Cursul 11: Inflamatia Procesul inflamator Inflamația acută Chemotaxis Molecule de adeziune Mediatorii inflamatiei Inflamația cronică Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 1
PROCESUL INFLAMATOR Procesul inflamator este raspunsul organismului la o trauma, declanșată de invazia bacteriana sau alți agenți infecțiosi. Reacția inflamatorie după un prejudiciu fizic are loc independent de sistemul imunitar. Reacția inflamatorie este caracterizata prin: 1) creșterea fluxului sanguin in zona afectata, pentru a dilua agenții potențial toxici; 2) creșterea permeabilității capilare, pentru a facilita transmiterea moleculelor mai mari prin endoteliu; 3) migrarea leucocitelor (în special neutrofilele și în mai mică măsură macrofagele) din sistemul circulator printre celulele endoteliale prin diapedeză (extravazare) in tesutul din jur. Aceste procese sunt inițiate în câteva minute, dar consecințele pot persista timp de saptamani sau luni. Scopul leucocitelor este de a elimina resturile și a restabili structura si functia tesutului normal. Aceste celule sunt capabile de fagocitoza, îndeplinind funcția de internalizare, digerare a țesutului necrozat și a materialelor străine. Durata și amploarea răspunsului inflamator determina rezultatul final. În cazul în care țesutul este mai grav avariat și răspunsul inflamator este prelungit, atunci aceasta isi va restabili arhitectura normala mult mai greu. 2 Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu
Evenimentele inflamatorii in ordine cronologica Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 3
INFLAMATIA ACUTA Inflamația acută este faza timpurie a procesului inflamator, caracterizată prin: Rubor (roșeață) Dolor (durere) Calor (căldură) Tumor (tumora, umflare, edem) Leucocitele, care constituie în mod normal 1% din celulele circulante, sunt active în timpul procesului de reparare care urmează dupa o trauma a tesuturilor si lupta impotriva infectiei. Primul tip de celule care apare la locul inflamatiei sunt neutrofilele, un subset de leucocite polimorfonucleare (PMN). Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 4
Tipul celular Diametru Frecventa in sange % Morfologie nucleara Granule Neutrofil 9-12µm 60-70 Multilobate Colorate neutru Celule mastocitare Caracteristicile celulelor inflamatorii 10-30µm Mari, rotunde, localizate central Mari, colorate metacromatic Eosinofile 10-14µm 2-4 Bi/multilobate Colorate rosuportocaliu Basofile 8-10µm 0.5-1 Bilobate sau in forma de U Monocite 12-15µm 3-8 Ovale sau in forma de boaba de fasole Limfocite 8-10µm 20-35 Dense, rotunde, localizate excentric Mari, colorate metacromatic sau basofilic Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 5
La locul inflamatiei, neutrofilele adera la pereții venelor postcapilare și prin diapedeza migreaza printre celulele endoteliale în matricea țesutului conjunctiv. Odată ajunse la țintă, neutrofile eliberareaza conținutului lor de granule citoplasmatice, care conțin enzime hidrolitice și radicali de oxigen. In plus, neutrofilele sunt celule fagocitare eficiente in special împotriva bacteriilor. Vacuolele lor fagocitare vor fuziona cu lizozomii. Acestia conțin enzime hidrolitice care digera conținutul vacuolelor. Mastocitele, situate in tesutul conjunctiv perivascular din tot corpul, au rol în tipul 1 de reacții de hipersensibilitate sau de hipersensibilitate imediată. Mastocitele au afinitate mare pentru receptorii de suprafață celulară, porțiunea Fc a moleculei de imunoglobulină, fiind capabile sa fixeze imunoglobulinele IgE și antigenul. Acest lucru face ca celulele mastocitare sa initieze procesul de degranulare, eliberând astfel mediatori chimici. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 6
Degranularea mastocitelor Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 7
