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UFR 2020 Inflamação Visão Geral da Inflamação A inflamação é uma resposta dos tecidos vascularizados a infecções e tecidos lesados; é o recrutamento de células e moléculas de defesa da circulação sistêmica ao local lesionado a fim de eliminar os agentes agressores. A resposta inflamatória é um mecanismo fisiológico importante, pois sem ela, as infecções passariam despercebidas, feridas poderiam nunca cicatrizar e os tecidos permaneceriam com feridas permanentemente infectadas. Os mediadores de defesa incluem leucócitos fagócitos, anticorpos e proteínas do complemento; assim como os componentes da imunidade inata, que incluem: as células natural killer, células dendríticas, células epiteliais etc. Componentes da Resposta Inflamatória Os maiores participantes da reação inflamatória nos tecidos são os vasos sanguíneos e os leucócitos (ver imagem a lado). Os vasos sanguíneos dilatam-se e aumentam a permeabilidade o que possibilita toda a migração de leucócitos e proteínas do plasma para o tecido lesado. Uma vez ativados, os leucócitos adquirem a habilidade de ingerir e destruir os microrganismos e as células mortas, bem como corpos estranhos e outros materiais indesejados nos tecidos. Consequências nocivas da Inflamação As reações inflamatórias são, em geral, acompanhadas de lesão tecidual e seus sintomas associados, como dor e perda de função. Na maioria dos casos, os sintomas são resolvidos à medida que a inflamação vai se reduzindo, sobrando nenhum ou pouco dano. Contudo, existem inúmeras doenças onde a reação inflamatória é mal direcionada, ocorre contra substâncias ambientais “inofensivas” (alergias) ou ocorre de maneira descontrolada. Nesses casos, a reação, normalmente protetora, se torna a causa da doença, e o dano que produz é a característica dominante. As reações inflamatórias são a base de doenças crônicas comuns, como artrite reumatoide, aterosclerose e fibrose pulmonar, assim como de reações de hipersensibilidade a picadas de insetos, fármacos e toxinas com risco de morte. De fato, a inflamação contribui para várias doenças “metabólicas” como diabetes tipo 2, Alzheimer e câncer. Sendo assim, um “assassino silencioso”. A reação inflamatória típica segue etapas sem sequência: • Os agentes agressores, que estão nos tecidos extracelulares, são reconhecidos pelas células e moléculas hospedeiras; • Os leucócitos e as proteínas do plasma são recrutados da circulação sistêmica para o local; • Os leucócitos e as proteínas são ativadas e trabalham juntos para destruir e eliminar o agente agressor; • A reação é controlada e concluída; • O tecido lesionado é reparado. UFR 2020 Inflamação Local e Sistêmica Embora reações locais possam ter manifestações sistêmicas (como a febre na faringite bacteriana ou viral), a reação inflamatória é confinada principalmente no local de infecção ou danos. Em raras exceções, como algumas infecções bacterianas disseminadas, a reação inflamatória é sistêmica e causa anormalidades patológicas disseminadas; dá-se o nome de sepse. Mediadores da Inflamação As reações teciduais e celulares são iniciadas por fatores solúveis produzidos por várias células ou derivados de proteínas plasmáticas e são gerados ou ativados em resposta ao dano. Esses mediadores iniciam e ampliam a resposta inflamatória, determinando seu padrão, severidade e manifestações clínicas e patológicas. Inflamação Aguda e Crônica Inflamação aguda é a rápida resposta inicial a infecções e dano tecidual. É rápida no início (normalmente, leva minutos) e de curta duração (poucas horas ou dias). As principais características são a exsudação de fluido e proteínas plasmáticas (edema) e a emigração de leucócitos, principalmente, neutrófilos (leucócitos polimorfonucleares). Quando/se a inflamação aguda atinge o objetivo, a reação é reduzida, porém se a resposta não for suficiente para eliminar o estímulo, pode progredir para uma inflamação crônica. A inflamação crônica é de longa duração e está associada a uma grande destruição tecidual, presença de linfócitos e macrófagos, angiogênese e deposição de tecido conjuntivo (cicatriz). A inflamação aguda é um dos tipos de reação de defesa conhecido como imunidade inata, enquanto a inflamação crônica é mais proeminente nas reações de imunidade adaptativa. Término da Inflamação e início do Reparo A inflamação termina quando o agente agressor é eliminado. Os mediadores são esgotados e os leucócitos têm vida curta nos tecidos, além disso, os mecanismos anti-inflamatórios são ativados e servem para evitar danos excessivos ao organismo. Após isso, os mecanismos de reparo tecidual são acionados. O reparo consiste em uma série de eventos que restauram o tecido danificado. O tecido lesado é substituído pela regeneração de células sobreviventes e o preenchimento de defeitos residuais por tecido conjuntivo (cicatrização). Causas da Inflamação As reações agudas podem ser desencadeadas por: • Infecções Bactérias, vírus, fungos, parasitas e toxinas microbianas estão entre as causas mais comuns e clinicamente importantes da inflamação. Esses diferentes tipos de patógenos causam desde leves respostas imunes a sepse e reações inflamatórias crônicas com extensas lesões. O resultado da resposta imune depende do tipo do patógeno e, até certo ponto, pelas características do hospedeiro. • Necrose tecidual Qualquer que seja o motivo, a morte celular gera inflamação; a causa pode incluir isquemia, trauma e lesões físicas e químicas. • Corpos estranhos Qualquer objeto físico pode deflagrar inflamação porque causam lesões teciduais traumáticas ou transportam microrganismos. Até mesmo substâncias endógenas podem ser nocivas se grandes quantidades forem depositadas nos