脓毒性休克期间间质的作用：了解液体动力学的关键？
脓毒性休克期间间质的作用：了解液体动力学的关键？
Summer
背景
间质在维持体液平衡方面起着至关重要的作用，虽然传统上并不包括在循环的概念理解中。体液平衡调节是脓毒性休克的一个重要方面，体液平衡与预后之间存在众所周知的联系。跨毛细血管血流的调节是了解脓毒症期间体液平衡的首要关键。
正文
脓毒症期间毛细血管通透性增加，这被认为是解释炎症期间毛细血管滤过增加的必要和充分条件。然而，在内皮壁的另一侧，间质可能在驱动毛细血管渗漏方面发挥着更大的作用。事实上，间质细胞外基质形成了复杂的凝胶状结构，嵌入胶原骨架中，能够通过降低静水压直接吸引血管内液体。因此，间质并不像人们长期以来认为的那样只是一个被动的储存库，而很可能是脓毒症期间调节体液平衡的主要决定因素。但迄今为止，间质在脓毒症和脓毒性休克期间的作用在很大程度上仍被忽视。对间质的全面认识可能会启发我们对脓毒性休克病理生理学的理解。总体而言，我们发现了脓毒性休克病理生理学与间质之间的五个潜在交叉点：1.水肿形成增加，与器官功能和代谢物扩散相互影响；2.间质压力调节，增加跨毛细血管流量；3.细胞外基质改变；4.间质分泌炎症介质；5.淋巴外流减少。
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背景
间质可定义为存在于任何特定组织细胞之间的间隙，通常是虚拟空间，但其本身也是一种结构组织。活体显微镜技术的进步使得人们能够描述由厚厚的胶原蛋白束划定的充满液体的多边形大解剖空间（图 1），尤其是在皮下和消化道黏膜下层。间质约占体重的 20%，通常被称为液体室，与毛细血管壁分隔的血管室相对应。传统上，间质并不包括在循环的概念理解中。然而，在心血管系统和淋巴系统之间，间质是连续体液循环的重要环节，它维持着全身的平衡（输送代谢基质、废物和免疫介质）。体液在血液和间质之间的持续转移受所谓的Starling力控制。在脓毒症和脓毒性休克期间，Starling力的急剧变化会导致毛细血管严重渗漏，造成低血容量，这是脓毒性休克早期阶段的特征。脓毒性休克后期常见的弥漫性水肿的发生也与毛细血管渗漏直接相关，尽管这种关系被水肿的临床识别延迟所掩盖。脓毒症引起的水肿会因液体治疗而加重，通常被称为液体超负荷。近年来，它已被确认为脓毒性休克患者发病率和死亡率的一个主要预后因素。
图1，间质的三维结构。充满液体的空间示意图，由一侧衬有细胞的胶原蛋白束网络支撑。
由于间质扩张，脓毒性休克患者可以在几天内增加多达三分之一的体重，因此这个“第三空间”值得密切关注，应该被重症监护者理解为一个整体。间质长期以来一直被忽视，被认为是被动的储液器，而血管室是唯一的焦点。在过去的几十年中，人们取得了重大的生理学发现，揭示了间质在急性炎症期间如何发挥重要作用，特别是在调节毛细血管滤过方面。
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总体而言，我们已经确定了脓毒性休克病理生理学和间质之间的五个潜在交叉点（图2）：1.水肿形成增加，与器官功能和代谢物扩散相互作用;2.间质压力自我调节，增加经毛细血管流量;3.细胞外基质（ECM）的改变;4.炎症介质的间质分泌;5.淋巴流出减少。
图2，间质可能与脓毒症病理生理学相互作用的拟议机制。表示毛细血管床周围的间质室的示意图（红色：动脉侧，蓝色：静脉侧）。淋巴管显示为绿色
为了阐明间质在脓毒性休克病理生理学中的潜在作用，我们旨在回顾文献并总结这些特定轴上的当前知识，以及与间质探索相关的方法学方面。
间质解剖学和组织学
