폐렴의 발병 기전

지역사회 감염이나 병원 감염 폐렴은 여러 가지 병인학적 메커니즘의 작용으로 발생하는데, 그 중 가장 중요한 것은 다음과 같습니다.

• 폐의 호흡 부분으로 미생물이 침투하는 것을 막기 위한 복잡한 다단계 호흡 보호 시스템이 파괴됩니다.
• 폐 조직의 국소 염증 발생 메커니즘
• 질병의 전신적 증상의 형성
• 합병증의 형성.

각각의 특정 사례에서 폐렴의 발병 기전과 임상 경과의 특징은 병원체의 특성과 염증에 관여하는 거대생물의 다양한 시스템 상태에 따라 결정됩니다.

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폐의 호흡 부분으로 미생물이 침투하는 경로

미생물이 폐의 호흡 기관으로 유입되는 주요 경로는 세 가지가 있습니다.

기관지유발 경로는 폐 조직 감염의 가장 흔한 경로입니다. 대부분의 경우, 미생물의 기관지유발 확산은 구인두 내용물의 미세흡입으로 인해 발생합니다. 건강한 사람의 구인두에는 다수의 호기성 및 혐기성 세균이 서식하는 것으로 알려져 있습니다. 폐렴구균, 인플루엔자균, 황색포도상구균, 혐기성 세균, 그리고 그람음성 대장균, 프리드랜더균, 프로테우스균까지 구인두에 서식합니다.

건강한 사람에서 구인두 내용물의 미세흡입은 수면 중 등에 발생하는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 일반적으로 성대 원위부(후두)에 위치한 기도는 항상 무균 상태를 유지하거나 소량의 세균총을 포함하고 있습니다. 이는 점액섬모 청소, 기침 반사, 체액성 및 세포성 방어 시스템 등 방어 체계의 정상적인 기능의 결과로 발생합니다.

이러한 메커니즘의 영향으로 구인두 분비물이 효과적으로 제거되고 미생물에 의한 하부 호흡 기관의 식민지화는 발생하지 않습니다.

자가 세척 기전이 손상되면 하기도로의 대량 흡인이 발생합니다. 이는 고령 환자, 의식 장애가 있는 사람, 알코올 중독 환자, 수면제나 약물 과다 복용 환자, 대사성 순환 장애성 뇌병증, 경련 증후군 등에서 더 자주 관찰됩니다. 이러한 경우 기침 반사 억제와 성문 반사 경련이 종종 관찰됩니다(JV Hirschman).

위장관 질환(식도 이완불능, 위식도 역류, 횡격막 탈장, 저산소증, 무산소증을 동반한 식도와 위의 근력 저하)이 있는 환자의 경우 삼키기 어려움과 인두구 내용물의 흡인이 발생할 가능성이 상당히 높아집니다.

전신성 결합 조직 질환(다발성 근염, 전신성 경화증, 혼합성 결합 조직 질환(샤프 증후군) 등)이 있는 환자에게는 삼키기 기능 장애와 흡인 가능성이 높은 것으로 나타났습니다.

병원 내 폐렴 발생의 가장 중요한 기전 중 하나는 인공폐환기(ALV) 환자에게 기관내관을 사용하는 것입니다. 삽관 시점 자체가 흡인 위험이 가장 높은 것으로 특징지어지며, ALV 시행 후 첫 48시간 동안 병원 내 흡인성 폐렴 발생의 주요 병인 기전입니다. 그러나 기관내관 자체가 성문 폐쇄를 방해하여 미세 흡인 발생에 기여합니다. 머리와 몸을 돌릴 때 기관내관이 필연적으로 움직이면서 분비물이 기도 말단부로 침투하고 폐 조직에 파종됩니다(RG Wunderink).

미생물에 의한 호흡 기관의 식민지화의 중요한 메커니즘은 점액섬모 수송의 방해로, 이는 흡연, 알코올, 바이러스성 호흡기 감염, 추위나 더운 공기에 노출될 때 발생하며, 만성 기관지염 환자와 노인에게서도 발생합니다.

폐렴구균, 인플루엔자균, 그리고 기도 말단부에 서식하는 다른 미생물들은 상피세포 표면에 부착된 후, 섬모 상피를 손상시키고 섬모 상피의 이동을 더욱 지연시키는 요인을 스스로 생성할 수 있다는 점을 기억해야 합니다. 만성 기관지염 환자의 경우, 기관지와 기도의 점막에는 항상 미생물, 특히 폐렴구균과 인플루엔자균이 서식합니다.

폐 호흡 부위의 식민지화에 중요한 요인 중 하나는 림프구, 대식세포, 호중구의 기능 장애, 그리고 체액성 방어 연결, 특히 IgA 생성입니다. 이러한 질환은 저체온증, 흡연, 바이러스성 호흡기 감염, 저산소증, 빈혈, 기아, 그리고 세포 및 체액성 면역 억제를 유발하는 다양한 만성 질환에 의해 악화될 수 있습니다.

따라서 기관지 배수 기능의 감소와 기도의 자체 세척 체계의 기타 장애, 그리고 구인두 내용물의 미세흡입은 병원성 및 기회성 미생물이 폐의 호흡 부분에 기관지에서 번식할 수 있는 환경을 조성합니다.

