Viêm và sửa chữa (P1)

Viêm là 1 phản ứng của hệ thống vi tuần hoàn dẫn đến sự di chuyển dịch và bạch cầu từ trong máu ra các mô ngoài mạch; nhằm bao vây và loại trừ các vi sinh vật, các kháng nguyên, các tế bào chết, các vật thể lạ,...

Phản ứng viêm luôn cặp đôi với 1 quá trình sửa chữa nhằm phục hồi lại mô tổn thương theo 2 cách, tái tạo hoặc hóa sẹo.

Về cơ bản, phản ứng viêm và sửa chữa là có lợi, nhưng đôi khi hoạt động của nó có thể gây ra những hậu quả tai hại (thí dụ: biến dạng và cứng khớp trong viêm khớp mãn, sẹo lồi da cổ gây mất thẩm mỹ).

Tùy theo đặc điểm lâm sàng và mô học, phân biệt 3 loại viêm: viêm cấp tính, viêm mãn tính và viêm hạt.

VIÊM CẤP TÍNH

Đặc điểm lâm sàng của viêm cấp là khởi phát đột ngột, diễn tiến nhanh từ vài giờ đến vài ngày, vùng mô bị tổn thương (còn gọi là ổ viêm cấp tính) có dấu hiệu sưng, nóng, đỏ, đau; trường hợp viêm nặng có thêm tình trạng mất chức năng riêng biệt của mô và cơ quan tương ứng. (Hình 1)

Hình 1: Ổ viêm cấp tính ở ngón tay cái do vết cắn

Nguyên nhân của viêm cấp là tất cả các tác nhân có thể làm tổn thương mô và gây hoại tử tế bào:

Thiếu oxy.

Vật lý: chấn thương, bỏng, tia xa, dị vật.

Hóa học: axít, baz, dược phẩm, độc tố.

Nhiễm khuẩn: vi khuẩn, ký sinh trùng, virút, nấm mốc.

Phản ứng miễn dịch: quá mẫn, tự miễn.

3 đặc điểm mô học chính của viêm cấp là: sung huyết động, phù viêm và thấm nhập tế bào mà chủ yếu là các bạch cầu đa nhân trung tính.

Sung huyết động (active hyperemia)

Sung huyết là tình trạng tăng quá mức lượng máu trong mô-cơ quan. Sung huyết trong viêm cấp là một sung huyết động, kết quả của 1 biến đổi huyết động học trong hệ thống vi tuần hoàn. Khởi đầu có 1 sự co thắt thoáng qua các tiểu động mạch (khoảng vài giây) do phản xạ thần kinh; tiếp sau đó, dưới tác động của các chất trung gian hóa học được phóng thích từ tế bào-mô bị thương tổn mà quan trọng nhất là prostaglandin, hiastamin và oxid nitric, các cơ trơn tiểu động mạch và cơ thắt tiền mao mạch giãn ra làm máu chảy ùa vào các mao mạch và tiểu tĩnh mạch, gây ra sung huyết động vùng mô viêm, tạo ra triệu chứng nóng đỏ của ổ viêm trên lâm sàng. (Hình 2)

Hình 2: Do sự giãn ra của cơ trơn tiểu động mạch (1) và cơ thắt tiền mao mạch (2), máu chảy ùa vào lưới mao mạch (3) và tiểu tĩnh mạch (4)

Hình ảnh vi thể của sung huyết động là các mạch máu giãn rộng, chứa đầy hồng cầu. (Hình 3)

Hình 3: Tiểu tĩnh mạch giãn rộng chứa đầy hồng cầu

Phù viêm (inflammatory edema)

Do ứ đọng dịch xuất trong mô kẽ ngoài mạch máu tại ổ viêm. Dịch xuất này còn gọi là dịch phù viêm, có hàm lượng protein 3g%, d >1,020; được hình thành do 2 cơ chế:

Sự tăng áp lực thủy tĩnh trong các mao mạch, là kết quả trực tiếp của tình trạng sung huyết động nêu trên.

Sự tăng tính thấm thành mạch, là cơ chế chính gây ra phù viêm. Sự tăng tính thấm thành mạch xảy ra chủ yếu tại các tiểu tĩnh mạch. Bình thường các tế bào nội mô nằm tựa trên một màng đáy và được liên kết với nhau bằng liên kết vòng bịt (Hình 4); do đó các protein huyết tương trong lòng mạch không thể thoát vào mô kẽ được.

