Infiammazione II parte - Dipartimento di Biotecnologie, chimica e

ELEMENTI DI
EZIOPATOGENESI
DELLE
MALATTIE UMANE
Corso di Laurea Magistrale
in Farmacia
INFIAMMAZIONE
O
FLOGOSI
Mediatori chimici
della flogosi
Mediatori chimici
della flogosi
I ‘mediatori chimici della flogosi’ sono sostanze
di origine cellulare e plasmatica responsabili, in
gran parte, delle alterazioni cellulari e tissutali che
si manifestano nel corso del processo
infiammatorio.
Mediatori chimici
della flogosi
Mediatori di origine cellulare
Mediatori di fase fluida
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Mediatori della flogosi
molecole che scatenano, mantengono e amplificano la risposta
infiammatoria
• Mediatori di origine cellulare:
rilasciati o sintetizzati in seguito allo stimolo flogistico
 preformati: istamina, enzimi lisosomiali
 di nuova sintesi : ossido nitrico, metaboliti
dell’acido arachidonico, citochine
• Mediatori di fase fluida:
formati nel sangue da precursori inattivi
 Sistema delle chinine
 Sistema del complemento
Mediatori di origine cellulare
MOLECOLA GASSOSA PRODOTTA PER
AZIONE
DELL’ENZIMA OSSIDONITRICO
SINTETASI
NO (cellule endoteliali, macrofagi)
 vasodilatazione
 riduzione dell’adesione e dell’aggregazione piastrinica
 uccisione microrganismi nel fagosoma
endoteliociti
Funzioni dell'ossido nitrico, prodotto da due enzimi NO sintetasi, nei capillari sanguigni
e nei macrofagi. NO causa vasodilatazione, e i radicali liberi di NO sono tossici per i
microbi e anche per le cellule endogene. NOS = nitric oxide synthase.
Mediatori di origine cellulare
CITOCHINE (leucociti mononucleati)
Pro-infiammatorie e anti-infiammatorie
 chemiotassi e attivazione cellulare nel focolaio flogistico
 promozione della risposta immune
 manifestazioni sistemiche
Mediatori di origine cellulare
Viene sequestrata ed immagazzinata nei granuli
citoplasmatici, dai quali viene liberata quando le
cellule produttrici sono raggiunte da uno
stimolo infiammatorio, che ne induce la
degranulazione
ISTAMINA (PMN basofili- mastociti)
 vasodilatazione
 vasopermeabilizzazione
L’istamina rilasciata viene captata da due
tipi di recettori, H1, presenti sulle
fibrocellule della parete vascolare
(risposta di tipo proflogistico), e H2 che,
pur partecipando a fenomeni di
vasodilatazione, mediano la comparsa di
effetti antinfiammatori
Mediatori di
origine cellulare
Mediatori di origine cellulare
acido grasso poli-insaturo legato ai
fosfolipidi di membrana, che viene rilasciato
per azione di fosfolipasi di membrana,
attivate sia da stimoli flogistici che da
mediatori della flogosi
METABOLITI DELL’ACIDO ARACHIDONICO
(macrofagi, mastociti, piastrine)
prostaglandine vasodilatazione -vasopermeabilizzazione
- genesi del dolore
leucotrieni  chemiotassi e attivazione di neutrofili ed
eosinofili
Generazione dei metaboliti dell'acido arachidonico
e loro ruolo nell'infiammazione
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Con il simbolo X sono stati indicati i bersagli molecolari dell'azione di alcuni farmaci antiinfiammatori.
COX= cyclooxygenase; HETE = hydroxyeicosatetraenoic acid; HPETE = hydroperoxyeicosatetraenoic acid.
La Ciclossigenasi (Cox)
Sono state descritte due forme isoenzimatiche della Cox:
Cox1:
costitutiva, preposta alla sintesi di PG con funzione
‘protettiva’ (protezione mucosa gastrica, regolazione flusso
renale). La Cox1 piastrinica è essenziale per la sintesi di TXA2,
potente proaggregante.
