1. เกิดการเปลี่ยนแปลงในหลอดเลือด
การเปลี่ยนแปลง เกิดในระดับ หน่วยที่เล็กที่สุด ของหลอดเลือด นั้นคือ เส้นเลือดฝอย(capillary) ซึ่งมี โครงสร้างลักษณะ สานกันเป็นร่างแห โดยที่บริเวณ ส่วนต้นซึ่งเป็นทางเข้าของ กระแสเลือดเป็น หลอดเลือดแดงขนาดเล็ก เรียกว่า arterioleและส่วนปลายของ ร่างแห ซึ่งเป็นทางออกของ กระแสเลือด เป็นหลอดเลือดดำขนาดเล็ก เรียกว่า venule.

1.1 เปลี่ยนแปลงขนาดและการไหลเวียนของหลอดเลือด
ในระยะแรกของ การอักเสบ เนื้อเยื่อ บริเวณอักเสบตอบสนอง การเปลี่ยนแปลงนี้ทันที โดย หลอดเลือดขนาดเล็ก (arterioles) จะหดตัว และตีบลง (vasoconstriction) ภายในระยะ เวลาสั้นไม่กี่ วินาที หลอดเลือดขนาดเล็ก เหล่านี้จะขยายออก (vasodilatation) ปล่อยให้เลือดไหลพรูเข้ามาในร่างแหของหลอดเลือดฝอย ทำให้ หลอดเลือดฝอย จำนวนหนึ่ง ที่ก่อนหน้านี้ ปิดชั่วคราว เปิดออก เพื่อรองรับ ปริมาณเลือดที่ไหลเข้ามา นั้นคือจำนวนของ หลอดเลือดฝอย ที่เปิดเพิ่มมากขึ้น

ในขณะเดียวกัน ความดันเลือด ในเส้นเลือดฝอย เพิ่มมากขึ้น เป็นผลให้ ของเหลว ในเส้นเลือดฝอย ไหลผ่านผนังหลอดเลือด ออกสู่ภายนอก ไปที่บริเวณพื้นที่ ระหว่างเซลล์ เกิดการสะสมของเหลว ในเนื้อเยื่อบริเวณดังกล่าว ในขณะเดียวกันภายใน หลอดเลือด ที่สูญเสียของเหลว ออกไป กลับมีความเข้มข้น ของเลือดเพิ่มขึ้น เป็นผลให้ของเหลว ในหลอดเลือด เพิ่มความหนืดมากขึ้น เลือดไหลช้าลง เรียกว่า stasis เมื่อมองดูด้วย กล้องจุลทรรศน์ในระยะนี้ พบหลอดเลือด ในเนื้อเยื่อบริเวณอักเสบ ขยายออก พร้อมกับเม็ดเลือดแดง บรรจุเต็มในหลอดเลือด (รูป)

ขณะเลือดกำลังไหลช้าลง เม็ดเลือดขาว ที่ไหลผ่านหลอดเลือด มีการเปลี่ยนแปลง ในภาวะปกติเม็ดเลือดขาว ที่ไหลอยู่ในหลอดเลือด ส่วนมากพบไหลอยู่ กลางหลอด เมื่อเลือด เกิดความหนืด และไหลช้าลง เม็ดเลือดขาว เหล่านี้จะ กระจายหนีห่างจาก กลางหลอดเข้าหาผนัง และกลิ้งไปตาม พื้นผนังเส้นเลือดฝอย และหลอดเลือดดำขนาดเล็ก (venules) จนในที่สุดเกาะติดกับ ผนังหลอดเลือด และ มุดผ่านผนังหลอดเลือด ออกสู่เนื้อเยื่อบริเวณข้างเคียง ซึ่งจะกล่าวต่อไป

1.2 เพิ่มการซึมผ่านผนังหลอดเลือด (increase vascular permeability)
ดังที่ได้กล่าวมาในตอนต้น ของเหลว ในหลอดเลือด บริเวณที่เกิดการอักเสบ จะไหลผ่าน ผนังหลอดเลือด ออกสู่ภายนอก ทำให้เกิด การสะสมของเหลว ในเนื้อเยื่อ ข้างเคียง  ยังอาจเกิดจาก สาเหตุร่วม ได้อีกหลายประการ การที่ของเหลว รั่วไหล หรือซึมผ่าน ผนังหลอดเลือด ได้อย่างคล่องตัว มากขึ้นนี้ เราเรียกรวมว่า การเพิ่มการซึม ผ่านผนังหลอดเลือด (increase vascular permeability) ของเหลว ที่รั่วไหล ออกมานี้มี ปริมาณโปรตีนค่อนข้างสูง (increase extravascular colloid osmotic pressure ) ในขณะเดียวกัน  ทำให้ แรงดันออสโมซิสในหลอดเลือด (intravascular colloid osmotic pressure) ลดลง แต่ ความดันเลือด (hydrostatic pressure) ในหลอดเลือด กลับเพิ่มขึ้น น้ำไหลผ่าน ผนังหลอดเลือด ออกสู่ภายนอก มากขึ้น เป็นผลทำให้เลือด เข้มข้นขึ้น และไหลช้าลง เกิด เลือดคั่ง (stasis) และ เนื้อเยื่อข้างเคียง เกิดการบวม ดังได้กล่าวมาแล้ว

