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determinazione del gruppo sanguigno; SLeX è la struttura carboidratica che lega la E-selettina, si

trova su granulociti e monociti e media la loro fuoriuscita dai vasi. L'espressione delle molecole di

adesione è mediata dalle citochine rilasciate in seguito al danno. Quando i macrofagi, mastociti e

endotelio entrano in contatto con microbi e tessuti morti secernono citochime come IL-1 e TNFα,

che agiscono sull'endotelio delle venule postcapillari inducendo l'espressione di E-selectina e

ligandi per L-selectina (sono le adressine come CD34 e GlyCAM-1), mentre l'istamina, la trombina

e il PAF determinano la liberazione delle P-selectine dai corpi di Weibel.Palade. Sui leucociti si

trovano SLeX, ligando per la P-selectina e la L-selectina e dunque si formano interazioni tra

leucociti e endotelio che però sono spezzate dalla forza tangenzionale del flusso e si ha infatti il

rolling, che ha la funzione di rallentare i leucociti per permettergli di ancorarsi meglio all'endotelio.

L'adesione stabile è mediata da altre molecole esposte sui leucociti, le integrine, proteine

eterodimeriche (α+β) transmembrana che funzionano anche come recettori per molecole della

matrice come fibronectina e laminina. Sull'endotelio sono invece presenti molecole appartenenti

alle Ig e si riconoscono ICAM-1 per le integrine LFA-1 (o CD11a/CD18) e MAC-1 (o

CD11b/CD18) e VCAM-1 per VLA-4 e α β . Al microscopio elettronico i segmenti extracellulari

4 7

delle due subunità integriniche sono

strutture formate da testa globulare e un

gambo che si inserisce nella membrana e

nella testa della β ci sono legami S-S che

fanno inarcuare la catena che si oppone a

quella di α che contiene i siti di legame

++

per cationi bivalenti (M , sono 3 in

tutto) e si forma così il sito recettore. I

leucociti di norma esprimono integrine

ad un livello di bassa affinità ma nella

sede di lesione insieme a IL-1 e TNFα

(che inducono l'espressione da parte

dell'endotelio dei ligandi delle integrine)

vengono prodotte anche chemochine che

si dispongono ad alte concentrazioni

sulle cellule endoteliali legandosi ai

proteoglicani e si legano anche ai

leucociti in fase di rotolamento; questo

legame aumenta l'affinità di VLA-4 e

LFA-1 per i loro ligandi (aumenta

l'avidità) e si forma un legame stabile tra

le cellule.

Migrazione dei leucociti attraverso l'endotelio. Il passo successivo nel processo di reclutamento è la

migrazione attraverso l'epitelio, detta anche trasmigrazione o diapedesi, che vi verifica soprattutto a

livello delle venule postcapillari. In condizioni di riposo le interazioni omofiliche sono mediate da

varie molecole, come la caderina specifica vascolare (VE-caderina), CD99 e altre appartenenti alla

superfamiglia delle Ig e che sono PECAM-1 (platelet endothelial cell adhesion molecule-1, con 6

domini IG) e le JAM A, B e C. In condizioni infiammatorie si ha un riarrangiamento di queste

molecole perché IFN- e TNFα inducono l'esposizione di JAM-A sulla superficie apicale e riducono

γ

l'espressione di PECAM-1 (IFN-γ da solo mette PECAM-1 sulla superficie apicale). Durante la

migrazione transendoteliale poi la densità di VE-caderina diminuisce drasticamente mentre

aumentano JAM-A e PECAM-1. Le caderine (membri principali: E, N, P e T) sono glicoproteine

transmembranarie costituite da una singola catena polipeptidica di 5 domini extracellulari ripetuti di

cui il più periferico porta il sito di legame e da una regione citoplasmatica collegata al citoscheletro

da proteine sottomembranarie; le loro funzioni sono quelle di mediare contatti omotipici, di stabilire

la polarità cellulare e di mediare giunzioni cellulari.

Ciò che spinge i leucociti a muoversi verso l'esterno del vaso è la secrezione di chemochine come

IL-8 nella sede della lesione che generano un gradiente di concentrazione che attrae i globuli. La

diapedesi inoltre è anche favorita dalla retrazione delle cellule endoteliali dovuta ad un transiente di

calcio che si verifica al loro interno al momento dell'attivazione tramite legami crociati e citochine;

il transiente porta all'attivazione di MLCK che fosforila la miosina II facilitando la contrazione di

fasci actina-miosina, meccanismo che genera tensione isometrica lungo il bordo della cellula. Una

volta attraversato l'epitelio, i leucociti secernono collagenasi e penetrano il tessuto extravascolare.

In realtà l'attraversamento della membrana basale endoteliale, che è una struttura molto resistente

dal punto di vista sia chimico che meccanico, è un avvenimento molto studiato e recenti ricerche

hanno dimostrato che i leucociti sfruttano dei punti della membrana detti LERs (Low Expression

Regions) che offrono la minore resistenza strutturale all'invasione dei tessuti e che altro non sono se

non zone di gap tra un pericita e l'altro, che hanno ridotto l'espressione dei componenti della

membrana.

Esistono sindromi ereditarie caratterizzare da deficienze di molecole di adesione che comportano

ricorrenti infezioni batteriche dovute a risposta infiammatoria insufficiente. Nella LAD I (LAD=

Leucocyte Adhesion Deficiency) si ha un difetto nella sintesi della subunità β di LFA-1 e MAC-1,

2

mentre nella LAD II un alterato metabolismo del fucosio porta all'assenza di SLeX; sono malattie

molto rare (meno di 300 casi al mondo), sono dovute ad una delezione sul cromosoma 21 e sono

caratterizzate da una mancata migrazione leucocitaria e dunque da assenza di rimozione della noxa

e di guarigione.

Chemiotassi. È un fenomeno complesso, definito come la capacità delle cellule del circolo

sanguigno di migrare dal sangue alla sede di un processo infiammatorio in atto o in un sito di

infezione, e richiede un numero elevato di molecole. Diverse sostanze originate durante la flogosi

sono chemiotattiche, cioè possono stimolare appositi recettori di membrana delle cellule

infiammatorie che così seguono il gradiente di concentrazione di tali sostanze fino a giungere alla

sede si produzione, dove si ammassano e rilasciano mediatori e ROS o fagocitano batteri e detriti.