间质传统上被定义为分隔血管和细胞的液体隔室。最近研究表明，间质空间在组织和器官边界上是连续的，允许颗粒在结肠壁各层之间或通过皮下和筋膜移动。每个器官中都发现间质组织，但其程度在不同的“母体”组织之间差异很大。间质的结构和组成也可能有所不同，但在外周血管周围的间质以及与真皮和腺基膜相关的松散结缔组织中仍然相似。尽管间质组成早已为人所知，但其三维结构直到最近才被观察到，特别是由于体内显微镜的进展（图1）。通常，细胞外基质（ECM）由三维纤维胶原网络支架，其中胶原纤维形成20μm宽的厚束。微纤维-弹性蛋白框架也附着在胶原束上，将应力均匀地分布到结构上。研磨物质由蛋白聚糖形成，蛋白聚糖由与核心蛋白共价连接的糖胺聚糖（GAG）组成，但也由游离GAG透明质酸组成。GAG是由重复的二糖单元组成的长线性结构。它们是高度极性的，吸引水，形成凝胶状结构。GAG与ECM的胶原结构相互作用，但也被发现在组织液中未结合。组织液本身是血浆的超滤液，蛋白质浓度约为其50%。ECM由间充质细胞衬里和支持。
水肿形成：急性间质性水肿的起源和后果
当炎症存在于限定区域时，血管血流量和通透性区域增加，以便能够快速募集控制病原体所需的体液（例如抗体、补体）和细胞元件（中性粒细胞、单核细胞）。在脓毒症期间，先天免疫的全能过度激活导致弥漫性内皮改变，导致宏观和微观循环功能障碍。内皮屏障改变可能是毛细血管水平最相关的后果，内皮壁各层受损，导致毛细血管渗漏。VE-钙粘蛋白是内皮细胞间连接的主要成分。由炎性细胞因子（TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-10）诱导的内化足以单独分解细胞间连接，从而增强血管通透性，这也受到其他因素的影响，例如糖萼改变。 血管通透性通常被认为是脓毒性休克期间驱动和维持毛细血管渗漏的必要和充分因素。然而，应该记住，其他“力量”在起作用并驱动脓毒症相关的液体超负荷。
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Starling原则
欧内斯特-亨利-斯塔林（Ernest Henry Starling）于 1896 年首次描述了毛细血管过滤以及水肿形成的病理生理学。跨毛细血管过滤的发生与多种因素有关，用下面的公式表示：
其中 Jv 是每秒经内皮滤过量；Kf 是膜过滤系数；Pc 是毛细血管静水压；Pi 是间质静水压；πc 是毛细血管胶体渗透压 (COP)；πi 是间质胶体渗透压；σ 是血浆蛋白反射系数；ΔPf 是净滤过压。
毛细血管静水压从动脉末端的约 30-40 mmHg 下降到静脉末端的 10-15 mmHg。血浆压力和间质压力分别约为 28 mmHg和 8 mm Hg。正常的间质压力为轻微负压，介于 - 1 和 - 3 mmHg 之间。Starling原理的经典观点预测，液体的吸收（从间质到血管腔）应发生在毛细血管的静脉端，原因是此时 Pc 和 πi 下降，并部分补偿了滤过量。莱维克和米歇尔于 2010 年根据大量先前的实验数据对这一经典观点进行了修正，并提出了 "无稳态滤过 "规则。事实上，他们的研究表明，考虑到内皮屏障中的蛋白质反射元件实际上是糖萼纤维基质，其作用类似于超滤筛，因此可以用糖萼下 COP (πg)取代经典Starling公式中的πi。由于细胞间隙中的高速流动，间质蛋白无法通过糖萼下空间扩散回去，πg 仍低于πi（约 10%）但保持不变[21]，而经典观点认为间质压力可以忽略不计。这就解释了为什么在稳态下，尽管静脉中的 Pc 下降到 πc 以下，却没有观察到滤过现象。然而，由于 Pc 急剧下降和 πc 上升，瞬时吸收仍可能发生，例如在大出血期间。肠粘膜和肾小管周围间质也会自然吸收.
