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炎症:从临床表象向疾病本质的不断深化

已有 775 次阅读 2026-5-25 13:07 |个人分类:医学史话|系统分类:科普集锦

炎症概念的历史,是一部人类从直观感知走向分子解析、从病理现象走向防御机制的思想史诗。它串联起古埃及的创伤描述、古希腊的体液理论、罗马医生的四大症状、19世纪的细胞病理学革命,直至当代免疫学的分子信号网络。这个过程不仅塑造了现代医学对疾病的理解,也为解读慢性病、自身免疫疾病和衰老机制提供了核心框架。

45.1  古代萌芽:从经验观察到症状描述

(1)古埃及与两河流域的早期记载

炎症伴随人类的历史远早于文字记载——最早的炎症迹象甚至可以在恐龙骨骼上找到。人类对炎症的系统观察始于古代文明。在古埃及医学文献《埃伯斯纸草卷》(约公元前1550年)中,已有关于发热、肿胀和伤口感染的描述。这些纸草卷记录了当时医生对炎症现象的朴素观察,并记载了柳树皮止痛的疗法——这后来成为阿司匹林的起源。

更早的线索来自公元前2500年左右的埃及医学纸草和公元前600年左右美索不达米亚的泥板。有趣的是,这些不同文明的象形文字都源于意为“吹”的动词,反映了古人将炎症与“燃烧”联系起来——用钻木取火的方式类比身体局部的灼热感。希波克拉底(公元前5世纪)引入“水肿”等至今仍在使用的术语,并将炎症视为组织损伤后愈合过程的一部分。

(2)凯尔苏斯的四大症状

炎症概念的第一次经典定义来自罗马百科全书编纂者奥鲁斯·科尔涅利乌斯·凯尔苏斯(Aulus Cornelius Celsus,公元前25年-公元50年)。他在《论医学》中写下了那句流传千年的名言:“Notae vero inflammationis sunt quatuor: rubor et tumor cum calore and dolore”——炎症的四大标志是:红、肿、热、痛。

这四字概括至今仍在临床使用。现代医学认识到,前三个症状主要源于微血管对炎症的反应:血管扩张导致局部发红和发热,血管通透性增加导致液体渗出形成肿胀,而炎症介质刺激神经末梢则产生疼痛。

(3)盖伦的第五症状

公元2世纪,罗马皇帝马可·奥勒留的御医盖伦(Galen,129-201 AD)在四大症状基础上增加了第五个标志——功能障碍(functio laesa)。这一补充使炎症的临床描述更加完整:受炎症影响的组织或器官会出现功能减退或丧失。

盖伦还提出炎症与血液“渗透”有关的理论,将其纳入他的四体液学说框架。虽然这些早期概念更多源于直觉而非严谨的科学探究,但它们为后世的实验研究提供了概念框架。

45.2  近代转型:从体液病理学到细胞病理学

(1)文艺复兴:显微镜下的新视野

16世纪,詹森发明复式显微镜;17世纪,列文虎克极大改进了光学分辨率。这为揭示炎症的微观机制打开了窗口。18世纪的显微镜观察描述了炎症组织中的血流变化,高比乌斯提出炎症可能促进血液“凝固倾向”。1794年,英国外科医生约翰·亨特(John Hunter,1728-1793)首次使用“血管生成”一词描述伤口愈合中新血管的生长。

亨特对炎症的理解远超时代。他在死后一年(1794年)出版的著作中写道:“炎症本身不应被视为一种疾病,而是一种有益的操作,是暴力或某种疾病的后果”。这一观点将炎症从单纯的“病态现象”重新定义为机体的防御反应——这是炎症概念史上的根本性转折。

(2)菲尔绍的细胞病理学与第五症状

19世纪中叶,德国病理学家鲁道夫·菲尔绍(Rudolf Virchow,1821-1902)发起了医学思想革命。他批判了统治千年的体液病理学说,建立了以细胞为中心的病理学新范式。