Importanti molecole chemiotattiche sono le chemochine, divise in famiglie il cui nome è stato

attribuito in base alla presenza nella sequenza peptidica di due Cys vicine oppure separate da uno o

più amminoacidi:

CXC, le α-chemochine, di cui la più nota è IL-8, che è selettiva per i neutrofili ed è secreta

• da macrofagi attivati, endotelio e altri tipi di cellule; alcune CXC causano attivazione e

chemiotassi dei neutrofili, altre di linfociti T e B e in generale la loro sintesi è indotta da

citochine come IL-1 e TNFα

CC, le β-chemochine, le principali sono MCP-1 (monocyte chemoattractant Protein), MIP-

• 1α (Macrophage Infammatory Protein), l'eotassina e RANTES (Regulated And Normal T

cell Expressed and Secreted) → regolano monociti, eosinofili, basofili, linfociti e NK, ma

non reclutano i neutrofili; l'esotassina è selettiva per gli eosinofili

C, la sola -chemochina è la linfotattina che attrae i precursori dei T nel timo

• γ

CX C, l'unica è la fratalchina che presenta due forme che possono essere o legate alla

• 3

superficie cellulare o libere e che, indotte nell'endotelio da citochine, promuovono l'adesione

di monociti e linfociti T

Ai fini della flogosi acuta però le più importanti sono IL-8 per i neutrofili e MCP-1 per i monociti.

I loro due ruoli fondamentali sono la stimolazione del reclutamento leucocitario e il controllo della

normale migrazione cellulare nei tessuti. Ogni cellula infiammatoria è suscettibile all'azione di

diverse chemochine.

Cellule bersaglio Chemochine importanti

Neutrofili IL-8, Groα, β, e altre

γ

Monociti MIP-1α, MIP-1β, MCP-1, 2 e 3

Eosinofili Eotassina

Linfociti Linfotattina

Basofili IL-8, MIP-1α, MCP-1, 3 RANTES

Le chemochine non sono gli unici fattoti chemiotattici, perché a loro se ne aggiungono altri, definiti

classici, che sono:

PAF per monociti, neutrofili e eosinofili

• N-formil pepetidi → peptidi di derivazione batterica, che solitamente iniziano con N-fMet

• → anche le proteine mitocondriali sono N-formilate e quindi anche un danno mitocondriale

può rilasciare N-formil peptidi → neutrofili, monociti e eosinofili

Frammento C5a del complemento per neutrofili, eosinofili, basofili e moniciti → causa

• anche attivazione

leucotriene LTB che è il più potente per i neutrofili (ma ne attira anche altri) e causa

• 4

attivazione, adesione e chemiotassi ed è prodotto da altri neutrofili attivati

lipossine come LXA che promuove attivazione, adesione e chemiotassi dei monociti ma

• 4

inibisce la chemiotassi dei neutrofili

Quando le molecole si legano ai loro recettori attivano la PLC e si formano così IP3 e DAG che

vanno così a promuovere il rilascio di calcio e la fosforilazione di varie proteine e l'effetto finale è

l'assemblaggio Ca-dipendente di filamenti di actina e miosina con formazione di pseudopodi.

La motilità, la diapedesi e la chemiotassi possono essere valutati tramite studi con la camera di

Boyden, un supporto contenente una soluzione un filtro con pori e ricoperto da collagene che separa

un compartimento con le cellule e un altro con sostanze chemiotattiche. A seconda delle

concentrazioni degli agenti chemiotattici e della loro natura chimica possiamo studiare il

comportamento dei neutrofili e degli altri leucociti in modo da capire i meccanismi alla base della

diapedesi.

In realtà la chemiotassi non è l'unico tipo di movimento determinato da sostanze attrattanti, bensì è

quello che avvene in modo direzionale e con attrattori in fase fluida; esistono la chemiochinesi, che

non prevede direzionalità, l'aptotassi, con molecole legate alle membrane delle cellule e infine la

necrotassi, promossa dal rilascio di mediatori da parte delle cellule necrotiche.

Rimozione dell'agente lesivo. Avviene per opera dei fagociti professionali, vale a dire neutrofili e

macrofagi, che condividono appunto la capcità di fagocitare e distruggere i microorganismi e che

sono definiti professionali perché anche altre cellule occasionalmente possono fagocitare. Hanno un

citoplasma ampio in modo da poter contenere particelle anche grandi ed una struttura citoscheletrica

lassa in modo da potersi adattare alla forma delle particelle. Nell'immunità svolgono ruoli

importanti come l'innesco del processo flogistico e mediare l'immunità innata e quella adattativa e

poiché possono fagocitare cose molto grandi inglobano anche batteri e protozoi andando incontro

ad un maggior rischio di infezione da parassiti intra-cellulari. I neutrofili sono polimorfonucleatu

che contengono ROS e moltissimi enzimi di degradazione come lisozina, varie glucosidasi e lipasi

ed altri e dunque oltre ad attivare altre cellule infiammatorie hanno attività fagocitica, proteasica e

ossidativa. I macrofagi derivano dai monociti dopo che si sono infiltrati nei tessuti e hanno nomi

diversi a seconda dell'organo in cui si trovano: microglia, cellule di Kuppfer (fegato), magrofagi

intra-mesangiali (glomerulo), alveolari, m. delle sierose e m. dei seni splenici. Hanno molti ruoli

come fagocitare i batteri, produrre mediatori, sintetizzare molecole che hanno effetti su molti aspetti

della flogosi come la difesa antibatterica e antivirale ma anche la cresicta cellulare e vascolare,

iniziare la risposta immune, effettuare pulizie (scaveging) e indurre effetti sistemici.