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预防水肿的因素
因此，修订后的Starling原理指出，在稳定状态下，淋巴引流等于经毛细血管过滤。因此，水肿的形成是由于毛细血管过滤增加和/或淋巴外流减少之间的不平衡造成的。在生理学中，Guyton 对防止水肿的机制进行了大量描述。首先，毛细血管过滤的增加会通过稀释降低间质张力压力来增加间质容积，这反过来又会减少过滤。另一个防止水肿形成的保护因素是间质顺应性，其定义是在间质容积（ΔVi）增加的情况下，间质压力（ΔPif）的变化。在脱水基线状态和过度脱水的初始阶段，容量-压力曲线的形状呈线性，可保护组织免受水肿的形成（图 3，实线）。当极度脱水时，顺应性可能是无限的，在皮肤和肌肉间质中会观察到容量-压力曲线的平台。皮下间质组织尤其具有顺应性，可积聚大量水肿。在液体超负荷时，皮下间质对总体积的确切贡献很难评估，但可能超过 50%，因为皮肤和肌肉在稳态时已占细胞外总体积的三分之二。
图3，稳态和炎症期间的间质压力-体积关系。间质容量-压力关系的一般形状（实线）与间质容积（Vi）和压力（Pif）的正常值（A）。顺应性（∆Vi/∆Pif）在脱水和过度脱水的初期是恒定的。在 Pif 达到最大值（∆Pif 最大值）后，顺应性会增加到无穷大（P/V 曲线上的平台）（反映了滤过过程中的最大反压）。当间质容积过度增加时，顺应性再次下降。在炎症期间，这种关系会发生变化（红色虚线）。如果滤过受阻（从而阻止容积增加），例如毛细血管流动中断，Pif 会突然下降（B）。如果毛细血管流动得以维持，滤过率可能会增加 10-20 倍，Vi 就会在压力变化不大的情况下迅速膨胀（C）。
液体超负荷是脓毒性休克期间毛细血管渗漏的一种表现形式和预后因素
在脓毒性休克的初期治疗中，往往需要大量的复苏液来补偿毛细血管渗漏。水肿积聚在所有组织中，尤其是皮下组织，反映了毛细血管渗漏的强度。近年来，水肿的发展（即液体超负荷）已被确定为脓毒性休克患者发病率和死亡率的主要预后因素。然而，体液超负荷与不良预后之间的关系尚未完全明了。首先，可以说急性期毛细血管渗漏的强度与休克的严重程度直接相关。然而，在发现这种关联的众多研究中，大多数研究都是根据最初休克的严重程度来调整死亡率的。此外，对脓毒性休克患者进行的观察性研究发现，体液呈负平衡的患者预后较好，这表明间质水肿本身就可能造成危害。间质水肿会增加细胞间隙，长期以来一直被认为是影响组织氧合的关键因素。事实上，二氧分子（O2）是一种 "疏水 "的非极性分子，在水中的溶解度和扩散度都很低，这使得其在水介质（如间质和细胞质）中的扩散成为一项挑战。有人认为，氧扩散是通过网络状脂质的 "疏水通道 "实现的，尤其是在细胞内扩散时。因此，扩散距离增加导致的间质水肿确实可能是脓毒症相关的氧摄取减少和新陈代谢受损的一个重要因素。间质水肿与预后之间的另一个联系是水肿直接导致器官功能障碍，这不仅见于急性呼吸窘迫综合征（ARDS），也见于急性肾损伤。一些学者还指出，体液超负荷是腹腔隔室综合征发病的一个风险因素。
鉴于这些数据，减轻液体超负荷已成为主要的治疗目标。限制输液是目前旨在减轻液体超负荷的主要候选治疗策略。一项对 2015 年至 2020 年间发表的研究进行的荟萃分析发现，无论是对全因死亡率还是对急性肾损伤或肺损伤等次要结果，都没有发现明显的益处。2022 年，Meyhoff 等人报告了 CLASSIC 试验的结果，该试验也未发现限制性输液策略和自由输液策略在死亡率（或任何次要结果）方面存在任何差异。2023 年发表的 CLOVERS 试验证实了这些结果，死亡率没有差异，限制性组使用的血管加压剂增加，不良事件增加（无显著性）。总体而言，干预措施对液体平衡的影响较低，且不一定具有显著的统计学意义。这些试验的负面结果凸显了这一问题的复杂性，并表明限制输液的方法可能并不合适。