Hình 4: Tế bào nội mô liên kết nhau bằng liên kết vòng bịt (mũi tên)

Trong phản ứng viêm, các chất trung gian hóa học được giải phóng từ các tế bào và mô tổn thương như histamin, seretonin, yếu tố hoạt hóa tiểu cầu (PAF: platelet activating factor), prostaglandin, leukotrien, sản phẩm giáng hóa từ fibrin, bradykinin sẽ tác động lên tiểu tĩnh mạch bằng cách gắn kết với các thụ thể tương ứng có trên bề mặt tế bào nội mô. Sự gắn kết làm tế bào nội mô co lại, để lộ ra các khoảng hở cho phép các protein huyết tương lọt vào mô kẽ ngoài mạch (Hình 5). Sự gia tăng nồng độ protein trong mô kẽ làm tăng áp lực thẩm thấu keo tại đây, kết quả nước và chất điện giải đã bị đẩy ra ngoài do sự tăng áp lực thủy tĩnh thì lại càng bị kéo thêm ra, làm gia tăng lượng dịch phù viêm. Hiện tượng phù viêm này tạo ra biểu hiện sưng của ổ viêm. Triệu chứng đau là do các tận cùng thần kinh bị căng giãn do dịch phù viêm hoặc do bị kích thích trực tiếp bởi các chất trung gian hóa học.

Hình 5: Tế bào nội mô co lại, để lộ ra các khoảng hở

Hình ảnh vi thể của hiện tượng phù viêm là một mô kẽ lỏng lẻo ứ đầy dịch xuất. (Hình 6)

Hình 6: Mô kẽ lỏng lẻo ứ đầy dịch xuất

Sự hình thành phù viêm có các tác động tích cực như:

Pha loãng các tác nhân gây viêm.

Đưa vào mô kẽ các kháng thể và bổ thể giúp trung hoà hoặc bất hoạt các kháng nguyên và độc tố.

Đưa các yếu tố đông máu vào trong mô kẽ. Sự hoạt hoá hệ thống đông máu tạo ra hàng rào fibrin giúp ngăn chặn sự lan rộng của tác nhân gây viêm.

Tùy theo bản chất hóa học và thành phần tế bào chứa bên trong, phân biệt các loại dịch xuất sau:

Dịch xuất thanh huyết (serous exudate): dịch trong và có mầu vàng nhạt tương tự huyết thanh, gồm nước, chất điện giải ,các protein huyết tương nhưng rất ít fibrin, gặp trong các phản ứng viêm nhẹ. Dịch xuất có thể ứ đọng trong các khoang màng bụng, màng phổi, bao tim gây tràn dịch màng bụng, tràn dịch màng phổi, tràn dịch màng tim. (Hình 7A)

Dịch xuất tơ huyết (fibrinous exudate): là dịch xuất thanh huyết có chứa thêm 1 lượng lớn fibrin được hình thành do sự hoạt hóa hệ thống đông máu, gặp trong các phản ứng viêm nặng hơn. Khi có dịch xuất tơ huyết đọng trên bề mặt các màng như màng tim, màng phổi thì gọi là viêm màng tim tơ huyết, viêm màng phổi tơ huyết. (Hình 7B)

Dịch xuất xuất huyết (hemorrhagic exudate): là dịch xuất thanh huyết chứa nhiều hồng cầu, do đó có mầu đỏ lợt. (Hình 7C)

Dịch xuất mủ (purulent exudate): là dịch xuất thanh huyết có chứa nhiều bạch cầu đa nhân, đại thực bào, xác tế bào chết và các vi sinh vật. Dịch xuất mủ có thể ngấm lan tỏa trong mô tổn thương hoặc tập trung lại tạo thành 1 ổ mủ hay còn gọi là áp-xe. (Hình 7D)

Hình 7: Dịch xuất thanh huyết (*) (A); Dịch xuất tơ huyết (*) (B); Dịch xuất xuất huyết (C); Dịch xuất mủ (D)

Sự thấm nhập tế bào

Là biến đổi quan trọng nhất trong phản ứng viêm cấp. Dưới tác động của các chất trung gian hóa học, các bạch cầu sẽ di chuyển từ trong lòng mạch vào mô kẽ để đến tập trung tại vùng mô tổn thương. Sự di chuyển của bạch cầu cũng xảy ra chủ yếu tại các tiểu tĩnh mạch, gồm 3 giai đoạn là tụ vách, xuyên mạch và hóa ứng động.

Tụ vách (margination & adherence):

Là hiện tượng các bạch cầu bám vào bề mặt các tế bào nội mô, chủ yếu tại tiểu tĩnh mạch (Hình 8, 9).