สาเหตุที่ทำให้ของเหลวรั่วไหลออกจากหลอดเลือดมาสู่ภายนอกได้ มีดังนี้


1.2.1 เกิดจากการหดตัวของเซลล์บุผนังหลอดเลือด (endothelial cell contraction) ผลจากการกระตุ้นของสารชักนำการอักเสบ เช่น histamin, bradykinin, leukotriene ฯลฯ ทำให้เกิดช่องว่างระหว่างเซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ (venule) ขยายกว้างขึ้น ของเหลวรั่วไหลออกได้สะดวกขึ้น ทั้งนี้เนื่องจากหลอดเลือดดำมี receptors ที่จับสารเคมีเหล่านี้เป็นจำนวนมาก ซึ่งปกติไม่พบในเส้นเลือดฝอยและหลอดเลือดแดงขนาดเล็ก (arterioles) และ receptors ที่อยู่บนเยื่อหุ้มเซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ (venule) เมื่อจับกับสารเคมีดังกล่าว จะเกิดการหดตัวทันที และกินระยะเวลาสั้นๆ ประมาณ 15 ถึง 30 นาทีเท่านั้น เราเรียกปรากฎการณ์นี้ว่า immediate transient response. นอกจากนี้ การย่นขนาดเล็กลงของเซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ (endothelial cell retraction) ซึ่งเกิดจาก การกระตุ้นของสาร จำพวก cytokines เช่น interleukin-1 (IL-1), tumor necrosis factor (TNF) เป็นต้น ทำให้เกิด การเปลี่ยนแปลง ภายในโครงสร้างของ เซลล์ที่บุผนังหลอดเลือด โดยเฉพาะพวก cytoskeleton และ junctional complex เป็นผลให้ เซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ ย่นขนาดเซลล์ลงไป ทำให้แต่ละเซลล์ต่างดึงแยกออกจากกัน เกิดช่องว่างระหว่างเซลล์มากขึ้น ยังผลให้ของเหลวรั่วไหลออกจากหลอดเลือดได้สะดวกขึ้น แต่กว่าจะเริ่มมีการย่นขนาดลงของเซลล์ ต้องกินเวลานานกว่าวิธีแรก (คือ endothelial cell contraction) ใช้เวลาประมาณ 4 ถึง 6 ชั่วโมง นับจาก receptors ของเซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ เกาะจับกับสารเคมีดังกล่าว และเปิดช่องว่างระหว่างเซลล์บุผนังหลอดเลือดดำได้นานกว่า ถึง 24 ชั่วโมง หรือมากกว่า

1.2.2 เกิดการทำลายเซลล์ผนังหลอดเลือดโดยตรง (direct injury) เซลล์บุผนังหลอดเลือด (endothelial cell) ตาย หรือหลุดร่อน จากผลการทำลาย เยื่อบุผนังหลอดเลือด(endothelium) โดยตรง เช่น จากการถูกไฟเผา หรือน้ำร้อนลวกอย่างรุนแรง หรือถูกทำลายจาก สารพิษของจุลชีพต่างๆ เป็นต้น ของเหลว ไหลออกจาก หลอดเลือดเข้าสู่บริเวณใกล้เคียง อย่างรวดเร็ว และกินเวลานานเป็นชั่วโมง หรือจนกว่าเส้นเลือด ที่ถูกทำลายได้รับการซ่อมแซม หรือเกิดก้อนเลือดแข็ง จับติดผนังหลอดเลือด (thrombosis)

1.2.3 เกิดการรั่วไหลขณะเม็ดเลือดขาวไชทะลุผ่านผนังหลอดเลือด (leukocyte-dependent leakage)

