[patofiziologija] Akutna inflamacija

[Bred]

AKUTNA INFLAMACIJA
©ta je inflamacija?
•   Inflamacija
–    protektivni odgovor koji ima za cilj da elimini¹e inicijalni uzrok povrede æelije, kao i nekrotièno tkivo nastalo njegovim delovanjem
•   Inflamacija je tesno povezana sa procesom reparacije koji ukljuèuje regeneraciju parenhimskih æelija / formiranje fibroznog o¾iljka
•   Cilj:  Inflamacija je proces kojim organizam poku¹ava da diluira, uni¹ti ili izoluje o¹teæujuæi agens i da reparira njime izazvano o¹teæenje.

•   Etiolo¹ki faktori:
•   Egzogeni (fizièki, hemijski, biolo¹ki)
•   Endogeni (imunske reakcije, ishemija tkiva) 
      
•   Proces: koji karakteri¹e produkcija medijatora inflamacije i akumulacija u ekstravaskularnom tkivu teènosti i leukocita.

•   Sufiks "itis" oznaèava inflamaciju.

•   Akutna (du¾ina trajanja = min. – dani)
   Karakteri¹e je izlazak iz krvnih sudova teènosti, proteina i
   PMN

•   Hronièna (du¾ina trajanja = nedelje - godine)
   Limfociti i makrofage

•   Akutna inflamacija
Neposredni i rani odgovor na o¹teæenje tkiva
# protok krvi (vazodilatacija) i kapilarni permeabilitet
Akumilacija teènosti i sastojaka plazme
Izlazak iz krvnih sudova polimorfonuklearnih leukocita (PMN) (2-6 hr)

---Mo¾e da dovede do isceljenja ili prelazi u hroniènu inflamaciju---
Povreda ili infekcija koja perzistira:  Silikonski implanti, TBC, ¹istozomioza
Autoimunost: RA
•   Hronièna inflamacija
Akumulacija makrofaga (24 - 48 hr), i limfocita (mononuklearnih æelija) (5 - 7 dana).  Proliferacija fibroblasta (Fibroza) i angiogeneza (nedelje - meseci)
   AKUTNA   HRONIÈNA
Vaskularne Promene   Vazodilatacija
# permabilitet   Minimalne
Æelijski infiltrat   Primarno neutrofili   Mononuklearni leukociti, makrofage
Promene strome   Minimalne
Edem i razdvajanje slojeva   Fibroza, æelijska proliferacija, formiranje o¾iljka.

•   Inicijalna faza
Strukturne promene koje dovode do poveæanja protoka krvi i ekstravazacije teènosti, emigracije æelija urodjenog i adaptivnog imunskog sistema na mesto povrede posredstvom hemotakse.
•   Faza amplifikacije
Poveæanje æelijskog metabolizma i oslobadjanje  medijatora inflamacije koji dovode do lokalnog i sistemskog odgovora.  Hemotaksijski faktori privlaèe imunske æelije i one prodiru u okolno tkivo da se suprostave delovanju o¹teæujuæeg faktora (ali dovode i do o¹teæenja).
•   Terminalna faza
Zavr¹ava se specifiènom inhibicijom ili uklanjanjem medijatora.  Faktori rasta indukuju æelijsku proliferaciju i reparaciju o¹teæenog tkiva.
»   Su¹tina?
•   Izlazak PMN na mesto povrede

   Vazodilatacija
   # Endotelni permeabilitet
   Ekstravazacija PMN
Toplota    Crvenilo          Otok            Bol    Gubitak funkcije

Pet klasiènih lokalnih znakova akutne inflamacije

Toplota
–   Crvenilo
–   Otok
–   Bol
–   Gubitak funkcije
–   Caldor
–   Rubor
–   Tumor
–   Dolor
–   Functio laesa


Pet klasiènih lokalnih znakova akutne inflamacije

•   Glavni mahanizmi nastanka lokalnih znakova zapaljenja
–   Toplota - vazodilatacija
–   Crvenilo – vazodilatacija (#protok sve¾e, tople arterijske krvi)
–   Otok - vaskularni permeabilitet (# pritisak na nerve; medijatori kao ¹to je bradikinin)
–   Bol – oslobadjanje medijatora
–   Gubitak funkcije – oslobadjanje medijatora