Hình 8: Tụ vách, bạch cầu bám vào bề mặt các tế bào nội mô

Hình 9: Hiện tượng tụ vách xảy ra ở tiểu tĩnh mạch, không thấy ở tiểu động mạch

Hiện tượng tụ vách xảy ra do 2 cơ chế sau:

Tình trạng sung huyết động và tăng tính thấm thành mạch làm máu bị cô đặc hơn và chảy chậm lại, thuận lợi cho sự tiếp cận giữa bạch cầu và bề mặt tế bào nội mô. (Hình 10)

Hình 10: Máu cô đặc và chảy chậm, thuận lợi cho sự tiếp cận giữa bạch cầu và tế bào nội mô tại vùng tiểu tĩnh mạch.

Sự gắn kết giữa các phân tử kết dính (cell adhesion molecule) tương ứng có trên bề mặt các tế bào nội mô và bạch cầu (tương tự chìa khóa và ổ khóa). Có 3 nhóm phân tử kết dính là selectin, integrin và globulin miễn dịch; các phân tử này hoặc đã có sẵn trong tế bào hoặc vừa mới được tổng hợp nhưng nói chung chỉ hoạt động khi có kích thích của các chất trung gian hóa học (Hình 11 và bảng 1).

Khởi đầu, các liên kết giữa chuỗi Sialyl-Lewis X với P-selectin và E-selectin chưa đủ mạnh để bạch cầu bám chặt, nên nó vẫn tiếp tục lăn tròn trên bề mặt tế bào nội mô cho đến khi integrin được hoạt hóa tăng ái tính. Sự gắn kết giữa integrin với ICAM-1 giúp bạch cầu bám chặt, ngừng lăn và chuyển sang giai đoạn xuyên mạch (Hình 11, 12).

Hình 11: Sự gắn kết giữa các phân tử kết dính tương ứng có trên bề mặt các tế bào nội mô và bạch cầu

Bảng 1: Các phân tử kết dính tế bào nội mô - bạch cầu:

GlyCam-1: glycosylation-dependent cell adhesion molecule, ICAM-1: Intecellular adhesion molecule 1; VCAM-1: vascular cell adhesion molecule)

Xuyên mạch (diapedesis, transmigration):

Sau khi đã bám chặt lên bề mặt tế bào nội mô, bạch cầu thò các chân giả vào giữa khe gian bào để xuyên qua lớp tế bào nội mô, tiết collagenase phân hủy màng đáy và chui vào mô kẽ. Trong vòng 24 giờ đầu, bạch cầu xuyên mạch chủ yếu là các bạch cầu đa nhân trung tính (Hình 13), trong 24 giờ kế tiếp là các mônô bào; ngoài ra còn có các hồng cầu di chuyển theo các bạch cầu. Hiện tượng xuyên mạch xảy ra chủ yếu ở các tiểu tĩnh mạch; thông qua sự tương tác giữa các phân tử kết dính tương ứng cùng có trên bề mặt bạch cầu và tế bào nội mô, thí dụ như phân tử PECAM-1 (platelet endothelial cell adhesion molecule - thuộc nhóm globulin miễn dịch) (Hình 12).

Hình 12 : Các giai doạn của hiện tượng thấm nhập bạch cầu

Hình 13: Bạch cầu đa nhân xuyên qua lớp tế bào nội mô, phân hủy màng đáy để chui vào mô kẽ

Hóa ứng động (chemotaxis):

Trong mô kẽ, bạch cầu di chuyển theo 1 chiều hướng nhất định - hướng đến vùng mô bị tổn thương - nhờ vào tác động của các yếu tố hóa ứng động. Các yếu tố hóa ứng động được phóng thích tại ổ viêm, có thể là 1 chất ngoại sinh hoặc nội sinh. (Hình 14)

Ngoại sinh: là các thành phần lipid và peptid có trong cấu tạo của vi khuẩn

Nội sinh: là một số chất trung gian hóa học được giải phóng trong phản ứng viêm như yếu tố bổ thể C5a, leukotrien, interleukin-8, yếu tố hoạt hoá tiểu cầu.

Các yếu tố hóa ứng động tác động bằng cách gắn kết lên các thụ thể tương ứng trên bề mặt bạch cầu làm tăng calci nội bào, kích thích hoạt động của hệ thống actin - myosin trong bào tương, giúp cho bạch cầu di chuyển được. (Hình 14)

Hình 14:Đại thực bào đang di chuyển (A); thò ra các chân giả bắt lấy vật lạ (hạt men).

Hình ảnh vi thể của hiện tượng thấm nhập tế bào là sự hiện diện của rất nhiều bạch cầu trong mô kẽ ngoài mạch (Hình 15).

