Infiammazione 2

Mediatori chimici dell’infiammazioneMediatoriFonte(modificata)

Stimoli di rilascioIstaminaa) agenti fisici (traumi, caldo, freddo)b) reazioni immuni (IgE)c) frammenti del complemento (C3a e C5a)d) proteine provenienti da leucociti chedeterminano il rilascio di istamina;e) citochine (IL-1, IL-8).Effetti- Vasodilatazione (arteriolare)- Aumento permeabilità (venulare)

Enzimi lisosomiali• Proteasi neutre: capaci di degradare varicomponenti extracellulari(collageno, MB, fibrina, elastina, ecartilagine), e di determinare undanno tessutale. Inoltre, possonoattivare il complemento.• Proteasi acide: degradano batteri edetriti all’interno dei fagolisosomi

Mediatori plasmatici(tre sistemi proteici interdipendenti)• Sistema complemento• Sistema delle chinine• Sistema della coagulazionefibrinolisi

Sistema del complemento20 componenti proteiche ad alta concentrazione plasmatica,coinvolte nei meccanismi di immunità innata e adattativa.Le funzioni biologiche del complemento rientrano indue categorie generali:1) Lisi cellulare da partedel complesso MAC2) Effetti biologici dei frammenti proteolitici(C3a, C5a, C3b: mediatori dell’infiammazione)

Complement activation pathways

Frammenti del complemento comemediatori dell’infiammazione• C3a, C5a:• C5a:Aumentano la permeabilità vascolare eprovocano vasodilatazione, principalmentefacendo rilasciare istamina dai mastociti.attivazione e chemiotassi dei leucociti (aviditàdelle integrine, attivazione del metabolismo dell’ac.arachidonico nei neutrofili e nei monociti, rilascio diulteriori mediatori dell’infiammazione).• C3b: fagocitosi, si può fissare sulla parete cellularebatterica e agire come opsonina.

Difetti del sistema complemento- Deficit ereditario di C3 = suscettibilità alle infezioni.- Deficit di C2 e C4 = associati a malattie autoimmuni (come LES),forse per l’impossibilità di eliminare gli immunocomplessi chesi formano (il complemento legandosi ai complessi immuni nepromuove la solubilizzazione e la rimozione da parte dellecellule fagocitiche).- Deficit C6-9 = deficit di formazione MAC; per motivi non chiari,associato a maggiore suscettibilità a Neisseria.- Deficit di C1INH = C1INH è una proteina plasmatica che regolal’attività di C1; il deficit è associato all’edema angioneuroticoereditario (edemi cutanei, articolari, laringei, e intestinaliprovocati da stress emotivi e traumi). L’attivazione di C1 nonè controllata da C1INH, per cui aumenta la degradazione diC2 e C4. un frammento di taglio di C2, chiamato C2 chininamedia l’edema; in più, C1INH è anche un inibitore dellacallicreina e del XII ed entrambi questi fattori favoriscono laformazione di bradichina e quindi di edema.

Correlazioni fra i sistemi dei mediatori plasmatici innescati dall’attivazionedel fattore XII*VD, P*XaP, C*AVD, vasodilatazioneP, permeabilitàC, chemiotassi**P*P, C

Interazioni fra i sistemi dei mediatori plasmaticiConsiderazioni riassuntive:Mediatori plasmatici più importanti in vivo:-Permeabilità vascolare: Bradichinina, C3a, e C5a-Attivazione cellule endoteliali: trombina-Chemiotassi: C5aMeccanismi:Attivazione del fattore XII, e innesco della via delle chinine,coagulazione, fibrinolisi, e complemento.Attivazione del complemento (via classica, via alternativa, viadella lectina, proteasi come plasmina e callicreina)

Metaboliti dell’ac. arachidonico:Prostaglandine, leucotrieni e lipossineQuando le cellule vengono attivate da stimolidisparati, i loro lipidi di membrana vengonorimodellati, generando mediatori lipidicibiologicamente attivi; i metaboliti dell’AAinfluenzano molti processi biologici(infiammazione ed emostasi).• Vengono formati rapidamente (DAG, Ca ++ ,fosfolipasi A2)• Hanno effetto locale• Decadono spontaneamente (o per viaenzimatica).