일부 내인성 및 외인성 요인의 영향으로 구강인두 미생물총의 구성이 크게 변할 수 있다는 점을 명심해야 합니다. 예를 들어, 당뇨병, 알코올 중독 및 기타 동반 질환이 있는 환자의 경우 그람 음성 미생물, 특히 대장균과 프로테우스의 비율이 크게 증가합니다. 특히 중환자실에서 장기간 입원하는 경우에도 이러한 영향이 나타납니다.

병원성 미생물이 폐의 호흡 부위로 기관지 침투하는 데 기여하는 가장 중요한 요소는 다음과 같습니다.

1. 기계적 환기를 받는 환자에게 기관내 삽관 튜브를 사용하는 경우를 포함하여 구인두 내용물의 미세 흡인.
2. 만성 기관지염 환자, 반복적인 바이러스성 호흡기 감염, 흡연, 과도한 음주, 심한 저체온증, 추위나 더운 공기에 노출, 화학적 자극 물질, 노인 및 치매 환자의 기관지에서 만성 염증 과정으로 인한 호흡 기관 배수 기능 장애.
3. 비특이적 방어 메커니즘(국소 세포 면역 및 체액 면역 포함) 손상.
4. 상부 호흡 기관의 미생물총 구성의 변화.

폐의 호흡기 부위에 공기 중으로 전파되는 감염 경로는 흡입된 공기를 통해 병원균이 확산되는 것과 관련이 있습니다. 미생물이 폐 조직으로 침투하는 이러한 경로는 기관지폐 방어 체계의 상태에 크게 의존하기 때문에 기관지유발 감염 경로와 많은 공통점을 가지고 있습니다. 근본적인 차이점은 구강의 흡인 분비물에 포함된 기회성 미생물총(폐렴구균, 인플루엔자균, 모락셀라균, 연쇄상구균, 혐기성 세균 등)이 공기 중 비말을 통해 폐로 유입되는 것이 아니라, 구강에서 일반적으로 발견되지 않는 병원균(레지오넬라균, 마이코플라스마, 클라미디아, 바이러스 등)이 폐로 유입된다는 것입니다.

미생물이 폐 조직으로 침투하는 혈행성 경로는 원거리 패혈성 병소와 균혈증이 있는 경우 중요해집니다. 이러한 감염 경로는 패혈증, 감염성 심내막염, 골반 정맥의 패혈성 혈전정맥염 등에서 관찰됩니다.

폐 조직의 감염 경로는 폐에 인접한 감염된 장기에서 병원균이 직접 확산되는 것과 관련이 있습니다. 예를 들어, 흉부에 관통상이 생겨서 발생하는 종격동염, 간농양 등이 있습니다.

기관지 및 공기 중 미생물총의 폐 호흡 부위 침투 경로는 지역사회 획득 폐렴 발생에 가장 중요하며, 거의 항상 호흡기 장벽 기능의 심각한 손상과 동반됩니다. 혈행성 및 전염성 경로는 훨씬 덜 흔하며, 추가적인 폐 감염 경로로 간주되며 주로 병원(원내) 폐렴 발생의 원인이 됩니다.

폐 조직의 국소 염증 발생 메커니즘

염증은 체내 항상성을 방해하는 모든 영향에 대한 신체의 보편적인 반응이며, 손상 요인(이 경우 미생물)을 중화하거나 손상된 조직 부위를 주변 부위 및 몸 전체로부터 분리하는 것을 목표로 합니다.

염증 형성 과정은 3단계로 이루어진다고 알려져 있습니다.

1. 변형(조직 손상)
2. 혈액 세포의 삼출 및 유출을 동반한 미세순환 장애
3. 분아 증식.

변경

염증의 첫 번째이자 가장 중요한 요소는 폐 조직의 변화(손상)입니다. 일차적인 변화는 미생물이 폐포세포 또는 호흡기 상피세포에 미치는 영향과 관련이 있으며, 무엇보다도 병원균 자체의 생물학적 특성에 의해 결정됩니다. 제2형 폐포세포 표면에 부착된 세균은 내독소, 단백질 분해효소(히알루로니다아제, 메탈로프로테이나아제), 과산화수소, 그리고 폐 조직을 손상시키는 기타 물질을 분비합니다.

대량의 세균 오염과 폐 조직 손상(1차 변화)은 병원균을 중화하고 세포 자체의 손상이나 사망을 없애도록 설계된 다수의 호중구, 단핵구, 림프구 및 기타 세포 요소를 염증 부위로 끌어들입니다.

이 과정에서 주도적인 역할을 하는 것은 호중구이며, 호중구는 가수분해효소 활성화와 지질 과산화를 통해 박테리아를 식세포작용하고 파괴합니다. 호중구에서 박테리아가 식세포작용하는 동안 모든 대사 과정의 속도와 호흡 강도가 크게 증가하고, 산소는 주로 과산화물 화합물인 과산화수소(H₂O₂)를 생성하는 데 사용됩니다. 수산화 이온(HO₃), 일중항 산소(O₂) 등의 라디칼은 강력한 살균 효과를 나타냅니다. 또한, 염증 부위로 이동한 호중구는 고농도의 이온(산증)을 생성하여 죽은 미생물을 제거하는 가수분해효소의 작용에 유리한 환경을 조성합니다.