间质液体评估：间质容量
水肿很早就开始形成，但只有在脓毒性休克发生 24-48 小时后才会变得明显，因为临床上无法检测到低于约 4 升的水肿。事实上，临床上对脓毒性休克患者液体超负荷的评估并不充分，而且缺乏敏感性。每日监测体液平衡是测量液体超负荷程度最简单、最直接的方法。在一组历史悠久的脓毒性休克患者中，博伊德报告说，到第 4 天，累计平均液体平衡为 + 11 升，液体平衡越正，这些患者的死亡风险越高。要最准确地测量血容量和毛细血管滤过率，需要注射一剂用放射性碘标记的白蛋白，以测量其毛细血管逸出率（TER）。这项技术被用于评估脓毒症期间输注白蛋白的益处，因为输注白蛋白无法降低血管通透性。在一项对重症患者（多数为脓毒性休克）进行同位素血容量和 TER 分析的随机试验中，44% 的病例通过分析改变了输液管理，干预组的总死亡率显著下降。这说明评估危重病人的液体状况非常困难。利用输注晶体液引起的血液稀释，通过 "容量动力学 "方法对血管内容量和间质容量之间的差异进行了优雅的探索。这种方法能够预测健康志愿者和麻醉患者血浆和间质中液体的重新分配，还证实了Guyton预测的 "间质白蛋白冲洗 "现象。
炎症期间的间质压力（和跨毛细血管流量）调节
间质压力测量
阿瑟-C-盖顿（Arthur C. Guyton）是探索间质的先驱，他开发了在动物模型中植入穿孔囊测量间质压力的参考技术。在经过数周的愈合和稳定期后，即可测量压力。20 世纪 80 年代，出现了许多测量组织间压力的新方法。随后，在动物模型中开发出了各种皮下导管技术，既可以使用充满液体的侧口导管，也可以使用穿刺针技术。从那时起，大多数实验研究都使用与自动反压系统相连的玻璃微量移液管。最后，压力传感器的微型化使得用于测量压力的可靠而精确的导管得以发展，尽管它们的尺寸仍然远远大于微量移液管。
在烧伤模型中发现间质压力调节功能
如果说 Pif 的升高可以防止水肿的形成，那么 Pif 的降低则足以加强跨毛细血管滤过并促进水肿的形成。在健康志愿者中，对下肢施加负压会导致腿部间质压力几乎瞬间下降，从而增加液体过滤和腿部水肿。在炎症过程中，内皮屏障的变化以及间质压力的骤降都会促进水肿的迅速形成。事实上，在烧伤的情况下，几分钟内就会出现明显的水肿。间质容积至少要增加一倍，水肿才会显现。因此，滤过率必须比正常值增加几百倍，才能在如此短的时间内产生水肿，因为间质通常在 12 到 24 小时内就会翻转。研究测量了实验性烧伤期间 Kf 的变化，Kf 增加了 2 到 3 倍。根据 Kf 的适度增加，计算得出净滤过压力必须增加到 200 mmHg 才能解释观察到的滤过率。为了探索这一假设，Lund 等人在大鼠热烧伤实验模型中测量了间质压力。他们观察到，热损伤后，皮内 Pif 从正常水平 - 1 mmHg 降为高度负值（- 150 mmHg）。因此，净滤过压升高的假说得到了证实，其主要原因是 Pif 值降低，而不是 Pc 值升高。这项具有里程碑意义的研究首次证明了间质组织的积极作用（通过 "吸气"），其结果随后被其他研究小组在类似模型中证实。
推广到其他局部和全身炎症模型
间质抽吸 "现象在全身性炎症模型中得到了再现，如在大鼠静脉注射右旋糖酐诱发过敏反应期间，皮下间质组织中的 Pif 值降低了 - 10 mmHg。同样，"化脓性 "炎症似乎也有同样的效果。在大鼠实验模型中，注射 LPS 会降低组织间隙压力，并导致水肿形成，I-125 标记的白蛋白外渗。之前在狗的内毒素性休克模型中也观察到了类似的降压效果，间质压力立即降低达 9 毫米汞柱。
