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2013年11月10日 星期日
神外
2013年11月8日 星期五
游離甲狀腺素的臨床應用
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甲狀腺在 TSH 的刺激下將 T3 和 T4 釋放到血中,進入血流的 T3、T4 會立即和血漿蛋白結合,形成結合態的甲狀腺素在血流中運送。這些結合的蛋白質最主要的是「甲狀腺結合球蛋白」(Thyroxine binding globulin;簡稱 TBG),其餘少數和前白蛋白 (prealbumin) 及白蛋白 (albumin) 結合。下文中所有的 TBG均泛指全部的結合蛋白。
分泌到血中的甲狀腺素是由甲狀腺軸線----「下視丘-腦下腺-甲狀腺」所控制,下視丘分泌 TRH 調節腦下腺對 TSH 的分泌,TSH 又刺激甲狀腺分泌 T4、T3,血中 T4、T3 的濃度會產生負回饋效應抑制 TRH 和 TSH 的分泌,但此項負回饋機制只有游離的 T3 和 T4 可執行。
T4 和 T3
甲狀腺分泌的甲狀腺素中,絕大部份是 T4,T3 只佔很少的比例。分泌到血流中的 T4 有 99.95% 和 TBG 結合,剩下 0.05% 左右沒有和蛋白質結合的稱之為游離型 T4 (Free T4),這些極少量的 free T4 才真正具有生理活性,能執行甲狀腺素的功能。反而大部份與蛋白質結合的 T4 並不具有生理功能,而蛋白質的用途有如倉庫般暫時將 T4 儲存起來。因此測定血中的 total T4 遠不及 free T4 來得有意義,但迄今 total T4 依然在臨床上廣為使用,可能是測定方便,價格低廉的原故吧。
T4 和 TBG 的結合能力很強,因此血中 TBG 濃度發生變化時,常造成 total T4 的濃度跟著改變。健康人的 TBG 通常會維持在恆定狀態,不會隨便改變,但某些非甲狀腺疾病的狀態,如懷孕、雌激素治療、口服避孕藥、急性間歇性紫質沉著症 (acute intermittent porphyria) 等,會造成 TBG 濃度上升,使得 total T4 也跟著異常上升。還有些情形可能造成血中 TBG 濃度下降,包括腎臟病、肝病、惡性腫瘤、肢端肥大症、使用雄性素及類固醇治療等,使得 total T4 跟著下降。上述二種狀態所測得的 total T4 並不能反應出真正的甲狀腺功能,反而容易造成誤判。也因為如此,total T4 在甲狀腺疾病的診斷方面並不算是優良的指標。
體內的 T3 只有 20% 是直接由甲狀腺製造分泌,80% 是在組織中由 T4 脫去一個碘轉換而來,因此 T4 可說是 T3 的前趨物。分泌到血中的 T3 有 99.7% 和 TBG 結合,另外 0.3% 左右未和蛋白質結合的部份稱之為游離型的 T3 (free T3),這些極少數游離的 free T3 具有超強的生理活性,能主宰大部份的甲狀腺功能。雖然 T3 的總量只佔血清中甲狀腺素的 5% 左右,但它所產生的生理代謝活性遠大於T4,主要原因有:
1. T3 和 TBG 之間的結合能力不如 T4 那麼強,因此較容易轉換成游離狀態。
2. T3 的半衰期短,較能反應身體實際狀況。
3. T3 能達到血流交換速率較慢的組織,作用面積較為寬廣。
臨床上採用 T3 來評估甲狀腺功能具有下列優點:
1. 甲狀腺功能發生改變時,T3 通常較早反應出來。
2. 能有效診斷甲狀腺毒症 (thyrotoxicosis) 的發生 (通常只有 T3 和 free T3 上升,T4 經常是正常的)。
3. 甲狀腺亢進治療的患者,T3 能快速有效的反應治療成效。
4. T3 雖然也會像 T4 一樣受到 TBG 濃度的改變而產生變化,但由於 T3 和 TBG 的結合能力較弱,受影響的程度不像 T4 那麼大。
T3 一直被認為是甲狀腺功能亢進的優良指標,但在甲狀腺功能低下方面,屬於特異性較差的項目。因為年紀大的人、活動力低的人 (如久臥病床)、營養狀態不佳的人,血清 T3 的濃度經常是偏低的。這些情形屬於生理反應,而非病理狀態。除非甲狀腺功能嚴重低下,T3 出現了極低的數值可明顯辨別外,其餘生理性低下與病理性低下之間不容易單獨以 T3 來區分。
Free T3 和 Free T4
由上面簡介可知,total T4 和 T3 容易受 TBG 的影響而產生變化,T3 雖沒有 T4 嚴重,但 T3 在特殊的生理狀態下常會發生偏低情形,因此嚴格來說,total T4 和 T3 不見得是診斷甲狀腺功能的最佳選擇。醫學界很早就知道真正左右甲狀腺功能的是游離甲狀腺素---Free T3 和 Free T4,直接定量二者應是最佳選擇,但由於極其微量,以往的檢驗技術難以精確定量,因此發展出利用 total T4 和 T3 uptake 來計算 Free T4 index,藉以間接評估游離甲狀腺素的多少,當然這樣的評估方法特異性較差。隨著科技的進步,放射免疫分析法 (RIA) 開發出 Free T4 的定量套組,但由於 RIA 設備並不普遍,使用率較低。直到近十年,化學冷光分析儀器開始普及,Free T4 及 Free T3 可經由各廠牌的儀器精確定量出來,增加了臨床診斷的正確性。