Funcțiile rezultate ca urmare a degranularii mastocitelor si producerii urmatoarelor substante: Histamina: creșterea fluxului de sânge și a permeabilitatii capilare Heparina: scăderea coagulabilitatii sângelui Factorii anafilactici cu eliberare lentă (SRS-A): creșterea tonusului muscular Prostaglandinele: durere, contracția celulelor musculare netede Factorii chemotactici: recrutare de neutrofile și eozinofile Eozinofilele sunt implicate în răspunsurile alergice și ofera ajutor în rezistența la infecții parazitare. Ele sunt de obicei găsite în țesutul conjunctiv al sistemelor digestiv și respirator, precum și în circulație in timpul răspunsurilor alergice (febra fânului și astm) și in urma infecțiilor parazitare. În plus față de rolul lor în procesele inflamatorii acute, eozinofile sunt de asemenea prezente în inflamația cronică, deși numărul de celule este destul de redus. Ele nu fagociteaza direct bacteriile sau alte particule antigenice, dar preiau complexele antigen - anticorp. Mai mult, ele eliberează mediatori activi farmacologic care cresc permeabilitatea vasculară, inclusiv serotonina si prostaglandinele. În cele din urmă, eozinofilele joacă un rol important în răspunsul impotriva infecțiilor parazitare. Proteina majora de bază conținuta în granulele eozinofilelor, este eliberata după degranulare. Proteinele acopera suprafața celulară a paraziților și facilitează uciderea dependentă de anticorpi a organismelor. De asemenea, actioneaza asupra celulelor mastocitare si provoaca degranularea lor. Bazofilele seamănă cu celula mastocitara din tesutul conjunctiv atât ca structura cat si ca functie, dar ele provin din linii diferite. Ambele sunt implicate în creșterea permeabilității sistemului vascular în timpul inflamației și legarea imunoglobulinelor, în primul rând IgE. Degranularea are loc în urma reacțiilor alergice dupa legarea complexului imunoglobulina-antigen la suprafața celulei. Granulele conțin agenți chemotactici pentru leucocite si histamina, care provoacă vasodilatație și promovează migrarea celulelor sistemului imun din sistemul circulator in țesutul conjunctiv. Acest lucru poate provoca umflarea locala și, în cazuri extreme șoc anafilactic. In plus fata de leucocite, celulele epiteliale ale țesutului conjunctiv, cum ar fi fibroblastele, despre care se credea ca asista pasiv la evenimentele inflamatorii, joaca un rol critic în inflamația acută și cronică, si anume: - exprima moleculele de adeziune pe suprafața celulară (care mediază aderența dintre leucocitele și celulele endoteliale) - produc citokine, care recrutează leucocite și leactivează in continuare. 8 Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu
Endoteliul capilar are următoarele functii: barieră cu permeabilitate selectivă sistem de sinteza și metabolic container nontrombogenic pentru sânge Celulele endoteliale capilare, sunt o subclasă de celule epiteliale care inconjoara lumenul vaselor sanguine si furnizează bariera dintre țesutul conjunctiv și sistemul vascular. În condiții anormale, cum ar fi inflamatia, permeabilitatea capilara și postcapilara este mult crescuta. Acest lucru se realizează prin modificarea stării complexelor joncționale dintre celulele endoteliale adiacente, permițând astfel leucocitelor să părăsească fluxul sanguin si sa treaca printre celulele endoteliale și sa intre în țesutul adiacent printr-un proces numit diapedeză. Eliberarea locală de mediatori, inclusiv histamină și bradikinina, facilitează diapedeza prin creșterea permeabilității stratului de celule endoteliale. După activare, celulele endoteliale capilare pot produce molecule de adeziune celulară și o varietate de citokine care permit leucocitelor sa migreze din vasul de sange la locul inflamației. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 9
Raspunsul inflamator acut Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 10
CHEMOTAXIS-ul Chemotaxis-ul este migrarea direcționată de-a lungul unui gradient de concentrație, spre deosebire de chemokinezis-ul sau citokinezis-ul, care implică mișcarea celulară aleatorie. Un element cheie în procesul inflamator este procesul de chemotaxis. Celulele sunt deviate din sistemul vascular la nivelul leziunilor tisulare prin factori chemotactici, care sunt generati la locul inflamației și difuzeaza lateral. Acesti factori sunt molecule mici, cu viata scurta care permit o difuzie ușoara și o încetare rapida a efectelor lor. Primul astfel de factor este C5a, o glicopeptidă reactivă produsă prin ambele cai de bază ale cascadei complementului, clasică și alternativă. C5a la concentrații nanomolare este chemotactic pentru neutrofile și macrofage. Alti mediatori chemotactici includ peptide formil (f-met-leu- Phe), leucotriena B4 trombina, factorul de crestere si transformare β (TGF), inlerleukina-8 (IL-8), peptida chemotactica pentru monocite (MCP- 1), factorul activator trombotic (PAF), proteinele țesutului conjunctiv, fibronectina, laminina, colagenul, și fragmentele de elastina. Astfel, agenții sanguini și componentele membranelor bazale perturbate au functia de a atrage celulele in spațiul extravascular. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 11
