Microbiologia e patologia

EVENTI DELL’INFIAMMAZIONE

Eventi cellulari

I tessuti periferici, e, in particolare, la pelle, il tratto gastrointestinale e l’apparato respiratorio sono esposti a un

gran numero di agenti tossici, microrganismi patogeni. Per questo, contengono cellule sentinella sensibili

all’invasione dei patogeni o ai segnali di danno.

Le cellule sentinella allertano le cellule della risposta specifica ed aspecifica (neutrofili, monociti e linfociti), che

migrano nel tessuto dal circolo sanguigno.

Cellule residenti sentinella:

- Mastociti: produzione di mediatori dell’infiammazione, sia precoci che tardivi.

- Macrofagi/cellule dendritiche: cellule chiave nel processo infiammatorio, produzione di un ampio corredo

di mediatori dell’infiammazione. Fanno fagocitosi per la risoluzione dell’infiammazione.

- Cellule endoteliali e cellule muscolari lisce: regolazione della fase vascolare.

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Mastociti

Derivano dai granulociti basofili circolanti, cellule tissutali che hanno numerosi granuli nel loro citosol. Questi

granuli contengono mediatori chimici (istamina e altri) responsabili dell’innesco dell’infiammazione. I mediatori

chimici vengono espulsi in seguito a stimoli fisici, chimici o immunologici, ossia avviene una degranulazione

esplosiva). Intervengono precocemente nel processo infiammatorio.

Istamina

L’istamina interviene precocemente e ha un ruolo centrale nei cambiamenti vascolari del tessuto infiammato. Viene

accumulata a concentrazioni elevatissime nei granuli dei mastociti del tessuto connettivo e dei basofili circolanti.

Il suo tempo di partecipazione nella risposta infiammatoria è rapido, in quanto è un mediatore preformato e di

breve durata, perchè viene degradata dall’ azione delle istaminasi.

Il rilascio di istamina causa la vasodilatazione arteriolare nelle cellule muscolari lisce sia dei vasi, che comporta

un aumento della permeabilità nelle cellule endoteliali, sia delle delle venule post-capillari del microcircolo.

Eventi vascolari

Tutto quello appena descritto porta all’attivazione delle serie di eventi vascolari fondamentali per il processo

infiammatorio, dovuto all’azione dei mediatori chimici che agiscono sul tessuto bersaglio.

Tra gli eventi vascolari si ha:

- IPEREMIA: aumentato afflusso di cellule e molecole di difesa, che causa un aumento della temperatura

dovuta all’aumentata efficienza dei sistemi enzimatici

- AUMENTATA PERMEABILITÀ: diffusione delle molecole di difesa (complemento, anticorpi), drenaggio

linfatico e veicolazione degli antigeni ai linfonodi (risposta immunitaria specifica).

Tutto ciò è dovuto all’azione dell’istamina. Il bersaglio dell’istamina è la cellula endoteliale; per questo i mastociti

si localizzano nel connettivo, in prossimità dei vasi e, soprattutto, nei connettivi localizzati subito al di sotto degli

epiteli esposti al potenziale attacco di patogeni come la cute (derma), le vie aeree (spazi alveolari), il tratto gastro-

intestinale (intestino tenue) e la mucosa nasale.

Ha 4 azioni:

- Media la vasodilatazione arteriolare agendo sulle cellule muscolari lisce

- Causa l’aumento permeabilità venulare, provocando la contrazione delle cellule endoteliali e loro

separazione

- Media l’adesione dei neutrofili stimolando l’esposizione di molecole di adesione sulle cellule endoteliali

- Stimola alcune terminazioni nervose sensoriali (soprattutto nella cute) generando la sensazione di prurito

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Reclutamento dei leucociti

Avviene durante un’INFIAMMAZIONE ACUTA con la migrazione dei leucociti. Si tratta di cellule che hanno diverse

capacità, in quanto possono fare fagocitosi contro gli agenti patogeni, oppure possono rilasciare delle sostanze

antimicrobiche o tossiche.

La migrazione dei leucociti è controllata dalle proprietà dell’endotelio vascolare e dai segnali chemiotattici di

origine tissutale, ossia da peptidi formilati di origine batterica, da lipidi bioattivi come LTB4 e PAF e da frazioni solubili

come la cascata del complemento (C5a)

Si tratta di un processo molto selettivo poichè permette il reclutamento di determinate popolazioni leucocitarie

con diverse cinetiche e a più stadi.

Fasi della migrazione dei leucociti

1. MARGINAZIONE dei leucociti, in particolare dei neutrofili. In seguito a un’iperemia passiva, gli eritrociti si

impilano, mentre i leucociti tendono sempre di più a scorrere in prossimità della parete e ad aderire al suo

epitelio.

2. ADESIONE dei leucociti all’endotelio vascolare attraverso specifiche molecole di adesione (selectine e

integrine). L’endotelio contribuisce a questo processo esprimendo alcune molecole di adesione quali ICAM-

1 e ICAM-2. Alcune di queste molecole compaiono solo dopo diverse ore e persistono per tempi

relativamente lunghi (24-48 ore), altre, invece, sono presenti già pochi minuti dopo la stimolazione e poi

scompaiono rapidamente. Questo favorisce un legame più o meno forte fra i leucociti e le cellule del tessuto

endoteliale.

Tipologie di molecole di adesione:

• Selettina E: espressa dalle cellule endoteliali dopo la stimolazione con TNF1 e IL1 (interlochina 1),

viene riconosciuta dai granulociti neutrofili, dai monociti e linfociti T della memoria. Si trova nelle

venule post-capillari in condizioni infiammatorie.

• Selettina P: sempre presente nell’endotelio in sede intracellulare. Quando l’endotelio è attivato,

disloca all’esterno in modo da essere riconosciuta dai granulociti neutrofili.