Vaskularne promene
you need to know this

•   Vazodilatacija (nakon kratkotrajne neurogene vazokonstrikcije)
•   Eksudacija proteinima bogate teènosti
•   Staza krvi
•   Marginacija PMN
•   Transmigracija / Migracija

Vaskularni permeabilitet
•   Vazodilacija, # protok krvi
•   # hidrostatski pritisak intravaskularno
      TRANSUDAT - ultrafiltrat krvne plazme (sadr¾i    malo proteina)
•   Nastaje tranzitorno, na samom poèetku, a potom dolazi do stvaranja
EKSUDATA (sadr¾i dosta  proteina + PMN)

•   # vaskularni permeabilitet
•   Eksudat - (sadr¾i dosta  proteina + PMN)
•   Eksudat je karakteristièan za akutnu inflamaciju
•   $ intravaskularni osmotski pritisak
•   # osmotski pritisak intersticijske teènosti
Kako se poveæava  vaskularna propustljivost?
•   Endotelne æelije se kontrakuju (de¹ava se na venskom delu terminalne vaskularne mre¾e, traje 15-30 min)
•   Kidanjem veza izmedju æelija endotela (nastaje u odgovoru na delovanje citokina, poèinje 4-8h nakon povrede i traje vi¹e od 24h)
•   Direktnom povredom endotelnih æelija
•   Leukocitima-indukovanom povredom endotela (traje danima)
•   Poveæanom transcitozom fluida (#velièina kanala kroz citosol æelija endotela, ¹to obezbedjuje # tarnsport, posebno u odgovoru na delovanje VEGF)

Direktna povreda endotela
•   Nekroza endotelnih æelija i razdvajanje
•   Resultat te¹kih povreda ili opekotina
•   De¹ava se neposredno po delovanju etiolo¹kog faktora i traje do reparacije krvnog suda

Leukocitno-zavisna povreda endotela
•   Dogadja se na mestu akumulacije leukocita
•   Nastaje zbog aktivacije leukocita koji oslobadjaju proteolitièke enzime i ROS

Leukociti
•   Marginacija i kotrljanje
•   Adhezija i Transmigracija
•   Migracija u intersticijsko tkivo
Marginacija
•   Normalan protok – Er i Le locirani u centralnom delu krvne struje
•   Æelijama siroma¹na plazma teèe uz endotel
•   Kako se protok krvi usporava, Le se pribli¾avaju endotelu krvnog suda – dolazi do “Marginacije”

Aktivacija Endotela
•   O¹teæujuæi agens dovodi do oslobadjanja medijatora koji aktiviraju endotel uzrokujuæi da selektini i drugi medijatori budu brzo ispoljeni na povr¹ini
Selektini
•   Selektini vezuju selektovane (odabrane, odredjene) ¹eæere
–   Selected + Lectins (sugars) = Selectins
•   Neke selektine ispolavaju endotelne æelije (E-selektini)
•   Neke selektine ispolavaju leukociti (L-selektini)
•   Neke selektine ispolavaju trombociti (P-selektini) #
Kotrljanje (Rolling)
•   Selektini se tranzitorno vezuju za receptore
•   PMN se “kotrljaju” du¾ epitela
Adhezija
•   Posredovana integrinima ICAM-1 and VCAM-1 (Integrini su normalno eksprimirani na povr¹ini æelije ali postaju funkcionalni nakon aktivacije indukovane hemotaksijskim agensima
Transmigracija
•   Posredovana PECAM-1
•   Dijapedeza
–   Tokom migracije kroz endotelni sloj interendotelnim putem leukociti sekretuju kolagenazu koja razla¾e bazalnu membranu i omoguæava prodor ovih æelija u tkivo, na mesto povrede hemotaksom (Neutrofili uvek prvi izlaze i mogu se naæi u toku prvih 6-24h na mestu povrede, a makrofazi se nalaze predominantno  u toku 24-48h nakon povrede.)
Hemotaksa
•   Nakon transmigracije leukociti se kreæu ka mestu o¹teæenja, odnosno u smeru hemijskog gradijenta - HEMOTAKSA
–   Hemotaksijski faktori ukljuèuju
•   Komponente komplementa (C5a)
•   Metabolite arahidonske kiseline (LTB4 )
•   Solubilne bakterijske produkte
•   Hemokine
Aktivacija Leukocita
–   Produkcija metabolita AA
–   Degranulacija i sekrecija lizozomskih enzima
–   Oksidativna “eksplozija”
–   Modulacija ekspresije adhezivnih molekula
Fagocitoza i degranulacija
•   Fagocitoza (“pojesti” i uni¹titi)
–   Vezivanje
–   Internalizacija
–   Ubijanje (NADPH, mijeloperoksidza)
•   Degranulacija (lizozimi) i oksidativni “prasak” (NADPH, mijeloperoksidaza) uni¹tavaju unete èestice (Leukocitni enzimi mogu biti oslobodjeni u ekstracelularni matriks tokom inflmacije uzrokujuæi nastanak lokalnog o¹teæenja tkiva)