L’acido arachidonico, e i suoi metaboliti(via delle ciclossigenasi)In un processo a due fasi, COX converte l’ac. arachidonico in PGH 2 , asua volta convertito da altri enzimi in PGI 2 (prostaciclina), PGD 2 , PGE 2 ,PGF 2 , e TxA 2 . Gli enzimi hanno concentrazioni varie nei diversi tessuti(EC, PGI 2 ; piastrine, TxA 2 ; PGE 2 , vasodilatazione, e dolore).

Azioni infiammatorie degli eicosanoidiTrombossano A 2Leucotrieni C 4, E 4, D 4PGI 2, PGE 1, PGE 2, PGD 2VasocostrizioneVasodilatazioneLeucotrieni C 4, E 4, D 4PermeabilitàLeucotriene B 4HETELipossineChemiotassi, adesione

PAF: Fattore attivante le piastrineMediatore derivato dai fosfolipidi di molti tipi cellulari(piastrine, basofili, mastociti, neutrofili,monociti/macrofagi, cellule endoteliali), sia come prodottosecreto che cellulo-legato.Oltre che stimolare le piastrine, PAF determina:-vasodilatazione e aumento di permeabilità venulare;-aumento dell’adesione leucocitaria;-chemiotassi, degranulazione e burst ossidativo;-stimola anche la sintesi di eicosanoidi.Nel complesso, ha un forte potere infiammatorio.

CITOCHINE E CHEMOCHINELe citochine sono PROTEINE prodotte damolti tipi cellulari, principalmente macrofagi elinfociti attivati, ma anche cellule endoteliali,epiteliali, e del tessuto connettivo, CAPACI DIMODULARE LA FUNZIONE DI ALTRI TIPICELLULARI.Hanno importanti ruoli nella rispostaimmunitaria, nell’infiammazione acuta enell’infiammazione cronica.

CitochineL’innesco e la regolazione della risposta immunitaria coinvolge interazioni fra cellule; taliinterazioni sono regolate sia da contatti che da mediatori solubili: le citochine.Classi funzionali delle citochine1) citochine dell’immunità innataIL-1 e TNF (reclutamento leucociti e infiammazione);INF-1 e INF-γ (infezioni virali)2) citochine che regolano attivazione, crescita e differenziamento di linfocitiIL-2 (T), IL-4 (TH2 e B), IL-12 (TH1), IL-15 (NK);IL-10 e TGF-β: inibizione della RI.3) citochine che attivano le cellule infiammatorieIFN-γ (macrofagi); IL-5 (eosinofili); TNF (neutrofili e EC).4) chemochinecitochine che regolano il movimento di leucociti;1) C-X-C, prodotte da macrofagi attivati e da cellule tessutali (EC)2) C-C, prodotte da cellule T.5) citochine che regolano l’emopoiesiProprietà generali delle citochineProdotte da diversi tipi cellulari, spesso con effetti pleiotropici, con meccanismi autocrini,paracrini, e endocrini (IL-1 e TNF nella risposta della fase acuta). Sebbene le citochinepossano essere prodotte anche a seguito dell’interazione di linfociti con Ag specifici,esse non sono antigene-specifiche, sicché si mettono a ponte fra immunità innata eimmunità adattativa.

IL-1 -TNFIL-1, TNF , e TNF sono le principali citochineche mediano l’infiammazione- IL-1 e TNF sono prodotte dai macrofagiattivati- TNF è prodotto dai linfociti T attivatiLe più importanti azioni sull’infiammazione sono date daglieffetti sull’endotelio, fibroblasti, e leucociti; sono ancheresponsabili delle reazioni (sistemiche) della fase acuta.

Sono una classe di proteine plasmatiche la cui concentrazione varia (ingenere in aumento) con l’infiammazione (reazione della fase acuta).Meccanismo: le cellule che partecipano alla risposta infiammatoria produconocitochine (quali IL-1, IL-6, IL-8, e TNF-α). Il fegato risponde producendo ungran numero di proteine della fase acuta.- Proteina C reattiva: si lega alla fosforilcolina su superfici microbiche,contribuisce al legame del complemento, e funziona daopsonina.- MBP: proteina legante il mannosio.- α1-antitripsina: inibitore di proteasi- α2-macroglobulina: inibitore di proteasi- Fattori della coagulazione- Fattori del complemento- Ferritina- altriProteine della fase acuta

Le CHEMOCHINEFamiglia di piccole proteine capaci di attivare e attrarrespecifici leucociti. Sono classificate in quattro classi, conattività biologiche relativamente distinte.Chemochine : IL-8, secreta dai macrofagi attivati (daIL-1 e TNF ), e da cellule endoteliali, attiva e attraeneutrofili.Chemochine : MCP-1 (monocyte chemoattractantprotein-1), la eotaxin, la MIP-1 (macrophage inflammatoryprotein), e RANTES (regulated and normal T cell expressedand secreted).Chemochine : specifiche per i linfociti.CX3C chemochine: monociti e cellule T.

