Infiammazione: mediatori chimici

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1 Infiammazione: mediatori chimici Per ogni mediatore c e un inibitore I mediatori hanno tipicamente emivita breve I mediatori endogeni sono formati dal plasma e leucociti, e poi liberati nei tessuti L effetto dello stesso mediatore non e costante: varia da tessuto a tessuto e con la specie. Quasi tutti i mediatori sono armi a doppio taglio. La liberazione massiccia di mediatori chimici nel sangue e la base molecolare dello shock settico Funzione: stimolano 1) il movimento cellulare, 2) la secrezione

2 Istamina Amine Vasoattive Si trova nelle mast cellule, basofili e piastrine Rilasciata in risposta ad uno stimolo Induce dolore, promuove dilatazione delle arteriole e contrazione delle cellule endoteliali delle venule risultato é l allargamento delle giunzioni tra cellule endoteliali che aumenta la permeabilità vascolare. Ostruzione delle vie aeree, dispnea, diarrea, salivazione, vomito Effetti biologici mediati da due recettori H1 e H2.

3 Istamina Recettori H1 Aumento GMPc Diminuzione AMPc Azione pro-infiammatoria Recettori H2 Aumento AMPc Azione anti-infiammatoria Vasodilatazione Aumento permeabilità Contrazione muscolatura liscia Inibizione produzione istamina Inibizione rilascio dai lisosomi e linfociti

4 Serotonina Amine Vasoattive Effeti vasoattivi simili a quelli della istamina Si trova nelle piastrine, nelle cellule della mucosa intestinale, e in cellule del Sistema Nervoso Centrale. Rilasciata durante l aggregazione piastrinica Stimola i fibroblasti a produrre matrice extracellulare: fibrosi Rilasciata dalle piastrine se stimolate da PAF

5 Fattore di Hageman Plasmina enzimi dei neutrofili

6 Cascata delle chinine Porta alla formazione della Bradichinina Bradichinina causa - Dolore - Aumento della permeabilità vascolare - Dilatazione Arteriolare - Contrazione dei muscoli lisci Bradichinina ha una emmevita molto breve (chininasi) Azioni vascolari simili a quelli dell Istamina

7 ATTIVAZIONE DEL COMPLEMENTO VIA CLASSICA VIA ALTERNATIVA VIA DELLA LECTINA

8 Il Sistema del Complemento Proteine complementari di controllo: Fattore H, Fattore B, Fattore D, DAF, MCP, CR1, Fattore I, C4Bp Ruolo nell immunità innata ed acquisita Membrane Attack Complex (MAC C5-9) Crea un buco nella membrana dove viene depositato

9 Retrovirus, mycoplasmi Polianioni, Gruppo fosfato (DNA, Cardiolipina) Gruppo solfato (eparina Destrano solfato

10 Regolazione della via classica 1) In fase solubile a) inibitore del C1 b) Fattore I (inattiva il C4) 2) Sulla superficie (fase solida) a)inibizione della interazione tra C4 e C2 b)fattori che favoriscono la dissociazone C4e C2 c) fattori che degradano il C4

11 VIA DI ATTIVAZIONE DELLA LECTINA MBLnel siero MASP2 MASP12 MBL MASP2 MBL MASP1 ATTIVAZIONE C4 e C2

12 ATTIVAZIONE ALTERNATIVA: immunità innata ATTIVATORI: Complessi di IgG, IgA, Virus Eptstain-Bar, Molti ceppi di Batteri, Gram-neg, e Gram-pos, Parassiti: tripanosoma, Leishmania Destrano, eritrociti eterologhi Covertasi C3 Covertasi C5

13 REGOLAZIONE VIA ALTERNATIVA

14 RICORDARE:IL C3a e il C5a possono essere generati da proteasi che agiscono sul Fattore C3 e C5 Plasmina Callicreina Enzimi lisosomiali Proteasi batteriche: gingipain-1 prodotta da batteri che causano malattie periodontali

