Infiammazione - Cos é l infiammazione? Risposta di un tessuto ad uno stimolo lesivo. E una risposta protettiva il cui scopo é di eliminare : 1) la causa iniziale del danno cellulare 2) e/o la necrosi cellulare/tissutale causate dal danno. L infiammazione é intimamente associata al processo di riparazione, ed include rigenerazione delle cellule parenchimale e formazione di una cicatrice
Acuta - minuti a giorni (aspecifica) Caratterizzata da accumulo di fluido e proteine. Vi sono 3 tipi di proteine: opsonine, anticorpi e complemento PMN s Cronica - settimane / anni (specifica) Linfociti e macrofagi Infiammazione ACUTA Infiltrazione di Neutrofili (PMN) ESSUDATO CRONICA Infiltrazione di cellule Mononucleate
Infiammazione Acuta La risposta immediata e precoce al danno. Cause del danno: CHIMICHE, FISICHE, BIOLOGICHE. Scopo? Far arrivare i PMN al sito il piu velocemente possibile. E un evento VASALE (angioflogosi)- caratterizzato da vasodilatazione. Aumento della permeabilità delle cellule endoteliali. Migrazione extravascolare dei leucociti (PMN)
DANNO STIMOLO FLOGOGENO MODIFICAZIONI BIOCHIMICHE MODIFICAZIONI VASCOLARI FAGOCITOSI MEDIATORI MIGRAZIONI LEUCOCITI ESSUDAZIONE
Segni cardinali dell infiammazione Calore Rossore Gonfiore Dolore Perdita della funzione Calor Rubor Tumor Dolor Functio laesa Aggiunto successivamente
Infiammazione Acuta: caratteristiche principali Vasodilatazione Permeabilità delle cellule endoteliali Migrazione extravascolare dei pmn
Risposta triplice di Lewis
Fenomeni vascolari infiammazione acuta 1) fase transitoria di vasocostrizione 2) dilatazione arteriole terminali, Marcata accelerazione del velocita del Flusso ematico (iperemia attiva) 3) Progressivo rallentamento del flusso ematico dilatazione die capillari (iperemia passiva) Durante queste fasi si forma l essudato
Iperemia attiva Iperemia e un evento derivante da un aumento del flusso tessutale di sangue dovuto a dilatazione delle arteriole
Iperemia PASSIVA Alla fase di iperemia attiva segue un progressivo rallentamento della corrente sanguigna fino al blocco completo (STASI). Il rallentamento e dovuto all allargamento del letto capillare. Aumento di permeabilita induce un aumento di VISCOSITA Aggregazione dei globuli rossi e PAVIMENTAZIONE dei leucociti
32 mmhg 12 mmhg Rappresentazione schematica dei cambiamenti vascolari 25 mmhg 25 mmhg 50 mmhg 30 mmhg 20 mmhg 20 mmhg
Permeabiltà Vasale Vasodilatazione: aumenta il flusso sanguigno Aumento della pressione idrostatica intravascolare Trasudato - ultrafiltrato del plasma (contiene poche proteine) Questo evento é transiente e inizia il processo infiammatorio. (Infiammazione acuta-essudato) Aumento della permeabiltà vascolare
Permeabiltà Vasale Essudato - (ricco di proteine e contiene pmn) Essudato caratterizza principalmente l infiammazione acuta Pressione osmotica intravascolare diminuisce Pressione osmotica del fluido interstiziale aumenta Fuoriuscita di acqua e ioni - edema
Perchè la barriera formata dalle cellule endoteliali diventa permeabile? Contrazione cellulare Retrazione giunzionale Danno diretto alle cellule endoteliali (a cui segue risposta immediata e sostenuta) Danno alle cellule endoteliali mediato dai leucociti Aumento della transcitosi del fluido
AUMENTI DI PERMEABILITA Immediato Ritardato-prolungato Immediato-prolungato
Aumento permeabilita dovuto al rilascio di mediatori (istamina) Risposta immediata Retrrazione delle giunzioni intercellulari delle cellule endoteliali. Avviene spesso nelle reazioni allergiche Immediato (rilascio di mediatore preformato), ed avviene a livello delle venule