Nakon fagocitoze, neutrofili umiru apoptozom i bivaju fagocitovani od stane makrofaga ili uklonjeni limfom..

FAGOCITOZA
•   Podrazumeva ingestiju èestica ukljuèujuæi i cele patogene mikroorganizme.

   Plazma membrana obuhvata èesticu fagozom (10-20 X veæa od endozoma).
   Samo specijalizovane æelije tzv. “profesionalni fagociti” :monociti / makrofage, neutrofili i dendritiske æelije (i pod posebnim uslovima, npr. tokom intenzivne inflamacije  fibroblasti i epitelne æelije, tzv. “neprofesionalni” fagociti) imaju ovu sposobnost, dok sposobnost endocitoze imaju praktièno sve æelije
   Kada se èestica nadje u fagozomu, on se fuzioni¹e sa lizozomom, i ingestovani materijal se digestira procesom koji je slièan endocitozi.
Kako fagocit razlikuje sopstveno od stranog?
•   Smatra se da organizam raspoznaje invadirajuæi mikroorganizam prepoznajuæi tzv. odredjene mikrobne (molekulske) obrazac ili model (engl. common microbial patterns, i.e. common  molecular patterns).
•   Izgleda da svi eukariotski organizmi raspoznaju iste  microbial patterns. (Ovo sugeri¹e da su mehanizmi urodjenog imunskog sistema  za razlikovanje stranog od sopstvenog filogenetski konzervisani.)
•   Lista tih “microbial patterns” ukljuèuje:
•   LPS- lipopolisaharid (komponenta zida Gram - bakterija)
•   Manozu, fuktozu, i dr. ugljenohidratne rezidue (ne samo prisustvo/odsustvo veæ i rastojanje izmedju ¹eæera na povr¹ini æelije)
•   Tehoidna kiselinu (vezana za peptidoglikanski æelijski zid Gram+ bakterija)
•   N-formil peptide ( imajte u vidu da svi prokariotske proteinske sekvence poèinju sa formil-metioninom)
•   Ovi zajednièki “microbial patterns” bivaju prepoznati od strane proteina domaæina koji su nazvani molekuli koji raspoznaju obrazac (engl. Pattern Recognition Molecules, PRMs) ili receptori koji raspoznaju obrazac (engl. Pattern Recognition Receptors, PRRs).
•   Lista tih PRMs ukljuèuje:
•   f-Met-Leu-Phe receptor (vezuje se za N-formil peptide)
•   Receptori za komplement - designated CRs  (vezuju se za komponente komplementa kao ¹to su C3b and C4b koje opsonizuju mikroorganizme)
•   Makrofagni manozni receptor (vezuje se za manozne ostatke na povr¹ini mikroorganizama)
•   Receptori èistaèi (engl. Scavenger Receptors) – smatra se da postoji najmanje 6 receptora  sa razlièitim specifiènostima (raspoznaju odredjene anjonske polimere i acetilirane LDL)
•   CD14 (receptor na povr¹ini fagocita koji omoguæava raspoznavanje LPS)