La fagocitosi si compone di più fasi:

Riconoscimento ed adesione. Nonostante i fagociti possano aderire a particelle inerti e

• batteri senza nessun processo di riconoscimento la fagocitosi dei microrganismi è facilitata

da vari meccanismi:

Opsonizzazione del batterio. Le opsonine sono proteine sieriche che rivestono la

◦ particella estranea rendendola più facilmente riconoscibile e attaccabile da parte dei

macrofagi. Le principali opsonine sono:

anticorpi IgG, specialmente IgG1 e IgG3, che vengono riconosciuti dal recettore

▪ FcγR presente sui fagociti e specifico per gli Fc di tali anticorpi

frammenti del complemento C3b e C3bi, sia che il complemento sia stato attivato

▪ tramite la via classica o quella alternatica, quindi indipendentemente dalla presenza o

meno di Ig; i fagociti hanno i recettori CR1, CR2 e CR3 che si legano a queste

molecole

collettine, ossia proteine plasmatiche che legano i carboidrati come la MBL, ossia la

▪ lettina legante il mannosio, e SP-A e SP-D, presenti nel surfattante polmonare

pentrassine come la PCR

▪ altre come fibrinogeno e fibronectina che insieme alla PCR determinano una

▪ opsonizzazione non specifica, meno efficace ma importante nella fase che precede la

produzione di Ab specifici

PPR per molecole PAMPs caratteristiche dell'ospite, in particolar modo TLR.

◦ Riconoscono il lipopolisaccaride batterico, residui terminali di mannosio presenti su

alcune glicoproteine batteriche (quelle dei mammiferi hanno acido sialico o NAG), RNA

a doppia elica, sequenze CpG non metilate comuni nel DNA batterico e infine ci sono

recettori scavengers, che sono molto importanti perché insieme a quelli per il mannosio

possono indurre fagocitosi.

Recettori legati a proteine G che riconoscono principalmente i residui di N-fMet

Ingestione. Dopo esser stata legata dai recettori fagocitici la particella è avvolta da

• pseudopodi e si forma un fagosoma che va poi a fondersi con un granulo lisosomiale;

durante questo processo il fagocita può riversare il granulo nello spazio extracellulare.

L'ingestione è un punto complesso perché necessita dell'integrazione di segnali per il

rimodellamento delle membrane e del citoscheletro, che tra l'altro sono simili a quelli

innescati per la chemiotassi visto che anche la fagocitosi dipende dall'actina.

Uccisione e degradazione. I meccanismi per l'uccisione dei batteri si dividono in:

• ossigeno-dipendenti, espletati principalmente dall'utilizzo di ROS prodotte all'interno

◦ del lisosoma che andrà a fondersi col fagosoma e che in realtà coinvolgono anche specie

reattive dell'azoto. La formazione dei ROS è catalizzata dalla NADPH ossidasi posta

sulla membrana del lisosoma e che usa il NADPH in arrivo per trasformare un O in un

2

superossido tramite una reazione innescata nei neutrofili da segnali respiratori e

chiamata per questo esplosione o cascata respiratoria. L'ossidasi fagocitica (altro nome

per NADPH ossidsi) è cosituita da proteine di membrana o citosoliche che al momento

dell'attivazione si spostano sulla membrana del fagosoma; ha un centro di ossido-

riduzione ancorato alla membrana chiamato flavocitocromo b vari fattori citosolici

558,

p47phox, p67phox e p40phox e dalle proteine G monomeriche Rac e Rap1A. Il

superossido per dismutazione spontanea diventa peossido di idrogeno ma nei granuli

-

azzurrofili dei neutrofili c'è la mieloperossidasi (MPO) che in presenza di Cl converte

il perossido in ipoclorito OCl•, che distrugge i microbi per alogenazione o per

ossidazione di lipidi e proteine. Questo meccanismo è il più efficiente a disposizione dei

neutrofili, mentre nei macrofagi, dove non è presente MPO il perossido è usato con le

reazioni di Fenton e di Haber-Weiss per formare altri radicali. Nel fagosoma inoltre

l'attivazione dell'ossidasi determina un flusso di O nel facosoma e un accumulo di

2

protoni nel citoplasma e quindi si ha una depolarizzazione della membrana che

+ +

determina influsso di H attraverso il canale Hv1 e di ioni K ; a questi eventi segue una

prima alcalinizzazione dovuta alla dismutazione del superossido il perossido di

+

idrogeno, seguita però da un'acidificazione dovuta all'ingresso di H grazie a Na/H e V-

ATPasi. Oltre ai ROS sia nei macrofagi che nei neutrofili è presente l'enzima NOS2, che

promuove la formazione di ossido nitrico che ha effetti diretti come la formazione di

complessi coi metalli che inducono enzimi come la guanilato ciclasi o la ciclossigenasi

oppure la formazione di radicali lipidici e derivati dal carbonio, ed effetti indiretti resi

--

possibili dalla formazione di RNOS come il perossinitrito ONOO in seguito ad una

reazione con ossigeno o superossido.

Ossigeno-indipendenti, ossia enzimi come:

◦ defensine, contenute nei granuli dei neutrofili, che si legano ai fosfolipidi anionici

▪ delle membrane e si assemblano poi tra di loro formando pori che permeabilizzano le

cellule → contro Gram-, Gram+, funghi e virus con envelope

BPI, proteina dei granuli azzurrofili, che si lega al LPS della membrana dei Gram- e

▪ induce aumento della permeabilità (un importante Gram- è E. coli)

Nramp, proteina di membrana di neutrofili e macrofagi che agisce contro i

▪ microbatteri

lisozima per il legame Muramico-N-acetil-glucosamina sull'involucro dei batteri

▪ Gram+; è presente in molte secrezioni come lacrime e saliva e si lega alla superficie

batterica riducendone la carica negatica e rendendo così più facile la fagocitosi prima

che intervengano le opsonine

lattoferrina che lega il Fe, essenziale per la crescita batterica (meccanismo

▪ probabilmente più complesso)

proteina basica maggiore, cationica, associata agli eosinofili → parassiti

▪ proteasi neutre come collagenasi ed elastasi

▪ idrolasi acide lisosomiali

Un meccanismo recentemente scoperto e del tutto diverso dagli altri è operato in particolar modo

dai neutrofili; queste cellule hanno infatti la capacità di estrudere all'esterno dei NET (Neutrophil

Extracellular Traps), vale a dire grovigli di cromatina con associati granuli antimicrobici . È un

meccanismo tuttavia non molto efficiente perché i neutrofili muoiono e perché alcuni batteri hanno

endonucleasi che scindono i NETs e neutralizzano la minaccia.