Aumento permeabilita : risposta Ritardata-prolungata Aumento di permeabilita che compare dopo 12-18 ore dalla applicazione dello stimolo flogogeno. Coinvolge capillari e venule. Stimolo==>3-4 ore aumento transitorio di permeabilita Attivazione macrofagi rilascio di citochine: IL1 TNF Azione delle citochine sulle cellule endoteliali porta all aumento ritardato di permeabilita
Danno diretto alle cellule endoteliali (Risposta immediata e prolungata) Necrosi e distaccamento delle cellule endoteliali Avviene spesso in ustioni gravi o danni severi Immediato e persiste fino a quando il vaso non viene riparato
Danno alle cellule endoteliali mediato dai leucociti Avviene nei siti in cui si accumulano i leucociti Dovuto all attivazione dei leucociti che rilasciano gli enzimi proteolitici e reattivi tossici dell ossigeno
ANGIOFLOGOSI 1)MODIFICAZIONI VASCOLARI 2) AUMENTO PERMEABILITA 3) MIGRAZIONE LEUCOCITI
Cellule della risposta infiammatoria (immunitaria)
Neutrofili I neutrofili hanno vita breve 12-20 ore. Neutropenia: 1000 per mm cubo-> infezioni Contengono granuli: 1) Primari (Azzurrofili) contengono mieloperossidasi, idrolasi acide proteine cationiche, elastasi, difensine, fosfolipasi, collagensi; 2) Specifici: lattoferrina, lisozima, attivatori plasminogeno, fosfatasi alcalina I neutrofili hanno un nucleo multilobato e sono programmati per uccidere: rilascio di fattori preformati, attivazione metabolica.
Eosinofili Cellule a comportamento simile ai neutrofili. Sono specializzati nell uccisione dei parassiti. Nel sangue ci sono 2-3 eosinofili per 50-55 neutrofili. Gli eosinofili vivono circa 4 giorni nel sangue, 3-4 settimane nei tessuti. Gli eosinofili contengono proteine cationiche: MBP (major basic protein) e ECP proteine ad azione tossica sui parassiti Burst ossidativo piu intenso rispetto ai neutrofili Ipereosinofilia si riscontra in infezioni da parassiti e in soggetti asmatici
Eosinofili Eosinofili producono sostanze (leucotrieni ) che inducono spasmo bronchiale CONCLUSIONE: sono cellule cariche di sostanze attive contro i parassiti che possono indurre danni collaterali sui tessuti dell ospite. Sono associati a condizioni allergiche (asma) in cui sono presenti anche mast-cellule.
Mastcellule e Basofili Al microscopio elettronico queste cellule appaiono ripiene di granuli contenenti sostanze preformate pronte per essere rilasciate: istamina, eparina. Vi sono due tipi di mastcellule: MUCOSE (piccole mobili meno ricche di istamina) e CONNETTIVI. Le mastcellule ed I basofili degranulano in risposta a stimoli immunologici: rilasciano TNF, istamina, PAF. Le mastcellule possono proliferare se stimolate con IL-3. Coinvolte nella fase iniziale della risposta infiammatoria: rilascio di istamina
Macrofagi Monociti prodotti nel midollo osseo, migrano nel sangue e poi dentro i tessuti dove diventano macrofagi. Durante l infiammazione I monociti costituiscono la seconda ondata di cellule (fagociti professionali) che invadono i tessuti. Svolgono un ruolo cruciale: fagocitosi, risposta immune, angiogenesi, fibrosi, coagulazione. L azione battericida dei macrofagi e efficiente contro batteri resistenti. Induzione della reazione alla fase acuta. I macrofagi sono longevi (mesi-->anni)
Macrofagi I macrofagi sono attivati in due modi: rapido e lento. Attivazione rapida: esocitosi e rilascio del contenuto dei lisosomi e liberazione di radicali liberi derivanti dall espolosione respiratoria. Attivazione:lenta modificazione che richiedono giorni. Dipende dal rilascio di citochine rilasciate dai linfociti, si trasformano in cellule SCHIUMOSE e cellule GIGANTI. I macrofagi producono TNF che agisce con meccanismo autocrino ed attiva altri macrofagi.