MOLECULELE DE ADEZIUNE Moleculele de adeziune sunt molecule de suprafață celulară care sunt prezente pe leucocite și pe celulele endoteliale care mediază interacțiunile adezive dintre aceste populații de celule. Pentru ca celulele sa migreze spre și prin monostraturile de celule endoteliale, in primul rand trebuie sa adere la acestea. In timp ce celulele endoteliale sunt atașate una de cealalta prin intermediul complexelor jonctionale, leucocitele nu sunt atasate. Leucocitele folosesc un set de molecule de suprafată celulară numite molecule de adeziune celulară sau MAC. Ca răspuns la semnalele chemotactice, selectinele de pe suprafata leucocitelor circulante interactioneaza cu selectina de pe suprafața luminala a celulelor endoteliale. Leucocitele apoi se ruleaza de-a lungul suprafetei celulelor endoteliale și apoi, fie se desprind de celula datorită forței de forfecare a fluxului sanguin sau aderă ferm la celula endotelială. Aderența ferma este mediată de integrine. Moleculele de integrină permit celulelor imune sa tinteasca anumite site-uri (homing). Aderenta este urmată de migrarea leucocitelor între celulele endoteliale prin diapedeză. Citokinele și produsele bacteriene cresc expresia MAC pe suprafața leucocitelor și a celulelor endoteliale. Ele pot acționa pentru a declanșa sau prelungi procesul de adeziune și migrare. Familiile de molecule de adeziune celulară sunt următoarele: Selectinele: carbohidrati de legătură, inițiaza interacțiunea dintre leucocite si celulele endoteliale. Integrinele: leagă la MAC si proteinele de matrice extracelulară si formeaza o aderență puternica. Superfamilia imunoglobulinelor: membrii ei joacă diferite roluri în adeziunea celulară. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 12
MEDIATORII INFLAMATIEI Mediatorii inflamatiei sunt molecule secretorii produse de catre o celula, care afectează anumite funcții (chemotaxis, activare, sau proliferare) a aceleași celule sau a unei celule adiacente. In plus fata de stimularea leucocitelor mediata prin contact celular, starea de activare a celulelor poate fi declanșata de produsele secretate. Acestea includ citokine, metaboliții acidului arahidonic (prostaglandine, leucotriene, tromboxani), intermediarii reactivi de azot (oxid nitric), radicalii de oxigen (superoxid, radical hidroxil și peroxid de hidrogen), histamină și componentele complementului. Histamina este mediatorul principal pentru mastocite. Este formată din aminoacidul histidină si de o enzimă care se găsește în citoplasma celulelor mastocite și bazofile. Efectele sale sunt mediate de două clase distincte de receptori, H1 și H2. Efectele inflamatorii acute vasculare sunt transmise prin intermediul receptorilor H1 la suprafata celulelor musculare netede, iar efectele antiinflamatoare implica receptorii H2. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 13
Citokine Interleukina 1 IL-1 Interleukina 6 IL-6 Interleukina 8 IL-8 Citokine inflamatorii cheie Efecte majore Activeaza endoteliul si leucocitele, stimuleaza sinteza proteinelor de faza acuta, febra Activeaza limfocitele, creste productia de anticorpi, stimuleaza sinteza proteinelor de faza acuta, febra Chemotactic pentru leucocite (innspecial neutrofile) Interleukina 10 IL-10 Dezactiveaza macrofagele Interleukina 12 IL-12 Factor de necroza tumorala alpha (TNFα) Factorul de crestere derivat din placutele sangvine (PDGF) Activeaza limfocitele, creste productia de anticorpi Dezactiveaza macrofagele si stimuleaza productia de colagen din fibroblaste Stimuleaza proliferarea fibroblastului Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 14