tecidos; tais substâncias incluem cristais de urato, cristais de colesterol e lipídios. • Reações imunes São as chamadas reações de hipersensibilidade onde o sistema imune causa danos nos próprios tecidos do indivíduo. As respostas imunes lesivas são direcionadas a antígenos próprios, causando doenças autoimunes, ou são reações excessivas contra substâncias. Como os estímulos para a resposta inflamatória não podem ser eliminados, a reação pode ser persistente e dificultar a cura, sendo frequentemente associada a inflamação crônica, além de serem causas importantes de morbidade e mortalidade. A inflamação é induzida por citocinas produzidas por linfócitos T e outras células do sistema imune. UFR 2020 Reconhecimento de Agentes Agressores Reconhecer invasores é o primeiro passo em todas as reações inflamatórias. O reconhecimento evoluiu em resposta a presença, em organismos multicelulares, de microrganismos do ambiente. Esse mecanismo é possível graças a receptores e proteínas circulatórias capazes de reconhecer microrganismos e produtos de dano celular. • Receptores celulares para microrganismos As células expressam receptores para microrganismos extracelulares na membrana plasmática, nos endossomos para microrganismos ingeridos e no citosol para microrganismos intracelulares; sendo assim, a célula pode perceber a presença de invasores em qualquer compartimento celular. Os receptores são expressos em vários tipos celulares como células epiteliais, células dendríticas, macrófagos e outros leucócitos. O envolvimento desses receptores desencadeia a produção das moléculas envolvidas na inflamação, como citocinas e outros mediadores. • Sensores de dano celular Todas as células possuem receptores citosólicos para várias moléculas que são liberadas em decorrência de dano celular. Entre essas moléculas “ativadoras” encontram-se o ácido úrico, ATP e até o DNA liberado no citosol. Quando os receptores são acionados ativam um complexo citosólicos multiproteico chamado de inflamossomo, o qual induz a produção de interleucina-1 (IL-1). A IL-1 recruta leucócitose, então, produz inflamação. • Outros receptores Muitos leucócitos expressam receptores para caudas Fc dos anticorpos e para as proteínas do complemento. Esses receptores reconhecem os microrganismos revestidos com anticorpos e complemento (opsonização) e promovem a ingestão e a destruição dos microrganismos, além de inflamação. • Proteínas circulatórias O sistema complemento reage contra os microrganismos e produz mediadores de inflamação. Uma proteína circulatória chamada lectina ligante de manose reconhece os açúcares dos microrganismos e, então, promove a respectiva ingestão e a ativação do sistema complemento. Outras proteínas chamadas colectinas também se ligam e combatem os microrganismos. Inflamação Aguda A inflamação aguda tem 3 componentes principais: 1. Dilatação dos pequenos vasos levando ao aumento do fluxo sanguíneo; 2. Aumento na permeabilidade da microvasculatura, que permite que as proteínas do plasma e os leucócitos saiam da circulação; 3. Emigração de leucócitos da microcirculação, seu acúmulo do foco da lesão e sua ativação. Reações dos Vasos na Inflamação Aguda As reações vasculares consistem em alterações no fluxo sanguíneo e na permeabilidade dos vasos para maximizar o fluxo de proteínas e leucócitos do plasma para o local da infecção (exsudato). O exsudato é o fluído extravascular com alta concentração proteica e contém resíduos celulares, resultado de um processo inflamatório. Em contraste, o transudato é um fluído de baixo conteúdo proteico, com pouco ou nenhum material celular e baixa gravidade específica, resultado de um desequilíbrio osmótico ou hidrostático. O edema pode ser resultado de ambos; já o pus é um exsudato purulento, repleto de leucócitos, restos de células mortas e, em muitos casos, microrganismos. UFR 2020 Alterações no Fluxo e no Calibre Vascular As mudanças no fluxo dos vasos se iniciam logo após a lesão e consistem em: • Inicialmente a vasodilatação nas arteríolas é induzida por vários mediadores, sobretudo a histamina, nos músculos lisos. Isso leva, então, a abertura de novos leitos capilares na área; aumentando o fluxo sanguíneo, que é a causa da vermelhidão (eritema) e do calor no local da inflamação; • Segue-se com aumento de permeabilidade da microvasculatura que permite a exsudação característica na inflamação; • A perda de fluido e o diâmetro aumentado dos vasos diminuem o fluxo sanguíneo, então, hemácias concentram-se nos pequenos vasos se movimentando lentamente (estase) o que aumenta a viscosidade do sangue; • À medida que o estase se desenvolve, os leucócitos sanguíneos, principalmente neutrófilos, acumulam-se ao longo do endotélio, aderem-se e migram pela parede vascular para dentro do tecido intersticial. Permeabilidade Vascular Aumentada O mecanismo mais comum que permite o extravasamento é a contração das células endoteliais resultando no aumento dos espaços interendoteliais. É resultado pela ação da histamina, bradicinina, leucotrienos e outros mediadores químicos. É chamada de resposta transitória imediata pois acontece rapidamente em resposta ao mediador e tem meia vida curta (15 a 30 minutos) na maioria dos casos. Em algumas formas de lesão o extravasamento pode ser lento e atrasado, começando depois de 2 a 12 horas e podendo estender-se por várias horas ou mesmo dias Outro mecanismo possível é o dano direto ao endotélio em lesões graves, como queimaduras ou é induzido por microrganismos e suas toxinas que têm como alvo as células endoteliais. Os neutrófilos que aderem ao endotélio também podem causar danos ao endotélio amplificando a reação. O extravasamento é mantido por várias horas ou dias até que os vasos sejam trombosados