血中游離甲狀腺素的多少和 TBG 結合的飽和程度有關,TBG 結合了愈多的 T 4、T3 (也就是 TBG愈飽和),就可能有愈多的 T4、T3 游離出來。反之,TBG 飽和度愈差 (尚可結合的空位愈多),游離態的甲狀腺素可能就愈少。但由於人體的甲狀腺素功能決定於游離態的多少而非總量的多少,因此身體會設法改變甲狀腺素的總量來維護血中游離態的穩定。例如當非甲狀腺因素導致 TBG 增加時,TBG 的結合空位變多了,會吸引更多游離態的 T4、T3 與之結合,若果真如此,游離態甲狀腺素變少了,可能造成甲狀腺功能低下。身體為避免此情形發生,會令甲狀腺釋放更多的 T4,將 TBG 的空位適當填補,以維持游離甲狀腺素的衡定。這樣的反應使得 Total T4 上升了,但 Free T4 和 Free T3 還是維持在正常範圍。
因此,測定 Free T4 和 Free T3 的最大用途在於能排除甲狀腺結合球蛋白變化所引起的 total T4 及T3 的升降,區分出真正的甲狀腺疾病或僅是生理性的異常。其判讀原則如下:
由於 Free T3 和 Free T4 是控制甲狀腺功能的真正物質,且不受 TBG 變化的影響,因此直接測定二者最能清楚反應甲狀腺目前的狀態。目前許多醫師改以 Free T4、Free T3 及 TSH 三項來取代以往的甲狀腺常規套組 T4、T3、TSH。
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2013年11月3日 星期日
PAOD
http://www.kmu.edu.tw/~kmcj/data/9006/4733.htm
隨著飲食之西化,糖尿病人口比例增加,及抽菸人口數的增加而導致周邊動脈阻塞,造成病患肢體缺血而產生間歇性跛行,缺血性疼痛甚而肢體缺血性壞死的病例也隨之增加。
如果發生在周邊的動脈阻塞,如股動脈以下的血管病變(peripheral arterial occlusive disease 簡稱PAOD)根據統計在一佰個跛行的病人當中,有四十個病人在飲食及生活改變後症狀會改善,有四十個病人症狀沒有改變,另外有二十個病人則須要進行截肢。
通常股動脈病變的病人會合併有心臟冠狀動脈、大腦動脈、腸動脈及腎動脈等的病變同時存在,因此在評估此類肢體動脈阻塞的病人時,須要合併這些器官血管的檢查。PAOD的病人隨著血管阻塞嚴重的程度,會有以下病情的發展。起初由於腿部肌肉因運動而引起的缺血缺氧造成間歇性跛行,這樣的症狀通常會因為走路而引發,因休息而舒解,而以小腿的肌肉最常發現。其次是缺血更厲害時,連休息狀態都無法獲得足夠的供血量而產生休息疼痛或夜間疼痛的情形,到最後就組織壞死。這些病人通常在一年內有五%會進展到壞死,而且以每年二%的比例惡化下去。在臨床上我們以四個等級來區分PAOD的臨床表現,稱之為Fontaine grading. Grade I是肢體麻感,皮膚溫度下降,Grade II是間歇性跛行;Grade III是息痛(休息疼痛,夜間疼痛);Grade IV則是潰爛壞死。這一部份的動脈阻塞,其粥狀動脈硬化有其好發位置,通常是在膝蓋部的股動脈一膕動脈交界處,如果是愈遠處的阻塞,則以開刀進行血管重建的可能性愈低。當病人症狀輕微時(如Grade I,II),先建議支持性療法,如(1)減輕肥胖。(2)改善貧血/多血的現象。(3)改善高血脂。(4)治療糖尿病。(5)改善其他系統性疾病(如高血壓,心衰竭)。(6)避免使用B型阻斷劑。(7)禁菸。(8)適度運動。其中以抽菸是最大的危險因子,因為它會造成動脈硬化加速,血管收縮並且會抑制側肢循環的形成。在這個階段有八十%的病人還可藉著運動來改善步行距離。至於在藥物上,有幾類藥物可以改善症狀,如pentoxifylline (Trental),可以降低血液黏稠度,改善紅血球變形;Naftidrfuryl,可以改善缺氧細胞的代謝。其他如抗血栓製劑,像Aspirin(Bokey)或是血管擴張劑,如persantin,Loftyl等,都有報告指出可以改善症狀。而其中以前列腺素E1(PGE1)的效果最為有效。PGE1與其他藥物的差別,除了藥理作用之外,它不是口服劑型,而是以針劑行動脈內或靜脈內注射,因此患者必須長期住院接受治療。PGE1具有四大藥理作用:(1)擴張末稍血管。(2)抑制血小板凝集。(3)改善紅血球變形。(4)抑制氧自由基的產生。通常是建議在開刀前先使用二個禮拜的PGE1再進行手術,術後再依病人的狀況來決定 PGE1使用的期間,有可能會使用到一至三個月不等,因此長期住院對改善病人的狀況是必須的。在Fontaine Grade III及Grade IV的病人,PGE1的使用祇是一個輔助性的療法,最重要的,還是能夠進行血管整型或重建。手術的決定因素有幾點:(1)血管阻塞的部位:通常愈靠近肢體末梢的血管,進行重建的機會就愈少,但可評估使用動脈導管進行氣球張,雷射穿洞或是粥狀動脈硬塊切除等替代方法的可能。(2)有否適當的血管可供使用:通常是使用人工血管(近端)或病人自體的大隱靜脈(遠端)。(3)是手術者本身的臨床經驗,這三個因素實際上決定了病人的預後。在進行血管重建手術後,仍然要預防可能發生的併發症,如移植血管栓塞,出血,感染及動脈瘤形成等的可能性,因此定期追蹤,常規服藥是確保安全的唯一方法。病人本身要注意的,就是在出院後,一定要戒菸(包括二手煙),改善高脂血症,糖尿病並且多運動,定期服藥,才是改善生活及病情的不二法門。