Cox2:
inducibile, espressa solo nel focolaio infiammatorio dove
porta alla sintesi dei prostanoidi ad azione proflogistica
FANS
(Antiinfiammatori non steroidei)
L’inibizione dell’attività ciclossigenasica
rappresenta il meccanismo di azione dei FANS.
Tali molecole competono con l’acido arachidonico
a livello del sito attivo dell’enzima.
I FANS ‘classici’, dei quali il capostipite è l’Acido
Acetilsalicilico (ASA), hanno azione non selettiva:
inibiscono cioè le due isoforme della Cox.
FANS
(Antiinfiammatori non steroidei)
Inibizione Cox 1
Maggiori effetti collaterali:
gastrici, renali, complicanze
emorragiche
Inibizione Cox 2
Effetti Terapeutici:
Antiflogistico
Antipiretico
Analgesico
FANS
(Antiinfiammatori non steroidei)
I FANS di ultima generazione
(derivati aril-metil-sulfonilici o aril-metilsulfonamidici) sono ‘Cox2 selettivi’:
inibiscono in modo selettivo la Cox2 nel
focolaio infiammatorio con meccanismo
reversibile tempo-dipendente.
- Ha origine dai fosfolipidi di membrana per azione della
fosfolipasi A2
- Viene prodotto da diversi tipi di cellule del sistema
immunitario (mastociti, macrofagi, PMN, fibroblasti)
- Causa aggregazione delle piastrine, broncocostrizione,
stimola la chemiotassi di eosinofili e basofili, potenzia
l'azione dell'istamina
-sono presenti in forma inattiva nei granuli delle cellule con attività
fagocitaria
-si distinguono tre tipi di granuli, primari, secondari e terziari,
contenenti diversi enzimi, come indicato in tabella:
Mediatori chimici
della flogosi
Mediatori di origine cellulare
Mediatori di fase fluida
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MEDIATORI DI FASE FLUIDA
-si formano nel sangue dove sono presenti i loro precursori inattivi,
che vengono idrolizzati in seguito all’attivazione del fattore XII di
Hageman, proteina plasmatica sintetizzata e rilasciata dal fegato
-il fattore XII di Hageman durante la flogosi si attiva in seguito al suo
contatto con le piastrine attivate e con le proteine della membrana
basale delle cellule endoteliali a livello delle lesioni, oppure si può
attivare in presenza di tossine batteriche
-il fattore XII di Hageman attivato innesca la via intrinseca della
coagulazione
La cascata coagulativa
Ca, PL
Ca, PL
La cascata coagulativa
La cascata coagulativa
Il fattore II è la
trombina
-via estrinseca iniziata dal fattore VII, attivata dal fattore tissutale (una proteina di
membrana presente nelle cellule che in condizioni normali non sono esposte al
passaggio del sangue come le cellule sub-endoteliali)
- via intrinseca iniziata dal fattore XII di Hageman (rilasciato dal fegato), attivata da
piastrine attivate e collagene esposto in corrispondenza delle lesioni.
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
-si formano nel sangue dove sono presenti i loro precursori inattivi,
che vengono idrolizzati in seguito all’attivazione del fattore XII di
Hageman, proteina plasmatica sintetizzata e rilasciata dal fegato
-il fattore XII di Hageman durante la flogosi si attiva in seguito al suo
contatto con le piastrine attivate e con le proteine della membrana
basale delle cellule endoteliali a livello delle lesioni, oppure si può
attivare in presenza di tossine batteriche
-il fattore XII di Hageman attivato innesca la via intrinseca della
coagulazione
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
-alcuni peptidi che si formano nel corso della cascata enzimatica
coagulativa, quali la callicreina e la plasmina potenziano la cascata
enzimatica coagulativa: la callicreina, ad esempio, attiva il
plasminogeno
-il processo flogistico è quindi intimamente connesso con
l’attivazione della via intrinseca della coagulazione, nel corso della
quale si formano i cosidetti mediatori di fase fluida, rappresentati
dalla trombina, dal sistema delle chinine, dalla plasmina e dai fattori
del sistema complemento.