Macrofagi Il TNF rilasciato dai macrofagi distrugge anche le cellule dell ospite. Viene rilasciato in grandi quantita nello shock settico. CONCLUSIONE: diversamente dai neutrofili I macrofagi sono cellule versatili, che vivono a lungo, producono molte citochine e svolgono un ruolo importante non solo nell infiammazione, ma anche nella risposta immunitaria, nella risposta contro i tumori. Rappresenta la cellula prevalente dell infiammazione cronica.
Piastrine Contengono molte sostanze coinvolte nell infiammazione: permeabilita (PAF, C5a), vasocostrizione (serotonina), coagulazione, fattori di crescita (PDGF), chemiotassi. Le piastrine sono essenziali per il mantenimento dell integrita dei vasi, della cascata coagulativa.
Cellule endoteliali Sono importanti durante l infiammazione perche rappresentano la barriera che deve essere superata perche si formi l essudato. Producono molti mediatori (TNF, IL-1 ) Sono diverse: arteriole, capillari e venule per quanto riguarda la sensibilita all istamina.
Fibroblasti. Sono cellule che sono coinvolte nei processi infiammatori cronici. Nei fenomeni infiammatori secondari alla riparazione delle ferite possono differenziarsi in miofibroblasti.
Linfociti Sono i leucociti piu piccoli e rappresentano il 33% della conta ematica: 70% T, 10-15% B, 10% NK La presenza di linfociti nei tessuti indica che vi e stata e che e presente una risposta immune. Si differenziano in base a marcatori espressi sulla superficie..
I linfociti sono definiti da recettori di superfice Recettore linfociti T Alfa/beta 95% linfociti T CD8 Linfociti T citotossici Ag e MHC1 CD4 Linfociti T Helper Ag e MHC2 Gamma/delta 5 % linfociti T CD4 Linfociti T HELPER 1 IL-2 IFN-gamma Citotossici per microorganismi Intracellulari: virus, micobatteri CD4 Linfociti T HELPER 2 Efficaci nella regolazione Linfociti B risposta anticorpale IL-5, IL-6 e IL-10
Funzioni dei linfociti Elaborano gli antigeni Producono anticorpi Producono e rilasciano citochine Reclutano leucociti nel focolaio infiammatorio Inducono proliferazione cellulare Stimolano la degranulazione delle Mast-cellule Stimolano la permeabilità vascolare Modulano la produzione di collagene dei fibroblasti Stimolano la proliferazione del midollo osseo Inducono effetti sistemici durante l infiammazione
* Nell infiammazione ci sono 10 tipi cellulari * Collaborano nei meccanismi di difesa contro le infezioni e di riparazione *Le cellule derivano da elementi circolanti che migrano nei tessuti infiammati *Neutrofili e macrofagi sono attivi nella Fagocitosi *I fibroblasti sono attivati nell infiammazione cronica
Eventi leucocitari (minuti) Chemiotassi Marginazione e rotolamento Adesione e diapedesi Migrazione nello spazio interstiziali Attivazione Riconoscimento-attacco-fagocitosi Uccisione batteri parassiti
Chemiotassi Movimento cellulare lungo un gradiente chimico verso un sito infiammato I fattori chemiotattici includono Componenti del Complemento (C3a e C5a) Metaboliti dell Acido Arachidonico (leucotrieneb4) Prodotti batterici solubili (fmlp) endotossina Chemochine (IL8) Tessuto morto Prodotti della coagulazione Camera di Boyden è usata per studiare sostanze chemiotattiche
CAMERA DI BOYDEN
CHEMIOTASSI ENDOTOSSINA C5a fmlp IL-1 TNF LTB4 10-16 10-15 10-14 10-13 MOLI DI SOSTANZA
ATTIVAZIONE
Marginazione Flusso normale - eritrociti e globuli rossi fluiscono al centro dei vasi capillari e spingono i leucociti verso le pareti vasali Un plasma povero di cellule fluisce vicino alle cellule endoteliali Sito infiammato Il flusso sanguigno rallenta, i globuli bianchi accumulano in prossimità delle cellule endoteliali delle venule Questo é il processo di Marginazione
Attivazione delle cellule endoteliali Lo stimolo iniziale causa il rilascio di mediatori che attivano le cellule endoteliali. Le cellule endoteliali attivate schierano sulla supericie cellulare delle molecole che aderiscono ai leucociti.