Deficit della funzione leucocitaria. Possono essere dovuti a molti fattori. Ad esempio possono

essere associati ad alterazioni quantitative importanti, vale a dire a forti neutropenie (PMN<500/ul),

che espongono il soggetto ad infezioni da parte di batteri come stafilococchi, streptococchi,

nocardia, E.coli, Pseudomonas e altri e miceti come la Candida e l'Aspergillo. Anche assenza di

proteine del complemento a causa di mutazioni a carico dei geni coinvolti portano ad alterazioni

delle cascate del complemento con conseguente incapacità ad eliminare i complessi immuni e

sindromi lupus-simili. I deficit più importanti sono però quelli qualitativi della funzione

leucocitaria; possono essere dovuti a difetti dell'adesione (vedi LAD-1 e -2), della funzione fago-

lisosomica (sindrome di Chèdiak-Higashi) e dell'attività microbicida (malattia granulomatosa

cronica) oppure ad aplasia midollare.

La sindrome di Chèdiak-Higashi è dovuta a mutazioni AR sul cromosoma 1 sche comportano

difetti nella fusione di vescicole e lisosomi con conseguente parziale albinismo (distribuzione

anomala della melanina), difetti funzionali di leucociti e piastrine (mancata coagulazione per deficit

dei granuli ) e aumentato rischio di infezioni e malattie.

δ

La malattia granulomatosa cronica (CGD) comprende un gruppo di malattie ereditarie rare con

fenotipo comune, caratterizzate da deficit di NADPH ossidasi che comporta ricorrenti e gravi

infezioni da germi catalasi-posiivi come gli stafilococchi. Le forme più comuni sono una mutazione

sull'X che altera uno dei componenti della membrana o altre forme AR che mutano p47phox e

p67phox. Si disgnostica con test col NBT (nitrolue di tetrazolio), che è ridotto dai neutrofili

normali.

Danno tissutale. I leucociti talvolta possono causare danno ai tessuti quando ad esempio nel

contesto di una normale flogosi sviluppano una reazione eccessivamente prolungata che risulta più

patogenetica dell'infezione stessa, a causa specialmente del rilascio di prodotti leucocitari quali

idrolasi acide e proteasi neutre, ROS e mediatori come PG e leucotrieni. Il rilascio di sostanze

leucocitarie può avvenire anche durante normali flogosi ad esempio a causa di ingestione di

sostanze come i cristalli di urato che danneggiano la membrana oppure in seguito ad una violenta

reazione di rilascio di enzimi da parte dei leucociti quando non riescono per vari motivi ad

accerchiare e fagocitare le particelle. Inoltre, il processo di stasi può indurre ipossia.

Mediatori chimici dell'infiammazione

Si definisce un mediatore chimico dell'infiammazione qualsiasi molecola generata in un focolaio

infiammatorio che modifica in qualche modo la risposta flogistica promuovendo vasodilatazione,

permeabilità vascolare, migrazione dei leucociti e chemiotassi. Hanno varie caratteristiche:

Sono prodotti dalle plasmacellule o dalle proteine plasmatiche. Quelli di derivazione

• cellulare sono dentro ai granuli o sono sintetizzati de novo quando giunge un stimolo e sono

rilasciati principalmente da piastrine, neutrofili, monociti/macrofagi e mastociti. Quelli

plasmatici come complemento e chinine sono prodotti dal fegato e viaggiano in forma

inattiva nel sangue per essere poi attivati proteoliticamente.

Si legano a specifici recettori sulle cellule bersaglio e possono agire su una, poche o molte

• cellule.

Possono stimolare il rilascio di mediatori secondari; ad esempio TNF sull'endotelio stimola

• la produzione di IL-1 e altre chemochine.

Hanno effetti diversi a seconda della cellula o del tessuto su cui agiscono.

• Una volta attivati hanno emivita breve per evitare reazioni infiammatorie abnormi.

Quelli di derivazione cellulare sono le amine vasoattive, i metaboliti dell'acido arachidonico, il PAF,

i ROS, l'ossido nitrico, le citochine e le chemochine, i costituenti lisosomiali dei leucociti e i

neuropeptidi. Quelli di derivazione cellulare sono il sistema del complemento e il sistema della

coagulazione e delle chinine.

Amine vasoattive. L'istamina è il primo mediatore ad entrare in gioco nell'infiammazione e se il

danno è modesto rimane l'unico, dato che di norma è responsabile soltanto delle alterazioni

vascolari che si verificano nei primi 15-30 minuti. Si trova specialmente nei mastociti adiacenti ai

vasi ma anche nei basofili enelle piastrine e viene prodotta dall'enzima istidina decarbossilasi che

toglie il gruppo carbossilico dal cuore amminoacidico dell'istidina. Poiché è di origine endogena ed

ha un'intensa attività farmacologica è classificata tra gli autacoidi. Viene liberata dalle cellule

infiammatorie in seguito ad una moltitudine di stimoli come lesioni fisiche (freddo, traumi, calore),

legame Ab-mastociti, anafilotossine (C3a e C5a), reazioni immunitarie IgE-mediate, neuropeptidi e

citochine (IL-1 e IL-8). Nell'uomo i suoi principali effetti sono vasodilatazione arteriolare e

aumento della permeabilità delle venule. In realtà non ha solamente un ruolo nella flogosi, bensì si

trova anche in molti altri tessuti, come il cervello dove funziona da neurotrasmettitore e si pensa che

regoli la funzione neuroendocrina, quella cardiovascolare e la termoregolazione e l'eccitazione. Le

varie funzioni dell'istamina sono mediate dai suoi recettori, che sono di tre tipi e hanno vie di

trasduzione diverse.