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Trombina
-deriva da un precursore, la protrombina, sintetizzata dal fegato, che
viene scissa dal fattore XII di Hageman in trombina, con attività
proteolitica
-la trombina idrolizza il fibrinogeno, proteina epatica ad alto peso
molecolare, rimuovendo da essa quattro fibrinopeptidi e formando il
monomero di fibrina che, polimerizzando, forma i filamenti di fibrina,
che costituiscono il reticolo del coagulo
-nella flogosi, la trombina interagisce con recettori di membrana su
monociti e cellule endoteliali, trasducendo un segnale che stimola la
sintesi di adesine e chemochine
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Sistema delle Chinine
Il Sistema delle Chinine genera peptidi vasoattivi
(tra cui il più potente è la bradichinina) a partire
da proteine plasmatiche chiamate chininogeni
per azione di proteasi specifiche chiamate
callicreine.
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Sistema delle Chinine
Catena di reazioni che porta alla formazione della Bradichinina:
1) Il fattore XII di Hageman viene attivato a XIIa dal contatto con superfici cariche
negativamente (membrana basale, collagene, piastrine attivate)
2) Il fattore XIIa trasforma la precallicreina in callicreina (enzima proteolitico attivo)
3) La callicreina scinde il chininogeno ad alto peso molecolare, producendo
bradichinina. La callicreina è un potente attivatore del fattore XII di Hageman, per cui
c'è un'amplificazione autocatalitica dello stimolo iniziale
La bradichinina ha effetti simili a quelli dell'istamina:
1) Provoca vasodilatazione
2) Aumenta la permeabilità vascolare
3) Determina una contrazione della muscolatura liscia
4) Provoca dolore, se iniettato nella cute
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Plasmina
-si forma per proteolisi dal suo precursore, il plasminogeno, per azione
del del fattore XII di Hageman e per azione della callicreina, di vari
enzimi batterici e enzimi sintetizzati e secreti dai fagociti
-la plasmina idrolizza la fibrina, formando piccoli frammneti peptidici
che esercitano attività chemiotattica per i PMN e per i
monociti/macrofagi
-attiva la via classica del complemento
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Il Sistema del Complemento
In corso di flogosi il sistema del complemento va incontro ad
attivazione sia per la via classica che alternativa, svolgendo
soprattutto nell’infiammazione sostenuta da microrganismi la
sua attività batteriolitica
Il Sistema del Complemento
• Azione “complementare” a quella degli anticorpi
• E’ costituito da una ventina di proteine plasmatiche
• E’ componente termolabile del plasma (30’ a 56°C)
• Funzioni:
1. Reclutamento cell. infiammatorie
2. Aumento opsonizz. batteri
2. Induz. lisi batteri
3. Az. antivirale
• Fagociti hanno recettori per il complemento (CR)
• Attivazione proteolitica, a cascata
• Tre vie di attivazione
Il complemento:
è un sistema di
proteine plasmatiche
che interagiscono con gli immunocomplessi
e favoriscono l’eliminazione dei microrganismi
Reazioni di fase precoce:
serie di passaggi proteolitici in cui i precursori
proteici inattivi vengono tagliati in due parti di
dimensioni diverse.