단핵구는 또한 염증의 중심에 빠르게 축적되어 미생물과 바이러스를 포함하여 0.1~10µm 크기의 다양한 입자에 대한 식세포작용과 세포소기관작용의 형태로 세포내입작용을 수행하며 점차 대식세포로 변합니다.

림프구와 림프구 세포는 면역글로불린 IgA와 IgG를 생성하는데, 이의 작용 목적은 박테리아를 응집시키고 독소를 중화시키는 것입니다.

따라서 호중구와 기타 세포 요소는 미생물과 그 독소를 제거하는 것을 주 목표로 하는 가장 중요한 보호 기능을 수행합니다. 동시에, 방출된 리소좀 효소, 프로테아제, 활성 산소 대사산물을 포함하여 백혈구의 항균 공격에 대해 설명된 모든 요인은 폐포세포, 호흡기 상피세포, 미세혈관 및 결합 조직 요소에 현저한 세포독성 손상을 초래합니다. 폐 조직 자체의 세포 및 체액성 방어 인자에 의해 발생하는 이러한 손상은 "이차적 변화"라고 불리며, 병원균이 폐 실질에 유입되었을 때 발생하는 신체의 자연스러운 반응입니다. 이는 감염원과 그로 인해 손상된 폐 조직을 온몸에서 제한(국소화)하는 것을 목표로 합니다. 따라서 이차적 변화는 모든 염증 과정의 필수적인 부분입니다.

염증 병소에서 시작된 폐 조직의 이차적 변화는 호중구와 기타 세포 요소가 염증 병소로 이동하여 발생하며, 더 이상 감염원에 의존하지 않습니다. 또한, 이러한 변화는 염증 병소에 미생물이 더 이상 존재할 필요가 없습니다. 다시 말해, 이차적 변화와 그 이후의 염증 단계는 폐렴의 원인균이 폐 조직에 더 존재하든 이미 중화되었든 관계없이 그 자체의 법칙에 따라 진행됩니다.

자연적으로 폐 조직 전체의 일차 및 이차 변형의 형태학적 및 기능적 발현은 폐렴 병원균의 생물학적 특성과 거대생물의 세포 및 체액 면역 요소의 감염 저항 능력에 달려 있습니다. 이러한 변화는 폐 조직의 경미한 구조적 및 기능적 장애부터 파괴(괴사) 및 사망(괴사)에 이르기까지 매우 다양합니다. 이 과정에서 가장 중요한 역할은 염증 매개 연결 고리의 상태입니다.

염증 병소 내 폐 조직의 일차적 및 이차적 변화로 인해 대사 과정의 속도가 급격히 증가하고, 이는 조직 부패와 함께 1) 염증 병소 내 산성 생성물 축적(산증), 2) 삼투압 상승(과다수면증), 3) 단백질 및 아미노산 분해로 인한 콜로이드 삼투압 상승을 초래합니다. 이러한 변화는 유사한 이유로 혈관계에서 염증 병소로 체액이 이동(삼출)하고 폐 조직의 염증성 부종이 발생하는 데 기여합니다.

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염증 매개체

1차 및 2차 변화 과정에서 다량의 체액성 및 세포성 염증 매개체가 방출되며, 이는 염증 부위에서 발생하는 모든 후속 사건을 본질적으로 결정합니다. 체액성 매개체는 액체 매체(혈장 및 조직액)에서 형성되고, 세포성 매개체는 염증에 관여하는 세포 요소의 구조가 파괴되는 동안 방출되거나, 염증 과정 중에 세포 내에서 다시 형성됩니다.

염증의 체액성 매개체에는 일부 보체 유도체(C5a, C3a, C3b 및 C5-C9 복합체)와 키닌(브라디키닌, 칼리딘)이 포함됩니다.

보체계는 혈장과 조직액에서 발견되는 약 25종의 단백질(보체 성분)로 구성됩니다. 이러한 성분 중 일부는 폐 조직을 외부 미생물로부터 보호하는 역할을 합니다. 세균 세포뿐만 아니라 바이러스에 감염된 신체 세포도 파괴합니다. C3b 단편은 세균의 옵소포화(opsopization)에 관여하여 대식세포의 식세포작용을 촉진합니다.

보체의 핵심 부분은 C3 성분으로, 고전적 경로와 대체 경로의 두 가지 경로에 의해 활성화됩니다. 보체 활성화의 고전적 경로는 면역 복합체 IgG, IgM에 의해 "시작"되고, 대체 경로는 박테리아 다당류와 IgG, IgA, IgE 응집체에 의해 직접 시작됩니다.