原因:
動脈硬化
動脈狹窄
血栓形成(下肢靜脈血栓、心房震顫血栓)
凝血機能異常(先天性蛋白C、S、antithrombin III等缺乏)
高危險群
年紀大:≧50歲。
動脈血管疾病史:頸動脈狹窄、CVA、CAD。
家族史。
抽菸。
過重。
高血壓。
高血脂。
糖尿病。
高胱胺酸血症。
甲狀腺機能低下(hypothyroidism)。
症狀
麻、痛:好發於下肢,尤其小腿肚附近;起初活動時會痛,晚期連休息時都會痛(rest pain)。
間歇性跛行(intermittent claudication)。
蒼白、冰冷、發紫、變黑。
皮膚萎縮、病變、潰瘍、壞疽、傷口癒合不良。
毛髮脫落、指甲脆弱。
繼發感染會引起下肢壞死。
理學檢查
壓迫受力部發紅。
血液灌流回復測試:
肢端抬高至60度,約一分鐘左右後回復其位置,
→膚色應在10-15秒內恢復。
→若40秒內未恢復,表示缺血嚴重。
脈搏減弱,運動後更明顯。
Posterior tibial artery。
Dorsalis pedis。
動脈雜音等。
症狀分級(Fontaine classification)
依血管阻塞的程度,分為四個等級:
Stage I:無症狀,ABI<0.9→去除/改善危險因子、非藥物治療。
Stage IIA:輕微間歇性跛行→開始藥物治療。
Stage IIB:嚴重間歇性跛行→介入性治療。
Stage III:休息或夜間腳痛。
Stage IV:足部皮膚壞死、壞疽、潰瘍或傷口不癒→清瘡、截肢。
6P
冰冷(Poikilothermia or Cold)
蒼白(Pale or Pallor)
疼痛(Pain)
麻木(Paralysis)
脈搏微弱或缺乏(Pulselessness)
感覺異常(Parathesia)
鑑別診斷
感染:蜂窩性組織炎、感染性關節炎
肌肉、韌帶、筋膜、骨關節:痛風、腔室症候群(compartment syndromen)、壞死性筋膜炎、退化性關節炎、結締組織疾病、symptomatic Baker's cyst。、
神經性:神經根壓迫、脊索壓迫(spinal cord compression)。
血管性:動脈阻塞(peripheral arterial occlusive disease)、靜脈阻塞(deep venous thromosis)
診斷
血壓測試:
足踝上臂血壓比(ankle-brachial pressure index/ABPI或ABI,參考值:0.9-1.3):初步標準檢查
腳踝比上臂的收縮壓差值>75 mmHg或ABPI>1.3
→血管壁鈣化(non-compressible vessel)
→進一步作腳趾收縮壓(toe pressure measurement)的檢查
節段血壓(segmental arterial pressure、segmental systolic blood pressure)
趾-踝-膝下-膝上-大腿高位
腳趾pulse waveform的測定
搏動容積記錄(pulse volume record)
步行距離:
最大步行距離(maximal treadmil walking distance)
無痛步行距離(pain-free walking distance)
壓力測試:
Treadmill exercise test
Postocclusive reactive hyperemia test
Toe pulse reappearance time
影像學:
超音波(Dupplex ultrasonography):準確工具
血管攝影(angiography):參考標準(reference standard)
斷層掃描血管攝影(CTA)
核磁共振血管攝影(MRA)
四肢動靜脈疾病的功能檢查項目包括有:(一)搏動容積記錄;(二)杜普勒波形檢查及分段收縮壓檢查;(三)光激脈波圖檢查;(四)運動性動脈功能檢查。
治療
去除/改善危險因子
非藥物治療
藥物治療
侵入性治療:Fontaine Grade III & Grade IV
去除/改善動脈硬化危險因子
治療三高:控制血壓、血糖和血脂。
HbA1C<7%
LDL<100 mg/dL
改善貧血/多血的現象。
改善心臟功能。
改善甲狀腺機能。
戒菸。
減重。
非藥物治療
低肢飲食。
步行運動訓練:每天行走一個小時,漸進性。
足部照顧:
保持溼潤
避免外傷:外傷是造成潰瘍及截肢的重要因素,故不宜赤足。
合適的鞋襪。
藥物治療
抗凝血藥物。
血栓溶解劑。
抗血小板藥物:
阻斷血小板接受器以抑制血小板凝集
Aspirin:
無法改善症狀。
可降低心血管疾病的發生。
有腸胃道出血較不適宜。
Plavix (Clopidogrel) (75 mg):
週邊動脈阻塞疾病預防動脈粥狀硬化的首選用藥,針對PAOD療效比阿斯匹靈好
較無腸胃道的副作用。
亦可降低缺血性中風、心肌梗塞等血管阻塞的危險。
週邊血管擴張劑:
Pletaal (Cilostazol) 2# BID PO:
cAMP phosphodiesterase Ⅲ inhibitor(PDEⅢ inhibitor)inhibitor:
增加血小板及血管中cAMP濃度,產生抗血小板凝集及血管擴張作用。
非均勻性 (nonhomogeneous)擴張作用血管,對股動脈擴張作用較椎動脈、頸動脈或上腸繫膜動脈大,而腎動脈不受影響。
緩解腿部疼痛並改善末梢血液循環。
增加行動能力和生活品質。
預防顱內血管阻塞,避免再次中風。
副作用:頭痛、腹瀉、噁心、紅疹、血液異常。
Promostan (Alprostadil) (20 mcg/Amp) 2 Amp Q12H in N/S 500 mL IV slow drip
Trental (Pentoxifylline) 1# BID PO:
改變血液黏稠度,血液循環促進劑,改善末梢血管循環。
藉對紅血球變形的影響,抑制血小板凝集及減低血液粘稠度。
改善走路能力的效果較差。
副作用:眩暈、嗜睡、視線模糊,低血壓、臉部潮紅、消化不良、噁心及嘔吐等。
Sibelium (Flunarizine):
選擇性鈣離子通道阻斷劑。
可改善週邊血管障礙引起的症狀,緩解間歇性跛行症狀。
副作用:倦怠、嗜睡及憂鬱等。
Misudin (Buflomedil):
增加紅血球變形性,促進末梢血管擴張,改善血液循環。
副作用:胃腸不適、頭痛眩暈、噁心、皮膚潮紅。
乙型阻斷劑(β型阻斷劑)若無絕對禁忌仍可使用,可降低PAOD病人發生CAD的機會。
降血脂藥(Statin)
ACEi或ARB。
侵入性治療
週邊血管導管。
手術。
長期輔以抗血小板藥物治療。
週邊血管導管
經皮穿刺動脈腔內整型術(percutaneous transluminal angioplasty)
氣球擴張術。
支架。
手術治療:
人工或自體動脈繞道手術(bypass surgery)。
其他治療:
高壓氧治療(HBO)。
資料來源
家庭醫師臨床手冊第二版
原因:
動脈硬化
動脈狹窄
血栓形成(下肢靜脈血栓、心房震顫血栓)
凝血機能異常(先天性蛋白C、S、antithrombin III等缺乏)
高危險群
年紀大:≧50歲。
動脈血管疾病史:頸動脈狹窄、CVA、CAD。
家族史。
抽菸。
過重。
高血壓。
高血脂。
糖尿病。
高胱胺酸血症。
甲狀腺機能低下(hypothyroidism)。
症狀
麻、痛:好發於下肢,尤其小腿肚附近;起初活動時會痛,晚期連休息時都會痛(rest pain)。
間歇性跛行(intermittent claudication)。
蒼白、冰冷、發紫、變黑。
皮膚萎縮、病變、潰瘍、壞疽、傷口癒合不良。
毛髮脫落、指甲脆弱。
繼發感染會引起下肢壞死。
理學檢查
壓迫受力部發紅。
血液灌流回復測試:
肢端抬高至60度,約一分鐘左右後回復其位置,
→膚色應在10-15秒內恢復。
→若40秒內未恢復,表示缺血嚴重。
脈搏減弱,運動後更明顯。
Posterior tibial artery。
Dorsalis pedis。
動脈雜音等。
症狀分級(Fontaine classification)
依血管阻塞的程度,分為四個等級:
Stage I:無症狀,ABI<0.9→去除/改善危險因子、非藥物治療。
Stage IIA:輕微間歇性跛行→開始藥物治療。
Stage IIB:嚴重間歇性跛行→介入性治療。
Stage III:休息或夜間腳痛。
Stage IV:足部皮膚壞死、壞疽、潰瘍或傷口不癒→清瘡、截肢。
6P
冰冷(Poikilothermia or Cold)
蒼白(Pale or Pallor)
疼痛(Pain)
麻木(Paralysis)
脈搏微弱或缺乏(Pulselessness)
感覺異常(Parathesia)
鑑別診斷
感染:蜂窩性組織炎、感染性關節炎
肌肉、韌帶、筋膜、骨關節:痛風、腔室症候群(compartment syndromen)、壞死性筋膜炎、退化性關節炎、結締組織疾病、symptomatic Baker's cyst。、
神經性:神經根壓迫、脊索壓迫(spinal cord compression)。
血管性:動脈阻塞(peripheral arterial occlusive disease)、靜脈阻塞(deep venous thromosis)
診斷
血壓測試:
足踝上臂血壓比(ankle-brachial pressure index/ABPI或ABI,參考值:0.9-1.3):初步標準檢查
腳踝比上臂的收縮壓差值>75 mmHg或ABPI>1.3
→血管壁鈣化(non-compressible vessel)
→進一步作腳趾收縮壓(toe pressure measurement)的檢查
節段血壓(segmental arterial pressure、segmental systolic blood pressure)
趾-踝-膝下-膝上-大腿高位
腳趾pulse waveform的測定
搏動容積記錄(pulse volume record)
步行距離:
最大步行距離(maximal treadmil walking distance)
無痛步行距離(pain-free walking distance)
