Fisiopatologia - la fisiopatologia delle cellule endoteliali

Espressione delle molecole di adesione sull'endotelio vascolare

In assenza di stimoli, l'endotelio vascolare esprime alcune molecole di adesione tra cui ICAM-1 e ICAM-2, che oltre ad assicurare un tono adesivo che consente la fuoriuscita dei leucociti in condizioni fisiologiche, aiutano il reclutamento iniziale durante l'infiammazione. ICAM-2 è simile a ICAM-1 e condivide con questo il controrecettore LFA-1. La differenza sta nel fatto che la sua espressione non è regolata da stimoli infiammatori.

In seguito al contatto con stimoli vari come IL-1 e TNF, le citochine più importanti per l'attivazione dell'endotelio, l'endotelio esprime sulla propria membrana molecole adesive per i leucociti polimorfonucleati, per i monociti e per i linfociti. Alcune di queste molecole sono a induzione lenta nel senso che compaiono solo dopo diverse ore essendo neosintetizzate e persistono per tempi relativamente lunghi (24-48 ore). Ne sono esempi la E-selettina, ICAM-1 e V-CAM-1. Altre molecole di adesione, invece, sono a...

espressione rapida. Esse cioè sono presenti sulla superficie endoteliale già pochi minuti dopo l'astimolazione essendo trasportate sulla membrana plasmatica dall'interno della cellula dove sono contenute in corpuscoli. Queste molecole scompaiono rapidamente. L'unica proteina adesiva ad espressione rapida finora identificata sull'endotelio è la P-selettina. Le selettine E e P appartengono alla famiglia delle selettine o LECAM che complessivamente comprende tre proteine distinte che mediano l'adesione dei leucociti alle cellule endoteliali (la terza è la L-selettina che è espressa sui linfociti e su altri leucociti). L'interazione delle selectine con il proprio ligando è calcio-dipendente. In accordo con quanto detto prima a proposito delle molecole di adesione a lenta e a rapida induzione, la E-selettina raggiunge il picco di espressione dopo 4 ore e declina poi a valori non misurabili entro 8-10 ore a differenza della

P-selettina che raggiunge il picco in 10-15 minuti e che è reversibile in circa un'ora. Sono molecole di adesione a lenta espressione, così come la E-selettine, anche ICAM-1 e VCAM-1, appartenenti entrambe alla superfamiglia delle immunoglobuline. Infine, non è presente sull'endotelio in condizioni di riposo ma è espresso sullo stesso indotto da stimoli infiammatori come istamina e citochine il fosfolipide PAF.

L'endotelio, dunque, è coinvolto nel processo infiammatorio, nel reclutamento dei leucociti, processo multifasico che comprende quattro tappe:

1. la fase del rotolamento o rolling,
2. la fase dell'attivazione,
3. la fase dell'adesione,
4. la diapedesi.

Durante l'infiammazione il flusso è rallentato ed il leucocita assume una posizione periferica prossimale alla superficie dell'endotelio. Questa situazione permette al leucocita di interagire in modo blando con l'endotelio, stabilendo un legame reversibile che

sono in grado di fermare completamente la cellula, ma possono rallentarla e permettere il suo distacco dalla superficie dell'endotelio vascolare. Le interazioni tra le selectine e i ligandi sono caratterizzate da una bassa affinità e da una rapida cinetica di dissociazione, che può essere facilmente dissipata dalla forza della pressione arteriosa. I leucociti si distaccano e si legano ripetutamente rotolando lungo la superficie dell'endotelio vascolare. Nella fase successiva, le chemochine prodotte in risposta ai prodotti microbici e a IL-1 e TNF nel sito di infezione vengono trasportate alla superficie luminale dell'endotelio delle venule post-capillari, dove si legano ai glicosamminoglicani e all'eparansolfato, raggiungendo elevate concentrazioni. Qui le chemochine si legano ai recettori specifici espressi sulla superficie dei leucociti che stanno rotolando sull'endotelio. L'attivazione del recettore chemiotattico induce uno stato di attivazione della cellula che comporta un aumento dell'avidità di legame delle sue integrine. Le integrine espresse sui leucociti non sono in grado di fermare completamente la cellula, ma possono rallentarla e permettere il suo distacco dalla superficie dell'endotelio vascolare.

attivati infatti si trovano in uno stato di bassa affinità e sono quindi incapaci di mediare l'adesione; sui leucociti attivati, invece, hanno maggiore affinità e si aggregano in particolari regioni della membrana così da legarsi con i controrecettori espressi sulla superficie dell'endotelio attivato. L'endotelio, nel frattempo, ha infatti espresso altre molecole di adesione.