Recettore Localizzazione prevalente Secondo messaggero

H Muscolatura liscia vasale e bronchiale, endotelio, IP3, DAG

1 SNC

H Mucosa gastrica cAMP

2

H Presinaptica, SNC, altri neuroni Accoppiato a proteina G

3

H Midollo osseo, leucociti Accoppiato a proteina G

4

L'attivazione del recettore H1 comporta il distacco della subunità α che va ad attivare la PLC che

2+

scinde il PIP2 in IP3 e DAG. IP3 mobilita il Ca dal RE e così si attivano le chinasi Ca-dipendenti

che ne attivano altre che fosforilano enzimi cellulari specifici; DAG rimane nella membrana, attiva

la PKC la cui via giunge all'attivazione delle risposte infiammatorie e alla contrazione dei muscoli

lisci. Gli effetti pro-infiammatori dell'istamina dunque sono:

vasodilatazione arteriolare per apertura degli sfinteri precapillari

• aumento della permeabilità per contrazione degli endoteli

• adesione e rotolamento per aumento delle selettine

• chemiotassi sugli eosinofili

• attivazione secrezioni mucose

• prurito

L'altra amina vasoattiva è la serotonina, che ha un'azione simile all'istamina, si trova nelle piastrine

e nelle cellule neuroendocrine e il suo rilascio avviene in seguito all'aggregazione piastrinica dovuta

al contatto col collagene, alla trombina, all'ATP, ai complessi Ag-Ab e al PAF rilasciato dai

mastociti.

Costituenti lisosomiali dei leucociti. Neutrofili e monociti contengono granuli lisosomiali

contenenti molecole che svolgono vari ruoli nella risposta infiammatoria. I neutrofili hanno i granuli

azzurrofili, quelli principali che contengono MPO, lisozima, difensine, idrolasi acide e proteasi

neutre, e quelli specifici, che contengono lisozima, collagenasi, gelatinasi, lattoferrina, tPA,

istaminasi e ALP. È da sottolineare la capacità delle proteasi neutre, oltre a quella di degradare i

propri subrstrati, di scindere direttamente C3 e C5 producendo così anafilotossine. Anche monociti

e macrofagi contengono idrolasi, collagenasi, elastasi, PLA e tPA. Sono enzimi dannosi se emessi in

quantità eccessive e la loro omeostasi è mantenuta da enzimi come l'α -antitripsina, inibitore

1

dell'elastasi.

Metaboliti dell'acido arachidonico. L'acido arachidonico è un AG poliinsaturo 20:4 e non esiste

libero nelle cellule, bensì si trova esterificato nei fosfolipidi di membrana; è essenziale, deriva dalla

conversione dell'acido linoleico, introdotto con la dieta. È rilasciato dai fosfolipidi di membrana

grazie all'azione della PLA e di PLC e la sua dissociazione è detta attivazione; una volta avvenuta

2

viene convertito nei vari eicosanoidi da due vie enzimatiche diverse, quella ciclossigenasica, che

dà vita alle prostaglandine e ai trombossani, e quella lipossigenasica, che produce leucotrieni e

lipossine. Gli eicosanoidi possono intervenire in ogni tappa del processo infiammatorio, sono

presenti nell'essudato e la loro sintesi risulta aumentata nelle sedi di flogosi.

La via ciclossigenasica è mediata da due enzimi, le ciclossigenasi COX1 e COX2, e dà vita alle

prostaglandine, PGD, PGE e PGI, PGF e PGH seguite da un numero che indica il numero di doppi

legami al loro interno, prodotte da enzimi specifici su vari intermedi della via biosintetica. Le

prostaglandine più importanti nell'infiammazione sono PGE , PGD , PGF2α, PGI (prostaciclina)

2 2 2

e TXA (trombossano). La prostaciclina è il principale prodotto delle cellule endoteliali, prodotto

2

dalla prostaciclina sintasi, ed è un potente vasodilatatore che inibisce l'aggregazione piastrinica e

aumenta la permeabilità vasale; il trombossano viceversa è il prodotto delle COX nelle piastrine, è

un vasocostrittore che promuove l'aggregazione ed essendo instabile è velocemente convertito nella

sua forma inattiva TXB . I principali effetti fisiologici delle PG sono la protezione della mucosa

2

gastrointestinale (le PGE impediscono la produzione di HCl e favoriscono la formazione della

barriera mucosale gastrica), la stimolazione dell'aggregazione piastrinica per la normale omeostasi e

il mantenimento della resistenza alla trombosi sulla superficie vascolare delle cellule endoteliali. La

COX1 è costitutiva mentre COX2 è inducibile e dunque la prima risposta infiammatoria dei

prostanoidi è COX1 dipendente, mentre COX2 è importante nelle fasi successive.

La via lipossigenasica invece ha come principale prodotto 5-HETE, ossia l'acido

idrossieicosatetraenoico, che ha azione chemiotattica sui neurofili e dal quale derivano i leucotrieni.

LTB4 è un potente chemiotattico che stimola l'adesione e l'aggregazione dei leucociti sull'endotelio,

la formazione di ROS e il rilascio di enzimi lisosomiali, mentre LTC4, LTD4 e LTE4 generano

intensa vasocostrizione, broncospasmo e aumento della permeabilità delle venule. Un altro prodotto

della via lipossigenasica sono le lipossine LXA4 e LXB4 che sono però degli inibitori

dell'infiammazione.