壓力測試:
Treadmill exercise test
Postocclusive reactive hyperemia test
Toe pulse reappearance time
影像學:
超音波(Dupplex ultrasonography):準確工具
血管攝影(angiography):參考標準(reference standard)
斷層掃描血管攝影(CTA)
核磁共振血管攝影(MRA)
四肢動靜脈疾病的功能檢查項目包括有:(一)搏動容積記錄;(二)杜普勒波形檢查及分段收縮壓檢查;(三)光激脈波圖檢查;(四)運動性動脈功能檢查。
治療
去除/改善危險因子
非藥物治療
藥物治療
侵入性治療:Fontaine Grade III & Grade IV
去除/改善動脈硬化危險因子
治療三高:控制血壓、血糖和血脂。
HbA1C<7%
LDL<100 mg/dL
改善貧血/多血的現象。
改善心臟功能。
改善甲狀腺機能。
戒菸。
減重。
非藥物治療
低肢飲食。
步行運動訓練:每天行走一個小時,漸進性。
足部照顧:
保持溼潤
避免外傷:外傷是造成潰瘍及截肢的重要因素,故不宜赤足。
合適的鞋襪。
藥物治療
抗凝血藥物。
血栓溶解劑。
抗血小板藥物:
阻斷血小板接受器以抑制血小板凝集
Aspirin:
無法改善症狀。
可降低心血管疾病的發生。
有腸胃道出血較不適宜。
Plavix (Clopidogrel) (75 mg):
週邊動脈阻塞疾病預防動脈粥狀硬化的首選用藥,針對PAOD療效比阿斯匹靈好
較無腸胃道的副作用。
亦可降低缺血性中風、心肌梗塞等血管阻塞的危險。
週邊血管擴張劑:
Pletaal (Cilostazol) 2# BID PO:
cAMP phosphodiesterase Ⅲ inhibitor(PDEⅢ inhibitor)inhibitor:
增加血小板及血管中cAMP濃度,產生抗血小板凝集及血管擴張作用。
非均勻性 (nonhomogeneous)擴張作用血管,對股動脈擴張作用較椎動脈、頸動脈或上腸繫膜動脈大,而腎動脈不受影響。
緩解腿部疼痛並改善末梢血液循環。
增加行動能力和生活品質。
預防顱內血管阻塞,避免再次中風。
副作用:頭痛、腹瀉、噁心、紅疹、血液異常。
Promostan (Alprostadil) (20 mcg/Amp) 2 Amp Q12H in N/S 500 mL IV slow drip
Trental (Pentoxifylline) 1# BID PO:
改變血液黏稠度,血液循環促進劑,改善末梢血管循環。
藉對紅血球變形的影響,抑制血小板凝集及減低血液粘稠度。
改善走路能力的效果較差。
副作用:眩暈、嗜睡、視線模糊,低血壓、臉部潮紅、消化不良、噁心及嘔吐等。
Sibelium (Flunarizine):
選擇性鈣離子通道阻斷劑。
可改善週邊血管障礙引起的症狀,緩解間歇性跛行症狀。
副作用:倦怠、嗜睡及憂鬱等。
Misudin (Buflomedil):
增加紅血球變形性,促進末梢血管擴張,改善血液循環。
副作用:胃腸不適、頭痛眩暈、噁心、皮膚潮紅。
乙型阻斷劑(β型阻斷劑)若無絕對禁忌仍可使用,可降低PAOD病人發生CAD的機會。
降血脂藥(Statin)
ACEi或ARB。
侵入性治療
週邊血管導管。
手術。
長期輔以抗血小板藥物治療。
週邊血管導管
經皮穿刺動脈腔內整型術(percutaneous transluminal angioplasty)
氣球擴張術。
支架。
手術治療:
人工或自體動脈繞道手術(bypass surgery)。
其他治療:
高壓氧治療(HBO)。
資料來源
家庭醫師臨床手冊第二版
前列腺素之合成與作用機轉
http://www.tma.tw/ltk/90440643.htm
前 言
人體是由無數特化的細胞所構成,對於人體各項生理機能之研究必須由其基本單位—細胞之細微結構及其生化反應著手進行深入的剖析。人類胞最外層是由一具選擇性擴散作用之半透膜所包圍,其厚度約70-100A細胞膜主要功能建立一結構與功能的屏障介於細胞內環境與細胞外環境間。本文主題在探討細胞膜成分及發炎細胞與發炎反應之關係。
人體是由無數特化的細胞所構成,對於人體各項生理機能之研究必須由其基本單位—細胞之細微結構及其生化反應著手進行深入的剖析。人類胞最外層是由一具選擇性擴散作用之半透膜所包圍,其厚度約70-100A細胞膜主要功能建立一結構與功能的屏障介於細胞內環境與細胞外環境間。本文主題在探討細胞膜成分及發炎細胞與發炎反應之關係。
必需脂肪酸—linoleic acid、linolenic acid、arachidonic acid
首先要瞭解細胞膜之組成包含多重不飽和磷脂(polyunsaturated phospholipid),蛋白質和膽固醇,三者中蛋白質即佔了一半以上的成份。多重不飽和磷脂對於體內炎症反應之發生扮演極重要的角色。
首先要瞭解細胞膜之組成包含多重不飽和磷脂(polyunsaturated phospholipid),蛋白質和膽固醇,三者中蛋白質即佔了一半以上的成份。多重不飽和磷脂對於體內炎症反應之發生扮演極重要的角色。
