, ở các giai đoạn khác nhau của bỏng nhiệt, sự thoát dịch gây ra do sự co tế bào nội mô qua trung gian hóa học và tổn thương nội mô trực tiếp hoặc phụ thuộc bạch cầu. Sự thoát dịch của mạch máu tạo ra bởi các cơ chế này có thể làm mất dịch đe dọa tính mạng ở những bệnh nhân bị bỏng nặng.
Các đáp ứng của các mạch bạch huyết và các hạch bạch huyết
Ngoài các mạch máu, các mạch bạch huyết cũng tham gia vào trong quá trình viêm cấp tính. Hệ thống các mạch bạch huyết và các hạch bạch huyết giúp lọc và kiểm soát các dịch ngoại mạch. Các mạch bạch huyết thoát lượng nhỏ dịch ngoại mạch mà đi ra ngoài các mao mạch ở trạng thái khỏe mạnh. Trong viêm, dòng bạch huyết được tăng lên và giúp thoát dịch phù mà tích tụ do tăng tính thấm mao mạch. Ngoài dịch, các tế bào bạch cầu và các xác tế bào, cũng như là các vi sinh vật, có thể được đi vào trong dịch bạch huyết. Các mạch bạch huyết, giống như các mạch máu, tăng sinh trong suốt các phản ứng viêm để xử lý tải trọng tăng lên. Các mạch bạch huyết có thể trở nên viêm thứ phát (viêm mạch bạch huyết [lymphangitis]), cũng như là các hạch bạch huyết thoát dịch (viêm hạch bạch huyết [lymphadenitis]). Các hạch bạch huyết bị viêm thì thường lớn lên do tăng sinh các nang bạch huyết và tăng số lượng các tế bào bạch cầu lympho và đại thực bào. Nhóm các thay đổi bệnh lý học này được gọi là viêm hạch bạch huyết phản ứng (hay viêm hạch bạch huyết do viêm) (xem các bài viết tiếp theo). Sự có mặt của các đường đỏ gần một vết thương da là một dấu hiệu cảnh báo của tình trạng nhiễm khuẩn. Các đường này biểu thị cho các kênh bạch huyết bị viêm và có giá trị chẩn đoán đối với viêm mạch bạch huyết; nó có thể được kèm theo bởi sự phình to gây đau của các hạch bạch huyết thoát dịch, cho thấy tình trạng viêm hạch bạch huyết.
Các khái niệm then chốt
Các phản ứng mạch máu trong viêm cấp tính
- Sự giãn mạch được gây ra bởi các chất trung gian hóa học như histamine (được mô tả sau) và là nguyên nhân của đỏ và tăng lưu lượng máu.
- Tăng tính thấm của mạch máu được gây ra bởi histamine, kinins và các chất trung gian khác mà tạo ra các khoảng trống giữa các tế bào nội mô và bởi tổn thương trực tiếp hoặc qua trung gian bạch cầu.
- Tăng tính thấm của mạch máu cho phép các proteins huyết tương và các tế bào bạch cầu, là các trung gian của của sự đề kháng vật chủ, đi vào trong các vị trí bị viêm hoặc tổn thương mô. Sự thoát dịch từ các mạch máu gây ra phù.
- Các mạch bạch huyết và các hạch bạch huyết cũng liên quan đến viêm và thường cho thấy dấu hiệu đỏ và sưng.