Hình 15: Sự thấm nhập bạch cầu đa nhân trong mô kẽ ngoài mạch của một viêm vòi trứng cấp tính

Hoạt động thực bào của các bạch cầu tại ổ viêm

Chủ yếu là hoạt động của bạch cầu đa nhân trung tính và đại thực bào, gồm 3 bước: (Hình 16).

Nhận biết và kết dính với vật thể cần thực bào (recognition & attachment):

Quá trình này trở nên dễ dàng hơn nếu vật thể được bao bọc bởi các opsonin, là chất mà các bạch cầu và đại thực bào có thụ thể bề mặt tương ứng. Hai loại opsonin chính là mảnh bổ thể C3b và mảnh Fc của IgG

Ôm bắt (engulfment):

Sau khi đã gắn được với đối tượng, bạch cầu thò ra các chân giả ôm lấy để đưa nó vào trong 1 túi thực bào (phagosome).

Hình 16: Đại thực bào đang "ăn" vi khuẩn E. coli

Tiêu hóa (digestion):

Túi thực bào hòa nhập với các tiêu thể sơ cấp thành tiêu thể thứ cấp (không bào tiêu hóa) mà trong đó vật thể sẽ bị phân hủy bởi các enzym tiêu thể. Nếu vật thể là vi khuẩn, nó sẽ bị tiêu diệt bởi các sản phẩm chuyển hóa có tính oxid hóa rất mạnh được tổng hợp từ oxy bên trong tiêu thể thứ cấp như peroxid hydro (H2O2), superoxid (O2 ), gốc hydroxyl (OH ), axít hypochloro (HClO-) (Hình 17).

Hình 17: Ba bước của hoạt động thực bào (A). Sự hình thành các sản phẩm chuyển hóa có tính oxid hoá mạnh trong tiêu thể thứ cấp để tiêu diệt vi khuẩn (B).

Hướng diễn tiến của viêm cấp: (Hình 18)

Tan hoàn toàn: nếu mô chỉ bị tổn thương nhẹ, phản ứng viêm tiêu hủy hoàn toàn tác nhân gây tổn thương. Các chất trung gian hóa học được trung hòa làm tính thấm thành mạch trở lại bình thường và sự thấm nhập tế bào ngưng lại. Đại thực bào thu dọn các mảnh vụn tế bào chết; dịch phù được dẫn lưu trở vào các mạch bạch huyết. Kết quả là cấu trúc mô lại được phục hồi như cũ.

Hóa sẹo: khi mô bị tổn thương quá nhiều, mô thuộc loại không tái tạo được (thí dụ: mô cơ tim) hoặc có quá nhiều dịch xuất tơ huyết khó tái hấp thu, khi đó quá trình sửa chữa sẽ tạo ra mô sợi thay thế cho mô hoại tử gọi là hiện tượng hóa sẹo.

Áp-xe hóa: xảy ra khi tác nhân gây tổn thương là các vi khuẩn sinh mủ và mô bị tổn thương nhiều. Mô hoại tử hoá lỏng tạo thành ổ áp-xe.

Chuyển thành viêm mãn: nếu phản ứng viêm cấp không loại trừ được tác nhân gây tổn thương.

Hình 18: Hướng diễn tiến của viêm cấp

Chất trung gian hóa học

Khi tế bào và mô đã bị tổn thương, dù do bất kỳ nguyên nhân gì, cũng sẽ có sự giải phóng các chất trung gian hóa học; chính tác động của chúng đã tạo ra các biến đổi mô học của viêm cấp cũng như một số biểu hiện lâm sàng và cận lâm sàng khác thường gặp như sốt, mệt, chán ăn, tăng số lượng bạch cầu trong máu...

Các chất trung gian hóa học có nguồn gốc từ tế bào hoặc từ huyết tương:

Tế bào: các tế bào của mô tổn thương, tế bào nội mô, các bạch cầu, tiểu cầu, mastô bào, đại thực bào là nguồn gốc của nhiều chất trung gian hóa học quan trọng; các chất này hoặc đã có sẵn trong tế bào (thí dụ: histamin trong mastô bào) hoặc vừa mới được tổng hợp khi có phản ứng viêm (thí dụ: leukotrien, prostaglandin, thromboxane từ các phân tử phospholipid màng) (Hình 19, 20).

Hình 19: Các mastô bào luôn có sẵn quanh mạch máu

Hình 20 : Các chất trung gian hoá học được tổng hợp từ phospholipid màng

Huyết tương: nhiều chất trung gian hóa học khác nhau được hình thành do sự hoạt hóa và tác động lẫn nhau giữa 4 hệ thống enzym trong huyết tương là hệ thống đông máu, hệ thống kinin và hệ thống tiêu fibrin và hệ thống bổ thể. (Hình 21)