Selettine Selettine legano specifici zuccheri Selected + Lectins (sugars) = Selectins Alcune selectine sono presenti sulle membrane delle cellule endoteliali (E-Selectin) Alcune selettine sono presenti sulle membrane dei leucociti (L-Selectin) Alcune selettine sono presenti sulle membrane delle piastrine e delle cellule endoteliali attivate (P- Selectin GMP-140).
Rolling (Rotolamento) Selectine si legano in maniera transiente ad oligosaccaridi sialilati Cellule endoteliali : P selectina, E selectina Leucociti: Sialil Lewis X PSGL-1 e Sialil LewisX ESL-1 PMN rotolano vicino alle o sulle cellule endoteliali
Adesione Mediata dalle Integrine e molecole di adesione (immunoglobuline) 1) Sulle cellule endoteliali: ICAM-1 e VCAM-1 2) Integrine sui leucociti: LFA-1, MAC-1 e VLA-1 Meccanismi dell adesione Ridistribuzione delle P selectine Induzione delle molecole di adesione endoteliali Aumento della affinità delle integrine della membrana dei leucociti attivati
DIAPEDESI Mediata da PECAM-1 Diapedesi (movimento lento cellulare)
RILASCIO DI ISTAMINA ESPOSIZIONE DI SELETTINE SULLA MEMBRANA CELLULE ENDOTELIALI ROTOLAMENTO STIMOLI CHEMIOTATTICI ADESIONE DIAPEDESI
Leukocyte adhesion deficiency 1 (deficienza di adesione leucocitaria di tipo 1) (LAD-1) Infezioni batteriche ricorrenti Negli infiltrati infiammatori non ci sono neutrofili Numero elevato di neutrofili in circolo Neutrofili da pazienti sono in grado di rotolare ma non di aderire Pazienti vengono sottoposti a trasfusioni di neutrofili normali che sono in grado di aderire e marginare
RILASCIO DI ISTAMINA ESPOSIZIONE DI SELETTINE SULLA MEMBRANA CELLULE ENDOTELIALI ROTOLAMENTO STIMOLI CHEMIOTATTICI ADESIONE DIAPEDESI
Leukocyte adhesion deficiency 1 (deficienza di adesione leucocitaria di tipo 1) (LAD-1) Difetto molecolare Assenza di integrine sulle membrane dei neutrofili Mutazione nel dominio N-terminale della catena delle integrine LFA-1 inibisce la formazione del complesso delle integrine In vitro si puo ristabilire la funzionalità dei neutrofili transfettandoli con il cdna codificante la catena delle integrine
LAD-1 e LAD-2 Se pazienti affetti da LAD-1 vengono sottoposti a trasfusioni di neutrofili sono in grado di intervenire contro infezioni batteriche? Si perchè? No perchè? Se pazienti affetti da LAD-2 vengono sottoposti a trasfusioni di neutrofili sono in grado di intervenire contro infezioni? Si perchè? No perchè?
