Fisopatologia, parte 2

MECCANISMO OSSIGENO-DIPENDENTE

Il meccanismo ossigeno-dipendente utilizza l’ossigeno, e questo meccanismo è stato definito

ESPLOSIONE OSSIDATORIA, si tratta della modalità meno specifica e più potente. L’ossigeno non

serve per produrre energia in questo caso, ma serve per produrre ROS. Per fare questo c’è bisogno

dell’enzima NADPH-ossidasi. Essa è una proteina di membrana, composta da varie subunità, alcune

sempre sulla membrana, e altre ci arrivano solo quando il fagocita è attivato, comandate ancora

dall’NF-kB. La NADPH-ossidasi produce ROS, che sono tossici, quindi devono essere prodotti solo

quando è strettamente necessario. La NADPH-ossidasi della membrana citoplasmatica ha la zona

catalitica (dove si utilizza l’ossigeno per produrre l’anione superossido) verso l’esterno della cellula

nel fagosoma questa parte catalitica si trova verso l’interno, quindi l’anione superossido viene

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prodotto nel fagolisosoma, perché è lì che deve agire, senza danneggiare le altre strutture della

cellula.

Quindi delle tante subunità, una lega l’ossigeno. Questo enzima utilizza l’ossigeno e il NADPH per

produrre anione superossido serve tanto NADPH, quindi occorre attivare lo shunt degli esoso-

→

monofosfati per produrre NADPH.

Quindi:

- La NADPH-ossidasi produce nel fagolisosoma anione superossido

- L’anione superossido può dare acqua ossigenata, un agente tossico per i batteri già da solo

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- Dall’acqua ossigenata in presenza di Fe si forma radicale ossidrile, ancora più reattivo, che può

andare ad agire contro le strutture del batterio

- Nei macrofagi, e non nei neutrofili, c’è un enzima, una isoforma della eNOS, che produce NO. Il

NO è un radicale già di suo, ma può andare ad agire con il perossido a dare perossinitrito, molto

più reattivo dei precedenti. Questo enzima è più attivo nel topo che nell’uomo

- L’acqua ossigenata può reagire anche con ioni Cl, e tramite l’enzima mieloperossidasi (MPO)

formare dei radicali OCl· infatti la MPO produce ipoclorito di sodio (candeggina), che poi

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viene degradato e dare questi radicali, che inducono cross-linking di residui amminoacidici sulle

proteine del batterio, che poi danno prodotti di degradazione come aldeidi. Infatti la candeggina

viene utilizzata anche per disinfettare.

Gli effetti delle specie radicaliche generate sono:

Per il radicale ossidrile:

• - Rottura dei filamenti di DNA

- Scissione dei ponti S-S

- Lipoperossidazione delle membrane

Per OCl·:

• - Alogenazione delle ammine

- Decarbossilazione degli amminoacidi

- Sulfossidazioni.

MECCANISMO OSSIGENO-INDIPENDENTE

La mieloperossidasi fa parte delle difese ossigeno-indipendenti. Essi sono degli enzimi lisosomiali,

che derivano dai lisosomi che si sono uniti al fagosoma. Soprattutto nei neutrofili (chiamati per

l’appunto granulociti) non sono lisosomi comuni, ma specializzati, ossia più ricchi di proteine litiche,

non solo proteasi, ma anche mieloperossidasi, oppure lattoferrina, che sequestra il Fe. Esistono es. i

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granuli azzurrofili o primari, che sono i più specifici, i quali contengono lattoferrina, lisozima (che

scinde i peptidoglicani batterici), mieloperossidasi, idrolasi acide, etc, che servono per uccidere e

degradare quello che è stato fagocitato. Per quanto riguarda le idrolasi acide, il pH del fagolisosoma

sarà una via di mezzo tra quello del lisosoma (più acido) e del batterio (neutro) il pH del

→

fagolisosoma è più acido di quello citosolico, ma più basico di quello lisosomiale, quindi le idrolasi

acide per funzionare bene devono avere presenza di ioni H che acidificano.

Neutrophil extracellular traps (NET)

Quando i neutrofili muoiono, vengono rilasciate strutture composte da cromatina decondensata e

proteine antimicrobiche che intrappolano ed inibiscono i microbi. I neutrofili di pazienti con malattia

granulomatosa cronica non riescono a formare NET per mancanza di H O . Anche la mieloperossidasi

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sembra essere necessaria per una buona formazione di NET.

Liberazione extracellulare di prodotti leucocitari

C’è sempre un po’ di danno collaterale, come la liberazione extracellulare di prodotti leucocitari,

ossia questo meccanismo che è nato per contenere tutto nel fagolisosoma a volte non funziona

bene. Es. il sistema può essere non del tutto sincronizzato, e posso andare a produrre ROS senza che

si sia del tutto chiuso il fagosoma. I prodotti leucocitari che possono fuoriuscire sono:

- Enzimi lisosomiali

- Metaboliti attivi dell’ossigeno

- Prodotti del metabolismo dell’acido arachidonico.

L’esocitosi può avvenire o quando c’è:

- Fagocitosi frustrata, ossia quando ci sono corpi troppo grossi o superfici piatte che è difficile

ricoprire con una membrana

- Rigurgito dopo il pasto: un fagocita vuole inglobare più batteri contemporaneamente, in

quanto c’è un alto rapporto batteri/fagociti

- Esocitosi attiva, rilascio attivo.