除了炎症之外，这种间质“吸力”现象的力量还在唾液腺中得到了证明，它使得在植物神经刺激下所需的唾液分泌突发时，跨小血管的流量增加了十倍。这是一个引人注目的例证，说明这种现象在日常生理功能中具有能够在有限时间内从循环中吸收大量容量的能力。
有趣的是，研究发现肾上腺素能血管收缩和血管加压剂也有降低 Pif 的作用。在他们的研究中，Border 等人探讨了不同休克类型和孤立的血管加压剂对用 Guyton技术测量的间质压力的影响。如前所述，内毒素休克的特点是 Pif 明显降低（毛细血管滤过导致 Vi 增加，从而使 Pif 恢复到休克前的值），尽管这种降低是短暂的。然而，在失血性休克和孤立灌注儿茶酚胺的情况下，Pif 也会降低，但降低的方式是恒定和剂量依赖性的。作者认为，这是根据Starling原理预测的，因为血管舒张剂会减少血管容量（从而增加相对 Vi）。这些结果也可以用血管极度收缩导致毛细血管流量减少来解释。
细胞外基质和成纤维细胞的作用
因此，水肿并不是偶然的，而是一种微调机制，是局部免疫反应的必要组成部分（通过促进体液和细胞介质的流动）。事实上，如上所述，"间质抽吸 "现象是造成炎性水肿的原因之一。间质压力的调节主要基于成纤维细胞与 ECM 之间的相互作用。
成纤维细胞与 ECM 相互作用，并在这一分子网络中起到调节间质压力的作用。它们表达特定的整合素，能够与胶原纤维结合，特别是通过其 ß1 亚基（如整合素 α2ß1）。整合素是由 2 个亚基组成的跨膜蛋白，可实现双向粘附，将细胞的细胞骨架与 ECM 连接起来。因此，ß1 整合素亚基可通过与胶原蛋白的相互作用向 ECM 传递恒定的机械张力，从而抵消 GAGs 随水合作用而膨胀的自然趋势。因此，施加在胶原纤维上的压力可通过快速释放而突然减弱（图 4）。
图4，稳态和脓毒症期间微循环与间质细胞外基质之间的相互作用。在稳态下，跨毛细血管血流由坚实的内皮屏障和具有稳定、轻微负压的致密间质调节（左图）。成纤维细胞对胶原束网络施加恒定张力。成纤维细胞的细胞骨架通过跨膜蛋白 ß1 整合素与胶原蛋白 IV 相连。当出现炎症时（右图），ß1 整合素与胶原束的结合会受到炎症介质（尤其是 IL-1ß）的抑制，从而释放约束胶原网络的物理张力，导致间质压力骤降。此外，与糖萼一样，细胞外基质也会被先天性免疫细胞释放的各种蛋白酶所改变。滤过压力（毛细血管压力-间质压力）的增加以及细胞间粘附抑制和糖萼脱落导致的内皮通透性的平行增加，使得跨毛细血管血流大量增加。
ß1整合素亚基在水肿形成中的作用已在体外通过评估成纤维细胞介导的浮动I型胶原凝胶收缩得到证明。该研究表明，成纤维细胞能够在 24 小时的培养期内将胶原凝胶收缩至初始凝胶体积的 10%。这些发现在体内实验中得到了证实，阻断大鼠皮肤中的ß1-整合素粘附受体会导致间质压力下降并形成水肿。在炎症期间，IL-1β 和 TNF-α 等促炎介质通过其在ß1 整合素亚基上的活性抵消了这种收缩，导致间质压力降低，进而形成水肿。血小板衍生生长因子（PDGF）对这种与β1整合素相关的级联反应产生反作用，通过成纤维细胞的收缩和另一种整合素亚基（αVβ3）的调解，导致间质压力升高。在肿瘤中，间质增大，间质压力升高，PDGF 抑制剂可逆转肿瘤引起的间质压力升高，并通过促进毛细血管过滤和抗肿瘤药物的局部扩散来改善抗肿瘤反应。