Sự huy động tế bào bạch cầu đến các vị trí bị viêm
Các sự thay đổi trong dòng máu và tính thấm mao mạch nhanh chóng được theo sau bởi một sự đi vào của các tế bào bạch cầu vào trong mô. Các tế bào bạch cầu này thực hiện chức năng then chốt là loại bỏ các tác nhân gây tổn thương. Các tế bào bạch cầu quan trọng nhất trong các phản ứng viêm điển hình là các tế bào có khả năng thực bào, có thể kể đến là bạch cầu trung tính và đại thực bào. Chúng tiêu hóa và phá hủy các vi khuẩn và các vi sinh vật khác, cũng như là các mô hoại tử và các chất lạ. Các đại thực bào cũng tạo ra các yếu tố tăng trưởng mà hỗ trợ cho sự sửa chữa. Một cái giá phải trả cho khả năng đề kháng của các tế bào bạch cầu là, khi được hóa hóa, chúng có thể gây ra tổn thương mô và kéo dài phản ứng viêm bởi vì các sản phẩm của tế bào bạch cầu mà giúp phá hủy các vi sinh vật và giúp “dọn dẹp” các mô hoại tử cũng có thể làm tổn thương các mô vật chủ không liên quan.
Hành trình của các tế bào bạch cầu từ lòng mạch máu đến mô là một quá trình nhiều bước mà được điều hòa và kiểm soát bởi các phân tử bám dính và các cytokines được gọi là chemokines. Quá trình này có thể được chia thành các giai đoạn tuần tự kế tiếp nhau (Hình 4).
1. Trong lòng mạch: tụ vách (margination), lăn (rolling) và bám dính vào lớp nội mô (adhesion to endothelium). Nội mô mạch máu trong trạng thái bình thường của nó không liên kết với các tế bào tuần hoàn hay cho phép chúng đi qua. Trong quá trình viêm, lớp nội mô được hoạt hóa và có thể liên kết các tế bào bạch cầu như là một sự kiện khởi đầu cho sự thoát của chúng khỏi các mạch máu.
2. Sự di chuyển qua lớp nội mô (migration across the endothelium) và thành mạch máu.
3. Sự di chuyển trong các mô (migration in the tissues) về phía kích thích hóa hướng động.
Sự bám dính của tế bào bạch cầu vào lớp nội mô
Trong dòng máu chảy bình thường trong các tiểu tĩnh mạch, các tế bào hồng cầu được giới hạn trong một cột trục trung tâm, đẩy các tế bào bạch cầu về phía thành mạch máu. Do sự giãn của các tiểu tĩnh mạch sau mao mạch bị viêm nên dòng máu bị chảy chậm lại (ứ máu) và nhiều tế bào bạch cầu hơn nữa chiếm lấy một vị trí ngoại vi dọc theo bề mặt nội mô. Quá trình tái phân bố tế bào bạch cầu này được gọi là sự tụ vách (margination). Các tế bào bạch cầu di chuyển chậm cảm nhận các tín hiệu từ nội mô, đầu tiên làm cho các tế bào lăn trên thành mạch máu và sau đó nhận ra các phân tử bám dính được biểu hiện trên nội mô mạch máu mà làm cho các tế bào bám dính một cách chắc chắn (giống như việc những viên sỏi có dòng suối chảy qua mà không làm chúng di chuyển).
Sự bám của các tế bào bạch cầu vào trong các tế bào nội mô được điều hòa bởi các phân tử bám dính mà sự biểu hiện của chúng được tăng cường bởi các cytokines, là các chất được bài tiết bởi các tế bào “canh gác” trong các mô trong đáp ứng với các vi sinh vật và các tác nhân gây tổn thương khác, vì thế, đảm bảo các tế bào bạch cầu được huy động đến các mô nơi mà các kích thích viêm hiện diện. Hai họ protein chính mà liên quan đến sự bám dính và sự di chuyển của bạch cầu là selectins và integrins và các phối tử (ligand) của chúng (Bảng 3).
Chúng được biểu hiện trên các tế bào bạch cầu và các tế bào nội mô.