15 IMMUNOCOMPLESSI BATTERI OPSONIZZAZIONE Complemento LISI MAC ATTIVAZIONE C5a, C3a, C4a

16 Il Sistema del Complemento: azioni del C5a Attivazione dei Leucociti, adesione e chemiotassi, esplosione respiratoria C5a degranula mast-cellule Stimola la produzione di IL-1 e IL-6 nei monociti e macrofagi Stimola espressione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali C5a attiva pathway della lipossigenasi e metabolismo dell acido arachidonico Aumento permeabilità vascolare

17 Complemento Ruolo nell infiammazione (C3a e C5a) Effetti Vascolari Aumentano la permeabilità vascolare e causano vasodilatazione. Effetti simili a quelli dell Istamina Fagocitosi C3b agisce da opsonina e favorisce la fagocitosi da parte di quei leucociti che hanno recettori di membrana per il C3b

18 Difese anti-complemento Catene lipopolisaccaride Antigene O Rivestimento di acido sialico in alcuni ceppi di Gram positivi favorisce l interazione del Fattore H con il C3b Prot. A Staffilococco

19 Mediatori derivanti dal plasma Cofattore= chininogeno Di alto peso molecolare (HMWK) Fattore XII (fattore di Haegman) Collagene, membrana basale, Piastrine attivate Fattore XIIa Cascata delle chinine Cascata della coagulazione Callicreina precallicreina HKWK Bradichinina Sistema fibrinolitico callicreina Protrombina II Trombina IIa Plasminogeno Plasmina Fibrina Fibrinogeno Cascata del Complemento Plasmina Prodotti della fibrina fibrinopeptidi

20 Dove si trova? Acido Arachidonico (AA) AA é un componente dei fosfolipidi di membrana Il catabolismo dell AA nei suoi prodotti (eicosanoidi) causa diversi effetti biologici AA é rilasciato dalle membrane cellulari ad opera delle Fosfolipasi le quali sono state a loro volta attivate da diversi stimoli o mediatori dell infiammazione Metabolismo dell AA avviene attraverso due vie principali quella della lipossigenasi e quella ciclo-ossigenasi

21 Metaboliti dell Acido Arachidonico Metaboliti dell AA - sono ormoni che agiscono a breve distanza Metaboliti dell AA agiscono localmente al sito dove sono generati Decadono rapidamente o sono distrutti

22 Derivati dell Acido Arachidonico Lipossigenasi HETE Chemiotassi HPETE Generazione di Leucotrieni Leucotrieni Vasocostrizione Broncospasmo Aumento della permeabilità vascolare Chemiotassi LTB4 Cicloossigenasi Prostaglandine Vasodilatazione Aumento della permeabilità vascolare. Algesia (PGE2) Prostacicline Vasodilatazione Inibisce aggregazione piastrinica Trombossano A2 Vasocostrizione Promuove aggregazione piastrinica

23 Derivati dell Acido Arachidonico Partecipano in tutti gli aspetti dell infiammazione acuta Farmaci Anti-infiammatori agiscono sul metabolismo dell AA Aspirina e Farmaci Anti-Infiammatori Non-Steroidei (FAINS) - agiscono sul metabolismo della Cicloossigenasi Steroidi agiscono, in parte, perché inibiscono la Fosfolipasi A2

24 Quale è l effetto delle lipossine 1) Attenuazione dell effetto delle prostaglandine e leucotrieni 2)Arresto infiltrazione leucocitaria 3) Stimola l azione dei macrofagi: eliminazione dei neutrofili danneggiati

25 Platelet-Activating Factor (PAF) Scoperto come fattore rilasciato da basofili sensibilizzti capace di attivare le piastrine E un altro mediatore derivato dai fosforilcolina dopo l attivazione della fosfolipasi A2 Induce attivazione aggregazione piastrinica Causa vasocostrizione e broncocostrizione 100 a 1000 volte piu potente dell istamina a causare vasodilatazione e aumento della permeabilità vascolare Aumenta adesione leucocitaria, chemiotassi, degranulazione e burst ossidativo

26 Citochine (monochine, interleuchine, chemochine, fattori di crescita, fattori stimolanti la formazione di colonie) Citochine sono ridondanti e multifunzionali Polipeptidi secreti dalle cellule Regolano la risposta cellulare Effetti Autocrini, Paracrini od Endocrini Molti studi sono focalizzati su questi modificatori della risposta biologica a scopo terapeutico per controllare la risposta infiammatoria

