肺炎の病態

市中感染性肺炎または院内感染性肺炎の発症は、いくつかの発症メカニズムの結果として起こりますが、その中で最も重要なものは次のとおりです。

• 微生物が肺の呼吸器官に侵入するのを防ぐ複雑な多段階の呼吸器官保護システムの破壊。
• 肺組織の局所炎症の発生メカニズム;
• 疾患の全身症状の形成;
• 合併症の形成。

それぞれの症例において、肺炎の病因と臨床経過の特徴は、病原体の特性と炎症に関与するマクロ微生物のさまざまなシステムの状態によって決まります。

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微生物が肺の呼吸器官に侵入する経路

微生物が肺の呼吸器に侵入する主な方法は 3 つあります。

気管支経路は、肺組織の感染経路として最も一般的です。ほとんどの場合、微生物の気管支拡散は、口腔咽頭の内容物の微小吸引によって起こります。健康な人の口腔咽頭の微生物叢は、多数の好気性細菌と嫌気性細菌で構成されていることが知られています。肺炎球菌、インフルエンザ菌、黄色ブドウ球菌、嫌気性細菌、さらにはグラム陰性大腸菌、フリードレンジャー桿菌、プロテウス菌なども口腔咽頭に存在します。

健康な人でも、例えば睡眠中に口腔咽頭内容物の微小誤嚥が起こることが知られています。しかし、通常、声帯より遠位の気道（喉頭）は常に無菌状態、あるいは微量の細菌叢を含んでいます。これは、防御システム（粘液繊毛クリアランス、咳嗽反射、体液性および細胞性防御システム）の正常な機能の結果として起こります。

これらのメカニズムの影響により、口腔咽頭分泌物は効果的に除去され、微生物による下気道のコロニー形成は起こりません。

下気道への誤嚥は、自浄作用が損なわれると、より重篤な状態になります。これは、高齢者、意識障害のある人（アルコール中毒を含む）、睡眠薬や薬物の過剰摂取、代謝性循環障害性脳症、痙攣症候群などでより多くみられます。これらの症例では、咳嗽反射や声門痙攣を引き起こす反射の抑制がしばしば観察されます（JV Hirschman）。

胃腸疾患（食道アカラシア、胃食道逆流症、横隔膜ヘルニア、低酸症および無酸症を伴う食道および胃の緊張低下）の患者では、嚥下障害および口腔咽頭内容物の誤嚥の可能性が大幅に増加します。

多発性筋炎、全身性強皮症、混合性結合組織病（シャープ症候群）などの全身性結合組織疾患の患者にも、嚥下障害および誤嚥の可能性が高いことが観察されています。

院内肺炎発症の最も重要なメカニズムの一つは、人工肺換気（ALV）患者における気管内チューブの使用です。挿管時自体が誤嚥リスクが最も高く、ALV後48時間以内の院内肺炎発症の主な病態メカニズムです。しかし、気管内チューブ自体が声門閉鎖を妨げ、微小誤嚥の発生に寄与します。頭や体を動かすと、気管内チューブの動きが必然的に発生し、分泌物が気道の遠位部に浸透し、肺組織への播種につながります（RG Wunderink）。

微生物による呼吸器の定着の重要なメカニズムは粘液繊毛輸送の破壊であり、これは喫煙、アルコール、ウイルス性呼吸器感染症、冷気や温気への曝露の影響下で発生するほか、慢性気管支炎の患者や高齢者にも発生します。

肺炎球菌、インフルエンザ菌、そして気道の遠位部に定着するその他の微生物は、上皮細胞の表面に付着した後、繊毛上皮に損傷を与え、その動きをさらに遅くする因子を産生する能力があることを忘れてはなりません。慢性気管支炎の患者では、気管と気管支の粘膜には常に微生物、特に肺炎球菌とインフルエンザ菌が定着しています。

肺の呼吸器官への定着における重要な要因は、リンパ球、マクロファージ、好中球の機能不全、そして特にIgA産生を中心とする体液性免疫系の機能不全です。これらの障害は、低体温、喫煙、ウイルス性呼吸器感染症、低酸素症、貧血、飢餓、そして細胞性免疫と体液性免疫の抑制につながる様々な慢性疾患によっても悪化する可能性があります。

このように、気管支の排水機能の低下および気道の自浄作用におけるその他の障害は、口腔咽頭の内容物の微小吸引と相まって、病原性微生物および日和見微生物による肺の呼吸器系の気管支播種を引き起こす条件を作り出します。