Durante l'infiammazione quindi il ruolo dei metaboliti di AA è il seguente:

PGE e la prostaciclina aumentano il calibro arteriolare con insorgenza lenta e lunga durata

• 2

PGD è prodotta dai mastociti e vasodilata

• 2

PGE e prostaciclina aumentano altri mediatori che aumentano la permeabilità e dunque

• 2

favoriscono la formazione dell'edema e l'afflusso dei leucociti

LTC4 e LTD4 aumentano la permeabilità vascolare (circa 1000 volte di più dell'istamina),

• causano vasocostrizione e broncospasmo

LTB attrae neutrofili e monociti favorendo tra l'altro l'adesione e svolgendo attività

• chemiotattica paragonabile a C5a

PGE produce dolore, potenzia gli effetti inducenti dolore della bradichinina e è coinvolta

• 2

nella genesi della febbre

Nel tempo poi la produzione di eicosanoidi si sposta verso le lipossine, prodotte dalle

• piastrine a partire da LTA4 di derivazione neutrofilica e che hanno vari effetti:

inibiscono l'adesione e la chemiotassi dei neutrofili, stimolando invece i monociti

◦ bloccano la produzione di PG e leucotrieni

◦ riducono la produzione di citochine infiammatorie e inducono quelle anti-infiammatorie

◦ incrementano la capacità fagocitica dei macrofagi verso i neutrofiili in apoptosi e infatti

◦ la comparsa delle lipossine nell'essudato coincide con la scomparsa dei PMN. Altre

molecole coinvolte nella risoluzione della flogosi derivano dagli omega-3 e sono

resolvine e protettine. Gli effetti generali dei SPM (Specialized Pro-Resolving

Mediators) sono il blocco della migrazione dei PMN, il blocco di PG e leucotrieni e del

rilascio delle citochine come TNFα, il reclutamento di monociti non flogistici, la

rimozione di PMN apoptotici e di particelle microbiche dai macrofagi e la stimolazione

della riparazione.

Gli initori delle ciclossigenasi sono i farmaci antiinfiammatori non steoridei (FANS) come

l'aspirina, l'indometacina e l'ibuprofene; la loro funzione è quella di inibire la sintesi delle PG.

Possono essere non selettivi, come quelli classici, e in questo caso inibiscono entrambe le COX

inibendo del tutto la produzione di PG, ma possono essere anche selettivi per COX-1 come

l'aspirina a basse dosi o preferenziali per COX-2 come il nimesulide o addirittura COX-2 selettivi

come il calecoxib; quelli che inibiscono selettivamente COX-2 sono preferibili perché riducono

l'infiammazione senza interferire con le funzioni fisiologiche dei prodotti di COX-1 (PG e TX

coinvolti nell'omeostasi GI, renale e piastrinica). Tuttavia anche gli inibitori selettivi di COX-2

presentano problemi perché spostano l'equilibrio tra prostaciclina e trombossano, perché TXA è

2

prodotto nelle piastrine da COX-1, mentre la prostaciclina è generata per la maggior parte da COX-

2 e dunque si ha una tendenza alla vasocostrizione e all'aggregazione piastrinica; quindi, nonostante

i FANS siano molto usati, bisogna somministrarli in dosi minime e per il minor tempo possibile.

L'aspirina lavora acetilando irreversibilmente una Ser a livello del sito di legame tra AA e COX-1

impedendo la formazione di PGG2 e PGH2, e dunque dato che deriva da PGH2 anche di TXA2.

Fattore attivante le piastrine. PAF deriva dai fosfolipidi di membrana dei neutrofili, delle piastrine,

dei monociti, dei basofili e dell'endotelio per azione della PLA sulla fosfatidilcolina (si forma Liso-

2

PAF, trasformato in PAF dalla Liso-PAF-acetiltrasferasi). Chimicamente è una molecola

fosfolipidica con 2 catene idrocarboniose attaccate allo scheletro di glicerolo mentre il terzo C ha un

gruppo fosfato ed una colina; gli aspetti critici sono un alcol a lunga catena al C1 e un gruppo

acetilico al C2. Stimola ovviamente l'aggregazione piastrinica ma anche la vasocostrizione e il

broncospasmo e, a dosi bassissime, vasodilatazione e aumento della permeabilità vasale (100-1000

volte più dell'istamina),; inoltre favorisce l'asdesione leucocitaria attraverso modificazioni

conformazionali delle integrine, ha azione chemiotattica, induce la degranulazione leucocitaria e la

cascata ossidativa. Agisce sulle cellule bersaglio grazie a recettori specifici e induce la produzione

di ulteriori mediatori come le PG.

Ossido nitrico. NO è sintetizzato dalla ossido nitrico sintetasi (NOS), che utilizza un NADPH e un

ω

O per ossidare prima l'L-Arg e poi N -idrossi-L-Arg, dando come prodotti NO e citrullina. NO è

2

una specie molto reattiva, quindi ha un emivita brevissimo e un raggio d'azione limitato e molti dei

2+

suoi effetti fisiologici sono dovuti al suo legame col Fe dell'eme della guanilato ciclasi,

2+

attivandola; l'aumento della produzione di cGMP causa abbassamento dei livelli di Ca libero,

rilasciamento muscolare e dunque vasodilatazione e abbassamento della pressione sanguigna. NO è

prodotto principalmente dalle cellule endoteliali, da alcuni tipi di neuroni e dai fagociti; nei primi è

presente eNOS, inducibile con le citochine infiammatorie, nei secondi nNOS costitutiva e infine nei

fagociti si trova iNOS, inducibile. Durante l'infiammazione i suoi ruoli sono:

vasodilatatore

• inibitore dell'adesione piastrinica

• inibitore del reclutamento leucocitario

• antimicrobico (specialmente in forma radicalica, perché ossida i sulfidrilici delle proteine,

• provoca deplezione di GSH e reagisce col superossido formando altri radicali).

A causa dei suoi effetti contrastanti (vasodilatatore + inibitore cellule) si ritiene che sia un

meccanismo endogeno di controllo dell'infiammazione. È implicato anche in molte patologie

infiammatorie, ad esempio nello shock settico, dove una sua produzione massiva da parte dei

macrofagi provoca una vasodilatazione generalizzata.

Citochine. Sono messaggeri polipeptidici che vengono prodotti da molti tipi cellulari, specialmente

da linfociti (linfochine) e macrofagi attivati (monochine) ma anche da endotelio, epiteli e

connettivo. Agiscono a livello endocrino, autocrino e paracrino, legandosi a specifici recettori sulla

membrana delle cellule bersaglio; hanno effetti spesso ridondanti e possono influenzare la sintesi o

l'azione di altre citochine. Comprendono i fattori di crescita, le interleuchine, le chemochine, gli

interferoni e le citochine pro-infiammatorie.