Il legame che a questo punto si stabilisce tra leucociti (sono soprattutto i neutrofili ad essere reclutati) e cellule endoteliali è irreversibile. Il rotolamento è bloccato, l'adesione è ferma, si ha un appiattimento dei leucociti all'endotelio e la riorganizzazione del loro citoscheletro. Inizia dunque la diapedesi, ossia il passaggio della cellula attraverso la parete vascolare guidato dal gradiente di fattori chemiotattici presenti a concentrazioni più elevate nel focolaio infiammatorio.

La modulazione del tono vascolare: l'endotelio

è in grado di produrre sostanze vasodilatanti evasocostrittrici che, bilanciate tra loro, mantengono l’omeostasi vascolare. Se la bilancia è alterata ed in3particolare se prevale la vasocostrizione sulla vasodilatazione, si può instaurare ischemia e si possonoformare trombi. L’ossido nitrico è il principale vasodilatatore prodotto dalle cellule endoteliali e viene sintetizzato a partiredalla L-arginina per azione dell’NO sintetasi, enzima che esiste sia in forma costitutiva che inducibile. L’NO,oltra a provocare vasodilatazione, inibisce l’aggregazione piastrinica e l’attivazione dei leucociti. Unaproduzione esagerata di ossido nitrico può contribuire all’acuta vasodilatazione e al calo pressorio presentinello shock settico. Al contrario, la sua ridotta produzione è associata a patologie vascolari comel’aterosclerosi. Effetto opposto a quello dell’NO è svolto dall’endotelina-1 laquale infatti induce vasocostrizione el'attivazione delle piastrine e dei leucociti, facilitando così effetti trombotici o pro-aterosclerotici. In condizioni normali, l'endotelio esercita attività antitrombotiche. Esso, infatti: - inibisce l'attivazione piastrinica grazie alla produzione di NO o di prostaciclina, prodotti sia costitutivamente che dopo attivazione; - ha proprietà anticoagulanti. Sulla membrana endoteliale si trovano gli eparan solfati che legano l'antitrombina III, che inibisce la trombina. Sulla sua superficie poi, l'endotelio esprime la trombomodulina, una proteina che è in grado di legare la trombina che in questo modo non è capace di indurre la formazione di fibrina. Inoltre, la trombina legata alla trombomodulina attiva la proteina C che, in associazione alla proteina S, agisce da anticoagulante inducendo la lisi di diversi fattori della coagulazione. - Oltre ad inibire la formazione di un trombo, ne promuove

La lisi. Il maggiore effettore in questo senso è il t-PA (tissue plasminogen activator), una sostanza che, prodotta dall'endotelio costitutivamente ma soprattutto in seguito ad attivazione, agisce solo se legata alla fibrina e cioè solo se in presenza di un trombo. Una volta legato alla fibrina, il t-PA converte il plasminogeno a plasmina che, a sua volta, lisa la fibrina e ristabilisce la pervietà vascolare. Tuttavia, quando in disfunzione, l'endotelio può cambiare le sue proprietà e può addirittura favorire la trombosi, potendo innescare la formazione di trombina, indurre l'aggregazione delle piastrine e inibire la fibrinolisi. Quando attivato da stimoli diversi (citochine infiammatorie, immunocomplessi,..), infatti, l'endotelio esprime quantità elevate di tromboplastina, un potente attivatore della via estrinseca della coagulazione. Le cellule endoteliali, poi, possono sintetizzare e liberare PAF, un fosfolipide.

pleiotropico ad alta attività proaggregante, e inibitori della fibrinolisi come il PAI, inibitore dell'attivatore del plasminogeno.