- Selectins: Các tương tác lăn ban đầu được điều hòa bởi selectins, nó có 3 loại: một là biểu hiện trên các tế bào bạch cầu (L-selectin), một trên nội mô mạch máu (E-selectin) và một trong các tiểu cầu và trên nội mô mạch máu (P-selectin) (xem Bảng 3). Các ligands cho các selectins là các oligosaccharides được sialyl hóa liên kết với các glycoproteins giống mucin (nhầy). Sự biểu hiện của selectins và các ligands của chúng được điều hòa bởi các cytokines được sản xuất trong đáp ứng với nhiễm khuẩn và tổn thương. Các đại thực bào mô, các dưỡng bào, và các tế bào nội mô khi gặp các vi sinh vật và các mô chết thì sẽ đáp ứng bằng cách tiết một số cytokines bao gồm yếu tố hoại tử u (tumor necrosis factor – TNF), IL-1 và chemokines (các cytokines hóa hướng động). (Các cytokines sẽ được mô tả chi tiết hơn trong các phần sau nhé). TNF và IL-1 tác động lên các tế bào nội mô của các tiểu tĩnh mạch sau mao mạch cạnh nhiễm khuẩn và tạo ra sự biểu hiện phối hợp của nhiều phân tử bám dính. Trong vòng 1 đến 2 giờ, các tế bào nội mô bắt đầu biểu hiện E-selectin và các ligands cho L-selectin. Các trung gian khác như histamine và thrombin, được mô tả sau, sẽ kích thích sự tái phân bố của P-selectin từ các vị trí tích trữ nội bào bình thường của nó trong các hạt của tế bào nội mô (được gọi là các thể Weibel-Palade) đến bề mặt tế bào. Các tế bào bạch cầu biểu hiện L-selectin ở các đỉnh của các vi nhung mao của chúng và cũng biểu hiện các ligands cho E-selectin và P-selectin, tất cả chúng liên kết với các phân tử bổ sung trên các tế bào nội mô. Đây là các tương tác có ái tính thấp với một tốc độ phân tách nhanh, vì thế, chúng dễ dàng bị phân tách bởi dòng máu đang chảy. Kết quả, các bạch cầu đã liên kết sẽ liên kết, phân tách và liên kết lại một lần nữa và vì thế, chúng bắt đầu lăn dọc theo bề mặt nội mô.
- Integrins. Các tương tác lăn yếu sẽ làm chậm các tế bào bạch cầu và cho chúng cho cơ hội liên kết chắc chắn hơn với nội mô. Sự bám dính chắc chắn được điều hòa bởi một họ các protein bề mặt bạch cầu là dimer dị loại (heterodimeric) được gọi là integrins (xem Bảng 3). TNF và IL-1 thúc đẩy sự biểu hiện nội mô của các ligands đối với integrins, chủ yếu là “phân tử bám dính của tế bào mạch máu 1” (vascular cell adhesion molecule 1 – VCAM-1), là ligand cho β1 integrin VLA-4, và phân tử kết dính gian bào 1 (intercellular adhesion molecule 1 – ICAM-1), là ligand cho các β2 integrins LFA-1 và MAC-1. Các tế bào bạch cầu bình thường biểu hiện các integrins trong trạng thái ái tính thấp. Các chemokines mà được sản xuất ở vị trí tổn thương liên kết với proteoglycans của tế bào nội mô và được xuất hiện ở các nồng độ cao trên bề mặt nội mô. Các chemokines này liên kết và hoạt hóa các tế bào bạch cầu đang lăn. Một trong số các kết cục của sự hoạt hóa là sự chuyển đổi VLA-4 và LFA-1 integrins trên các tế bào bạch cầu thành một trạng thái có ái tính cao. Sự kết hợp của sự biểu hiện do cytokine của các ligand integrin trên nội mô và sự tăng ái tính của integrin trên các tế bào bạch cầu gây ra sự bám dính chắc chắn qua trung gian integrin của các tế bào bạch cầu với nội mô mạch máu ở vị trí viêm. Các tế bào bạch cầu dừng lăn, khung xương tế bào của chúng được tái tổ chức lại và chúng trải rộng ra trên bề mặt nội mô.
Cảm ơn các bạn đã theo dõi bài viết. Hẹn gặp lại các bạn trong các bài viết tiếp theo nhé !!!