ou reparados. Esses mecanismos citados, provavelmente, atuam de forma conjunta, cada qual a seu modo e de diferentes modos, em episódios inflamatórios. Respostas de Vasos Linfáticos e Linfonodos O sistema linfático e os linfonodos, normalmente, drenam o excesso de fluidos extravasculares. Na inflamação, o fluxo linfático é aumentado e ajuda a drenar o fluido do edema. Para isso, há proliferação dos vasos linfáticos. Leucócitos, resíduos celulares e microrganismos podem alcançar a linfa e causar inflamação de suas estruturas; os vasos linfáticos na linfangite e os linfonodos de drenagem na linfadenite. Com frequência os linfonodos de drenagem estão aumentados por causa da hiperplasia dos folículos linfoides e do aumento no número de linfócitos e macrófagos. Essa constelação de alterações recebe o nome de linfadenite reativa ou inflamatória. Recrutamento de Leucócitos Os leucócitos realizam a função principal de livrar o organismo dos agentes agressores. Os mais importantes são os podem realizar fagocitose, em especial os neutrófilos e os macrófagos. Eles ingerem e destroem bactérias e outros microrganismos, além de tecido necrótico e substâncias estranhas. Também produzem fatores de crescimento que ajudam no reparo. O preço pago por todas essas potências na defesa é o dano que essas células podem produzir nos tecidos e prolongamento da inflamação. UFR 2020 Adesão do Leucócito ao Endotélio No sangue que flui normalmente nas vênulas as hemácias ocupam a coluna axial central do vaso – estase –, deslocando os leucócitos para a parede do vaso. Quando no estase, condições hemodinâmicas mudam e mais leucócitos assumem posição periférica. Essa redistribuição recebe o nome de marginação. Com isso, os leucócitos aderem de forma transitória ao endotélio, separam-se e ligam-se novamente, rolando pela parede do vaso. Em algum momento, aderem firmemente às células endoteliais. A ligação é mediada por moléculas de adesão complementares nos dois tipos de células cuja expressão é aumentada pelas citocinas secretadas pelas células-sentinelas nos tecidos. As duas principais famílias de moléculas envolvidas na adesão e migração de leucócitos são as selectinas e as integrinas, e seus ligantes. As interações de rolamento iniciais são mediadas pela família de proteínas chamada selectinas. Existem 3 tipos: a L-selectina expressa nos leucócitos; a E- selectinas expressa no endotélio e a P-selectina expressa nas plaquetas e no endotélio. A expressão de selectinas e de seus ligantes é regulada pelas citocinas produzidas em resposta a infecção por macrófagos teciduais, mastócitos e células endoteliais; essas citocinas incluem o fator de necrose tumoral (TNF), a interleucina-1 (IL-1) e as quimiocinas (citocinas quimioatraentes). O TNF e a IL-1 atuam nas células endoteliais das vênulas pós-capilares adjacentes à infecção e induzem a expressão coordenada de numerosas moléculas de adesão. Dentro de 1 a 2 horas essas células começam expressar E-selectina e os ligantes da E- selectina. Outros mediadores, como histamina e trombina, estimulam a redistribuição de P-selectina dos estoques intracelulares nos grânulos (corpos de Weibel-Palade) para a superfície celular. Os leucócitos expressam a L- selectina nas exterminadas de suas vilosidades e expressam ligantes para E- e P-selectinas, todos eles se ligando às moléculas complementares nas células endoteliais. As interações são de baixa afinidade e se desfazem com o fluxo sanguíneo; como resultado, os leucócitos se ligam, desligam e se ligam novamente, rolando no endotélio. UFR 2020 Essas fracas interações do rolamento reduzem a velocidade dos leucócitos e dão a eles a possibilidade de se ligar firmemente as células endoteliais. Essa adesão forte é mediada pela família de proteínas chamada integrinas. O TNF e a IL-1 induzem a expressão de ligantes para integrinas no endotélio, principalmente a molécula de adesão de célula vascular-1 (VCAM-1, o ligante para integrina β1 VLA-4) e a molécula de adesão intercelular-1 (ICAM-1, o ligante para as integrinas β2 LFA-1 e Mac-1). Normalmente os leucócitos expressam as integrinas em um estado de baixa afinidade. Asquimiocinas produzidas no local de infecção ligam-se aos proteoglicanos das células endoteliais e são exibidas em altas concentrações no polo apical das células. Essas quimiocinas ligam-se aos leucócitos rolantes e os ativam. Uma das consequências é a conversão das integrinas VLA-4 e LFA-1 para um estado de alta afinidade. A expressão dos ligantes de integrinas no endotélio e o aumento da afinidade das integrinas nos leucócitos resulta em uma forte ligação dos leucócitos no endotélio no local da inflamação. Os leucócitos param de rolar, seus citoesqueletos são reorganizados e se espalham pela superfície endotelial. Migração dos Leucócitos pelo endotélio A migração dos leucócitos é chamada de transmigração ou diapedese. Após fixarem-se ao endotélio, migram através dos espaços interendoteliais em direção ao gradiente de concentração química. Várias moléculas de adesão presentes nas junções intercelulares estão envolvidas na migração; incluindo a CD31 e a PECAM-1. Após atravessar o endotélio, penetram na membrana basal, provavelmente por secretarem colagenases, entram no tecido extravascular e migram em direção ao gradiente quimiotático criado pelas quimiocinas e por outros quimiatraentes no local da infecção. Quimiotaxia dos Leucócitos O processo de movimentação do leucócito recebe o nome de quimiotaxia, e segue um gradiente químico. Várias substâncias, endógenas ou exógenas, atuam como quimioatraentes. Os agentes exógenos mais comuns são os produtos bacterianos, incluindo peptídeos que possuem um aminoácido N- formilmetionina e alguns lipídeos. Os agentes endógenos