在炎症领域,菲尔绍的贡献是多方面的。他重新分析了红、肿、热、痛四大症状,指出炎症不能被理解为单一过程,而是包含多种不同类型的炎症过程。他最重要的贡献是将“功能障碍”(functio laesa)确立为炎症的第五大症状——虽然这一观点常被误归于盖伦,但现代学者认为,是菲尔绍真正将其系统化并纳入炎症的核心定义。

菲尔绍还首次提出“动脉内膜炎变形”(endarteriitis deformans)概念,将炎症与动脉粥样硬化联系起来——这一假说直到20世纪末才被广泛证实。他也是最早假设微炎症与癌症发生存在关联的学者之一,这一观点在当代肿瘤免疫学中得到了充分验证。

(3)孔海姆的血管事件研究

菲尔绍的两位学生——弗里德里希·冯·雷克林豪森(Friedrich Daniel von Recklinghausen,1833-1910)和尤利乌斯·弗里德里希·孔海姆(Julius Friedrich Cohnheim,1839-1884)——将炎症研究推向了新高度。

孔海姆在青蛙肠系膜的活体显微镜观察中,首次系统描述了炎症的血管事件:动脉和静脉扩张、白细胞黏附于血管内皮细胞、随后从毛细血管和小静脉迁移到组织间隙。他提出,白细胞黏附源于“血管壁的分子改变”,而渗出则归因于“血管壁孔隙度增加”。这些观察奠定了现代炎症微循环研究的基础。

雷克林豪森则首次描述了急性炎症中的脓细胞,发现它们具有收缩性和运动能力。他是最早描述“游走白细胞”的学者,并证明这些细胞可以从组织间隙迁移到其他组织和上皮细胞,为吞噬作用概念做出了重要贡献。

45.3  现代革命:从细胞免疫到分子机制

(1)梅契尼科夫的吞噬理论

炎症概念史上最戏剧性的突破来自俄罗斯胚胎学家伊利亚·梅契尼科夫(Elie Metchnikoff,1845-1916)。1882年,他在西西里岛墨西拿与家人度假时,将玫瑰刺刺入海星幼虫体内,惊讶地发现许多游走细胞包围了这根“异物”。随后他用酵母感染水蚤,观察到同样的过程:细胞能够移动、摄取并消灭酵母细胞。

梅契尼科夫意识到这是机体对抗病原体的重要防御机制。1883年,他的奥地利朋友卡尔·克劳斯创造了“吞噬细胞”(phagocyte)一词。1908年,梅契尼科夫因发现吞噬作用获得诺贝尔奖,被公认为细胞免疫之父。

然而,梅契尼科夫的发现并非一蹴而就。早在1773年,丹麦的米勒就观察到类似阿米巴的细胞可以吞噬营养物质;1847年,德国的埃克尔描述了兔脾细胞内的红细胞;1871-1873年,意大利的比佐泽罗首次绘制了吞噬红细胞的巨噬细胞图像,并敏锐地指出这可能解释了某些感染在淋巴结中受阻的原因。但正是梅契尼科夫第一次将这一现象与宿主防御系统地联系起来。

吞噬理论的提出引发了激烈争论。罗伯特·科赫观察到炭疽杆菌存在于白细胞内,却将其解释为病原体对宿主的入侵。体液免疫学派(以保罗·埃尔利希为代表)与细胞免疫学派(以梅契尼科夫为代表)的争论持续多年。梅契尼科夫在1913年回忆道:“关于吞噬作用的争论几乎要了我的命,有时我准备放弃生命”。最终,1895年,比利时科学家朱尔·博尔代在梅契尼科夫实验室发现,血清既能诱导细菌凝集和裂解,也能促进巨噬细胞吞噬——这一发现将细胞免疫与体液免疫统一起来。

(2)炎症介质的发现

进入20世纪,炎症研究的焦点从细胞转向分子。1927年,英国生理学家托马斯·刘易斯(Thomas Lewis)提出组胺可能由损伤部位的皮肤产生。丹麦生理学家奥古斯特·克罗格在研究紫外线照射引起的皮肤红疹时,发现一种缓慢释放并可扩散的大分子物质,将其命名为“H-胶体”(组胺类似物)。这些研究逐渐揭示了激肽、前列腺素等介质与炎症密不可分的关系。