此外，ECM 的凝胶体还参与间质容积调节。它们带负电荷，尤其与细胞外液中最丰富的阳离子钠相互作用。根据其空间构象的不同，GAGs 会积聚不同数量的钠，从而导致间质容积的变化、水肿的形成和消退。脓毒症期间，高醛固酮症会导致钠负荷增加，ECM 对钠的 "饥饿 "会加剧这种现象，从而全面阻碍水肿的消退，并干扰间质钠、巨噬细胞渗透传感器和血管内皮生长因子诱导的淋巴管生成之间的复杂相互作用。
细胞外基质改变
ECM 构成了间质空间的物理结构。我们描述了炎症引起的功能变化，这些变化导致 ECM 解压缩。此外，炎症还会导致 ECM 结构化合物的直接改变，这是由于浸润的中性粒细胞在 IL-1β 和 TNF-α 的激活下释放了强效催化酶，如 MMPs（基质金属蛋白酶）、肝素酶和透明质酸酶。在脓毒症期间，也发现了大量 ECM 降解的证据，从而产生了 "系统性伤口 "的概念。脓毒症休克患者在确诊时，循环中的交联 I 型胶原端肽（ICTP）水平是对照组的五倍，而交联 I 型胶原端肽是胶原 I 降解的标志物。在这项研究中，胶原蛋白合成的标志物也增加了，但这只是胶原蛋白 III 的前体，而不是胶原蛋白 I。在革兰氏阴性败血症患者中也发现了ICTP水平的升高，而在其他对脓毒症患者的研究中也发现了胶原蛋白III水平的升高。促胶原蛋白 III 在 ARDS 期间也会增加，可能是导致纤维化进展的一个重要因素。
Koskela 及其合作者的一项小型描述性研究报告称，在严重脓毒症早期，表皮层粘连蛋白-332 和 IV 型胶原的表达均有所下降，幸存者的这种情况可持续长达 3 个月。霍夫曼及其合作者报告称，严重脓毒症患者基质金属蛋白酶及其抑制剂（MMP-9、TIMP-2 和 TIMP-1）水平升高，TIMP-1 被认为是预测严重脓毒症患者临床结局的有用生物标志物。另一项研究证实了 TIMP1 和 MMP9 在脓毒症期间的预后作用。
其他 ECM 大分子，如蛋白聚糖和富含亮氨酸的小蛋白聚糖 (SLRP)，可在 ECM 重塑过程中从新合成或从胶原结合中释放出来。最近，Maiti G 及其合作者报告说，在败血症期间，免疫细胞内吞 Lumican（SLRP 家族的一种蛋白多糖），并能控制受体配体的转运。在脓毒症期间，Lumican 可促进 TLR4，但限制 TLR9：因此，它可能在屏障 ECM 组织中发挥双重保护作用，既促进细菌防御，又控制抗病毒和自身免疫炎症反应。循环凝胶体还被用于监测疾病期间炎症诱导的 ECM 改变，如类风湿性关节炎和急性胰腺炎。脓毒症期间也出现了循环 GAGs 水平升高的情况，主要是作为内皮糖萼降解的标志物，内皮糖萼是覆盖内皮腔侧的一层厚厚的糖胺聚糖，由锚定在内皮细胞壁上的糖胺聚糖和蛋白聚糖网络组成。内毒素血症的动物模型显示，脓毒症诱导糖萼脱落，其副产品（如辛迪加-1 和硫酸肝素）的血浆浓度增加，对 ECM 相同酶的反应。研究发现，脓毒性休克患者血浆中因血管损伤而产生的糖胺聚糖（GAGs）含量增加了近四倍，并与休克严重程度和死亡率相关。糖萼在脓毒症病理生理学中的主要作用现已众所周知。然而，糖萼被认为是 ECM 的一种细胞对应物、一种延伸甚至是一种特殊形式。事实上，虽然糖萼不包括胶原纤维，但包括透明质酸和跨膜蛋白聚糖（如辛迪加），它们的结构和组成非常相似。糖萼实际上是每个细胞的外部细胞器，是与 ECM（或较厚的内皮糖萼中的血液）的物理界面。