内因性および外因性因子の影響により、口腔咽頭の微生物叢の構成が大きく変化する可能性があることに留意する必要があります。例えば、糖尿病、アルコール依存症、その他の併存疾患のある患者では、グラム陰性微生物、特に大腸菌やプロテウス菌の割合が著しく増加します。患者の入院期間、特に集中治療室での長期入院も、この影響を及ぼします。

病原微生物が肺の呼吸器官に気管支浸透する最も重要な要因は次のとおりです。

1. 人工呼吸器を装着した患者における気管内チューブの使用時を含む、口腔咽頭内容物の微小誤嚥。
2. 慢性気管支炎、ウイルスによる呼吸器感染症の繰り返し、喫煙、アルコールの過剰摂取、重度の低体温、冷気や温気への曝露、化学刺激物の影響下にある患者、および高齢者や老齢者における気管支の慢性炎症過程の結果として生じる呼吸器の排水機能の障害。
3. 非特異的防御機構（局所細胞免疫および体液免疫を含む）へのダメージ。
4. 上気道の微生物叢の構成の変化。

肺の呼吸器官における空気感染は、吸入した空気によって病原体が拡散することで起こります。微生物が肺組織に侵入するこの経路は、気管支肺防御システムの状態に大きく依存するため、気管支感染経路と多くの共通点があります。根本的な違いは、空気中の飛沫によって肺に侵入するのは、口腔から吸引された分泌物に含まれる日和見細菌叢（肺炎球菌、インフルエンザ菌、モラクセラ菌、連鎖球菌、嫌気性菌など）ではなく、口腔内に通常は存在しない病原体（レジオネラ菌、マイコプラズマ、クラミジア、ウイルスなど）であるという点です。

遠隔感染巣および菌血症の存在下では、微生物が肺組織に侵入する血行性経路が重要になります。この感染経路は、敗血症、感染性心内膜炎、骨盤静脈の敗血症性血栓性静脈炎などで観察されます。

肺組織の感染の伝染経路は、縦隔炎、肝膿瘍、胸部への貫通創傷などにより、肺に隣接する感染臓器からの病原体の直接拡散に関連しています。

気管支性および空気感染による微生物叢の肺への侵入は、市中肺炎の発症に最も大きく影響し、ほとんどの場合、呼吸器バリア機能の重篤な障害を伴います。血行性および伝染性感染ははるかにまれですが、肺感染症および主に院内肺炎の発症の追加の経路と考えられています。

肺組織の局所炎症の発生メカニズム

炎症は、恒常性を乱すあらゆる影響に対する身体の普遍的な反応であり、損傷要因（この場合は微生物）を中和するか、または損傷した組織領域を隣接する領域や身体全体から分離することを目的としています。

ご存知のとおり、炎症形成のプロセスには 3 つの段階があります。

1. 変化（組織の損傷）
2. 血液細胞の滲出および遊走を伴う微小循環障害。
3. 増殖。

変更

炎症の第一かつ最も重要な要素は、肺組織の変性（損傷）です。一次変性は、微生物が肺胞上皮細胞または呼吸器系上皮細胞に及ぼす影響と関連しており、まず第一に病原体自体の生物学的特性によって決定されます。II型肺胞上皮細胞の表面に付着した細菌は、エンドトキシン、プロテアーゼ（ヒアルロニダーゼ、メタロプロテアーゼ）、過酸化水素、その他の肺組織に損傷を与える物質を分泌します。

大量の細菌汚染と肺組織の損傷（一次性変化）により、病原体を中和し、細胞自体の損傷や死をなくすために、多数の好中球、単球、リンパ球、その他の細胞要素が炎症領域に引き寄せられます。

このプロセスにおいて主導的な役割を果たすのは好中球であり、好中球は細菌の貪食と、加水分解酵素の活性化および脂質過酸化反応による細菌の破壊を確実にします。好中球による細菌の貪食中、すべての代謝プロセスの速度と呼吸の強度が大幅に増加し、酸素は主に過酸化物化合物（過酸化水素（H2O2））の形成に消費されます。水酸化イオン（HO+）、一重項酸素（O2）などのラジカルは、顕著な殺菌効果を有します。さらに、炎症部位に移動した好中球は高濃度のイオン（アシドーシス）を生成します。これは、死んだ微生物体を除去する加水分解酵素の作用に好ましい条件を提供します。