incluem vários mediadores químicos: 1) citocinas, particularmente aquelas da família de quimiocinas; 2) componentes do sistema complemento, particularmente o C5a e 3) metabólitos, principalmente o leucotrieno B4 (LTB4). Todos esses agentes ligam-se a receptores específicos ligados a proteínas G transmembrana-7 na superfície dos leucócitos. Os sinais oriundos desses receptores resultam na ativação de mensageiros secundários que aumentam o cálcio citosólicos e ativam pequenas guanosinas trifosfatases da família Rac/Rho/cdc42, bem como várias cinases. Esses sinais induzem a polimerização de actina, resultando no aumento da quantidade de actina polimerizada nas bordas das células e na localização de filamentos de miosina na parte superior. O leucócito estende filopódios que puxam a parte de trás da célula na direção da extensão. O resultado é que os leucócitos migram seguindo os estímulos inflamatórios na direção dos quimioatraentes produzidos localmente. UFR 2020 A natureza do infiltrado de leucócitos varia com o tempo da resposta inflamatória e com o tipo de estímulo. Na maioria das inflamações, os neutrófilos predominam no infiltrado durante as primeiras 6 a 24 horas, sendo substituídos pelos monócitos em 24 a 48 horas. Há inúmeras razões para o domínio dos neutrófilos no início: eles são mais numerosos no sangue, respondem mais rapidamente às quimiocinas e podem ligar-se mais firmemente as moléculas de adesão que são rapidamente expressas nas células endoteliais, como P- e E-selectinas. Após entrarem nos tecidos, os neutrófilos têm meia-vida curta, entram em apoptose e desaparecem em 24 a 48 horas. Os monócitos sobrevivem por mais tempo e têm a capacidade de se proliferarem no local, tornando-se a população dominante nas reações inflamatórias crônicas. No entanto eles são exceções a esse estereótipo de infiltração celular. Em certas infecções – por exemplo, aquelas produzidas por bactérias Pseudomonas –, o infiltrado celular é dominado por neutrófilos recrutados do sangue continuamente por vários dias; em infecções virais, os linfócitos podem ser as primeiras células a chegar; algumas reações de hipersensibilidade são dominadas por linfócitos ativos, macrófagos e células do plasma (refletindo a resposta inflamatória); nas reações alérgicas, os eosinófilos podem ser o tipo celular principal. A compreensão acerca do recrutamento e migração de leucócitos proporcionou muitos alvos terapêuticos em potencial para controlar a inflamação nociva. Uma vez que os leucócitos – especialmente, os neutrófilos e monócitos – tenham sido recrutados para o local da infecção ou morte celular, devem ser ativados para realizar suas funções. As respostas desses leucócitos consistem em (1) reconhecimento dos agentes agressores pelos TLRs e outros receptores, os quais geram sinais que (2) ativam os leucócitos para a fagocitose e destroem os agentes agressores. Fagocitose e Liberação do Agente Agressor A chamada ativação de leucócitos é o conjunto de repostas como reconhecimento dos microrganismos ou células mortas. A ativação resulta em vias de sinalização que aumentam o Ca2+ citosólicos e a ativação de enzimas como a proteína quinase C e a fosfolipase A2. As respostas funcionais mais importantes para a destruição de microrganismos e outros agentes lesivos é a fagocitose e a morte intracelular. Fagocitose envolve três etapas sequenciais: 1) reconhecimento e ligação da partícula a ser ingerida pelo leucócito; 2) ingestão, com formação do vacúolo fagocítico; e 3) morte ou degradação do material ingerido. \ Receptores Fagocíticos O receptor de manose dos macrófagos é uma lectina que se liga aos resíduos terminais manose e fucose de glicoproteínas e glicolipídios – açúcares - que, tipicamente, são encontrados nas paredes celulares microbianas. Por esse motivo, esse receptor reconhece microrganismos, mas não as células do hospedeiro. UFR 2020 Os receptores depuradores foram originalmente definidos como moléculas que se ligam e medeiam a endocitose de partículas de lipoproteína de baixa densidade (LDL) oxidada ou acetilada que não podem mais interagir com o receptor convencional de LDL. Esses receptores dos macrófagos, ligam-se a uma variedade de microrganismos em adição às partículas de LDL modificadas. As integrinas, notadamente a Mac-1, também podem ligar-se a microrganismos para a fagocitose. A eficiência da fagocitose é muito maior quando os microrganismos são opsonizados por proteínas específicas (opsoninas) pois os fagócitos expressam receptores de alta afinidade. As principais são os anticorpos IgG, o produto da quebra de C3b do complemento e certas lectinas do plasma, sobretudo a lectina ligante de manose, todas reconhecidas por receptores específicos nos leucócitos. Englobamento Após a ligação da partícula aos receptores do fagócito, extensões citoplasmáticas (pseudópodes) fluem ao seu redor e a membrana plasmática se fecha formando uma vesícula (fagossomo) que engloba a partícula. Em seguida, o fagossomo se funde com o grânulo lisossômico, liberando seu conteúdo para dentro do fagolisossomo. Durante esse processo, o fagócito também pode liberar o conteúdo do granulo para dentro do espaço extracelular. O processo de fagocitose é complexo e envolve muitos sinais iniciados por receptores, que remodelam a membrana e alteram o citoesqueleto. A fagocitose depende da polimerização dos filamentos de actina, portanto, os vários sinais desencadeadores da fagocitose são os mesmos envolvidos na quimiotaxia. Destruição Intracelular de Microrganismos e Resíduos A morte e a degradação de microrganismos e resíduos de células mortas ocorre de maneira mais eficiente após a ativação dos fagócitos. A morte dos microrganismos é realizada por espécies reativas de