ในระยะแรกของ การเกิดอักเสบ ขณะเม็ดเลือดขาว ไชทะลุผ่านผนังหลอดเลือด อาจปล่อย สารพิษที่เกิดจาก ขบวนการสันดาปของอ๊อกซิเจน (toxic oxygen species) รวมถึง เอ็นไซม์ที่หลั่งออกมา เข้าทำลาย เซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ (โดยเฉพาะ venule และ เส้นเลือดฝอยของปอด) ทำให้ของเหลวไหล ออกสู่ภายนอก

1.2.4 เกิดการเพิ่มกระบวนการไหลซึมผ่านเซลล์ ที่เรียกว่า increased transcytosis โดยอาศัย การเชื่อมต่อกัน ของช่องว่างกลม ในไซโตพลาสซึม (intracellular vesicles) ของเซลล์บุผนังหลอดเลือด จัดเรียงตัวชิดกัน ทำให้แต่ละช่องว่างกลม ทะลุถึงกัน ในที่สุดก่อร่างเป็นช่อง (channels) ให้ของเหลวรั่วไหลออกจากผนังหลอดเลือดได้ เหตุการณ์นี้ จะเกิดขึ้นเมื่อ เซลล์บุผนังหลอดเลือดดำ ได้รับกระตุ้นจาก สารชักนำ บางตัว เช่น สาร VEGF (vascular endothelial growth factor) เป็นต้น

 

 

1.2.5 เกิดจากขณะสร้างเซลล์บุผนังหลอดเลือดใหม่ (regenerating endothelium) ในขณะเกิด การซ่อมแซมในร่างกาย เส้นเลือดฝอย ที่เพิ่งสร้างใหม่ เจริญงอกออกมามาก (angiogenesis) เซลล์บุผนังหลอดเลือด ที่เกิดขึ้นใหม่ ยังไม่แข็งแรงและเจริญเต็มที่ ทำให้เกิด ช่องว่างระหว่างเซลล์ ได้ง่าย ของเหลว ในหลอดเลือด ที่เกิดใหม่เหล่านี้ จึงไหลออกสู่ภายนอก ได้สะดวก ทำให้เกิด การบวม ในระหว่างที่เกิดการหาย และซ่อมแซม

2. เกิดการเปลี่ยนแปลงของเซลล์เม็ดเลือดขาว

2.1 เม็ดเลือดขาวหลุดรอดออกจากผนังหลอดเลือด (extravasation) เหตุการณ์เริ่มจาก
ให้คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพเคลื่อนไหวจำลองการเกาะติดผนังหลอดเลือด

ให้คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพเคลื่อนไหวจำลองการเกาะติดผนังหลอดเลือด

2.1.1 เม็ดเลือดขาวเกาะติดผนังหลอดเลือดและเคลื่อนย้ายไปยังที่ที่มีการอักเสบ (Adhesion and transmigration) เหตุการณ์นี้เกิดขึ้นแก่เฉพาะ ผนังของหลอดเลือดดำขนาดเล็ก (venule) เท่านั้น ทั้งนี้อาศัย การเกาะจับของ receptors ที่เรียกว่า adhesion molecules (อนุภาคเกาะจับ) ซึ่งพบอยู่บน ผนังเซลล์ของเม็ดเลือดขาว และของเซลล์บุผนังหลอดเลือด (endothelial cell) เปรียบเสมือนการจับกันของ ลูกกุญแจ กับแม่กุญแจ หรือตัวต่อ ที่แนบชนกันสนิท โดยอาศัยสารเคมี บางอย่างเป็นตัวช่วยสร้าง receptors เหล่านี้ เช่น พวกสารเคมีชักนำ (chemoattractants) และสาร cytokines บางชนิด(เช่น IL-1) อนุภาคเกาะจับเหล่านี้ ได้แก่ สารในตระกูล selectins (เช่น ELAM-1 บนเซลล์ผนังหลอดเลือด และ LAM-1 บนพื้นผิวเซลล์เม็ดเลือดขาว เป็นต้น), immunoglobulins(เช่น ICAM-1 และ VCAM-1 บนผนังหลอดเลือด) และ integrins (เช่น beta2 integrins LFA-1, MAC-1, และ beta1 integrin VLA-4). ลำดับเหตุการณ์ดังนี้ (ดูภาพแสดงการเคลื่อนไหวประกอบ)

2.1.1.1 เข้าหาผนัง (Margination) เม็ดเลือดขาวกระจายเข้าหาผนังหลอดเลือด

2.1.1.2 กลิ้ง (Rolling) เมื่อชิดผนังหลอดเลือดแล้วจะกลิ้งไปตามผนัง

2.1.1.3 จัดเรียงตัวแนบชิดติดผนัง (Pavementing) ในที่สุด เม็ดเลือดขาวเหล่านี้ เบียดชิดกันเอง และจัดเรียงอย่างเป็นระเบียบ เกาะติดผนัง จนดูเสมือนเป็นแผ่นกระเบื้อง ฉาบติดผนังหลอดเลือด อีกชั้นหนึ่ง