•   Interakcija izmedju PRM i njegovog “microbial pattern” dovodi do cele kaskade dogadjaja.
–    Primer: interakcija CD14- njegov ligand:
•   CD14 ne mo¾e da se ve¾e za  LPS direktno.
•   Zato mora prvo da se ve¾e molekul oznaèen kao LBP (od engl. LPS  binding protein) za LPS.
•   LPS-LBP kompleks se vezuje za CD14 i taj receptor-ligand kompleks biva internalizovan.
•    Pored toga, CD14 je povezan sa jednim proteinom koji je oznaèen kao Toll-like receptor 4 (TLR-4).
•   Kao rezultat interakcije  CD14-LPB/LPS na nivou membrane aktivi¹e se TLR-4.
•    TLR-4 ima va¾nu ulogu u prenosu signala [ u transferu signala primljenog na nivou æelijske membrane do DNK locirane u jedru].
TLR-4
•   TLR-4 aktivi¹e transkripcioni faktor  NFkB.
•   Akctivacija NFkB dovodi do aktivacije transkripcije koja rezultuje sintezom:
–   ROIs (engl. Reactive oxygen intermediates) i RNIs (engl. Reactive nitrogen intermediates) i visoko toksiènih antimikrobnih peptida (kao ¹to su defenzini)
–   Citokina
–   Hemokina (mali proteini koji imaju ulogu u hemotaksi leukocita) adhezivnih molekula (proteini koji omoguæavaju adheziju i migraciju leukocita)
–   Proteina akutne faze (proteini koji se sinteti¹u u jetri i sekretuju neposredno nakon infekcije ili o¹teæenja tkiva)

Leukocitima-indukovano o¹teæenje tkiva
•   Lizozomski enzimi se oslobadjaju u ekstracelularni prostor tokom fagocitoze izazivajuæi o¹teæenje æelije i degradaciju matriksa
•   Aktivirani leukociti oslobadjaju ROS i  produkte metabolizma AA koji mogu izazvati o¹teæenje tkiva i endotelnih æelija
•   Ovi dogadjaji stoje u osnovi mnogih humanih bolesti (npr. Reumatoidni artritis)
Leukocitna adhezivna deficijencija 1 (LAD-1)
•   Rekurentne bacterijske infekcije
•   Inflamatorne lezije nemaju neutrofilni infiltrat
•   Veliki broj neutrofila u cirkulaciji
•   Neutrofili ovih pacijenata mogu da se kotrljaju, ali ne da adheriraju
•   Normanil neutrofili dati u transfuziji mogu da emigriraju
Mehanizmi deficijencije leukocitne adhezije 1 (LAD -1)
•   Odsustvo integrina na neutrofilima
•   Mutacija u N-terminalnom regionu b lanca integrina spreèava adekvatno povezivanje lanaca integrina
•   Normalna funkcija se uspostavlja nakon transfekcije æelija pacijenta sa cDNK za b lanac
Chediak-Higashi sindrom
•   poremeæaj u hemotaksi i degranulaciji lizozoma u fagozomu
Hroniène Granulomatozne bolesti
•   Defekt u NADPH oksidaznom sistemu
•   Smanjena sposobnost da ubiju mikroorganizme
PODSETNIK
•   Vaskularna permeabilnost: histamin, bradikinin, leukotrijeni (15-30’).
TNF, IL-1 (kontrakcija endotela, 4- 2h). Bakterijski
   toksini (prolongirana prmeabilnost); VEGF (transcitoza).

•   PMN:  Marginacija (selektini indukovani TNF i IL-1), kotrljanje
   (ICAM-1:LFA-1/Mac-1; VCAM-1:VLA-4); hemataksa
   (C5a, IL-8, LTB4); fagocizoza (kontakt, uno¹enje, degradacija);
   Oksidativna eksplozija (Superoksidni anjon; H2O2, NO)

•   Kagulaciona kaskada:  Kolagen -> Faktor XII ->fibrinogen ->fibrin.

•   Kininski sistem:  bradikinin i kalidin nastaju iz kininogena

•   Komplement:  vazodilatacija i degranulacija mastocita (C3a, C5a);
   hemotaksa (C5a); opsonizacija (C3b).

•   Arahidonska kiselina i Metaboliti (Eicosanoidi)