oxigênio – ERO – e espécies reativas de nitrogênio, principalmente as derivadas do óxido nítrico (NO). Todos os mecanismos eliminadores são concentrados nos lisossomos. Dessa forma, as substâncias são separadas do citosol e do núcleo evitando consequentes danos celulares indesejados. Espécies Reativas de Oxigênio As EROs são produzidas pela rápida composição e ativação de uma enzima multicomponente a oxidase NADPH, que oxida a NADPH e, no processo, reduz o oxigênioa um ânion superóxido (O2-). A oxidase NADPH é uma enzima complexa, composta por cerca de 7 proteínas, armazenadas no citosol e na membrana plasmática até que os neutrófilos sejam ativados. Quando sob estímulos, os componentes deslocam-se até a membrana do fagossomo, juntam-se e formam o complexo funcional da enzima. Os EROs, então, são produzidos dentro do lisossomo e do fagolisossomo. O O2- é convertido em peróxido de hidrogênio (H2O2), predominantemente pela dismutação espontânea. Porém, o H2O2 não é capaz, por si só, de destruir eficientemente os microrganismos. Entretanto, os grânulos azurofílicos dos neutrófilos contém a enzima mieloperoxidase (MPO), que, na presença de haletos como o Cl-, converte o H2O2 em hipoclorito (OCl2-), que é um potente agente antimicrobiano que os destrói por halogenação ou por oxidação das proteínas e lipídios. O H2O2 também é convertido no radical hidroxila (OH-), um potente agente destrutivo. Os radicais livres derivados do oxigênio se ligam e modificam os lipídios, proteínas e ácidos nucléicos das células. Podem ser liberados dos leucócitos, no ambiente extracelular, após exposição a microrganismos, quimiocinas e complexos antígeno-anticorpo, ou após serem provocados. Essas EROs estão ligadas ao dano tecidual acompanhado de inflamação. Soro, fluidos teciduais e células do hospedeiro possuem mecanismos antioxidantes que os protegem desses radicais potencialmente perigosos, como: 1) enzima superóxido dismutase, encontrada em vários tipos celulares; 2) a enzima catalase, que desintoxica o H2O2; 3) a glutationa peroxidase, potente desintoxicador de H2O2; 4) a proteína sérica contendo ceruloplasmina e; 5) a fração livre de ferro do soro, transferrina. A influência dos radicais livres derivados do oxigênio em qualquer reação inflamatória depende do balanço entre a produção e a inativação desses metabólitos por células e tecidos. UFR 2020 Óxido nítrico O NO é um gás solúvel e produzido pela ação da enzima óxido nítrico sintase (NOS) e participa da eliminação de microrganismos. Há três tipos diferentes de NOS: 1) o endotelial (eNOS), o neuronal (nNOS) e o induzível (iNOS). O eNOS e o nNOS são constitutivamente expressos em baixos níveis, e o NO que produzem funciona com o objetivo de manter o tônus muscular e participar como neurotransmissor, respectivamente. O iNOS, envolvido na destruição de microrganismos, é induzido quando macrófagos e neutrófilos são ativados pelas citocinas ou produtos microbianos. Nos macrófagos, o NO reage com o superóxido (O2-) para gerar o radical livre altamente reativo peroxinitrito (ONOO-). Esses radicais, assim como os ERO, atacam e danificam lipídios, proteínas e ácidos nucleicos dos microrganismos e células hospedeiras. Enzimas e outras proteínas Lisossômicas Os neutrófilos e macrófagos contêm grânulos citoplasmáticos que contribuem para a eliminação de microrganismos. Os neutrófilos possuem dois tipos principais: 1. Grânulos menores específicos (ou secundários): contêm lisozima, colagenase, gelatinase, lactoferrina, ativador de plasminogênio, histaminase e fosfatase alcalina. 2. Grânulos azurófilos maiores (ou primários): contêm mieloperoxidase, fatores bactericidas (lisozima, defensinas), hidrolases ácidas e uma variedade de proteases neutras (elastase, catepsina G, colagenases não específicas, proteinase 3). Ambos os tipos de grânulos podem fundir-se com os vacúolos fagocíticos ou o conteúdo pode ser liberado no espaço extracelular. Diferentes enzimas atuam de maneiras diversas: • As proteinases ácidas degradam bactérias e resíduos dentro dos fagolisossomos, onde são acidificadas por bombas de prótons acopladas. • As proteinases neutras são capazes de degradar vários componentes extracelulares como colágeno, membrana basal, fibrina, elastina e cartilagem, resultando na destruição tecidual que acompanha o processo inflamatório. Também podem clivar diretamente as proteínas do complemento C3 e C5, liberando anafilatoxinas e liberando um peptídeo tipo cinina a partir do cininogênio. • A elastase de neutrófilo degrada os fatores de virulência das bactérias, combatendo a infecção bacteriana. Os macrófagos também possuem hidrolases ácidas, colagenase, elastase, fosfolipase e ativador do plasminogênio. Por causa da ação destrutiva dessas enzimas lisossômicas, a infiltração de leucócitos inicial pode ser bastante destrutiva se não controlada e potencializar mais resposta inflamatória pela lesão dos tecidos. Esse controle é feito por várias antiproteases presentes no soro e nos fluidos teciduais. A principal delas é a α1-antitripsina, que é o principal inibidor da elastase do neutrófilo. A α2-acetilglicosamina é outra antiproteases encontrada no soro e em várias secreções. Armadilhas extracelulares de neutrófilos São redes fibrilares extracelulares que fornecem alta concentração de substâncias antimicrobianas em locais de infecção, evitando que os microrganismos se espalhem ao prendê-los nas fibrilas. No processo de formação das NETs, os núcleos dos neutrófilos desaparecem, levando a morte celular. São produzidas em resposta a patógenos infecciosos (principalmente bactérias e fungos) e mediadores inflamatórios (como, quimiocinas, citocinas, proteínas do complemente e EROs). A armadilha consiste em uma malha