Framm. di dimens. maggiori
adesione al microrganismo e attivazione
dei componenti successivi
Framm. di dimens. minori
chemiotattici, stimolano le cellule infiammatorie
Reazioni di fase tardiva:
serie di reaz di polimerizzaz. che portano
alla formaz. del compl. di attacco alla membr.
e alla lisi del microrganismo
Le vie di attivazione del complemento
(Parham, Zanichelli)
Le proteine del complemento
facilitano la fagocitosi dei batteri
(Parham, Zanichelli)
(Parham, Zanichelli)
Il Sistema del Complemento
-durante l’attivazione si formano per proteolisi frammenti che non
partecipano all’ulteriore cascata enzimatica, ma restano liberi
Questi frammenti intervengono con attività proflogistica in tutte le
fasi dell’infiammazione
(Parham, Zanichelli)
(Parham, Zanichelli)
MEDIATORI DI FASE FLUIDA
Quindi dall’attivazione del fattore XIIa avremo:
-la cascata della coagulazione;
-la cascata delle chinine, che porta alla formazione di
bradichinina;
-la cascata del complemento;
- il sistema fibrinolitico.
ASCESSO
Esiti finali dell'infiammazione acuta: guarigione, trasformazione in fibrosi o in
infiammazione cronica.
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(1) ritorno alla normale permeabilità
vascolare;
(2) drenaggio del fluido edematoso e delle
proteine nel sistema linfatico
(3) o tramite pinocitosi nei macrofagi;
(4) fagocitosi dei neutrofili apoptotici e
(5) fagocitosi dei detriti necrotici; e
(6) disimpegno dei macrofagi.
I macrofagi producono anche fattori di
crescita che iniziano il successivo
processo di riparazione (ruolo centrale
dei macrofagi nella terminazione del
processo)
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ISTOFLOGOSI
ISTOFLOGOSI
- Durata di mesi o anni
- Fenomeni tissutali
ISTOFLOGOSI
Pur avendo una manifestazione sistemica in comune, la leucocitosi
linfomonocitaria, causata dal rilascio di alcune citochine (IL-3 e GM-CSF) che
agiscono da fattori di crescita emopoietica (monociti e linfociti), si distinguono
due forme diverse di istoflogosi:
- Infiammazione cronica non granulomatosa
- Infiammazione cronica granulomatosa
Hanno in comune la mancanza di vasodilatazione, dei fenomeni essudativi
e del reclutamento di neutrofili. L’infiltrato parvicellulare infiammatorio
è costituito da macrofagi, linfociti, cellule NK e plasmacellule.
ISTOFLOGOSI
La componente cellulare predominante, quindi, è costituita da
monociti e linfociti, che si raccolgono nel connettivo extravascolare.
È frequente anche la partecipazione di fibroblasti, con conseguente
formazione di tessuto connettivo al posto delle aree necrotizzate.
Nell’interstizio questi leucociti possono permanere come tali per
periodi di tempo lunghi, oppure possono trasformarsi in macrofagi
attivi, cellule epitelioidi e cellule giganti.
Monociti e linfociti si rinnovano continuamente sia per nuovo
apporto di cellule dal sangue, sia per moltiplicazione in situ.