Eventi leucocitari (minuti) Chemiotassi Marginazione e rotolamento Adesione e diapedesi Migrazione nello spazio interstiziali Attivazione Riconoscimento-attacco-fagocitosi Uccisione batteri parassiti
TEMPO e fagocitosi Attivazione recettori di membrana secondi Traduzione del segnale 20-40 secondi Esplosione ossidativa 2-3 minuti Deattivazione 1-2 minuti
Attivazione leucociti Attivazione recettori di membrana (secondi) Recettori per prodotti batteri: Toll-like receptor Recettori accoppiati a Proteine G Recettori per opsonine e citochine Traduzione del segnale 20-40 secondi
Attivazione recettore di membrana dei leucociti PMN C5a, LTB4 Diacilglicerolo Fosfolipasi Inositolo tris-fosfato Protein chinasi C Fosforilazione Secresione Degranulazione Espolosione ossidativa Lipidi Ac Arachidonico Prostaglandine Aumento Calcio citoplasma Chemiotassi Fagocitosi
Fagocitosi e Degranulazione Fagocitosi La cellula riconosce la particella da fagocitare Ingestione Uccisione Degranulazione e il burst ossidativo uccidono la particella fagocitata
Uccisione dei batteri Meccanismi: 1)Ossigeno dipendenti 2) Ossigeno indipendenti
Il burst ossidativo definisce 4 eventi: 1) consumo ossigeno 2) catabolismo del glucosio attivazione shunt-esosomonofosfati 3) produzione di acqua ossigenata 4) produzione anione superossido
H O acqua ossigenata 2 2-2 O anione superossido. ONOO. HO radicale ossidrile - Granuli Azzurrofili
Catabolismo glucosio Shunt esosomonofosfati 6-P-gluconato NADPH ossidasi NADPH O 2 Uccisione Uccisione Mieloperossidasi Glucosio-6-P Glucosio-6-P deidrogenasi NADP+ O - 2 H 2 O 2 Superossido dismutasi HClO ipoclorito
1) 2) Dismutazione anione superossido O - + O - + 2H + H O + O 2 2 2 2 2 Reazione Klebanof + - H + Cl + H O 2 2 HClO + H O 2 3) O 2 Reazione Haber-Weiss - + H O O H. + O + O 2 2 2 H - 4) O - 2 + NO ONOO -
Meccanismo di detossificazione 6-P-gluconato NADPH Glutatione red. GSSG H 2 O Glucosio-6-P NADP+ Glucosio-6-P deidrogenasi GSH H 2 O 2 Glutatione perossidasi
Meccanismi Ossigeno Indipendenti Sono mediati da sostanze preformate presenti nei granuli secondari dei leucociti: 1)Proteine permeabilizzanti 2)lisozima 3)lattoferrina 4)proteina basica maggiore 5) enzimi(proteasi, fosfolipasi, nucleasi) 6) Proteine battericide: defensine, catelicidine
Danno tissutale indotto dai leucociti Gli enzimi lisosomiali sono rilasciati nello spazio extracellulare durante la fagocitosi e causano danno cellulare e degradazione delle matrice extracellulare Leucociti attivati rilasciano specie reattive dell ossigeno e metaboliti dell acido arachidonico che possono danneggiare direttamente le cellule endoteliali Questi eventi sono la base di alcune malattie (es. l artrite reumatoide)
Sindrome di Chediak-Higashi Difetto della chemiotassi e degranulazione dei lisosomi nei fagosomi Danno molecolare a livello di proteine che mediano la fusione delle membrane degli organuli intracellulari esempio: fusione tra lisosomi e fagosoma.
Malattia Granulomatosa Cronica Difetto nel sistema NADPH ossidasico Diminuzione marcata nell abilità dei fagociti ad uccidere microorganismi 6-P-gluconato NADPH ossidasi NADPH O 2 Uccisione Mieloperossidasi Glucosio-6-P Glucosio-6-P deidrogenasi NADP+ O - 2 H 2 O 2 Superossido dismutasi HClO ipoclorito
Autovalutazione (4) 1) Segni cardinali dell infiammazione 2)Cellule coinvolte nella risposta infiammatoria. 3) Risposta triplice di Lewis 4)Perchè e quali tipi di aumento della permeabilità vasale avviene nell infiammazione 5) Differenze tra essudato e trasudato 6) Tipi di infiammazione: quali sono le popolazioni Cellulari prevalenti del focolaio infiammatorio 7) Rotolamento, Adesione Diapedesi: quali sono lemolecole sono coinvolte (selectine, integrine, oligosaccaridi) 8) Eventi che caratterizzano l esplosione ossidativa. 9)Difetti della funzione leucocitaria: adesione, fagocitosi, attività microbicida 10)Fasi della fagocitosi 11)Derivati dell ossigeno che hanno attività battericida 12) Derivati NO che hanno attività battericida.