人體內數種長鏈不飽和脂肪酸為油酸(oleic acid)、棕櫚油酸(palmitoleic acid)、亞麻油酸(linoleic acid)、亞麻脂酸(linolenic acid)和花生四烯酸(arachidonic acid,以下簡稱AA)等;後三者人體內無法自行合成,必需由日常食物攝取,此三種脂肪酸稱為必需脂肪酸,對於人體正常機能之維護是不可或缺的。
前列腺素之發現
由化學結構得知花生四烯酸為帶有二十個碳的多重不飽和脂肪酸,其中四個碳為雙鍵的結合,亞麻油酸和花生四烯酸皆易氧化而形成一序列的生物活性介質。早在六十餘年前已有生化學家開始研究此類化合物,因此發現前列腺素(prostaglandin),之後此化合物陸續被發現它是廣泛地存在於體內各器官組織中。前列腺素相關的產物本質上為局部近程的活性介質,一旦炎症反應發生,它可以迅速地生成而在局部組織進行其活性作用。
花生四烯酸之來源
花生四烯酸除由日常食物取得外,亦可由亞麻油酸轉變形成。AA代謝產物在受傷組織、發炎的細胞及癌症發生之基本角色亦逐漸被挖掘。體內AA主要存於細胞膜成分之磷脂內,當細胞膜上之受體(receptor)遭遇外來刺激時,細胞接受到活化的訊息,發炎細胞中所含特殊的環氧化瓷立即被活化,作用於AA而釋放出內原性的過氧化物之衍生物包括前列腺素G2和前列腺素H2。除此之外當細胞壞死或有計劃自然死亡(apoptosis)時,AA亦會從溶解的細胞膜中釋放出。細胞對於AA之釋放和其代謝衍生物之形成具有調節作用,此為一細微的調控方式以維持適當的基本生理機能(1,2)。
環氧化瓷(cyclo-oxygenase)-COX-1, COX-2花生四烯酸轉變成前列腺素之生化學反應過程必須要經環氧化瓷之作用才能進行,已知環氧化瓷分為兩類:一為COX-1,存在於大部分的前列腺素—製造細胞;另一為COX-2。此瓷則是在細胞暴露於生長激素(growth factor)和細胞動素(cytokin)時被誘導出。COX-1主要存於endoplasmic reticulum中;COX-2主要存於核膜上,COX-1具有降低血小板凝集作用及減少組織中由AA所引起之炎症反應,COX-2則與腎臟異常、心臟發育及生育功能有關。近來醫學研究已證實服用低劑量的aspirin可減少心肌梗塞之發病率,此與aspirin藥理作用抑制COX環氧化瓷作用有關(3)。
前列腺素在體內之合成
體內不同的細胞各有不一樣的瓷以作用於eicosanoids之合成,例如吞噬細胞主要為刺激使前列腺素合成。在皮膚經UV照射的實驗顯示被照射之上皮細胞會合成PGE2,此產物部分是由cytosolic phospholipidase所促成,皮膚經UV照射呈現紅斑就是因PGE2促進真皮層發生炎症反應,及使微血管擴張和增高血管通透性導致局部組織水腫有關(4)。
前列腺素之發現
由化學結構得知花生四烯酸為帶有二十個碳的多重不飽和脂肪酸,其中四個碳為雙鍵的結合,亞麻油酸和花生四烯酸皆易氧化而形成一序列的生物活性介質。早在六十餘年前已有生化學家開始研究此類化合物,因此發現前列腺素(prostaglandin),之後此化合物陸續被發現它是廣泛地存在於體內各器官組織中。前列腺素相關的產物本質上為局部近程的活性介質,一旦炎症反應發生,它可以迅速地生成而在局部組織進行其活性作用。
花生四烯酸之來源
花生四烯酸除由日常食物取得外,亦可由亞麻油酸轉變形成。AA代謝產物在受傷組織、發炎的細胞及癌症發生之基本角色亦逐漸被挖掘。體內AA主要存於細胞膜成分之磷脂內,當細胞膜上之受體(receptor)遭遇外來刺激時,細胞接受到活化的訊息,發炎細胞中所含特殊的環氧化瓷立即被活化,作用於AA而釋放出內原性的過氧化物之衍生物包括前列腺素G2和前列腺素H2。除此之外當細胞壞死或有計劃自然死亡(apoptosis)時,AA亦會從溶解的細胞膜中釋放出。細胞對於AA之釋放和其代謝衍生物之形成具有調節作用,此為一細微的調控方式以維持適當的基本生理機能(1,2)。
環氧化瓷(cyclo-oxygenase)-COX-1, COX-2花生四烯酸轉變成前列腺素之生化學反應過程必須要經環氧化瓷之作用才能進行,已知環氧化瓷分為兩類:一為COX-1,存在於大部分的前列腺素—製造細胞;另一為COX-2。此瓷則是在細胞暴露於生長激素(growth factor)和細胞動素(cytokin)時被誘導出。COX-1主要存於endoplasmic reticulum中;COX-2主要存於核膜上,COX-1具有降低血小板凝集作用及減少組織中由AA所引起之炎症反應,COX-2則與腎臟異常、心臟發育及生育功能有關。近來醫學研究已證實服用低劑量的aspirin可減少心肌梗塞之發病率,此與aspirin藥理作用抑制COX環氧化瓷作用有關(3)。
前列腺素在體內之合成
體內不同的細胞各有不一樣的瓷以作用於eicosanoids之合成,例如吞噬細胞主要為刺激使前列腺素合成。在皮膚經UV照射的實驗顯示被照射之上皮細胞會合成PGE2,此產物部分是由cytosolic phospholipidase所促成,皮膚經UV照射呈現紅斑就是因PGE2促進真皮層發生炎症反應,及使微血管擴張和增高血管通透性導致局部組織水腫有關(4)。