脓毒症期间 ECM 改变的后果尚不清楚。由于 ECM 物理结构是调节间质压力的关键，它可能参与毛细血管过滤的增加：胶原蛋白和蛋白聚糖的改变可能会增强 ECM 的 "解压缩 "作用。这一点得到了实验数据的支持：浸泡在等渗盐水中的疏松结缔组织通常受到胶原纤维网络的抑制，而酶消化会增强其体内肿胀。此外，维生素 C 的胶原蛋白保护作用被认为是其在烧伤模型中防止水肿作用的潜在机制。此外，在水肿吸收过程中，即脓毒性休克液体管理的降级阶段，ECM 的改变可能尤为重要。首先，与完整的 ECM 相比，改变后的 ECM 可能失去了增加间质压力和启动压力梯度以促进淋巴引流的能力。其次，由于 Wiig 等人描述的胶原纤维的立体排斥现象，间质中胶原蛋白的减少增加了间质蛋白质的含量。事实上，在正常 ECM 中，白蛋白和其他大分子的表观分布容积低于间质总容积，因为胶原蛋白网络限定的多个空间并不完全可供这些分子使用。间质蛋白质质量的增加会增加胶体渗透压，直接影响液体转移，因为需要增加淋巴流量（"冲洗"）才能恢复间质液体容量。虽然目前还缺乏临床数据，但 ECM 的愈合可能是脓毒性休克患者实现负液体平衡的先决条件。
细胞外基质的修复和适应
间质流动的增加会对 ECM 和驻留细胞产生生物物理效应。机械应力和炎症可诱导成纤维细胞分化为肌成纤维细胞，并最终导致纤维化。研究发现，在 TGF-ß 依赖性机制中，间质流动增加可通过 MMP-1 上调诱导成纤维细胞运动，并驱动肌成纤维细胞分化和基质排列。ECM 的排列在血流开始后 12-24 小时观察到，而肌成纤维细胞的分化则发生在 1-5 天后。有趣的是，细胞外基质（ECM）的纤维与血流垂直重新排列，降低了基质的导电性。这种重新排列的另一个有趣效应是切变应力的重新分配，从细胞转移到基质纤维上。基质的排列和成纤维细胞的收缩也增加了ECM的硬度。总体而言，这些体外研究结果表明持续增加的间质流动可能迅速导致ECM的变硬、排列和肌成纤维细胞分化，这些是间质纤维化的标志。
目前尚不清楚炎症持续存在的危重病人是否会出现间质纤维化，但它可能会导致愈合不足，出现持续的液体超负荷状态，就像在病情较重的病人身上看到的那样。
间质源性炎症（局部产生介质）
间质液评估：收集和分析间质液
鉴于间质的新作用，间质液体似乎是发现新生物标记物的一个很有前途的媒介。然而，获取这种液体却很困难。20 世纪 90 年代，人们在心力衰竭患者的皮下插入金属管（"Southey 管"）以排出水肿。虽然这种侵入性技术已被放弃，但我们仍然可以在重症监护病房观察到，皮下间质液体很容易通过明显水肿患者的任何皮肤渗出流出。结节前淋巴插管技术可能是获取 "纯净 "间质液体的最佳方法，但这种方法具有创伤性，需要显微外科技术。微透析技术的开发是为了确定间质组织的生化成分。目前，它主要用于监测脑损伤重症患者，以确定与缺血相关的代谢变化。由于采用半透膜，该技术仅限于分析离子和小分子代谢物。微灌注技术不涉及交换膜，因此可以分析更多的分子，如细胞因子。它被广泛应用于药理学研究，尤其是外用药物的研究。
脓毒症和其他炎症性疾病期间的间质探索
要分析生物标志物，进入间质区要比进入血液困难得多。然而，许多炎症标志物都来源于局部。Olszewski 等人对类风湿性关节炎患者和对照组进行了小腿淋巴插管，并在 72 小时内连续收集结节前淋巴。结果发现，淋巴/血清比值大于 1，表明大部分被测的促炎细胞因子（IL-1 β、TNF-α、IL-6、IL-8）都是在本地产生的。这些细胞因子也主要参与脓毒症的病理生理学过程，并主要由巨噬细胞产生。此外，细胞因子浓度的个体间变化或甲基强的松龙治疗引起的变化在淋巴水平上清晰可见，而血清浓度变化不大。