두 가지 활성화 경로 모두 C3 성분의 분해와 C3b 단편의 형성을 초래하며, 이 단편은 다른 모든 보체 성분을 활성화하고 박테리아를 옵소닌화하는 등 여러 기능을 수행합니다. 주된 살균 작용은 여러 보체 성분(C5~C9)으로 구성된 소위 막 공격 복합체에 의해 수행되는데, 이 복합체는 외부 세포의 막에 고정되어 세포막에 박혀 세포막의 온전성을 파괴합니다. 이렇게 생성된 통로를 통해 수분과 전해질이 세포 내로 유입되어 세포가 사멸하게 됩니다. 그러나 손상된 폐 조직 세포가 외부 물질의 특성을 획득하면 동일한 운명을 맞이하게 됩니다.

다른 보체 성분(C3a, C5a)은 모세혈관 후와 모세혈관의 투과성을 증가시키고, 비만세포에 작용하여 히스타민 방출을 증가시키고, 또한 중성구를 염증 부위(C5a)로 "유인"하여 화학주성 기능을 수행하는 능력이 있습니다.

키닌은 높은 생물학적 활성을 가진 폴리펩티드 군입니다. 혈장과 조직에 존재하는 비활성 전구체로부터 형성됩니다. 칼리크레인-키닌 시스템은 모세혈관 내피세포와 같은 조직 손상 시 활성화됩니다. 활성화된 차게말 인자(혈액 응고 인자 XII)의 영향으로 프리칼리크레인은 효소인 칼리크레인으로 전환되고, 칼리크레인은 다시 키니노겐 단백질에 작용하여 칼리크레인-키닌 시스템의 주요 작용체인 브라디키닌을 형성합니다. 동시에, 칼리딘-10은 키니노겐으로부터 형성되며, 이는 분자 내에 리신 잔기가 추가로 존재한다는 점에서 브라디키닌과 구별됩니다.

브라디키닌의 주요 생물학적 효과는 세동맥의 현저한 확장과 미세혈관의 투과성 증가입니다. 또한, 브라디키닌은 다음과 같은 작용을 합니다.

• 염증 부위로 호중구의 이동을 억제합니다.
• 림프구의 이동과 일부 사이토카인의 분비를 자극합니다.
• 섬유아세포 증식과 콜라겐 합성을 향상시킵니다.
• 염증 부위에 통증 수용체가 위치하면 통증 수용체의 민감도 역치를 낮추어 통증 증후군 발생에 기여합니다.
• 비만세포에 작용하여 히스타민 방출을 증가시킨다.
• 다양한 유형의 세포에 의한 프로스타글란딘 합성을 향상시킵니다.

조직 손상 시 과잉 생성되는 브라디키닌의 주요 염증 유발 효과는 다음과 같습니다.

• 혈관 확장
• 혈관 투과성 증가
• 염증 부위로 림프구의 이동을 가속화하고 특정 사이토카인을 형성합니다.
• 통증 수용체의 민감도 증가
• 섬유아세포 증식과 콜라겐 합성 과정을 향상시킵니다.

브라디키닌의 작용은 다양한 조직에 존재하는 키니나제에 의해 완전히 차단됩니다. 브라디키닌을 파괴하는 능력은 때때로 "키니나제-II"라고도 불리는 안지오텐신 전환 효소(ACE)에도 있다는 점을 기억해야 합니다.

염증의 다양한 세포 매개체로는 혈관 활성 아민, 아라키돈산 대사산물, 리소좀 효소, 사이토카인, 활성 산소 대사산물, 신경펩타이드 등이 있습니다.

히스타민은 염증의 가장 중요한 세포 매개체입니다. 히스타민은 히스티딘 탈카르복실화효소에 의해 L-히스티딘으로부터 생성됩니다. 히스타민의 주요 공급원은 비만세포이며, 그보다 덜하지만 호염기구와 혈소판에서도 생성됩니다. 히스타민의 효과는 현재 알려진 두 가지 유형의 막 수용체, 즉 H1과 H2를 통해 나타납니다. H1 수용체의 자극은 기관지 평활근의 수축, 혈관 투과성 증가 및 세정맥의 협착을 유발하고, H2 수용체의 자극은 기관지 분비선의 분비를 증가시키고 혈관 투과성을 증가시키며 세동맥을 확장합니다.

염증 발생 시 히스타민의 혈관계 영향이 가장 큽니다. 히스타민의 작용은 비만세포에서 방출된 후 1~2분 이내에 최고조에 이르고, 작용 시간은 10분을 넘지 않기 때문에 히스타민과 신경전달물질인 세로토닌은 염증 부위의 초기 미세순환 장애와 혈관 투과성의 급격한 증가를 유발하는 주요 매개체로 여겨집니다. 흥미롭게도, 히스타민은 혈관벽 수용체에 작용하여 세동맥을 확장시키고, H1 수용체를 통해 세정맥을 좁아지게 하는데, 이는 모세혈관 내압 상승과 혈관 투과성 증가를 동반합니다.

또한, 히스타민은 호중구의 H2 수용체에 작용하여 기능적 활성(항염증 효과)을 어느 정도 제한합니다. 반대로 히스타민은 단핵구의 H1 수용체에 작용하여 염증 유발 활성을 촉진합니다.

비만세포 과립에서 방출된 히스타민의 활성화에 따른 주요 효과는 다음과 같습니다.

• 기관지 수축
• 세동맥의 확장
• 혈관 투과성 증가
• 기관지선의 분비 활동 자극
• 염증 중 단핵구의 기능적 활동을 자극하고 호중구 기능을 억제합니다.