単球はまた、炎症の中心に急速に集まり、微生物やウイルスを含む0.1〜10μmの大きさのさまざまな粒子をピノサイトーシスと貪食の形でエンドサイトーシスし、徐々にマクロファージに変化する能力があります。

リンパ球とリンパ様細胞は免疫グロブリン IgA と IgG を産生し、その作用は細菌を凝集させ、その毒素を中和することを目的としています。

このように、好中球をはじめとする細胞成分は、主に微生物とその毒素の排除を目的とした最も重要な保護機能を果たします。同時に、放出されたリソソーム酵素、プロテアーゼ、活性酸素代謝物など、白血球の抗菌作用に関わるすべての因子は、肺胞上皮、気道上皮、微小血管、結合組織成分に対して顕著な細胞傷害性効果を有します。肺組織自身の細胞性および体液性防御因子によって引き起こされるこのような肺組織の損傷は「二次的変化」と呼ばれ、病原体が肺実質に侵入した際の自然な反応です。これは、感染性因子とそれによって損傷を受けた肺組織を全身から制限（局所化）することを目的としています。したがって、二次的変化はあらゆる炎症プロセスにおいて不可欠な要素です。

炎症巣で始まった肺組織の二次的変化は、炎症巣へ遊走した好中球やその他の細胞成分の作用によって引き起こされますが、もはや感染性病原体に依存しなくなり、その進行には炎症巣における微生物の更なる存在を必要としません。言い換えれば、二次的変化とそれに続く炎症段階は、肺炎の原因となる病原体が肺組織内にまだ存在しているか、あるいは既に中和されているかに関わらず、独自の法則に従って進行します。

当然のことながら、肺組織全体の一次的および二次的変化の形態学的・機能的発現は、肺炎病原体の生物学的特性と、病原体の細胞性免疫および体液性免疫の要素の感染抵抗能力の両方に依存します。これらの変化は、肺組織の軽微な構造的・機能的障害から、肺組織の破壊（ネクロビオーシス）および死（ネクローシス）まで、多岐にわたります。このプロセスにおいて最も重要な役割を果たすのは、炎症のメディエーターリンクの状態です。

炎症巣における肺組織の一次的および二次的な変化の結果、代謝過程の速度が急激に上昇し、組織の崩壊と相まって、1) 炎症巣における酸性物質の蓄積（アシドーシス）、2) 炎症巣における浸透圧の上昇（嗅覚亢進）、3) タンパク質およびアミノ酸の分解による膠質浸透圧の上昇が起こります。これらの変化は、同様の理由から、血管床から炎症巣への体液の移動（滲出）と、肺組織の炎症性浮腫の発生に寄与します。

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炎症メディエーター

一次および二次変化の過程において、大量の体液性および細胞性炎症メディエーターが放出され、炎症巣で起こるその後のすべての事象を本質的に決定づけます。体液性メディエーターは液体培地（血漿および組織液）中で形成され、細胞性メディエーターは炎症に関与する細胞要素の構造が破壊される際に放出されるか、炎症過程において細胞内で再び形成されます。

炎症の体液性メディエーターには、いくつかの補体誘導体（C5a、C3a、C3b、C5-C9 複合体）やキニン（ブラジキニン、カリジン）が含まれます。

補体系は、血漿および組織液中に存在する約25種類のタンパク質（補体成分）で構成されています。これらの成分の一部は、肺組織を外来微生物から保護する役割を果たしています。これらの成分は、細菌細胞だけでなく、ウイルスに感染した体自身の細胞も破壊します。C3bフラグメントは細菌の貪食に関与し、マクロファージによる貪食を促進します。

補体の重要な断片であるC3成分は、古典的経路と代替経路の2つの経路によって活性化されます。古典的経路はIgG、IgMなどの免疫複合体によって活性化され、代替経路は細菌性多糖体やIgG、IgA、IgEの凝集体によって直接活性化されます。

どちらの活性化経路も、C3成分の分解とC3bフラグメントの形成を招き、このフラグメントは多くの機能を果たします。例えば、他のすべての補体成分の活性化、細菌のオプソニン化などです。主な殺菌作用は、複数の補体成分（C5-C9）からなる、いわゆる膜攻撃複合体によって行われます。この複合体は異物細胞の膜上に固定され、細胞膜に埋め込まれてその完全性を破壊します。結果として生じた経路から水と電解質が細胞内に流れ込み、細胞死に至ります。しかし、肺組織の損傷を受けた細胞自体も、異物の性質を獲得した場合、同じ運命を辿ります。