27 Classi funzionali di Citochine Citochine che regolano la funzione dei linfociti (IL-2, IL-4) nella risposta immunitaria (immunità acquisita) Citochine implicate nell immunità naturale (IL-1 e TNF alfa. Interferoni) Citochine che attivano cellule durante l infiammazione cronica (immunità cellulo mediata) (IFN, TNF, IL-5, IL-10, IL-12) Chemochine: superfamiglia di proteine piccole che hanno effetti chemiotattici e attivano tipi di leucociti. (azione specifica) Citochine che stimolano l emopoiesi

28 Fig 10 Componenti batterici, Immunocomplessi Tossine, danno fisico, altre citochine Attivazione dei macrofagi e di altri leucociti REAZIONE DELLA FASE ACUTA: Febbre Sonnolenza Diminuzione dell appetito Aumento delle proteine della fase acuta Shock (effetti emodinamici) Neutrofilia EFEETTI SULL ENDOTELIO Adesione leucocitaria Sintesi di PGI Attività procoagulativa Diminuita attività anticoagulativa IL-1, IL-8, IL-6, PDGF EFFETTI SUI FIBROBLASTI Proliferazione Sintesi di collageno Aumento della collagenasi Aumento delle proteasi Aumento sintesi di PGE EFFETTO SUI LEUCOCITI Aumento nella secrezione di citochine

29 Chemochine Beta Due coppie di cisteine Conservate Due ponti disolfuro intercatenari Gamma Alfa

30 CHEMOCHINE Alfa chemochina: prodotta dai macrofagi e cellule endoteliali stimola i neutrofili (attivazione e chemiotassi) Beta chemochina: proteina chemiotattica dei monociti, proteina infiammatoria dei macrofagi, RANTES stimola monociti eosinofili basofili e linfociti NON i neutrofili. Gamma chemochina: specifiche per linfociti

31 Ossido di Azoto (NO) NO é un gas e forma radicali liberi Effetti e funzioni molteplici: Vasodilatazione, inibizione dell aggregazione piastrinica. Inibisce rotolamento ed adesione dei leucociti all endotelio delle venule. Promuove la risposta dell ospite alle infezioni

32 Radicali liberi derivati dall ossigeno Radicali liberi derivati dall ossigeno causano danni ai tessuti: Danno diretto alle cellule endoteliali Danno alla matrice extracellulare via attivazione di proteasi Danno ad altri tipi cellulari (es., eritrociti, cellule tumorali) 1)ceruloplasmina Meccanismi anti ossidanti 2) transferrina 3) Superossido dismutasi 4) catalasi e glutatione perossidasi

33 Danno da radicali liberi dell O2 Radicali Detossificazione

34 Contenuti dei granuli lisosomiali Proteasi acide degradano le proteine nel fagolisosoma Proteasi Neutre degradano le proteine nell ambiente extracellulare - Elastasi, Collagenasi etc Degradano Componenti della Matrice Extracellulare Causano danni tissutali deformanti e distruttivi Agiscono sul C3 e sul C5, chininogeno.

35 Mediatori esogeni 1.La protezione contro le infezioni avviene grazie a meccanismi che servono al riconoscere la presenza di batteri in un tessuto. I batteri hanno una serie di molecole di riconoscimento che non sono associate alle cellule umane. Tali molecole sono chiamate pathogen-associated molecular pattern. Il sistema immunitario innato riconosce molte di queste molecole. Quali sono le molecole pathogen-associated molecular pattern?

36 j. lipoteichoic acids, glycolipids, and zymosan from yeast cell walls; and k. phosphorylcholine and other lipids common to microbial membranes. a. lipopolysaccharide (LPS) from the gram-negative cell wall b. peptidoglycan found abundantly in the gram-positive cell wall and to a lesser degree in the gram-negative cell wall c. lipoteichoic acids found in the gram-positive cell wall d. mannose-rich glycans (common in microbial glycoproteins and glycolipids but rare in those of humans); e. flagellin found in bacterial flagella; f. pilin from bacterial pili; g. bacterial nucleic acid. Bacterial and viral genomes contain a high frequency of unmethylated cytosine-guanine dinucleotide sequences (a cytosine lacking a methyl or CH 3 group and located adjacent to a guanine). Mammalian DNA has a low frequency of cytosineguanine dinucleotides and most are methylated; h. N-formylmethionine, an amino acid common to bacterial proteins;i. double-stranded RNA unique to most viruses;