2.1.1.4 ออกจากผนังหลอดเลือด (transmigration หรือ diapedesis) จากนั้นเม็ดเลือดขาว ยื่นแขนไซโตพลาสซึม (เรียกว่า pseudopod) ออกไป และแทรกไปตาม ช่องว่างระหว่างเซลล์ บุผนังหลอดเลือด (endothelial cells) เข้าไปอยู่ใน ช่องว่างระหว่างผนังหลอดเลือด ด้านในกับ basement membrane ในที่สุด แทรกทะลุ ออกสู่ภายนอก หลอดเลือด เข้าหาบริเวณเนื้อเยื่อ ที่เกิดอักเสบ โดยปกติ ช่องว่างระหว่างเซลล์ผนังหลอดเลือด (intercellular junction) จะปิดกลับสนิททันที เมื่อไชทะลุผ่าน โดยไม่ทิ้งรอยแยก แต่บางครั้ง อาจมี เม็ดเลือดแดง เล็ดลอดผ่านออกมาได้

2.1.2 เกิดการชักนำด้วยสารเคมีและการกระตุ้นเตือนต่อเม็ดเลือดขาว (chemotaxis and leukocyte activation) เม็ดเลือดขาวที่ออกสู่ภายนอกหลอดเลือด จะถูกชักนำด้วยสารเคมีเพื่อมุ่งเข้าหาบริเวณอักเสบ เรียกขบวนการนี้ว่า chemotaxis. สารเคมีชักนำจากภายนอกที่พบเห็นบ่อยได้แก่ ผลิตผลจากเชื้อบักเตรีซึ่งเป็นสาร polypeptides หรือ สารจำพวกไขมัน (lipid substances) เป็นต้น สารเคมีชักนำจากภายในร่างกายเช่น สารที่เกิดจากระบบ complement โดยเฉพาะอย่างยิ่งสารประกอบเชิงซ้อนจากอนุภาค 3 ชนิด (trimolecular complex) ของ complement C5, C6 และ C7 รวมถึงผลิตผลที่เกิดจาก C3 และ C5 ได้แก่ C3a และ C5a นอกจากนี้ผลผลิตจากกรดไขมัน arachidonic acid ซึ่งเป็น phospholipids ในเยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane)ได้แก่ leukotriene B₄ เป็นต้น อีกทั้งสารพวก cytokines ก็เป็นสารเคมีชักนำจำพวกหนึ่ง

เม็ดเลือดขาว ซึ่งเคลื่อนที่เข้าหา บริเวณอักเสบ โดยอาศัย การชักนำของสารเคมีเหล่านี้ อาศัย ขบวนการปฏิกิริยา หลายขั้นตอน ในเยื่อหุ้มเซลล์ จนถึงเกิด การสร้างสาร second messengers ภายในเซลล์ เริ่มแรก เมื่อสารเคมีชักนำ (chemoattractants) จับติดกับ อนุภาคเกาะจับ (receptors) บนผนังเซลล์เม็ดเลือดขาว ทำให้เกิด การกระตุ้นต่อ เอนไซม์ phospholipase C (โดยอาศัยสาร G-protein) ก่อให้เกิด ปฎิกิริยา hydrolysis ต่อสารเคมี phosphotidylinositol-4,5-biphosphate (PIP₂) ไปเป็นสาร inositol-1,4,5-triphosphate (IP₃) และ diacylglycerol (DAG) พร้อมกับ การหลั่งอนุภาค calcium จากแหล่งสะสม ภายในเซลล์ และต่อมาจาก ภายนอกเซลล์ จากการเพิ่ม ปริมาณอนุภาค calcium ในไซโตพลาสซึมนี้ ทำให้เกิด ขบวนการเหนี่ยวนำให้ สารยืดหด (contractile elements ได้แก่ actin และ myosin) ทำงาน เกิดการเคลื่อนไหวของเซลล์ โดยไซโตพลาสซึม ถูกผลักดันไปข้างหน้า พร้อมกับยื่น แขนไซโตพลาสซึม ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ ออกไปด้านหน้า เรียกว่า pseudopod และดึงเอา ส่วนอื่นๆที่เหลือของ เซลล์ตามติดไป เชลล์จึงเกิด การเคลื่อนที่ไปด้านหน้า