또한 히스타민 수치가 높을 경우 저혈압, 빈맥, 혈관 확장, 얼굴 홍조, 두통, 피부 가려움증 등의 전신적 영향이 나타날 수 있다는 점을 기억해야 합니다.

에이코사노이드는 염증 반응의 핵심 매개체입니다. 에이코사노이드는 거의 모든 유형의 핵세포(비만세포, 단핵구, 호염기구, 호중구, 혈소판, 호산구, 림프구, 상피세포 및 내피세포)의 아로히돈산 대사 과정에서 자극을 받아 생성됩니다.

아라키돈산은 포스포리파아제 A2의 작용으로 세포막의 인지질로부터 생성됩니다. 아라키돈산의 추가 대사는 사이클로옥시게나제와 리폭시게나제 두 가지 방식으로 진행됩니다. 사이클로옥시게나제 경로는 프로스타글란딘(PG)과 트롬복산 A2g(TXA2)의 생성을 유도하고, 리폭시게나제 경로는 류코트리엔(LT)의 생성을 유도합니다. 프로스타글란딘과 류코트리엔의 주요 공급원은 염증 부위로 이동한 비만세포, 단핵구, 호중구, 림프구입니다. 호염기구는 류코트리엔 생성에만 관여합니다.

프로스타글란딘 PGD2, PGE2와 류코트리엔 LTC4, LTD4, LTE4의 영향으로 세동맥이 크게 확장되고 혈관 투과성이 증가하여 염증성 충혈 및 부종이 발생합니다. 또한, PGD2, PGE2, PGF2b, 트롬복산 A2, 류코트리엔 LTQ, LTD4, LTE4는 히스타민 및 아세틸콜린과 함께 기관지 평활근 수축 및 기관지 경련을 유발하고, 류코트리엔 LTC4, LTD4, LTE4는 점액 분비를 증가시킵니다. 프로스타글란딘 PGE2는 통증 수용체의 브라디키닌 및 히스타민에 대한 민감도를 증가시킵니다.

염증 부위에서 프로스타글란딘과 류코트리엔의 주요 효과

아라키돈산 대사산물	염증 초점의 주요 효과
프로스타글란딘과 트롬복산 A2
PGD 2	기관지 경련 혈관 확장 혈관 투과성 증가 림프구의 분비 및 증식 활동 억제
PGE 2	기관지 경련 혈관 확장 혈관 투과성 증가 체온 상승 브라디키닌과 히스타민에 대한 통증 수용체의 민감도 증가
PGF -2a	기관지 경련 폐혈관 협착
피지아이	폐혈관 협착 림프구의 분비 및 증식 활동 억제
텍사스 2	평활근 수축, 기관지 경련 폐혈관 협착 백혈구의 화학주성 및 접착 혈소판 응집 및 활성화 증가
류코트리엔
LTB 4	백혈구의 화학주성 및 접착 림프구의 분비 및 증식 활동 억제
LTC 4	기관지 경련 혈관 확장 혈관 투과성 증가 기관지 점액 분비 증가
주식회사 4	기관지 경련 혈관 확장 혈관 투과성 증가 기관지 점액 분비 증가
LTE 4	기관지 경련 혈관 확장 혈관 투과성 증가 기관지 점액 분비 증가 기관지 과민증

프로스타글란딘인 PGF2a, PGI, 그리고 트롬복산 A2가 혈관 확장이 아닌 수축을 유발하여 염증성 부종 발생을 예방한다는 점이 흥미롭습니다. 이는 에이코사노이드가 염증의 주요 병태생리학적 과정을 조절하는 능력을 가지고 있음을 시사합니다. 예를 들어, 아라키돈산의 일부 대사산물은 백혈구의 화학주성을 자극하여 염증 부위로의 이동을 촉진하는 반면(LTB4, TXA2, PGE2), 다른 대사산물은 반대로 호중구와 림프구의 활성을 억제합니다(PGF2b).

대부분의 아라키돈산 대사산물(프로스타글란딘과 류코트리엔)이 염증 부위에 미치는 주요 병태생리학적 효과는 다음과 같습니다.

• 혈관 확장
• 혈관 투과성 증가
• 점액 분비 증가
• 기관지 평활근의 수축
• 통증 수용체의 민감도 증가
• 염증 부위로 백혈구가 더 많이 이동함.

일부 에이코사노이드는 반대 효과를 나타내는데, 이는 프로스타글란딘과 류코트리엔이 염증 과정에 중요한 조절 역할을 한다는 것을 보여줍니다.

사이토카인은 백혈구, 내피세포 및 기타 세포의 자극으로 생성되는 폴리펩타이드 그룹으로, 염증 부위에서 발생하는 여러 국소적 병태생리학적 변화뿐만 아니라 염증의 여러 전신적 증상을 결정합니다. 현재 약 20종의 사이토카인이 알려져 있으며, 그중 가장 중요한 것은 인터루킨 1-8(IL 1-8), 종양괴사인자(TNFα), 그리고 인터페론입니다. 사이토카인의 주요 공급원은 대식세포, T 림프구, 단핵구 및 기타 세포입니다.