肥胖細胞(mast cells)及Langerhans細胞主要合成物為PGD2呈現周邊血管擴張作用及抑制血小板凝集作用,同時有誘導睡眠及使體溫降低作用;而PGF2α可由皮膚上皮細胞及某些器官所合成,具有血管收縮作用,刺激纖維芽細胞增生作用,其在懷孕婦女生產時亦是重要的活性介質。
在某些組織細胞,花生四烯酸之釋放也可間接由phospholipase C所促成,例如血小板,phospholipase C作用於含有肌醇(inositol)之磷脂(phosphatidylinositol)上而產生diacylglycerol之中間產物,再經特殊的diacylglycerol lipase作用才釋出游離的AA(圖1)。值得一提的是diacylglycerol對於protein kinase C之活化為一極重要之共同因子(cofactor),因此可知磷脂代謝物促成的protein kinase C活化與細胞內訊息傳遞網路亦有關 係(5)。
前列腺素與炎症反應之關係及其生理作用
前列腺素序列物質各表現出相異的生理作用,例如PGE1和PGE2即呈現完全不同的作用。PGE1具有抗發炎反應之作用,PGE1類似於類固醇,阿斯匹靈及其他非類固醇抗發炎藥(NSAID)之藥理作用;PGE2相反地會促使炎症反應之發生。PGE1和PGE2間之相互關係為一微妙的調節機轉。PGE2對體內不同的器官組織呈現許多不同的作用:對皮膚,其會刺激上皮細胞增生,促使傷口癒合,抑制接觸性過敏反應,使真皮層微血管擴張,血漿滲出,增加膠原纖維生合成。PGE2可協同加強histamine及bradykinin對血管之通透性作用。對腎臟,PGE2主要對ADH之腎小管水份再吸收呈現拮抗作用。對消化道則具有抑制胃液分泌之作用。前列腺素另一產物為血栓素A2(thromboxane A2),具有強力的血管收縮作用,對促成第二波之血小板凝集作用為一重要之中介物質。血栓素A2之半衰期僅為30秒,且其會自動水解成不活性的分解產物—血栓素B2。
脂氧化作用 lipoxygenation
發炎細胞及組織亦可經另一路徑進行花生四烯酸之代謝,此為脂氧化作用(lipoxygenation),過程中包括一序列生化反應而生成之代謝產物為HPETEs (hydroperoxyeicosatetranoic acid compounds) HETEs (hydroxyeicosa tetranoic acids)及leukotriene A4 (以下簡稱LT A4)。LT A4在嗜中性白血球及某些吞噬細胞會更進而代謝成leukotriene B4 (簡稱LT B4),在其他細胞例如肥胖細胞、嗜鹼性細胞和吞噬細胞,LT A4再經與glutathione作用則生成LT C4,LT D4及E4則又是其再接下來的代謝產物。LT C4、D4、E4為吾人熟知的slow-reacting substances of anaphylaxis (SRS-As),LT C4、D4及E4皆會造成強烈血管收縮和增加血管通透性,主要作用標的為小靜脈。LT B4可造成白血球聚集及黏附在小靜脈之內皮細胞上,同時亦是一種強力的趨化性(chemotaxis)物質(圖2),會吸引嗜中性白血球、嗜伊紅性白血球及單核球細胞,使動員到局部發炎組織來 (表1)。
阻斷前列腺素合成及抑制環氧化瓷有關的藥理作用
類固醇被廣泛地使用於抑制許多炎症疾病有關的組織破壞,包括過敏性反應、類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis)和全身性紅斑狼瘡(SLE)。類固醇是經由其能誘導合成一種phospholipase A2之抑制劑,進而使發炎細胞、細胞膜內AA之釋放途徑被阻斷,此調節性抑制劑為一蛋白質一一lipocortin。
前列腺素與炎症反應之關係及其生理作用
前列腺素序列物質各表現出相異的生理作用,例如PGE1和PGE2即呈現完全不同的作用。PGE1具有抗發炎反應之作用,PGE1類似於類固醇,阿斯匹靈及其他非類固醇抗發炎藥(NSAID)之藥理作用;PGE2相反地會促使炎症反應之發生。PGE1和PGE2間之相互關係為一微妙的調節機轉。PGE2對體內不同的器官組織呈現許多不同的作用:對皮膚,其會刺激上皮細胞增生,促使傷口癒合,抑制接觸性過敏反應,使真皮層微血管擴張,血漿滲出,增加膠原纖維生合成。PGE2可協同加強histamine及bradykinin對血管之通透性作用。對腎臟,PGE2主要對ADH之腎小管水份再吸收呈現拮抗作用。對消化道則具有抑制胃液分泌之作用。前列腺素另一產物為血栓素A2(thromboxane A2),具有強力的血管收縮作用,對促成第二波之血小板凝集作用為一重要之中介物質。血栓素A2之半衰期僅為30秒,且其會自動水解成不活性的分解產物—血栓素B2。
脂氧化作用 lipoxygenation