Le due principali citochine infiammatorie sono TNF e IL-1, mentre si considerano come secondarie

IL-6, IL-10 e IL-12; TNF e IL-1 agiscono a livello epatico stimolando la risposta di fase acuta, che

porta alla produzione specialmente di PCR. Inoltre a livello locale inducono la liberazione di

mediatori secondari come le chemochine, che reclutano i globuli bianchi, preparano all'immunità

specifica e amplificano i meccanismi dell'infiammatoria; sistemi di controllo negativo sono IL-10 e

i glucocorticoidi.

Gli effetti flogistici di IL-1 e TNF sono riassumibili cosi:

endotelio:

• ↑ dell'espressione delle molecole di adesione

◦ produzione di IL-1 e chemochine

◦ ↑ attività procoagulante e ↓ di quella anticoagulante

leucociti:

• attivazione

◦ produzione di citochine secondarie

fibroblasti (fase di riparazione):

• proliferazione

◦ ↑ sintesi di collagene

effetti sistemici:

• febbre

◦ leucocitosi

◦ ↑ proteine di fase acuta

◦ ↓ appetito

◦ ↑ sonnolenza

TNF da solo partecipa anche al metabolismo, promuovendo la mobilitazione di lipidi e proteine e

così una sua produzione sostenuta porta con alcune infezioni e neoplasie a cachessia, stato

patologico con perdita di peso anoressia.

Per le chemochine vedere paragrafo sulla chemiotassi.

Proteasi plasmatiche. Sono una serie di proteasi che si attivano per proteolisi da parte del fattore

precedente e che attivano il fattore seguente ottenendo in questo modo un'amplificazione molto

rapida che ha come ultimo fattore il substrato del prodotto attivo (es. substrato fibrinogeno, prodotto

fibrina); anche frammenti generati durante la proteolisi possono essere attivi. Di regola ogni fattore

è una proteasi specifica per il substrato seguente, a sua volta una

proteasi, e i prodotti delle proteolisi attivano anche sistemi di

proteasi che inattivano fattori attivi attraverso ulteriore

proteolisi; si realizza in questo modo un equilibrio tra

attivazione e inibizione. In condizioni di riposo queste cascate

sono sempre attive a basso livello e in equilibrio con i fattori

inattivanti e a causa di questa continua attività la vita media dei

fattori è molto breve. Quando il sistema viene attivato si ha una

forte accelerazione, prima del sistema effettore e in un secondo

momento degli inibitori, momento importante per limitare la

reazione spazialmente e temporalmente. I sistemi che

compongono il gruppo delle proteasi sono le chinine, il

complemento, il sistema della coagulazione e quello della

fibrinolisi, che interagiscono tra loro in una rete complessa detta

tangled web.

Il sistema delle chinine genera peptidi vasoattivi, le chinine appunto, a partire da proteine

plasmatiche dette chininogeni che vengono

proteolizzati da enzimi specifici chiamati

callicreine; il sistema ha come tappa finale il

rilascio del nonapeptide vasoattivo

bradichinina, che è un potente mediatore che

aumenta la permeabilità delle venule, fa contrarre

la muscolatura liscia extravasale, aumenta gli

spazi tra le cellule, vasodilata le arteriole e causa

dolore se iniettata sottocute; se queste funzioni

sono analoghe a quelle dell'istamina, la

bradichinina non ha azione chemiotattica sui

leucociti ed è algogena. La bradichinina poi

viene inattivata dalle chininasi presenti nel

plasma e nei tessuti ed il suo ruolo è limitato alla

prima fase dell'aumento della permeabilità. La

cascata viene innescata dall'attivazione del

fattore di Hageman, vale a dire il fattore XII

della coagulazione.

Il sistema del complemento è formato da più di 30 proteine presenti nel plasma ad alta

concentrazione, è coinvolto nella difesa contro i microrganismi (imm. naturale e acquisita) e

durante il processo di attivazione si generano vari prodotti che causano aumento della permeabilità,

chemiotassi e opsonizzazione; le componenti plasmatiche sono presenti normalmente in forma

inattiva. Esistono tre diverse vie di attivazione:

via classica attivata dal legame con complessi Ag-Ab, prodotti batterici e virali, PCR,

• proteasi, cristalli di urato, cellule apoptotiche e polianioni

via alternativa innescata dal contatto con componenti della superficie microbica

• (endotossine), polisaccaridi, veleno di cobra, virus, alcune cellule tumorali e parassiti

via della lectina attivata da parte della lectina legante il mannosio (MBL) legata ai

• carboidrati sulle pareti batteriche

La via classica e quella della lectina attivano C1, mentre quella alternativa C3; in ogni caso, il punto

critico del sistema è la scissione di C3 in C3a e C3b. C3a viene rilasciato mentre C3b si lega

covalentemente alla cellula o alla molecola che ha attivato il complemento oppure si lega ad altri

frammenti generati in precedenza per formare la C5 convertasi che scinde c% in C5a e C5b,

liberando poi C5a e lasciando C5b sulla superficie della cellula; a C5b si legano i C6-9 e si forma in

questo modo MAC (Membrane Attack Complex), un canale che rende le cellule permeabili ad

acqua e ioni determinandone la lisi osmotica. Il complemento oltre a formare MAC produce anche

importanti mediatori dell'infiammazione, che hanno un ruolo sia in quella immunitaria sia in quella

non immunitaria, inducendo:

fenomeni vascolari → C3a e C5a sono anafilotossine e aumentano la permeabilità vascolare

• e causano vasodilatazione attraverso il rilascio di istamina dai mastociti; C5a inoltre attiva

anche la via lipossigenasica

chemiotassi → C5a causa adesione dei neutrofili ed è chemiotattico per monociti e neutrofili

• fagocitosi → C3b si fissa alle pareti di una cellula e funge da opsonina

C3 e C5 possono essere attivati anche da Funzioni delle anafilotossine

enzimi proteolitici presenti nell'essudato come 1) permeabiliz. diretta o tramite mediatori

la plasmina e le idrolasi dei neutrofili e in mastocitari

questo modo la chemiotassi del complementro 2) chemiotassi

e gli effetti dell'attivazione dei neutrofili 3) stimolazione dell'adesione (integrine)

suscitano un ciclo auto-mantenentesi. 4) stimolazione della degranulazione leucocitaria