염증 부위에서 사이토카인은 대식세포, 호중구, 림프구 및 기타 세포 요소의 상호작용을 조절하고, 다른 매개체와 함께 염증 반응의 전반적인 특성을 결정합니다. 사이토카인은 혈관 투과성을 증가시키고, 백혈구의 염증 부위로의 이동 및 부착을 촉진하며, 미생물의 식세포작용과 손상 부위의 회복 과정을 촉진합니다. 사이토카인은 T 림프구와 B 림프구의 증식과 다양한 계열의 항체 합성을 자극합니다.

이러한 B 림프구 자극은 T 림프구에서 분비되는 인터루킨 IL-4, IL-5, IL-6의 필수적인 참여로 발생합니다. 결과적으로, 사이토카인의 영향으로 B 림프구가 증식하여 생성됩니다. B 림프구는 인터루킨 IL-3의 작용으로 인해 이러한 증식을 위해 "준비"된 비만세포의 막에 고정됩니다.

IgG로 코팅된 비만세포가 해당 항원을 만나고, 항원이 비만세포 표면에 위치한 항체와 결합하면 비만세포의 탈과립이 발생하고, 이로 인해 많은 수의 염증 매개체(히스타민, 프로스타글란딘, 류코트리엔, 프로테아제, 사이토카인, 혈소판 활성화 인자 등)가 방출되어 염증 과정이 시작됩니다.

염증 부위에서 직접 관찰되는 국소적 효과 외에도, 사이토카인은 염증의 전신적 증상에 관여합니다. 사이토카인은 간세포를 자극하여 급성 염증기 단백질(IL-1, IL-6, IL-11, TNF 등)을 생성하고, 골수에 영향을 미쳐 모든 조혈 세포(IL-3, IL-11)를 자극하며, 혈액 응고계(TNFa)를 활성화하고, 발열 등의 증상 발현에 관여합니다.

염증 부위에서 사이토카인은 혈관 투과성을 증가시키고, 백혈구가 염증 부위로 이동하는 것을 촉진하고, 미생물의 식세포작용을 강화하고, 손상 부위에서 회복 과정을 촉진하고, 항체 합성을 자극하며, 염증의 일반적인 전신적 증상에도 관여합니다.

혈소판 활성화 인자(PAF)는 비만세포, 호중구, 단핵구, 대식세포, 호산구, 혈소판에서 생성됩니다. PAF는 혈소판 응집을 강력하게 자극하고, 이후 혈액 응고 인자 XII(하게만 인자)를 활성화시켜 키닌 생성을 자극합니다. 또한, PAF는 호흡기 점막의 세포 침윤을 촉진하고 기관지 과민성을 유발하며, 이는 기관지 경련을 유발하는 경향을 동반합니다.

호중구의 특정 과립에서 방출된 양이온성 단백질은 높은 살균력을 가지고 있습니다. 정전기적 상호작용으로 인해 음전하를 띤 세균 세포의 막에 흡착되어 세포막 구조를 파괴하고, 결국 세균 세포를 사멸시킵니다. 그러나 양이온성 단백질은 보호 기능 외에도 자신의 내피세포를 손상시켜 혈관 투과성을 크게 증가시킬 수 있다는 점을 기억해야 합니다.

리소좀 효소는 주로 세균 세포 파편뿐만 아니라 폐 조직 자체의 손상되고 죽은 세포의 파괴(용해)를 담당합니다. 리소좀 프로테아제(엘라스타제, 카텝신 G, 콜라게나제)의 주요 공급원은 호중구, 단핵구, 대식세포입니다. 염증 부위에서 프로테아제는 혈관 기저막을 손상시키고, 혈관 투과성을 증가시키며, 세포 파편을 파괴하는 등 여러 가지 작용을 합니다.

일부 경우, 단백질 분해효소에 의한 혈관 내피세포의 결합 조직 기질 손상은 내피세포의 심각한 분열을 초래하여 출혈과 혈전증을 유발할 수 있습니다. 또한, 리소좀 효소는 보체계, 칼리크레인-키닌계, 응고계, 그리고 섬유소 용해를 활성화하고 세포에서 사이토카인을 방출하여 염증을 유지합니다.

활성산소 대사산물

염증 부위의 모든 대사 과정의 강도 증가, 식세포가 자극을 받는 동안의 "호흡 폭발", 아라키돈산 대사의 활성화 및 세포 내 다른 효소 과정은 과도한 자유 라디칼 형태의 산소 형성을 동반합니다.

• 초산화물 음이온(O');
• 수산화물 라디칼(HO');
• 싱글렛 산소(O'3);.
• 과산화수소(H2O2) 등

활성 산소 대사산물의 최외각 원자 또는 분자 오비탈에는 하나 이상의 비공유 전자가 포함되어 있어 다른 분자와 상호작용하는 반응성이 증가하여 생체 분자의 소위 자유 라디칼(또는 과산화물) 산화를 유발합니다. 특히 세포막의 구성 요소인 인지질과 같은 지질의 자유 라디칼 산화가 중요합니다. 자유 라디칼 산화의 결과로 불포화 지질이 빠르게 파괴되고 세포막의 구조와 기능이 손상되어 궁극적으로 세포가 사멸합니다.