Mediatori più rilevanti in vivo• Permeabilità vascolare: istamina, C3a, C5a, chinine, leucotrieniC, D, E, PAF.• Chemiotassi:C5a, LTB4, e chemochine• Vasodilatazione: Prostaglandine (+ dolore, febbre), NO• Interazioni endotelio-leucocitarie, e reazioni della faseacuta: IL-1, TNF• Distruzione tessutale: Prodotti lisosomiali, ROS• Citotossicità: NO, ROS

Essudato infiammatorio

Classificazione degli essudati infiammatori• Sieroso: dominano i fenomeni vascolari, ricco inmucopolisaccaridi, scarso in cellule (cavità sierose).• Catarrale: ricco in mucopolisaccaridi e cellule (alberorespiratorio, app. digerente, app. genitale femminile).• Fibrinoso: gravi forme infiammatorie (pleura, pericardio,faringe, trachea, app. digerente) con danno vascolareaccentuato e formazione di fibrina.• Purulento: di origine batterica, ricco di cellule e detriticellulari; ascesso (raccolta in cavità neoformata),empiema (raccolta in cavità preformata), flemmone(raccolta diffusa), foruncolo (follicolo pilifero).• Emorragico: danno vascolare particolarmente grave.

Esiti del processo infiammatorio- Risoluzione completa (restitutio ad integrum)- Cicatrizzazione con fibrosi- Progressione verso l’infiammazione cronica

Risoluzione completaEsito usuale quando:- l’offesa è limitata nel tempo,- c’è scarsa distruzione tessutale,- c’è rigenerazione delle cellule parenchimali.Eventi:- i mediatori chimici vengono neutralizzati (o degradanospontaneamente);- la permeabilità vascolare torna alla norma;- cessa l’infiltrazione leucocitaria, e i neutrofili muoiono (ingran parte per apoptosi);- tutto il materiale infiammatorio (edema, detriti) vienerimosso (macrofagi e rete linfatica).

La risoluzione1. Ripristino dellanormalepermeabilità2. Drenaggiolinfatico3. Pinocitosi4. Fagocitosi diPMN5. Fagocitosi ditessutonecrotico

Cicatrizzazione con fibrosiEsito usuale in presenza di:- sostanziale distruzione tessutale,- mancata rigenerazione delle cellule parenchimali,- abbondante essudato di fibrina (la fibrina nei tessuti onelle cavità sierose non può essere rimossa)Eventi:- nell’area dell’essudato cresce tessuto connettivo che si“organizza”.

Progressione verso la flogosi cronica- l’agente persiste e/o- sono presenti interferenze coi normali processidi guarigioneEsempi:- ascesso polmonare cronico da polmonite non risolta;- stimolo flogogeno persistente dell’ulcera peptica.

Infiammazione cronicaLa flogosi cronica è una infiammazione di lunga durata (settimane o mesi), incui si osserva contemporaneamente:-fase attiva,-fase di distruzione tessutale,-riparazione.Tali eventi si possono avere in occasione di:1) Infezioni persistenti sostenute da alcuni microorganismi(Kock, Treponema, alcuni funghi): questi microrganismi sono a bassa tossicità edevocano una risposta immune chiamata ipersensibilità ritardata; a volte la FC haun pattern specifico chiamato reazione granulomatosa.2) Esposizione prolungata ad agenti potenzialmente tossici(sia esogeni che endogeni): Silicosi ed aterosclerosi.3) Autoimmunità: Autoantigeni evocano una reazione immune che siautomantiene (Artrite Reumatoide, Lupus Eritematoso Sistemico, …).