その他の補体成分（C3a、C5a）には、後毛細血管と毛細血管の透過性を高め、肥満細胞に作用してヒスタミンの放出を増加させる能力があり、また、炎症部位（C5a）に好中球を「引き寄せ」、走化性の機能を果たします。

キニンは、高い生物学的活性を有するポリペプチドの一群です。血漿および組織中に存在する不活性な前駆物質から形成されます。カリクレイン-キニン系の活性化は、毛細血管内皮細胞などの組織損傷によって起こります。活性化されたチャゲマール因子（血液凝固因子XII）の影響下で、プレカリクレインは酵素カリクレインに変換され、カリクレインがタンパク質キニノーゲンに作用して、カリクレイン-キニン系の主要なエフェクターであるブラジキニンを形成します。同時に、キニノーゲンからカリジン-10が形成されます。カリジン-10は、分子内にリジン残基が1つ追加されている点でブラジキニンと異なります。

ブラジキニンの主な生物学的作用は、細動脈の顕著な拡張と微小血管の透過性の増加です。さらに、ブラジキニンには以下の作用があります。

• 炎症部位への好中球の移動を阻害します。
• リンパ球の移動といくつかのサイトカインの分泌を刺激する。
• 線維芽細胞の増殖とコラーゲンの合成を促進します。
• 炎症部位にある痛み受容体の感受性閾値を低下させ、それによって痛み症候群の発生に寄与します。
• 肥満細胞に作用し、ヒスタミンの放出を増加させます。
• さまざまな種類の細胞によるプロスタグランジンの合成を促進します。

組織損傷時に過剰に生成されるブラジキニンの主な炎症誘発作用は次のとおりです。

• 血管拡張;
• 血管透過性の増加;
• 炎症部位へのリンパ球の移動および特定のサイトカインの形成の促進;
• 痛覚受容体の感受性の増加;
• 線維芽細胞の増殖とコラーゲン合成のプロセスを促進します。

ブラジキニンの作用は、様々な組織に局在するキニナーゼによって完全に阻害されます。ブラジキニンを破壊する能力は、アンジオテンシン変換酵素（ACE）（「キニナーゼII」と呼ばれることもあります）にも備わっていることを忘れてはなりません。

炎症の細胞メディエーターとしては、血管作動性アミン、アラキドン酸代謝物、リソソーム酵素、サイトカイン、活性酸素代謝物、神経ペプチドなどが挙げられます。

ヒスタミンは炎症における最も重要な細胞メディエーターです。ヒスタミンは、L-ヒスチジンからヒスチジン脱炭酸酵素によって生成されます。ヒスタミンの主な供給源は肥満細胞であり、好塩基球や血小板からも少量生成されます。ヒスタミンの作用は、現在知られている2種類の膜受容体、H1-H2を介して発現されます。H1受容体の刺激は気管支平滑筋の収縮、血管透過性の亢進、細静脈の狭小化を引き起こし、H2受容体の刺激は気管支腺からの分泌増加、血管透過性の亢進、細動脈の拡張を引き起こします。

炎症の発生において、ヒスタミンの血管への影響は最も顕著です。その作用のピークは肥満細胞からの放出後1～2分以内に現れ、作用持続時間は10分を超えないことから、ヒスタミンは神経伝達物質セロトニンと同様に、炎症部位における初期の微小循環障害と血管透過性の急激な増加の主な媒介因子と考えられています。興味深いことに、ヒスタミンは血管壁の受容体に作用することで細動脈を拡張させ、H1受容体を介して細静脈を狭窄させます。これは毛細血管内圧の上昇と血管透過性の増加を伴います。

さらに、ヒスタミンは好中球のH2受容体に作用することで、その機能活性（抗炎症作用）をある程度抑制します。一方、単球のH1受容体に作用することで、ヒスタミンは炎症誘発活性を刺激します。

活性化により肥満細胞顆粒から放出されるヒスタミンの主な効果は次のとおりです。

• 気管支収縮;
• 細動脈の拡張;
• 血管透過性の増加;
• 気管支腺の分泌活動の刺激;
• 炎症時の単球の機能活性の刺激および好中球機能の阻害。

また、ヒスタミン濃度の上昇による低血圧、頻脈、血管拡張、顔面紅潮、頭痛、皮膚のかゆみなどの全身的影響も覚えておく必要があります。

エイコサノイドは炎症反応の中心的なメディエーターです。エイコサノイドは、ほぼすべての種類の核細胞（肥満細胞、単球、好塩基球、好中球、血栓球、好酸球、リンパ球、上皮細胞、内皮細胞）によって刺激を受け、アロヒドン酸代謝の過程で生成されます。