Sinteza oxidului nitric are loc după cum urmează: Arginina > Citrulină + Oxid nitric Sintetaza oxidului nitric Oxidul nitric și intermediarii de oxigen reactiv pot fi considerati ca mediatori secretorii, deoarece sunt produsi de o celula si isi exercita efectele asupra altei celule. Intermediarii de oxigen includ superoxid, radicalul hidroxil, și peroxidul de hidrogen. Oxidul nitric, care este sintetizat din L-arginină în macrofage si pare să joace unei rol important în activitatea antimicrobiană. Sintetaza oxidul nitric este enzima responsabilă de producerea intermediarului de reactie. El este activat de către citokine și de catre produsele microbiene. Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 15
Metabolismul acidului arahidonic Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 16
INFLAMATIA CRONICA Acest este un proces inflamator care continuă dupa primele cateva zile. Inflamația cronică apare atunci când stimulul inflamator acut nu poate fi eliminat. Când infiltrarea neutrofilelor nu este suficientă pentru a curata zona inflamată, un sprijin suplimentar este furnizat de catre leucocite non-granulare, limfocite, și macrofage. Acest lucru marchează intrarea în inflamatia cronica, care este de durată mai lungă și implică mai multe tipuri diferite de celule care sunt localizate în sânge și țesutul conjunctiv. Celulele din linia de monocit/macrofag: Sânge: monocite Țesut conjunctiv: macrofage Plaman: macrofagele pulmonare sau alveolare Hepatice: celulele Kupffer Piele: celule Langerhans Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 17
INFLAMATIA CRONICA Monocitele, precursorul circulant al macrofagelor tisulare, rămân în circulație, timp de 1 până la 2 zile înainte sa se diferențiere în macrofage. Macrofagele sunt celule cu viață lungă, extrem de mobile, fagocitare care servesc pentru a proteja țesutul de materiale străine pe care le internalizeaza (fagocitoză) și le digera. Citoplasma lor contine un numar mare de lizozomi și vacuole endolitice și vezicule intracelulare care conțin material nedigerabil. În anumite condiții, cum ar fi invazia cu materiale străine, macrofagele pot forma celule gigante multinucleate, care rezultă din fuziunea mai multor macrofage. În plus față de circulația directionata și aleatorie a întregii celule, macrofagele pot extinde pseudopode într-un mod ameboid pentru a ajunge și pentru a explora mediul. Macrofagele sunt, de asemenea, celule înalt secretorii care produc o varietate de mediatori, care variază de la citokine și prostaglandine la elemente din țesutul conjunctiv. Revenirea la structura si functia tesutului normal in urma unui eveniment inflamator local depinde de gradul de afectare a țesutului și capacitatea celulelor din țesutul de a se regenera. Deoarece la multe site-uri inflamatorii epiteliul este deteriorat, rezoluția poate fi considerata ca o "competiție" între reepitelializare, care duce un tesut cu structura si functie normala, si fibroza, înlocuirea țesutului normal cu țesut conjunctiv care conține fibroblaste și colagen. Dovezile sugerează că macrofagele, precum și limfocite, joacă un rol important în ambele procese prin elaborarea de citokine, care sporesc replicarea celulelor epiteliale și stimulează proliferarea fibroblastelor (PDGF și IL-1) și prin sinteza proteinelor matricei extracelulare, colagen tip 1 (TGFp). În absența semnalelor inhibitorii, producerea aberantă a acestor mediatori fibrogenici susține acumularea țesutului conjunctiv, rezultând în modificarea permanenta a arhitecturii tesutului. In timp ce agenții anti-inflamatori și imunosupresoarele, inclusiv glucocorticoizi, au fost folositi clinic pentru a opri cascada evenimentelor inflamatorii, aceste tratamente nu pot inversa procesul fibrotic după ce acesta a fost inițiat Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 18
Inflamatia acuta si cronica Inflamatia acuta versus inflamatia cronica Celule implicate Neutrofile Monocite Acuta Cronica Macrofage alterate Limfocite Mediatori Kinine, complement, prostaglandine si leucotriene Celule T si macrofage Citokine Leziunea caracteristica Abcesul (necroza lichefianta cu neutrofile) Granulom (necroza cazeoasa cu celule epitelioide si gigante) Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 19
Un granulom, care arată acumularea tipic focala de limfocite și macrofage în jurul unei zonei centrale de necroză cazeoasă Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 20
De la trauma la vindecare Curs 11 - Imunologie - Prof. Dr. Ileana Constantinescu 21
CAZUL 1- VALORI NORMALE
METABOLISM LIPIDIC
VHB CRONICA
VHC CRONICA
ELECTROFOREZA
TROMBOCITOZA