Caratteristiche differenzialidell’infiammazioneModificazionivascolariCelluleACUTAVasodilatazione eaumentopermeabilitàPMNNo replicazioneCRONICAMinimeCellulemononucleateReplicazioneModificazionistromaliMinime,Separazioneper edemaProliferazionecellulare,angiogenesi, efibrosi

Caratteristiche della flogosi cronica- FASE ATTIVA (reazione persistente versol’agente flogogeno), sostenuta damacrofagi, linfociti, e plasmacellule;- DISTRUZIONE TISSUTALE, sostenutadalle cellule infiammatorie, in particolaredai macrofagi;- FENOMENI DI RIPARAZIONE (processo diguarigione), in cui il tessuto danneggiato èsostituito da tessuto connettivo,caratterizzato da fibrosi e angiogenesi.

Mononuclear Phagocyte System (MPS)Midollo osseo Sangue TessutiAttivazioneCellulestaminali Monoblasti Monociti MacrofagiDifferenziazioneMacrofagi attivatiCellule epitelioidiCellule di GiantMicroglia (SNC)Cellule di Kupffer (fegato)Cellule alveolari (polmoni)Osteoclasti (ossa)Monociti circolanti (t 1/2 = 24 h) Macrofagi tessutali (t 1/2 = mesi)

I macrofagi nell’infiammazione… i monociti circolanti iniziano a migrare relativamentepresto nell’infiammazione acuta, e a 48 h rappresentano iltipo cellulare predominante.Quando il monocita raggiunge il tessuto extravascolare sitrasforma in una cellula fagocitaria più grande, ilmacrofago che, oltre alla capacità di fagocitare, ha ilpotenziale di essere attivato:-aumenta di grandezza,-ha un metabolismo più attivo,-contiene più enzimi lisosomiali,-ha in generale una più grande capacità di fagocitare euccidere i microbi ingeriti.

I macrofagi nell’infiammazione…I segnali di attivazione più importanti sono:- citochine (p.e. IFN- ) secrete da linfociti Tsensibilizzati,- endotossine batteriche,- altri mediatori chimici,- proteine della matrice extracellulare come lafibronectina.…Dopo l’attivazione, il macrofago secerne un ampiospettro di prodotti biologicamente attivi che, se noncontrastati, si rendono responsabili della distruzionetessutale e della fibrosi associate all’infiammazionecronica.

I macrofagi nell’infiammazioneQuando un processo infiammatorio acuto cessa, i macrofagiscompaiono (muoiono, o prendono la strada linfatica)…Nel quadro dell’infiammazione cronica, l’accumulo dei macrofagi persiste,sostenuto da diversi possibili meccanismi:-Reclutamento continuo: da espressione continua di molecole di adesionee molecole chemiotattiche (C5a; citochine e chemochine;frammenti di collagene e fibronectina; fibrinopeptidi).-Proliferazione locale dei macrofagi: prima si pensava che fosseinusuale, ora è nota la sua importanza nelle placche ateromatose.-Immobilizzazione dei macrofagi: alcune citochine (macrophageimmobilizing factor, MIF) e lipidi ossidati possono generarequesto effetto.

Ruolo deimacrofagi attivatinell’infiammazionecronica

Altre cellule della flogosi cronicaLinfocitiI linfociti (T e B, sia attivati che cellule della memoria)hanno relazioni molto strette con i macrofaginell’infiammazione cronica:- i linfociti attivati producono linfochine (IFN-γ) capaci diattivare i macrofagi- a loro volta i macrofagi attivati producono monochine(IL-1, TNF) capaci di attivare i linfociti- i linfociti producono altri mediatori che determinano lapersistenza della risposta infiammatoria

Altre cellule della flogosi cronicaMastocitiI recettori per Fc di IgE quando sono ingaggiati nellareazione acuta determinano il rilascio di mediatori(istamina e metaboliti AA)…Alcune specifiche tipologie di infezioni parassitariedeterminano un aumento sostenuto di IgE con attivazionepersistente dei mastociti che –elaborando citochine(TNF-α)- aumentano l’infiltrazione leucocitaria.

Altre cellule della flogosi cronicaEosinofiliCaratteristici delle reazioni immuni IgE-mediate edelle infezioni parassitarie.I granuli degli eosinofili contengono la Proteinabasica principale, tossica per i parassiti ma capace dideterminare danno tessutale.

Altre cellule della flogosi cronica… NeutrofiliIn molte forme di flogosi cronica possono esserepresenti neutrofili richiamati da mediatori prodotti damacrofagi e/o dalla distruzione tessutale o da batteripersistenti.Casi clinici di rilievo:Osteomielite batterica cronica = essudato conneutrofili persistente anche per molti mesi.