アラキドン酸は、ホスホリパーゼA2の作用により細胞膜のリン脂質から生成されます。アラキドン酸のさらなる代謝は、シクロオキシゲナーゼとリポキシゲナーゼの2つの経路で行われます。シクロオキシゲナーゼ経路はプロスタグランジン（PG）とトロンボキサンA2g（TXA2）の生成につながり、リポキシゲナーゼ経路はロイコトリエン（LT）の生成につながります。プロスタグランジンとロイコトリエンの主な供給源は、炎症部位に遊走した肥満細胞、単球、好中球、リンパ球です。好塩基球はロイコトリエンの生成にのみ関与します。

プロスタグランジンPGD2、PGE2、ロイコトリエンLTC4、LTD4、LTE4の影響下では、細動脈が著しく拡張し、血管透過性が亢進し、炎症性充血および浮腫の発生に寄与します。さらに、PGD2、PGE2、PGF2β、トロンボキサンA2、ロイコトリエンLTQ、LTD4、LTE4は、ヒスタミンおよびアセチルコリンとともに、気管支平滑筋の収縮および気管支痙攣を引き起こし、ロイコトリエンLTC4、LTD4、LTE4は粘液分泌の増加を引き起こします。プロスタグランジンPGE2は、ブラジキニンおよびヒスタミンに対する痛覚受容体の感受性を高めます。

炎症の焦点におけるプロスタグランジンとロイコトリエンの主な効果

アラキドン酸代謝物	炎症の焦点における主な影響
プロスタグランジンおよびトロンボキサンA 2
PGD 2	気管支けいれん 血管拡張 血管透過性の増加 リンパ球の分泌および増殖活性の抑制
PGE2	気管支けいれん 血管拡張 血管透過性の増加 体温の上昇 ブラジキニンとヒスタミンに対する痛み受容体の感受性の増加
PGF -2a	気管支けいれん 肺血管の狭窄
PGI	肺血管の狭窄 リンパ球の分泌および増殖活性の抑制
TXA 2	平滑筋の収縮、気管支痙攣 肺血管の狭窄 白血球の走化性と接着 血小板凝集および活性化の増加
ロイコトリエン
LTB 4	白血球の走化性と接着 リンパ球の分泌および増殖活性の抑制
LTC 4	気管支けいれん 血管拡張 血管透過性の増加 気管支の粘液分泌の増加
株式会社4	気管支けいれん 血管拡張 血管透過性の増加 気管支の粘液分泌の増加
LTE4	気管支けいれん 血管拡張 血管透過性の増加 気管支の粘液分泌の増加 気管支過活動

プロスタグランジンPGF2a、PGI、トロンボキサンA2が血管拡張ではなく収縮を引き起こし、その結果、炎症性浮腫の発生を予防することは興味深いことです。これは、エイコサノイドが炎症の主要な病態生理学的プロセスを調節する能力を持っていることを示しています。例えば、アラキドン酸の代謝物の中には、白血球の走化性を刺激し、炎症部位への遊走を促進するもの（LTB4、TXA2、PGE2）もあれば、逆に好中球やリンパ球の活性を抑制するもの（PGF2b）もあります。

炎症部位におけるほとんどのアラキドン酸代謝物（プロスタグランジンおよびロイコトリエン）の主な病態生理学的影響は次のとおりです。

• 血管拡張;
• 血管透過性の増加;
• 粘液分泌の増加;
• 気管支の平滑筋の収縮;
• 痛覚受容体の感受性の増加;
• 炎症部位への白血球の移動が増加する。

一部のエイコサノイドには反対の効果があり、炎症プロセスにおけるプロスタグランジンとロイコトリエンの重要な調節役割を示しています。

サイトカインは、白血球、内皮細胞、その他の細胞の刺激によって形成されるポリペプチドのグループであり、炎症部位で生じる多くの局所的な病態生理学的変化だけでなく、炎症の様々な全身的症状にも影響を与えます。現在、約20種類のサイトカインが知られており、その中で最も重要なのはインターロイキン1-8（IL-1-8）、腫瘍壊死因子（TNFα）、そしてインターフェロンです。サイトカインの主な供給源は、マクロファージ、Tリンパ球、単球、そしてその他の細胞です。