Ikeoka 等人使用微灌注导管插入 9 名严重脓毒症患者的腹部皮肤脂肪组织，发现皮下脂肪组织中 IL-1β、IL-6 和 IL-8 的浓度高于血清中的浓度，这表明皮下间质产生了这些促炎介质，远离感染部位。此外，血压与皮下 IL-1β、IL-6 和 IL-8 的浓度呈负相关。以前曾在大鼠内毒素血症模型中使用皮肤离心法证实皮下间质会产生 IL-1，这表明在全身炎症刺激过程中皮下间质也参与其中。免疫组织化学研究表明，细胞因子产生的源头细胞主要是间质成纤维细胞，但也包括表皮细胞和毛囊。同一作者还表明，IL-1β 和 TNF-α 的浓度在炎性水肿的形成中起着直接的机制作用，并报告说，皮下组织暴露于与内毒素血症或缺血再灌注模型中相似浓度的细胞因子后，间质压力立即下降。在接受心脏手术的患者皮下脂肪组织中，细胞因子的远程间质产生也得到了证实，间质液中的 IL-6 增加，来源于核因子-κB 调控基因激活的脂肪细胞。细胞因子在间质中的产生也可能来源于贝尼亚斯等人对上皮下间质的显微研究中观察到的 CD34 +（一种泛髓细胞标记，也存在于某些间充质细胞表面）间质成纤维细胞。事实上，CD34 成纤维细胞在体外受到肿瘤坏死因子（TNF）刺激时会分泌大量的 IL-6、CXCL12 和 CCL2，这表明它们在炎症过程中起到了招募单核细胞的作用。
淋巴液外流改变
淋巴系统在血液循环中起着至关重要的作用。在稳定状态下，结节前淋巴流相当于毛细血管过滤，估计每天有 8-12 升淋巴液通过淋巴系统重新吸收，从间质开始形成盲端囊。内皮细胞之间的交界处起着间质液单向阀的作用，并排入前淋巴管。淋巴管壁上的平滑肌细胞有节律地收缩，加上单向瓣膜，维持着亚大气压。与血管一样，淋巴管也会对炎症介质做出反应。因此，传统的血管扩张介质，如 NO、前列腺素、组胺，以及促炎细胞因子，都会降低淋巴管的收缩能力。淋巴引流对抗原和树突状细胞向淋巴结的迁移非常重要。这就解释了为什么在局部炎症期间会观察到强烈的、由 CD11 + 巨噬细胞诱导的淋巴管生成，它可以补偿淋巴管收缩力的下降，使区域淋巴流量增加。相反，在脓毒症等全身性炎症的急性期，淋巴管生成可能不足以克服炎症引起的淋巴管松弛的整体效应。因此，炎症引起的淋巴引流减少可能是脓毒症期间液体平衡失调的主要原因，一些学者将其视为治疗目标。
此外，淋巴管的改变对器官损伤的发展也至关重要，并可能阻碍愈合机制。在肺部，淋巴循环的作用在肺移植中得到证明，因为在移植过程中淋巴管会中断。肺移植受者表现出持续性水肿，怀疑淋巴管和淋巴管生成在原发性移植物功能障碍中的作用。肺水肿的吸收对 ARDS 的预后起着至关重要的作用。肺泡腔内的液体通过跨膜泵输送到肺间质。在 LPS 诱导的急性肺损伤中，液体清除率和存活率的提高与淋巴管生成标志物的增加有关。淋巴管在急性器官衰竭中的作用在急性肾损伤（AKI）小鼠模型中也得到了证实，淋巴管的扩张改善了恢复，这表明淋巴管生成在防止 AKI 演变为慢性肾病方面发挥着重要作用。虽然缺乏人类脓毒症的临床数据，但淋巴引流的作用显然是非常重要的，尤其是在脓毒症的缓解阶段，对器官功能障碍和一般液体超负荷吸收都有重要作用。
结论
间质并不仅仅是一个被动的旁观者，它最终成为调节毛细血管流量的关键角色，尤其是它能够从血管中吸走液体。在局部炎症和肿瘤的情况下，间质在毛细血管滤过调节中的这一重要作用得到了越来越多的证实，但在脓毒症中间质参与的证据仍然很少。关于间质在脓毒症期间的确切作用，仍有许多问题有待解决：压力变化的程度如何？是否存在器官特异性反应？皮下成纤维细胞和脂肪细胞在细胞因子分泌中分别扮演什么角色？ECM 损伤对水肿的形成和消退有何作用？在当前个性化医疗时代，对这一鲜为人知的分区进行研究可能会产生有价值的见解，加深我们对病理生理学的理解，并为研究新的生物标记物和疗法开辟独特的视角。
来源：Dargent. Role of the interstitium during septic shock: a key to the understanding of fluid dynamics?. J Intensive Care 2023;11:44