37 Classi di recettori che legano pathogen-associated molecular patterns Recettori che mediano l endocitosi -recettori per residui di mannosio della superficie batterica -Recettori scavenger che legano acido lipoteicoico, LPS e peptidoglicano Recettori che attivano vie di segnalazione intracellulari: TOLL-like receptors

38 Toll-like receptors. Legano pathogen-associated molecular patterns Acido lipoteicoico G. positivi Endotossina Lipopeptidi GPI-protein Flagellina

39 TLR: applicazioni farmacologiche Modulazione TLR per potenziare la risposta immunitaria or per smorzare la risposta infiammatoria 1) Attivatori TLR-4 e TLR-9 come adiuvanti dei vaccini per potenziare la risposta immune 2) Attivatori TLR-7 come antivirale per l epatite C. 3) Inibitori TLR-4 contro la setticemia. INTEFERONI RICOMBINANTI nella terapia epatite B, C

40 Edema Infiammazione sperimentale in pleura di ratto Prostaglandine Istamina Chinine Complemento

41 Mediatori diversi per tipi diversi di infiammazione Istamina e serotonina intervengono nelle fasi iniziali TRAUMI: istamina, bradikinina, serotonina dalle piastrine INFEZIONI: Complemento e mediatori esogeni di origine batterica ALLERGIE: istamina, leucotrieni, chinine, prostaglandine INFIAMMAZIONE CRONICA: citochine e linfochine in caso di reazioni immunologiche

42 Mediatori dell infiammazione importanti in vivo Vasodilatazione: Istamina, serotonina, Prostaglandine, NO Aumento permeabilità vascolare precoce : amine vasoattive, C3a e C5a, bradichinina, LTC 4,LTD 4, LTE 4, PAF, sostanza P Aumento permeabilità vascolare ritardato: citochine (TNF, IL-1 Chemiotassi e attivazione leucocitaria: C5a, LTB 4, chemochine, prodotti batterici: fmlp, endotossina Febbre: Il-1, IL-6, TNF, PGE2 Dolore: PG e bradichinina Danno tessutale: enzimi lisosomiali, metaboliti dell O 2, NO Opsonine: C3b, IgG

43 FUNZIONI DELL ESSUDATO INFIAMMATORIO I batteri duplicano in circa 20 minuti Latenza di 5-6 ore per la replicazione dei batteri fino a raggiungere 10 6 unità La carica batterica infettante: circa 10 5 batteri per grammo di tessuto. Finestra di 2-4 ore per la formazione dell essudato

44 FUNZIONI E TIPI DI ESSUDATO INFIAMMATORIO Funzione: distruggere batteri nel minor tempo possibile minuti perchè si sviluppi a pieno il potenziale anti-batterico dell essudato Sieroso Fibrinoso Purulento Emorragico

45 Linfatici e Infiammazione Seconda linea di difesa (dopo i macrofagi) Drenano l area infiammata Potrebbero essere infiammati secondariamente Linfangite (linee rosse lungo le braccia)

46 Autovalutazione (5) 1) Evoluzione dell infiammazione acuta. Linfangite 2) Cosa attiva il Fattore di Hageman? 3) Funzioni Biologiche del Complemento 4) Attivazione del complemento: via classica, alternativa e delle lectine. 5) E richiesta competenza immnunitaria per l attivazione del complemento? Si? No? Perché 6) Quali sono i prodotti dell attività enzimatica delle ciclo-ossigenasi e delle lipossigenasi 7) Classi di citochine? TNF, IL-1, IL6, IL8 IL12 8) Chemiochine: sono agenti chemiotattici specifici o aspecifici? Classi di chemiochine. 9 ) I pathogen-associated molecular pattern sono mediatori endogeni od esogeni? Tipi di recettori per i PAMP. 10) Mediatori chimici presenti nell infiammazione da cause allergiche e traumatiche. 11) Funzioni e tipi di essudato infiammatorio 12) Cause del danno tessutale associato all infiammazione. 13) Esiti dell infiammazione