炎症病巣において、サイトカインはマクロファージ、好中球、リンパ球、その他の細胞成分の相互作用を制御し、他のメディエーターと連携して炎症反応全体の性質を決定します。サイトカインは血管透過性を高め、白血球の炎症病巣への遊走と接着を促進し、微生物の貪食を促進し、損傷病巣における修復プロセスを促進します。サイトカインはTリンパ球とBリンパ球の増殖、そして様々なクラスの抗体の合成を刺激します。

このようなBリンパ球の刺激は、Tリンパ球から放出されるインターロイキン（IL-4、IL-5、IL-6）の必須の関与によって起こります。その結果、サイトカインの影響下でBリンパ球の増殖が起こり、産生が促進されます。後者は、インターロイキン（IL-3）の作用によって「準備」されたマスト細胞の膜上に固定されます。

IgG で覆われた肥満細胞が対応する抗原に遭遇し、抗原がその表面にある抗体に結合するとすぐに肥満細胞の脱顆粒が起こり、そこから多数の炎症メディエーター（ヒスタミン、プロスタグランジン、ロイコトリエン、プロテアーゼ、サイトカイン、血小板活性化因子など）が放出され、炎症プロセスが開始されます。

サイトカインは、炎症部位で直接観察される局所的作用に加え、炎症の全身的症状にも関与しています。肝細胞を刺激して炎症急性期タンパク質（IL-1、IL-6、IL-11、TNFなど）の産生を促し、骨髄に作用して全ての造血幹細胞を刺激し（IL-3、IL-11）、血液凝固系（TNFα）を活性化し、発熱にも関与します。

炎症の焦点において、サイトカインは血管透過性を高め、炎症の焦点への白血球の移動を促進し、微生物の貪食作用を強化し、損傷の焦点における修復プロセスを促進し、抗体の合成を刺激し、また炎症の一般的な全身症状にも関与します。

血小板活性化因子（PAF）は、肥満細胞、好中球、単球、マクロファージ、好酸球、および血小板で産生されます。PAFは血小板凝集を強力に刺激し、続いて血液凝固因子XII（ハーゲマン因子）を活性化させ、キニンの生成を刺激します。さらに、PAFは呼吸器粘膜への顕著な細胞浸潤と気管支過敏性を引き起こし、気管支痙攣の傾向を伴います。

好中球の特定の顆粒から放出されるカチオン性タンパク質は、高い殺菌作用を有します。静電相互作用により、カチオン性タンパク質は細菌細胞の負に帯電した膜に吸着し、その構造を破壊して細菌細胞を死滅させます。しかし、カチオン性タンパク質は、その保護機能に加えて、自身の内皮細胞を損傷する能力を有し、血管透過性を著しく高めることにも留意する必要があります。

リソソーム酵素は、主に細菌細胞破片、そして肺組織自体の損傷細胞や死細胞を破壊（溶解）します。リソソームプロテアーゼ（エラスターゼ、カテプシンG、コラーゲナーゼ）の主な供給源は、好中球、単球、マクロファージです。炎症部位において、プロテアーゼは血管基底膜の損傷、血管透過性の亢進、細胞破片の破壊など、様々な作用を引き起こします。

場合によっては、プロテアーゼによる血管内皮細胞の結合組織マトリックスの損傷が内皮細胞の重度の断片化を引き起こし、出血や血栓症の発生につながる可能性があります。さらに、リソソーム酵素は補体系、カリクレイン-キニン系、凝固系、線溶系を活性化し、細胞からサイトカインを放出することで炎症を維持します。

活性酸素代謝物

炎症部位におけるすべての代謝プロセスの強度の増加、刺激中の食細胞の「呼吸爆発」、アラキドン酸代謝および細胞内の他の酵素プロセスの活性化は、酸素のフリーラジカル形態の過剰な形成を伴います。

• 超酸化物アニオン（O'）
• 水酸化物ラジカル（HO'）
• 一重項酸素（O'3）。
• 過酸化水素（H2O2）など

活性酸素代謝物の外側の原子軌道または分子軌道には1つ以上の不対電子が含まれているため、他の分子との反応性が高く、いわゆるフリーラジカル（または過酸化物）酸化を引き起こします。特に重要なのは、細胞膜を構成するリン脂質などの脂質のフリーラジカル酸化です。フリーラジカル酸化の結果、不飽和脂質は急速に破壊され、細胞膜の構造と機能が損なわれ、最終的には細胞が死滅します。