자유 라디칼 산소 대사산물의 높은 파괴력은 박테리아 세포와 신체 자체의 폐 조직 세포 및 식세포 모두에 대해 명백하게 드러납니다. 후자는 자유 라디칼 산화가 염증 과정에 관여함을 시사합니다.

지질, 탄수화물, 단백질의 자유 라디칼 산화 강도는 일반적으로 항산화 방어 체계에 의해 조절되며, 이는 자유 라디칼 생성을 억제하거나 과산화 생성물을 불활성화합니다. 가장 중요한 항산화제로는 슈퍼옥사이드 디스뮤타아제, 글루타티온 퍼옥시다아제, 토코페롤(비타민 E), 아스코르브산(비타민 C)이 있습니다.

예를 들어, 흡연을 남용하는 환자나 토코페롤, 아스코르브산, 셀레늄 섭취가 부족한 환자의 경우 항산화 보호 기능이 감소하면 염증이 더욱 진행되고 장기화될 수 있습니다.

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백혈구의 삼출 및 유출을 동반한 미세순환 장애

감염원 노출 후 염증 부위에서 발생하는 다양한 혈관 질환은 염증성 충혈, 부종, 삼출물의 발생에 결정적인 영향을 미치며, 질병의 임상 양상을 크게 좌우합니다. 혈관 염증 반응은 다음과 같습니다.

1. 감염원이 폐 조직에 손상을 준 직후에 반사적으로 발생하는 단기 혈관 경련입니다.
2. 동맥 충혈은 수많은 염증 매개체가 세동맥의 긴장도에 미치는 영향과 관련이 있으며 염증의 두 가지 특징적인 징후(발적 및 조직 온도의 국소적 상승)를 유발합니다.
3. 정맥 충혈은 염증 과정 전체에 걸쳐 나타나며 염증 부위의 미세순환의 주요 병리적 장애를 결정합니다.

불완전 또는 진성 염증성 충혈은 폐의 염증 부위에 혈액이 크게 증가하는 동시에 혈액 점도 증가, 적혈구 및 혈소판 응집, 혈전증 경향, 혈류 감소, 심지어 미세혈관 일부 분지에서의 혈액 정체로 인한 현저한 미세순환 장애를 특징으로 합니다. 결과적으로 혈관 내피세포가 부종되고 부착력이 증가합니다. 이는 호중구, 단핵구 및 기타 세포 성분이 내피세포에 부착할 수 있는 조건을 조성합니다. 내피세포는 부종되어 둥글게 되며, 이는 내피세포 간 틈의 증가를 동반하여 삼출액이 생성되고 백혈구가 염증 조직으로 대량 이동합니다.

삼출은 혈액의 단백질을 함유한 액체 성분(삼출물)이 혈관벽을 통해 염증 조직으로 삼출되는 것을 말합니다. 삼출 과정을 결정하는 주요 기전은 세 가지입니다.

1. 폐렴 병원균 자체의 영향, 수많은 염증 매개체, 미세순환 장애로 인해 주로 혈관벽(주로 세정맥과 모세혈관)의 투과성 증가
2. 염증 부위에 위치한 혈관의 혈액 여과압이 증가하는 현상으로, 염증성 충혈의 직접적인 결과입니다.
3. 염증 조직의 세포 구성 요소와 세포에서 방출된 고분자 성분의 파괴로 인해 염증 조직의 삼투압과 삼투압이 증가합니다. 이로 인해 염증 부위로의 수분 흐름이 증가하고 조직 부종이 심해집니다.

세 가지 기전 모두 혈관에서 혈액의 액체 부분이 빠져나가 염증 부위에 머무르도록 합니다. 삼출은 넓어진 내피세포 간극을 통해서뿐만 아니라 내피세포 자체에 의해서도 활발하게 일어납니다. 내피세포는 혈장 미세기포를 포집하여 기저막으로 이동시킨 후 조직으로 방출합니다.

염증성 삼출물은 비염증성 삼출물과 구성이 상당히 다르다는 점을 기억해야 합니다. 이는 주로 염증 과정에서 혈관벽을 손상시키는 수많은 백혈구 인자의 작용으로 혈관 투과성 장애가 발생하기 때문입니다. 비염증성 부종(예: 혈역학적 또는 독성 폐부종)에서는 백혈구 인자가 혈관벽에 거의 영향을 미치지 않으며, 혈관 투과성 장애도 덜 심하게 나타납니다.

염증 중 혈관 투과성이 심각하게 손상되는 것은 삼출액의 단백질 함량이 매우 높기 때문(>30 g/L)으로 설명됩니다. 또한, 투과성 손상 정도가 경미하더라도 삼출액에는 알부민이 우세하며, 혈관벽 손상이 더 심한 경우에는 글로불린과 피브리노겐이 나타납니다.

삼출물과 누출물의 두 번째 차이점은 병적인 삼출액의 세포 구성입니다. 삼출물은 백혈구, 주로 호중구, 단핵구, 대식세포, 그리고 장기간의 염증이 있는 경우 T 림프구가 다량 함유되어 있는 것이 특징입니다. 누출물은 세포 구성 요소의 함량이 높지 않습니다.