發炎細胞及組織亦可經另一路徑進行花生四烯酸之代謝,此為脂氧化作用(lipoxygenation),過程中包括一序列生化反應而生成之代謝產物為HPETEs (hydroperoxyeicosatetranoic acid compounds) HETEs (hydroxyeicosa tetranoic acids)及leukotriene A4 (以下簡稱LT A4)。LT A4在嗜中性白血球及某些吞噬細胞會更進而代謝成leukotriene B4 (簡稱LT B4),在其他細胞例如肥胖細胞、嗜鹼性細胞和吞噬細胞,LT A4再經與glutathione作用則生成LT C4,LT D4及E4則又是其再接下來的代謝產物。LT C4、D4、E4為吾人熟知的slow-reacting substances of anaphylaxis (SRS-As),LT C4、D4及E4皆會造成強烈血管收縮和增加血管通透性,主要作用標的為小靜脈。LT B4可造成白血球聚集及黏附在小靜脈之內皮細胞上,同時亦是一種強力的趨化性(chemotaxis)物質(圖2),會吸引嗜中性白血球、嗜伊紅性白血球及單核球細胞,使動員到局部發炎組織來 (表1)。
阻斷前列腺素合成及抑制環氧化瓷有關的藥理作用
類固醇被廣泛地使用於抑制許多炎症疾病有關的組織破壞,包括過敏性反應、類風濕性關節炎(rheumatoid arthritis)和全身性紅斑狼瘡(SLE)。類固醇是經由其能誘導合成一種phospholipase A2之抑制劑,進而使發炎細胞、細胞膜內AA之釋放途徑被阻斷,此調節性抑制劑為一蛋白質一一lipocortin。
另一類抗發炎性藥劑亦常被用於治療炎症性疾病的為NSAID (nonsteroid anti-inflammatory disease),包括aspirin、indomethacin、ibuprofen和piroxicam,這些藥物是經由抑制還氧化瓷作用以抑制組織炎症反應之進行(圖1)。
結 語
體內前列腺素之合成部分是以食入的必需脂肪酸為原料,生化研究亦發現大部分PGE1(抗發炎反應)之合成依賴亞麻油酸,而PGE2(促進炎症反應)則是由花生四烯酸合成,且PGE1似具有抑制PGE2合成之作用。因此當攝取食物中缺乏或不足量的亞麻油酸成份,或食入過度豐富的AA時,體內傾向於合成過多的PGE2,使個體易發生過度的炎症性疾病,可能使病人較易對微小的刺激,例如體內微量的自體抗原發生反應,漸漸導致自體免疫性疾病之發生(6)。
結 語
體內前列腺素之合成部分是以食入的必需脂肪酸為原料,生化研究亦發現大部分PGE1(抗發炎反應)之合成依賴亞麻油酸,而PGE2(促進炎症反應)則是由花生四烯酸合成,且PGE1似具有抑制PGE2合成之作用。因此當攝取食物中缺乏或不足量的亞麻油酸成份,或食入過度豐富的AA時,體內傾向於合成過多的PGE2,使個體易發生過度的炎症性疾病,可能使病人較易對微小的刺激,例如體內微量的自體抗原發生反應,漸漸導致自體免疫性疾病之發生(6)。
因此日常食物之攝取,適量的必需脂肪酸對人體而言是極為重要的一一尤其是亞麻油酸為不可缺乏的,除外,微量的鋅、鎂、維他命C及B6可促進PGE1及PGE2之正常合成。
參考文獻
參考文獻
- Smith Wl: Prostanoid synthesis and mechanisms of action. Am physiol 1992;263:F181.
- Needleman P: Arachidonic acid metabolism. Annu Rev Biochem 1986;55:69.
- Day L, Barnfreld M: Who should be taking aspirin? Practitioner 1995;239:426.
- Gresham A: Increased synthesis of high-molecular-weight CPLA2 mediates early UV-induced PGE2 in human skin. Am J physiol 1996;39:C 1037.
- Nakamura S: Lipid mediators and protein kinase C activation for the intracellular signaling networks. J Brochem 1994;115:1029.
- Richter MA: Clinical Immunology, 2nd ed. Williams & Wilkins 1982;205-207.
- Rubin E, Farber JL: Pathology. J.B. Lippincott, 1988;47-48.
表1 Arachidonic acid代謝物之生物活性作用(7)
AA代謝物 生物活性作用
PGE2、PGD2、PGI2 誘導血管擴張,氣管擴張,抑制發炎細胞機能
PGF2α 誘導血管擴張,氣管擴張
TxA2 誘導血管收縮,氣管收縮
LT B4 對吞噬細胞之趨化性,刺激吞噬細胞之黏附,
加強微細血管之通透性
LT C4、LT D4、LT E4 誘導平滑肌收縮,使吸呼收縮,增加微細血管
之通透性
PGE2、PGD2、PGI2 誘導血管擴張,氣管擴張,抑制發炎細胞機能
PGF2α 誘導血管擴張,氣管擴張
TxA2 誘導血管收縮,氣管收縮
LT B4 對吞噬細胞之趨化性,刺激吞噬細胞之黏附,
加強微細血管之通透性
LT C4、LT D4、LT E4 誘導平滑肌收縮,使吸呼收縮,增加微細血管
之通透性
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