フリーラジカル酸素代謝物の高い破壊力は、細菌細胞だけでなく、生体自身の肺組織細胞や貪食細胞に対しても顕著に現れることは明らかです。後者の状況は、炎症プロセスにおけるフリーラジカル酸化の関与を示唆しています。

また、脂質、炭水化物、タンパク質のフリーラジカル酸化の強度は、通常、フリーラジカルの形成を阻害したり、過酸化生成物を不活性化したりする抗酸化防御システムによって制御されていることも覚えておく必要があります。最も重要な抗酸化物質には、スーパーオキシドディスムターゼ、グルタチオンペルオキシダーゼ、トコフェロール（ビタミンE）、アスコルビン酸（ビタミンC）などがあります。

例えば、喫煙を乱用する患者や、トコフェロール、アスコルビン酸、セレンの摂取が不十分な患者における抗酸化防御の低下は、炎症のさらなる進行と長期化につながります。

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白血球の滲出および遊走を伴う微小循環障害

感染性病原体への曝露後に炎症巣に生じる様々な血管障害は、炎症性充血、浮腫、滲出液の発生に決定的な影響を与え、疾患の臨床像を大きく左右します。血管炎症反応には以下のものがあります。

1. 感染因子が肺組織にダメージを与えた直後に反射的に起こる血管の短期的なけいれん。
2. 動脈充血は、細動脈の緊張に対する多数の炎症性メディエーターの作用と関連しており、発赤と組織温度の局所的上昇という 2 つの特徴的な炎症の兆候を引き起こします。
3. 静脈充血は炎症過程の全過程に伴って発生し、炎症部位における微小循環の主な病理学的障害を引き起こします。

不完全または真性炎症性充血は、肺の炎症部位への血液充填量の著しい増加と、同時に、血液粘度の上昇、赤血球および血小板の凝集、血栓形成傾向、血流低下、さらには微小血管の一部の枝における血液停滞による顕著な微小循環障害を特徴とします。その結果、血管内皮の腫脹と接着性の増加が起こります。これは、好中球、単球、その他の細胞成分が内皮に接着する条件を作り出します。内皮細胞は腫脹して丸みを帯び、それに伴い内皮間隙が増加し、そこから滲出液が流れ出し、炎症組織への白血球の大量移動が起こります。

滲出とは、タンパク質を含む血液の液体成分（滲出液）が血管壁を通過して炎症組織に滲出することです。滲出のプロセスは主に3つのメカニズムによって決定されます。

1. 血管壁（主に細静脈と毛細血管）の透過性の増加。主に肺炎病原体自体、多数の炎症性メディエーター、および微小循環障害の影響によって引き起こされます。
2. 炎症部位にある血管内の血液濾過圧の上昇。これは炎症性充血の直接的な結果です。
3. 炎症組織の細胞成分の破壊と細胞から放出された高分子成分の破壊により、炎症組織における浸透圧および膠質浸透圧が上昇します。これにより、炎症部位への水分流入が増加し、組織浮腫が増強します。

これら3つのメカニズムはすべて、血液の液体成分を血管から排出し、炎症部位に留まらせることを可能にします。滲出は、拡張した内皮間隙を通して行われるだけでなく、内皮細胞自身によっても積極的に行われます。内皮細胞は血漿マイクロバブルを捕捉し、基底膜へと輸送し、組織へと送り込みます。

炎症性滲出液は、非炎症性由来の滲出液とは組成が大きく異なることを覚えておく必要があります。これは主に、炎症時には、血管壁を損傷する多数の白血球因子の作用によって血管透過性の障害が引き起こされるという事実に起因します。非炎症性浮腫（例えば、血行動態性肺水腫や中毒性肺水腫）では、白血球因子は血管壁にほとんど影響を与えず、血管透過性の障害の程度はより軽度です。

炎症時の血管透過性の著しい低下は、まず第一に、滲出液中のタンパク質含有量が非常に高い（30g/l超）という事実によって説明されます。さらに、血管透過性の軽度の低下では、滲出液中にアルブミンが優位に存在し、血管壁へのより深刻な損傷では、グロブリンやフィブリノーゲンが優位に存在します。