1962年,默克公司的科学家开发了角叉菜胶诱导的啮齿动物爪水肿模型,这一模型迅速成为研究炎症的有效工具。炎症介质作为炎症主要参与者的观念被广泛接受:多种炎症介质通过直接或间接作用增加血管通透性、吸引白细胞,导致疼痛、水肿甚至组织坏死。

(3)当代分子炎症学

21世纪的炎症研究已进入分子信号网络时代。先天免疫系统是急性炎症的主要驱动力,通过模式识别受体(PRR)识别病原体相关分子模式(PAMP)和损伤相关分子模式(DAMP)。

Toll样受体(TLR)是最早被发现且特征最明确的模式识别受体家族。人类有10种TLR(TLR1-10),小鼠有12种-2。细胞表面TLR(如TLR1、2、4、5、6)主要识别微生物膜成分,而内体TLR(如TLR3、7、8、9)则识别微生物核酸和损伤释放的自身核酸。

DAMP的发现揭示了非感染性炎症(无菌性炎症)的机制。关键DAMP包括:高迁移率族蛋白B1(HMGB1)、热休克蛋白、线粒体DNA、三磷酸腺苷(ATP)、透明质酸片段等。这些分子在组织损伤时释放,通过激活TLR等受体触发炎症反应,解释了创伤、缺血再灌注、自身免疫疾病中的炎症机制。

45.4  双刃剑:从病理现象到防御机制

(1)从“疾病”到“防御”的观念转变

炎症认知史上的根本转变,在于从“炎症是疾病”到“炎症是防御”的观念跨越。这一转变始于18世纪的约翰·亨特,完成于19世纪末的梅契尼科夫。

亨特在1794年明确指出,炎症是“一种有益的操作”。然而,直到1865年,法国医学词典仍将炎症定义为“一种复杂的病态现象,主要与血液循环功能相关”。梅契尼科夫在1891年的炎症讲座中重申,炎症不应仅仅被视为有害过程,吞噬细胞是炎症过程的积极参与者。

(2)炎症消退机制的新认识

过去几十年,研究者认识到炎症反应的“关闭开关”与启动机制同等重要。代偿性抗炎反应综合征(CARS)是调控炎症强度的关键。近年来,特异性“炎症消退介质”的发现——如脂氧素、消退素、保护素等——进一步揭示了机体主动终止炎症的分子机制。

阿司匹林的独特之处在于,它不仅能阻断炎症介质,还能促进炎症消退介质的生成,是少数既能抑制又能逆转炎症的药物之一。

(3)慢性炎症与文明病

急性炎症是保护性反应,但若未能及时消退,可演变为慢性炎症。持续的炎症状态与多种重大疾病密切相关:肿瘤、神经退行性疾病、自身免疫病、糖尿病、心血管疾病、纤维化等。这一认识将炎症从局部病理现象提升为全身性健康问题的核心机制。

正如《消失的微生物》作者马丁·布莱泽所言:“炎症是一把双刃剑,既能治愈也能破坏。”如何让炎症成为前者,正是当代医学的核心课题之一。

45.5  延伸思考:概念史的启示

炎症概念的发展史,揭示了科学思维从现象描述到机制解析的演进规律。古埃及人观察到肿胀和发热,凯尔苏斯归纳出四大症状,孔海姆在显微镜下看到白细胞迁移,梅契尼科夫理解吞噬的防御意义,当代科学家在分子水平解码信号网络——每一代研究者都在前人基础上向前推进。

这一历史也展现了科学争论的价值:体液免疫与细胞免疫的争论最终走向统一,感染性炎症与无菌性炎症在分子层面找到了共同通路。炎症概念的演变,是医学从经验走向科学、从整体走向分子、从描述走向干预的缩影。在慢性病肆虐的今天,理解炎症的双刃剑本质,恰是把握健康与疾病平衡的关键。



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