Questi processi provocano un danno locale. Questo può avvenire normalmente, ma ci sono poi

situazioni di difetti congeniti della fagocitosi, che possono colpire tutte le varie fasi: diapedesi,

chemiotassi, opsonizzazione. Essi possono essere:

- Difetti del citoscheletro leucocita pigro

→

- Catene metaboliche

- Carenza di granuli specifici

- Sindrome di Chediak-Higashi lisosomi troppo grossi che non riescono a fondersi

→

- Attivazione battericida malattia granulomatosa cronica, non si riescono a produrre ROS.

→ Laila Pansera - 27

Il meccanismo ossigeno-dipendente è meno specifico ma più potente. Questo è stato stabilito grazie

ai difetti genetici della fagocitosi le malattie rare sono molto istruttive, in quanto si capiscono i

→

meccanismi. Es. io ho la malattia granulomatosa cronica, in cui ho difetti genetici a carico della

NADPH-ossidasi. Quindi questo enzima non funziona il fenotipo di questa malattia è che questi

→

pazienti hanno una patologia gravissima, il paziente muore giovane, non sopravvive all’attacco

batterico. Questo ci fa capire che la NADPH ossidasi è molto importante, in quanto tutti gli altri

sistemi non riescono a compensare questo difetto enzimatico. Altre patologie come la malattia del

leucocita pigro, non sono così gravi. Quindi confrontando l’esito clinico con il difetto genetico, posso

capire la gravità.

Posso avere anche delle deficienze acquisite, ossia:

- Leucopenia di solito farmaci, es. chemioterapici, portano a un’uccisione dei globuli bianchi.

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Anche tossine, tumori del midollo osseo o auto-anticorpi possono produrre leucopenia

- Diabete chemiotassi, motilità.

→

Mediatori dell’infiammazione

I mediatori dell’infiammazione vengono divisi in:

- Preformati servono per avere una risposta infiammatoria pronta e quindi molto veloce. Essi

→

possono essere:

Segregati in granuli, quindi all’interno di piccole vescicole e finché stanno dentro lì non

o funzionano. Rapidamente c’è la degranulazione, che li immette verso l’esterno

Preformati inattivi, i quali possono essere rilasciati per degranulazione, oppure già in circolo

o (in fase fluida); essi devono essere comunque attivati

- Di nuova sintesi hanno bisogno di trascrizione, traduzione e sintesi proteica per essi ci vuole

→ →

di più rispetto a un semplice rilascio, quindi essi intervengono in una fase più avanzata del

processo infamatorio, anche se ce ne sono alcuni, es. la IL-1β è un po’ più veloce, in quanto è un

precursore nella cellula.

I mediatori dell’infiammazione hanno queste caratteristiche:

- Se vengono inoculati (di solito in un animale), provocano un fenomeno infiammatorio

attivando la risposta in altre cellule, le quali producono altri mediatori, quindi basta introdurne

in quantità massiccia, che viene stimolata la risposta infiammatoria

- Presenti durante il processo infiammatorio, assenti quando viene a cessare; essi quindi hanno

vita breve l’infiammazione è qualcosa di controllato, quindi la proteina finché c’è funziona,

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e per non avere una certa funzione devo distruggere la proteina; quindi è sempre meglio avere

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componenti a vita breve e se c’è bisogno sintetizzarne di nuovi, invece che doverne

distruggere per fermare l’infiammazione

- Inibizione da parte di antagonisti o attenuazione del fenomeno che innescano controllo

→

bilanciato, grazie alle molecole antinfiammatorie che vengono prodotte già dalle fasi iniziali

dell’infiammazione (anche se in quantità non prevalente, ma crescente).

Nell’immagine vediamo i mediatori dell’infiammazione e dove vengono prodotti. I globuli bianchi

producono questi mediatori, ma anche le piastrine e cellule endoteliali.

Alcuni mediatori, es. le prostaglandine, vengono sintetizzati a partire da precursori, ossia si

demoliscono dei precursori cellulari, e vengono prodotte le prostaglandine. I mediatori di fase fluida

vengono prodotti dal fegato costantemente, e la produzione aumenta un pochino durante la fase

infiammatoria, es. proteine del complemento, le quali sono circolanti in forma inattiva e viene

aumentata la loro produzione durante l’infiammazione. Il complemento, o meglio alcuni suoi

componenti, hanno un’azione opsonizzante.

Mediatori preformati

I più tipici sono istamina e serotonina.

Istamina

Viene prodotta nei mastociti e nei basofili, i quali sono quelli che danno il via alle reazioni

infiammatorie, in quanto sentono il danno (es. invasione di un batterio, cambio di temperatura,

trauma, etc) e per rilasciare l’istamina degranulano, e ne contengono circa 5pg per cellula. L’istamina

viene prodotta per decarbossilazione della L-istidina. L’istamina ha una vita media brevissima (60

secondi), quindi dopo un’azione immediata è necessario ricostituire le scorte che il mastocita ha

esaurito. Laila Pansera - 29

Come quasi tutti i mediatori dell’infiammazione, il sistema con cui agisce è quello dell’interazione

con il recettore sulle cellule bersaglio. Il segnale che è arrivato con l’istamina interagisce con il

recettore, il quale modifica la sua struttura e funzione, quindi il segnale viene trasmesso dalla

superficie cellulare fino ad arrivare al nucleo, per impartire nuove informazioni, che faranno produrre

certe proteine e quindi cambiare la funzione della cellula. Quindi dipende dal mediatore, ma anche

dal recettore. Molti mediatori hanno recettori diversi su cellul