• Proteine di adesione ICAM-1 e VCAM-1: espresse a bassa concentrazione dalle cellule endoteliali

a riposo, ma in seguito all’attivazione da parte di TNFa e IL1, vengono indotte in maniera lenta.

Vengono riconosciute dai monociti e dai linfociti.

• Fosfolipide PAF: non presente sull’endotelio in condizioni normali di non attivazione, la sua

espressione viene indotta da citochine.

Tra i recettori per le molecole di adesione vi troviamo:

Leucociti esprimono LFA-1 per ICAM-1 e ICAM-2

➢ Monociti e linfociti esprimono a4B1 per VCAM-1

➢ 74

Granulociti neutrofili sLEx che lega la selettina E

➢ Polimorfonucleati esprimono il carboidrato Lex per la Selettina P.

➢

Il processo di adesione non è un processo immediato, infatti richiede un determinato periodo di tempo e

delle molecole di adesione. Avviene una prima adesione di tipo reversibile grazie all’interazione dei PMN

con le SELETTINE. Questa interazione favorisce l’avvicinamento del leucocita alla parete del vaso ed il

fenomeno di «Rolling”, in cui il leucocita fluttua molto vicino, passando da una cellula endoteliale a quella

successiva.

A seguito del ROLLING, le cellule endoteliali si attivano ed inducono l’espressione delle INTEGRINE che

mediano l’interazione irreversibile del leucocita con la parete del vaso, che rimane fissato. Il leucocita è

pronto alla fase successiva di migrazione/diapedesi.

3. DIAPEDESI: migrazione dei leucociti nell’interstizio che provoca l’attivazione e la fagocitosi. È il passaggio

dei leucociti dal lume del vaso verso il tessuto, attraverso la parete del vaso a cui sono adesi, formata da

cellule endoteliali.

Meccanismo della diapedesi: alcune proteasi (collagenasi, elastasi), generate dai leucociti, attaccano e

degradano la matrice extracellulare digerendo proteine come l’elastina, i mucopolisaccaridi, presenti nella

membrana basale. In questo modo, quest’ultima viene allentata in prossimità del sito di migrazione e si

formano dei piccoli pori in cui i leucociti si insinuano attraverso la membrana basale.

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Fattori chemiotattici

I leucociti arrivano nella zona di danno seguendo un gradiente chimico (chemiotassi). I leucociti migrano dal

compartimento ematico a quello extravascolare richiamati da FATTORI CHEMIOTATTICI di origine microbica e

tissutale.

- Chemotattici esogeni: prodotti batterici come il peptide formilato (contenente N-formyl metionina

terminale).

- Chemotattici endogeni:

Proteine del complemento (C5a)

➢ Chemochine (IL-8, interleuchina 8): citochine che richiamano per chemiotassi i leucociti

➢ Leucotreni (LTB4)

➢ Lipidi provenienti dalle membrane danneggiate

➢

Il tempo diverso dipende dai diversi fattori chemiotattici e dalle varie molecole di adesione che vengono

prodotte.

Rimozione dell’antigene nocivo

Avviene per fagocitosi ed è lo scopo del reclutamento leucocitario, ossia accumulare nel sito dell’infiammazione

le cellule dell’immunità innata deputate alla neutralizzazione degli agenti patogeni e successivamente indirizzare

quelli dell’immunità specifica.

Avviene in 3 fasi:

riconoscimento e adesione del fagocita al patogeno attraverso l’espressione di opsonine

❖ (immunoglobuline riconosciute dai fagociti)

ingestione e uccisione attraverso l’endocitosi, ovvero formazione di protusioni plasmatiche che

❖ permettono l’invaginamento della particella fagocitata all’interno di un vacuolo.

degradazione del materiale che deve essere eliminato o del patogeno attraverso gli enzimi dei

❖ lisosomi che hanno attività litica. 76

Meccanismi di distruzione:

- Ossigeno dipendenti: MECCANISMI OSSIDATIVI ad opera di NADPH-ossidasi che riduce l’O2 ad anione

superossido e ROS attraverso la fusione con granuli specifici.

- Ossigeno indipendenti: Enzimi contenuti nei GRANULI che possono essere di 2 tipi: PRIMARI, dove i

lisosomi contengono difensine e proteasi, e SECONDARI, contenenti lisozima e proteine chelanti a cofattori

batterici.

Si realizzano grazie ad uno speciale corredo di molecole contenute nei lisosomi che si fondono con il

fagosoma dando luogo al fagolisosoma.

lisozima: scinde il legame fra l’acido N-acetil-muramico e la N- acetilglucosammina presenti in

❖ lunghe catene nella parete di molti batteri, alterando la loro membrana.

BPIP (Bacterial permeability increasing protein): permeabilizza la membrana esterna dei batteri

❖ Gram negativi

defensine: piccole proteine ad azione citotossica

❖ lattoferrina: sottrae il ferro, un importante fattore di crescita per molti batteri

❖ proteasi, fosfolipasi e il pH acido del fagolisosoma

❖

SEGNALI CLINICI DELL’INFIAMMAZIONE

I segni clinici sono la conseguenza di fenomeni vascolari che avvengono a livello del tessuto connettivo

vascolarizzato.

Calor

Calore della parte infiammata che è uno dei fenomeni precoci che si manifesta al sito di infiammazione. È dovuto

a una profonda alterazione del flusso ematico e del calibro vascolare, dovuti all’azione dell’istamina. Dopo una

breve e transitoria vasocostrizione, si osserva infatti una vasodilatazione del microcircolo arterioso che determina

aumento del flusso ematico. Provoca un aumento del flusso (vasodilatazione) e un aumento della permeabilità

vascolare.

Arrossamento (rubor)

È dovuto alla va