단백질과 세포 구성에 따라 여러 유형의 삼출물이 구별됩니다.

1. 묽은;
2. 섬유질의;
3. 화농성;
4. 부패성;
5. 출혈성;
6. 혼합형.

漿液性 삼출물은 주로 미세하게 분산된 단백질(알부민)이 적당히 증가(30~50g/L), 체액의 비중이 약간 증가(1.015~1.020까지)하고 세포 성분(다형핵백혈구) 함량이 비교적 낮은 것이 특징입니다.

섬유소성 삼출물은 염증 부위의 혈관 투과성이 심각하게 손상되었음을 나타냅니다. 섬유소성 삼출물은 손상된 조직과 접촉하면 쉽게 피브린으로 변환되는 피브리노겐 함량이 매우 높은 것이 특징입니다. 섬유소 실은 삼출물에 독특한 외관을 부여하는데, 이는 호흡기 점막이나 폐포 벽에 표면적으로 위치한 융모막을 연상시킵니다. 섬유소막은 폐포세포의 점막을 손상시키지 않고 쉽게 분리됩니다. 섬유소성 삼출물은 크루프성 염증(크룹성 폐렴 포함)의 특징적인 징후입니다.

화농성 삼출물은 단백질과 다형핵백혈구 함량이 매우 높은 것이 특징입니다. 화농성 폐질환(농양, 기관지확장증 등)에서 흔히 나타나며, 연쇄상구균에 의한 염증을 동반하는 경우가 많습니다. 병원성 혐기성 세균이 이 세균총에 합류하면 삼출물은 부패하여 더러운 녹색을 띠고 매우 불쾌하고 자극적인 냄새가 납니다.

출혈성 삼출물은 적혈구 함량이 높아 분홍색 또는 붉은색을 띠는 것이 특징입니다. 삼출물에 적혈구가 나타나는 것은 혈관벽의 심각한 손상과 투과성 저하를 나타냅니다.

급성 염증이 화농성 미생물에 의해 유발된 경우, 삼출액에는 호중구가 우세합니다. 만성 염증의 경우, 삼출액에는 주로 단핵구와 림프구가 포함되어 있으며, 호중구는 소량 존재합니다.

염증 발병 기전의 핵심은 백혈구가 염증 부위로 방출되는 것입니다. 이 과정은 미생물, 식세포, 그리고 폐 조직 자체의 손상된 세포에서 방출되는 다양한 화학주성 물질(박테리아 펩타이드, 일부 보체 단편, 아라키돈산 대사산물, 사이토카인, 과립구 분해 산물 등)에 의해 시작됩니다.

화학주성 물질과 식세포 수용체의 상호작용으로 인해 식세포 수용체가 활성화되고 식세포의 모든 대사 과정이 강화됩니다. 산소 소비량의 드문 증가와 활성 대사산물의 생성을 특징으로 하는 소위 "호흡 폭발"이 발생합니다.

이는 백혈구의 접착력을 증가시키고 내피 세포에 달라붙는 현상, 즉 백혈구의 변연부 기립(marginal standing) 현상을 유발합니다. 백혈구는 위족(pseudopodia)을 분비하여 내피 세포 사이의 틈새로 침투합니다. 내피 세포층과 기저막 사이의 공간으로 침투한 백혈구는 리소좀 단백질 분해효소를 분비하여 기저막을 용해시킵니다. 결과적으로 백혈구는 염증 부위로 침투하여 "아메바처럼" 중심부로 이동합니다.

염증이 시작된 후 처음 4~6시간 동안 호중구가 혈관상에서 염증 부위로 침투하고, 16~24시간 후에는 단핵구가 침투하는데, 여기서 단핵구는 대식세포로 변하고, 그 다음에야 림프구로 변합니다.

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분아 증식

염증성 증식은 염증으로 인해 손실된 조직의 특정 세포 성분이 증식하는 것으로 이해됩니다. 증식 과정은 염증 후기 단계에서 시작되는데, 이는 폐렴의 원인 미생물뿐만 아니라 죽은 백혈구와 폐 조직 자체의 변형 산물로부터 병소의 조직이 충분히 "정화"되었을 때입니다. 염증 병소를 "정화"하는 작업은 호중구, 단핵구, 폐포 대식세포가 방출된 리소좀 효소(단백분해효소)와 사이토카인의 도움을 받아 수행합니다.

폐 조직의 증식은 기질의 중간엽 요소와 폐 실질의 요소에 의해 발생합니다. 이 과정에서 중요한 역할을 하는 것은 섬유아세포로, 콜라겐과 엘라스틴을 합성하고 주요 세포간 물질인 글리코사미노글리칸을 분비합니다. 또한, 대식세포의 영향으로 염증 부위에서 내피세포와 평활근세포의 증식과 미세혈관의 신생물이 발생합니다.

심각한 조직 손상으로 인해 결손 부위는 증식하는 결합 조직으로 대체됩니다. 이러한 과정은 폐렴의 가능한 결과 중 하나인 폐경화증의 형성을 초래합니다.