viscosa de cromatina nuclear que liga e concentra proteínas granulares como os peptídeos e as enzimas antimicrobianas. UFR 2020 Dano tecidual mediado por Leucócitos Os leucócitos são fonte importante de lesões as células e aos tecidos normais sob várias condições: • Como parte da reação de defesa normal quando tecidos adjacentes sofrem danos colaterais. Em algumas infecções de difícil erradicação, como a tuberculose, onde o processo inflamatório longo causa mais dano que o patógeno em si; • Quando a resposta inflamatória é erroneamente direcionada contra os tecidos do hospedeiro; • Quando o hospedeiro reage excessivamente contra substâncias do ambiente. Em todas as situações apresentadas, os mecanismos de dano são os mesmos envolvidos na defesa antimicrobiana, porque uma vez ativados, os leucócitos não distinguem entre agressor e hospedeiro. As substâncias microbicidas produzidas pelos leucócitos, ERO, NO e enzimas lisossômicas, são liberadas no espaço extracelular. Essas substâncias são capazes de lesar as células normais e o endotélio vascular, podendo amplificar os efeitos do agente lesivo inicial. Se não houver controle, o infiltrado leucocitário, por si só, se torna o agressor, sendo a lesão tecidual dependente de leucócitos a base de muitas doenças humanas agudas e crônicas. Se os fagócitos encontram algum material que não pode ser facilmente absorvido, acontece uma forte ativação e liberação de grande quantidade de enzimas lisossômicas no espaço extracelular. Outras respostas funcionais dos Leucócitos Ativados Além do citado anteriormente, os leucócitos ativados têm várias outras funções na defesa do hospedeiro. De forma importante, essas células, especialmente os macrófagos, produzem citocinas que podem ou amplificar ou limitar as reações inflamatórias, fatores de crescimento que estimulam a proliferação das células endoteliais e fibroblastos e a síntese de colágeno, além de enzimas que remodelam os tecidos conjuntivos. Devido a estas atividades os macrófagos são células críticas da inflamação crônica e do reparo tecidual, após a diminuição do processo inflamatório. Padrões Morfológicos da Inflamação aguda As caraterísticas morfológicas marcantes de todas as reações inflamatórias são a vasodilatação de pequenos vasos sanguíneos e o acúmulo de leucócitos e fluido extravascular. Contudo, outros padrões morfológicos são sobrepostos nessas características gerais, dependendo da severidade da reação, da sua causa específica, do tipo de tecido e do local envolvidos. InflamaçãoSerosa É marcada por exsudato com poucas células nos espaços criados pela lesão celular ou em cavidades corporais revestidas de peritônio, pleura e pericárdio. Tipicamente o fluído não infectado pelos organismos destrutivos, e não contém muitos leucócitos. Em cavidades corporais, o fluido pode ser derivado do plasma ou das secreções de células mesoteliais; o acúmulo de fluído nessas cavidades recebe o nome de efusão. Inflamação Fibrinosa Com o aumento na permeabilidade vascular, grandes moléculas, como o fibrinogênio, passam do vaso para o espaço extracelular e a fibrina é formada e depositada. O exsudato fibrinoso é formado quando ocorrem grandes extravasamentos ou na presença de um estímulo local pró-coagulante. O exsudato fibrinoso é característico de inflamação no revestimento das cavidades do corpo, como meninges, pericárdio e pleura. Os exsudatos fibrinosos podem ser removidos por macrófagos pela fibrinólise. Quando a fibrina não é removida, pode estimular a proliferação de fibroblastos e vasos sanguíneos, e, então, levar a cicatriz. UFR 2020 Inflamação purulenta -supurativa- Abscesso É caracterizada pela produção de pus, um exsudato constituído por neutrófilos, resíduos liquefeitos de células necróticas e fluido de edema. A causa mais comum é a infecção por bactérias que causam a necrose por liquefação de tecidos, como os estafilococos; são chamados de bactérias piogênicas. Um exemplo comum é a apendicite aguda. Os abscessos são coleções localizadas de tecido inflamatório purulento, causados por supuração mantida em um tecido, um órgão ou um espaço confinado. São produzidos pela inoculação de bactérias piogênicas dentro de um tecido. Os abscessos têm uma região central repleta de leucócitos necróticos e células teciduais. Em geral, existe uma zona de neutrófilos preservados no entrono e, fora dessa região, pode haver dilatação vascular e proliferação parenquimatosa e fibroblástica, indicando inflamação e reparo. Com o tempo, o abscesso pode se tornar confinado em cápsula e ser substituído por tecido conjuntivo. Úlceras Uma úlcera é um defeito local ou escavação da superfície de um órgão ou tecido, que é produzida por perda de tecido necrótico inflamado. A úlcera do pode ocorrer quando a necrose do tecido e a inflamação resultante existe na superfície ou em suas proximidades. Durante a fase aguda, há intensa infiltração de leucócitos e dilatação vascular; com a cronicidade, as margens e as bases desenvolvem proliferação fibroblástica, cicatrização e acúmulo de linfócitos, macrófagos e plasmócitos. Resultado da Inflamação Aguda Embora muito fatores interfiram na evolução da resposta inflamatória, todas as reações inflamatórias agudas podem apresentar um destes três resultados: • Resolução completa: Em um cenário perfeito, com a neutralização e eliminação do estímulo agressor, o processo inflamatório terminaria com a restauração do local da inflamação ou normal. É o resultado normal quando a lesão é eliminada ou de curta duração, ou quando houve pouca destruição tecidual e as células parenquimatosas danificadas podem regenerar-se. Envolve a remoção dos resíduos celulares e microbianos pelos macrófagos e a reabsorção do edema pelos vasos linfáticos. • Cicatrização