2.1.3 การกินสิ่งแปลกปลอม (phagocytosis) ลำดับเหตุการณ์ดังนี้

2.1.3.1 รู้จักแยกแยะและเข้าประชิด (recognition and attachment)โดยทั่วไป สิ่งแปลกปลอม ที่ทำให้เกิด การอักเสบ จะถูกเม็ดเลือดขาว หรือเซลล์กินสิ่งแปลกปลอม (macrophages) เข้าจับกินได้นั้น จะต้องถูกอาบด้วย สารเคมีชนิดหนึ่งก่อน เรียกสารนั้นว่า อ๊อบโซนิน (opsonins) สาร opsonins นี้จะไป เกาะจับกับ receptors บน ผนังเม็ดเลือดขาว อีกต่อหนึ่ง มิเช่นนั้น เม็ดเลือดขาว จะจับกินสิ่งแปลกปลอม ไม่ได้ เนื่องจากพื้นผิวของทั้งสอง มีประจุไฟฟ้าเหมือนกัน จึงเกิด แรงผลักดันให้ออกห่างจากกัน สาร opsonins ที่สำคัญได้แก่ Fc fragment ของ immunoglobulin G (IgG) และ C3b (หรือเรียกว่า opsonin fragment ของ C3) ซึ่งสามารถถูกกระตุ้น ให้สร้างขึ้นได้จาก immune (Ag-Ab complex) หรือ สารเคมี หรือผลิตผลจากจุลชีพ แต่ในบางกรณี มีข้อยกเว้น ไม่ต้องอาศัย opsonin ทั้งนี้โดย เม็ดเลือดขาว จะตรวจจับหาสาร lipopolysaccharides บนผนังเซลล์จุลชีพได้เอง แล้วจึงเข้าเขมือบ จุลชีพต่อไป


2.1.3.2 การเข้าเขมือบ (engulfment) ภายหลังจาก opsonins จับกับ receptors บน ผนังเซลล์เม็ดเลือดขาว แล้ว เกิดการกระตุ้น เซลล์เม็ดเลือดขาว ผ่านทาง receptors เหล่านี้ โดยอาศัย สารบางอย่าง ร่วมในการทำให้เกิด การกระตุ้นต่อ เม็ดเลือดขาว ได้แก่ สารที่ปกติ พบอยู่ระหว่างเซลล์ (extracellular matrix) เช่น fibronectin และ laminin นอกจากนี้ยังได้แก่ สารจำพวก cytokines บางชนิด จนในที่สุดเกิด ปฎิกิริยาต่างๆขึ้น ที่เยื่อหุ้มเซลล์ สุดท้ายได้ second messengers และ อนุภาค calcium เป็นปฎิกิริยาต่อเนื่อง จนเกิดการเคลื่อนที่ ของเซลล์ดังได้กล่าวมาข้างต้น แขน pseudopods ยื่นออกไปล้อมรอบ สิ่งแปลกปลอม และรวบเข้ามาในเซลล์ เกิดเป็น ถุงน้ำกลมหุ้มด้วยเยื่อบางของ เยื่อหุ้มเซลล์ (cell membrane) ภายในบรรจุ สิ่งแปลกปลอม ที่กินเข้ามา เรียกถุงน้ำกลมบางนี้ว่า phagosome ต่อจากนั้น lysosome ที่มีอยู่ใน ไซโตพลาสซึม ตรงเข้าประชิด phagosome เยื่อหุ้มถุง ของทั้งสองสมานรวมกันเป็น ถุงกลมถุงเดียว เรียกว่า phagolysosome ทั้งนี้เม็ด (granules) ที่บรรจุอยู่ใน lysosome ซึ่งมี enzyme ย่อยสิ่งแปลกปลอม แตกออก ปล่อยสารเคมี ช่วยย่อยเข้าสู่ phagolysosome


2.1.3.3 เข้าทำลายและย่อย (killing and degradation) ภายหลังจาก phagocytosis สารเคมีในเม็ด lysosome จะทำการย่อยสิ่งแปลกปลอมใน phagolysosome การย่อยนี้เกิด การเผาผลาญ โดยอาศัย oxygen เกิดการสันดาป สารจำพวกแป้ง (glycogenolysis) ทำให้เกิด oxidation ต่อสารพวกน้ำตาล โดยผ่าน ทาง กระบวนการ hexose-monophosphate shunt และในที่สุดได้ สารก่อปฏิกิริยาจาก อ๊อกซิเจน หลายชนิด (reactive oxygen metabolites)