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
NON GRANULOMATOSA
-infiltrato linfomonocitario uniforme, che forma una specie di manicotto
intorno ai vasi, con riduzione di apporto ematico, fino a provocare
ischemia
-proliferazione dei fibroblasti con deposizione di collageno con
conseguente insorgenza di fibrosi o sclerosi
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
NON GRANULOMATOSA
-infiltrato linfomonocitario è uniforme, cioè mantiene le stesse
caratteristiche nel tempo, con qualche variazione, qualunque sia
l’agente eziologico responsabile del processo
-nella flogosi cronica allergica c’è un forte reclutamento di eosinofili,
per l’espressione di molecole di adesione degli eosinofili e rilascio di
fattori chemiotattici negli endoteli capillari
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
NON GRANULOMATOSA
eziologia
-microrganismi poco virulenti e molto resistenti, la cui persistenza nei tessuti con
formazione di detriti, amplifica la reazione infiammatoria
-fenomeni autoimmunitari
-persistente contatto con allergeni
-alcuni virus (epatici e del SNC)
-sostanze tossiche, come l’alcool
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
-infiltrato cellulare ha formazioni sferiche (granulomi, 1-2 mm), la
cui morfologia è specifica a seconda dell’agente eziologico
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
eziologia
Sopravvivenza nei fagolisosomi di microorganismi
di vario tipo o accumulo di sostanze indigeribili
a causa della natura dell’agente flogogeno
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
l’osservazione microscopica di sezioni istologiche dimostra che ogni
granuloma ha una struttura concentrica in cui sono presenti più macrofagi e
altri tipi cellulari
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
l’evoluzione dei granulomi verso la guarigione avviene con tre
modalità:
-sostituzione fibrotica con formazione di una cicatrice
-deposizione di sali di calcio
-incapsulamento mediante capsula connettivale
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
i granulomi si formano in conseguenza del rilascio sequenziale di
determinate chemochine e citochine da parte dei macrofagi residenti
-che richiamano i monociti del sangue e i fattori di crescita emopoietici,
-che indirizzano le cellule progenitrici del midollo osseo alla differenziazione verso le
linee monocitica e linfoide
-che stimolano i monociti a differenziarsi in macrofagi
-che stimolano macrofagi e monociti a differenziarsi in cellule epitelioidi, le quali in
seguito a divisione mitotica danno origine a cellule simil-monociti che producono
citochine e chemochine
ISTOFLOGOSI
FLOGOSI CRONICA
GRANULOMATOSA
Denominazione dei granulomi:
Granuloma + agente eziologico aggettivato (granuloma tubercolare)
Classificazione funzionale:
-Granulomi a basso ritmo di ricambio cellulare o a basso turnover, detti
non immunologici
-Granulomi ad elevato ritmo di ricambio cellulare o ad alto turnover,
detti di tipo immunologico o da ipersensibilità
ISTOFLOGOSI
GRANULOMATOSA
Granulomi a basso ritmo di ricambio cellulare o a basso turnover,
detti non immunologici
ISTOFLOGOSI
GRANULOMATOSA
Granulomi a basso ritmo di ricambio cellulare o a basso turnover,
detti non immunologici
ISTOFLOGOSI
GRANULOMATOSA
Granulomi ad elevato ritmo di ricambio cellulare o ad alto turnover,
detti di tipo immunologico o da ipersensibilità
Agenti eziologici fortemente tossici per i macrofagi
(Batteri, funghi, virus, elminti, zirconio, berillio)
I macrofagi non sopravvivono a lungo all’interno del granuloma
e sono stimolati alla produzione di
citochine (monociti e linfociti) e di fattori di crescita emopoietici
FLOGOSI
ACUTA
ANGIOFLOGOSI
Imponenti fenomeni vascoloessudativi :
• modificazioni emodinamiche
•  permeabilità capillare
• migrazione di leucociti (++
neutrofili) nell’interstizio
CRONICA
ISTOFLOGOSI
Prevale la migrazione di cellule
mononucleate (monociti e linfociti)
nell’interstizio dove si differenziano
in elementi morfologicamente e/o
funzionalmente diversi (macrofagi,
plasmacellule, cellule epitelioidi..)
FLOGOSI
ACUTA
CRONICA
La risposta sistemica è indotta indirettamente dagli agenti eziologici,
di essa sono responsabili alcune citochine: IL-1, IL-6 e TNF-a.
Queste raggiungono gli organi e stimolano diversi meccanismi
metabolici.
Manifestazioni sistemiche
della flogosi
• Febbre
• Leucocitosi
• Proteine di fase acuta
Manifestazioni sistemiche
della flogosi
L’eccessiva produzione di citochine può
determinare la comparsa di una imponente
complicanza, che può coinvolgere molti
organi ed è responsabile di morte nel 50%
dei casi
Manifestazioni sistemiche
della flogosi
La conseguenza peggiore è il danno subito dalle
cellule endoteliali che, esponendo il collageno
sulla loro superficie, attivano il fattore XII di
Hageman, che attiva la via intrinseca della
coagulazione