ou fibrose: Ocorre quando há extensa destruição tecidual, quando a inflamação envolve tecidos incapazes de se regenerar ou quando existe exsudação abundante de fibrina no tecido ou em cavidades serosas que não podem ser adequadamente limpas. Em todas essas situações o tecido conjuntivo cresce para dentro das áreas de dano ou exsudato, convertendo- se em uma massa de tecido fibroso. • Inflamação Crônica A transição ocorre quando a resposta aguda não pode ser resolvida, por persistência do agente lesivo ou de alguma interferência no processo normal de reparo. UFR 2020 Inflamação Crônica É a inflamação de duração prolongada (semanas ou meses), onde a inflamação, a lesão tecidual e as tentativas de reparo coexistem em diferentes combinações. Ela sucede a inflamação aguda ou pode iniciar sorrateiramente, como uma resposta de baixo grau e latente, sem nenhum indício prévio de reação aguda. Causas da Inflamação Crônica As inflamações crônicas surgem nas seguintes situações: • Infecções persistentes São infecções por microrganismos difíceis de eliminar, como micobactérias e certos vírus, fungos e parasitas. Esses organismos, frequentemente, induzem uma reação imunológica chamada de hipersensibilidade tardia. Algumas vezes, a inflamação tem um padrão específico chamado de reação granulomatosa. Em outros casos, a inflamação aguda não resolvida pode progredir para uma inflamação crônica. • Doenças de hipersensibilidade Sob certas circunstâncias, as reações imunológicas se desenvolvem contra os tecidos do hospedeiro, nas doenças autoimunes. Nessas doenças, os autoantígenos direcionam a resposta inflamatória¸ de maneira autoperpetuante, as células e tecidos do corpo, resultando em dano tecidual crônico e inflamação. Em outros casos, a inflamação crônica é resultado de respostas imunológicas não reguladas contra microrganismos. As respostas imunológicas contra substâncias ambientais são a causa das doenças alérgicas, como a asma brônquica. Como as reações autoimunes e alérgicas serem deflagradas contra antígenos normalmente inofensivos, essas não atendem a propósitos úteis e somente causam doença. Essas doenças podem apresentar padrões morfológicos de inflamação aguda e crônica porque são caracterizadas por episódios repetidos de inflamação. A fibrose pode dominar os estágios tardios. • Exposição prolongada a agentes tóxicos – exógenos ou endógenos Um exemplo de agente exógeno é a partícula de sílica, material inanimado não degradável, que, quando inalada por grandes períodos, causa doença inflamatória pulmonar chamada de silicose. Outro exemplo é a arterosclerose, caracterizada por processo inflamatório crônico da parede arterial, induzida, pelo menos em parte, pelo acúmulo de colesterol endógeno e outros lipídios. • Outras formas Algumas formas de inflamação crônica podem ser importantes na patogênese de doenças que não são convencionalmente consideradas distúrbios inflamatórios. Isso inclui doenças neurodegenerativas como Alzheimer, a síndrome metabólica e o diabetes tipo 2, além de certas neoplasias em que as reações inflamatórias estimulam o desenvolvimento de tumores. Características Morfológicas Diferentemente da inflamação aguda, marcada por alterações vasculares, edema e infiltração predominantemente neutrofílica, a inflamação crônica é caracterizada por: • Infiltração de células mononucleares, que incluem macrófagos, linfócitos e plasmócitos; • Destruição tecidual, induzida pelo agente agressor persistente ou pelas células inflamatórias; • Tentativa de reparo, pela substituição do tecido danificado por tecido conjuntivo, realizada pela proliferação de pequenos vasos e, em particular, pela fibrose. Células e Mediadores da Inflamação Crônica Função dos Macrófagos São as células dominantes na maioria das reações inflamatórias crônicas e contribuem secretando citocinas e fatores de crescimento que agem em várias células, destruindo invasores estranhos e tecidos, bem como ativando outras células, em especial os linfócitos T. Os macrófagos são os fagócitos profissionais que filtram partículas, microrganismos e células senescentes. Eles também atuam como células efetoras que eliminam microrganismos nas respostas imunológicas e humorais celulares. Também desempenham muitos outros papeis na inflamação e no reparo. UFR 2020 Os macrófagos são células teciduais derivadas de células-tronco hematopoiéticas na medula óssea, ou como de células progenitoras no saco vitelino embrionário e no fígado do feto durante o desenvolvimento inicial. As células circulantesdessa linhagem são os monócitos. Os macrófagos são normalmente espalhados pelos tecidos conjuntivos de maneira difusa. Além disso, são encontrados em locais específicos, em órgãos como o fígado, baça e linfonodos, sistema nervoso central e pulmões. Progenitores comprometidos na medula óssea dão origem aos monócitos, quem entram no sangue, migram para o interior de vários tecidos e se diferenciam em macrófagos. A meia-vida dos monócitos no sague é de cerca de 1 dia, já a dos macrófagos teciduais é de vários meses a anos. A maioria dos macrófagos residentes ocupam os tecidos e permanecem inativos por longos períodos, sendo repostos principalmente pela proliferação de celular residentes. Os monócitos começam a migrar para dentro dos tecidos extravasculares de forma rápida e, no intervalo de 48 horas, podem constituir o tipo celular predominante. O extravasamento dos monócitos é regido pelos menos fatores envolvidos na emigração dos neutrófilos. Existe duas vias principais de ativação dos macrófagos, chamadas de clássica e alternativa. Os estímulos que os ativam e as funções das células são bem diferentes. A ativação clássica pode ser induzida por produtos microbianos que se liga