C3a e C5a non sono gli unici mediatori 5) stimolazione della formazione nei leucociti di

dell'infiammazione: anche C4a fa parte delle ROS e eicosanoidi

anafilotossine (vedi riquadro), C3b ha attività 6) epressione dei recettori del complemento CR1

opsonizzante, C5b67 è chemiotattico e C2a ha e CR3

azione chinino-simile. 7) attivazione dei monociti tramite citochine

Il sistema della coagulazione è strettamente

connesso con l'infiammazione ed è formato da due vie convergenti che culminano nell'attivazione

della trombina che attiva il fibrinogeno in fibrina. La via intrinseca è attivata dal fattore di Hageman

quando incontra il collagene, la membrana basale o piastrine attivate e va incontro a modificazione

conformazionale divenendo FXIIa; la via intrinseca invece è attivata dal danno tissutale, che espone

il TF. È la trombina che lega la coagulazione all'infiammazione, perché si lega ai PAR (Recettori

Attivati dalle Proteasi) presenti sulle piastrine, sull'endotelio e sulla muscolatura liscia e provoca la

mobilizzazione della P-selectina, la produzione di chemochine, l'espressione di molecole di

adesione endoteliali per le integrine leucocitarie, l'induzione di COX-2 e PG, la produzione di PAF

e NO e variazioni nella forma delle cellule endoteliali.

Inoltre, la plasmina del sistema fibrinolitico (attivata anche dalla callicreina oltre che dal tPA) può

clivare C3 e produrre i prodotti di degradazione della fibrina, che aumentano la permeabilità vasale.

La tangled web si può riassumere così:

Neuropeptidi. La sostanza P è un polipeptide composto da 11 aa, isolato nell'intestino e nel SNC,

con una potente azione vasodilatatrice e di stimolazione della muscolatura liscia intestinale; si

ritiene che sia anche un neuro-ormone e un neurotrasmettitore.

Tipi morfologici di infiammazione acuta

A seconda della prevalenza nell'essudato infiammatorio delle varie componenti (acqua, proteine e

cellule) si distinguono vari tipi di essudato.

Infiammazione eritematosa. È un'infiammazione abbastanza leggera associata principalmente ad

ustioni di primo grado ed eritema solare. Prevale la vasodilatazione, alla quale si associa lieve

essudazione.

Infiammazione sierosa. Interessa principalmente i tessuti lassi ed è associata ad ustione di secondo

grado (con vesciche cutanee), pleurite e peritonite tubercolare (produce un versamento). L'essudato

è limpido e chiaro, il contenuto proteico è molto basso (2,5-3%, spec. albumina), tanto che il p.s. È

di 1015, vicino a quello del trasudato; il fibrinogeno è assente e le cellule sono scarse. Quando si

formano vesciche come nelle ustioni l'epidermide si separa dal derma a causa di una raccolta locale

di essudato sieroso.

Infiammazione catarrale. È caratteristica delle mucose, ossia degli epiteli contenenti cellule

mucipare, come quello della cavità nasale, della faringe e dell'albero tracheo bronchiale, della

laringe e del digerente. I tessuti si presentano iperemici ed edematosi, l'essudato è molto sieroso,

con abbondante mucina, e nella sottomucosa sono frequenti accumuli di PMN.

Infiammazione siero-fibrinosa. Frequente nelle cavità sierose (pleure e peritoneo), l'essudato è

sieroso con associata una “cotenna” fibrinosa adesa alla membrana sierosa.

Infiammazione fibrinosa. È tipica delle infiammazioni dei rivestimenti delle cavità corporee e sono

tipiche le pleuriti e le pericarditi “secche”, la polmonite lobare e la broncopolmonite. L'essudato è

costituito prevalentemente da una rete tridimensionale di fibrina che si organizza nello spazio

extracellulare, prevede la presenza di PMN e globuli rossi e la componente acquosa è scarsissima. Il

contenuto proteico è alto, tanto che nei casi limite la concentrazione è simile a quella plasmatica, e

sono presenti tutte le proteine del sangue, comprese quelle ad alto PM come il fibrinogeno; la

conversione di quest'ultimo in fibrina rende l'essudato flocculante (grandi dimensioni, aspetto

fioccoso) e la conversione della fibrina talvolta è un'aggravante perché ad esempio negli alveoli

crea difficoltà negli scambi gassosi, mentre nelle sierose crea difficoltà allo scorrimento e aderenze.

Un'infiammazione fibrinosa peritoneale si può avere in corrispondenza delle ulcere peptiche, sulla

cistifellea, intorno all'appendice. Il pericardio invece risulta affetto dopo infezione reumatica,

infarto come effetto collaterale di altre condizioni, uremia e altre situazioni; si formano così depositi

di fibrina con trama eosinofila e aspetto ispido che copre la superficie sia viscerale che parietale.

L'essudato distrugge la superficie e si può svelare clinicamente tramite rilevazione all'ascoltazione

di un rumore di sfregamento ad ogni battito (sfregamento pericardico). Le polmoniti infettive

invece sono la più frequenti malattie infettive potenzialmente mortali e sono la polmonite lobare (o

alveolare) e la broncopolmonite (o lobulare). La polmonite lobare è particolare perché si articola

in quattro fasi:

congestione: marcata iperemia dei capillari dei setti interalveolari

• epatizzazione rossa: congestione vascolare ed essudato fibrinoso con molti GR e pochi

• neutrofili

epatizzazione grigia: scarsa iperemia, essudato fibrinoso-purulento

• risoluzione: l'essudato va incontro a digestione enzimatica e si forma un materiale

• semifluido poi riassorbito.


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DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in medicina e chirurgia (ordinamento U.E. - durata 6 anni)
SSD:
Università: Pisa - Unipi
A.A.: 2015-2016

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher darior2605 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Patologia Generale I e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Pisa - Unipi o del prof Chieli Elisabetta.

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