滲出液と漏出液の2つ目の違いは、病理学的滲出液の細胞組成です。滲出液は、主に好中球、単球、マクロファージ、そして炎症が長期にわたる場合にはTリンパ球といった白血球を多く含みます。一方、漏出液は細胞成分を多く含みません。

タンパク質と細胞の構成に応じて、滲出液にはいくつかの種類があります。

1. 漿液性の;
2. 線維性の;
3. 化膿性の;
4. 腐敗した;
5. 出血性の;
6. 混合。

漿液性滲出液は、主に細かく分散したタンパク質（アルブミン）が中程度に増加（30～50 g/l）、体液の比重がわずかに増加（最大 1.015～1.020）、細胞成分（多形核白血球）の含有量が比較的低いという特徴があります。

フィブリン性滲出液は、炎症巣における血管透過性の著しい障害を示します。フィブリノーゲン含有量が非常に高いことが特徴で、損傷組織と接触すると容易にフィブリンに変換されます。フィブリン糸は、滲出液に独特の外観を与え、気道粘膜または肺胞壁の表層に存在する絨毛膜を彷彿とさせます。フィブリン膜は、肺胞上皮細胞の粘膜を損傷することなく容易に剥離できます。フィブリン性滲出液は、いわゆるクループ性炎症（クループ性肺炎を含む）の特徴的な徴候です。

膿性滲出液は、タンパク質と多形核白血球の含有量が非常に高いのが特徴です。膿瘍、気管支拡張症などの化膿性肺疾患に典型的に見られ、しばしば連鎖球菌による炎症を伴います。病原性嫌気性菌がこの細菌叢に加わると、滲出液は腐敗性を示し、汚れた緑色と非常に不快で鋭い臭いを呈します。

出血性滲出液は赤血球含有量が多いのが特徴で、ピンク色または赤色を呈します。滲出液中に赤血球が出現することは、血管壁に著しい損傷があり、血管透過性が低下していることを示しています。

急性炎症が化膿性微生物によって引き起こされた場合、滲出液中には好中球が優勢となります。慢性炎症の場合、滲出液には主に単球とリンパ球が含まれ、好中球は少量存在します。

炎症の病因における中心的な出来事は、炎症部位への白血球の放出です。このプロセスは、微生物、貪食細胞、そして肺組織の損傷細胞自体から放出される様々な走化性因子（細菌ペプチド、一部の補体断片、アラキドン酸代謝物、サイトカイン、顆粒球分解産物など）によって開始されます。

走化性因子と貪食細胞受容体の相互作用の結果、貪食細胞受容体が活性化され、貪食細胞におけるあらゆる代謝プロセスが促進されます。いわゆる「呼吸爆発」が発生し、酸素消費量の稀な増加とその活性代謝物の形成を特徴とします。

これは白血球の接着性を高め、内皮への接着を強めます。白血球の辺縁立位現象が発現します。白血球は偽足を放出し、これが内皮間隙に侵入します。内皮層と基底膜の間に侵入した白血球は、リソソームプロテアーゼを分泌し、基底膜を溶解します。その結果、白血球は炎症部位に侵入し、「アメーバのように」中心へと移動します。

炎症が始まってから最初の 4 ～ 6 時間以内に、好中球が血管床から炎症部位に侵入し、16 ～ 24 時間後に単球が侵入します。単球はここでマクロファージに変化し、その後リンパ球に変化します。

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増殖

炎症性増殖とは、炎症によって失われた組織の特定の細胞要素の増殖と理解されています。増殖プロセスは、炎症の後期段階、すなわち病巣において肺炎の原因となる微生物、死んだ白血球、そして肺組織自体の変性産物が十分に除去された段階で優勢になります。炎症巣の「浄化」は、放出されたリソソーム酵素（プロテアーゼ）とサイトカインの助けを借りて、好中球、単球、肺胞マクロファージによって行われます。

肺組織の増殖は、間質の間葉系要素と肺実質の要素によって起こります。この過程において重要な役割を果たすのは線維芽細胞であり、コラーゲンとエラスチンを合成し、主要な細胞間物質であるグリコサミノグリカンを分泌します。さらに、マクロファージの影響下では、炎症巣において内皮細胞と平滑筋細胞の増殖、および微小血管の腫瘍形成が起こります。

組織が著しく損傷すると、欠損部は増殖する結合組織に置き換えられます。このプロセスは、肺炎の結果として起こりうる肺硬化症の形成の基礎となります。