aos TLRs e outros sensores; pelos sinais derivados de células T, em especial a citocina IFN-𝛾 nas respostas imunológicas; ou por substâncias estranhas incluindo cristais e partículas. Os macrófagos classicamente ativados (M1) produzem NO e ERRO, além de suprarregular as enzimas lisossômicas, aumentando a capacidade de eliminar microrganismos e secretar citocinas que estimulam a inflamação. A ativação alternativa é induzida por outras citocinas além da IFN-𝛾, como a IL-4 e a IL-13, produzidas pelos linfócitos T e por outras células. Esses macrófagos não são ativamente microbicidas, e as citocinas podem inibir a via clássica; em vez disso, a principal função desses macrófagos (M2) é atuar no reparo tecidual. Secretam fatores de crescimento que promovem a angiogênese, ativam os fibroblastos e estimulam a síntese se colágeno. UFR 2020 Os produtos dos macrófagos eliminam agentes lesivos e iniciam o processo de reparo, porém, também são responsáveis por grande parte da lesão tecidual na inflamação crônica. Várias funções dos macrófagos são vitais para o desenvolvimento e a persistência da inflamação crônica e da lesão tecidual que a acompanha, que são: • Ingerem e eliminam os microrganismos e os tecidos mortos; • Iniciam o processo de reparo tecidual e estão envolvidos na formação de cicatrizes e fibrose; • Os macrófagos secretam mediadores da inflamação; dessa forma, são essenciais para a iniciação e a propagação das reações inflamatórias; • Apresentam antígenos para os linfócitos T e respondem a sinais das células T, configurando, assim, uma cadeia de retroalimentação que é essencial para a defesa contra muitos microrganismos. O grande arsenal de mediadores faz dos macrófagos poderosos aliados na defesa do corpo contra os invasores indesejados, contudo esse mesmo “poder” pode produzir destruição tecidual considerável quando são ativados excessivamente ou de maneira imprópria. É por conta das atividades desses macrófagos que a destruição tecidual é uma das características da inflamação crônica. Algumas vezes, se o irritante é eliminado, os macrófagos desaparecem; em outras, persistem como resultado do recrutamento contínuo a partir da circulação e da proliferação local no sítio da inflamação. Função dos linfócitos Microrganismos e outros antígenos do ambiente ativam os linfócitos T e B, o que amplifica e propaga a inflamação crônica. Embora a principal função desses linfócitos seja a de mediadores da imunidade adaptativa, que fornece defesa contra patógenos infecciosos, essas células estão frequentemente presentes na inflamação crônica. Quando ativadas, a inflamação tende a ser persistente e grave. Algumas reações inflamatórias crônicas mais intensas, como a granulomatosa, depende a atuação dessas células. Os linfócitos podem ser a população dominante na inflamação crônica vista em doenças autoimunes e outras doenças de hipersensibilidade. Os linfócitos T e B (efetor e memória) estimulados pelos antígenos usam várias moléculas de adesão e quimiocinas para migrar para os locais de inflamação. As citocinas dos macrófagos ativados, principalmente TNF e IL-1 e quimiocinas, promovem o recrutamento de leucócitos. Pela habilidade dos linfócitos T CD4+ de secretar citocinas promovem inflamação e influenciam a natureza da reação inflamatória. Essas células aumentam muito a reação inflamatória inicial. Existem 3 subtipos de células T CD4+: 1. Células TH1 que produzem citocina IFN-𝛾, que ativam macrófagos pela via clássica; 2. Células TH2 que secretam IL-4, IL-5 e a IL- 13, que recrutam e ativam eosinófilos e são responsáveis pela via alternativa de ativação dos macrófagos; 3. Células TH17 que secretam IL-17 e outras citocinas, que induzem a secreção de quimiocinas responsáveis pelo recrutamento de neutrófilos Células TH1 e TH17 são envolvidas na defesa contra vários tipos de bactérias e vírus, e doenças autoimunes. As células TH2 são importantes na defesa contra parasitas helmínticos e nas reações alérgicas. Os linfócitos e macrófagos interagem de forma bilateral; os macrófagos apresentam antígenos as células T, expressam moléculas de membrana (coestimuladores) e produzem citocinas (IL-12 e outras) que estimulam respostas de células T; os linfócitos T ativados, por sua vez, produzem citocinas que recrutam e ativam macrófagos, promovendo mais apresentação antigênica e seleção de citocinas. O resultado é um ciclo de reações celulares que abastecem e sustentam a inflamação crônica. Em algumas reações inflamatórias crônicas, nos linfócitos acumulados, as células apresentadoras de antígenos e os plasmócitos se agrupam para formar tecidos linfoides que lembram linfonodos (órgãos linfoides terciários). UFR 2020 Outras células na Inflamação Crônica Outros tipos celulares podem ser proeminentes dependendo de estímulos específicos na inflamação crônica: • Eosinófilos São abundantes nas reações imunológicas mediadas por IgE e em infecções parasitárias. São recrutados por moléculas de adesão, de modo similar àquele usado pelos neutrófilos, e por quimiocinas específicas (como a eotaxina) leucocitárias e célula epiteliais. Os eosinófilos contêm grânulos contendo a proteína básica principal, uma proteína altamente catiônica que é tóxica para parasitas, mas também causa lise das células epiteliais dos mamíferos. • Mastócitos São amplamente distribuídos nos tecidos conjuntivos e participam de ambas as reações inflamatórias. Apresentam em sua superfície um receptor que liga a porção Fc do anticorpo IgE. Nas reações de hipersensibilidade imediata, os anticorpos IgE ligados aos receptores Fc das células reconhecem especificamente o antígeno, desencadeando degranulação e a liberação de mediadores como histamina e prostaglandinas. Esse tipo de resposta ocorre nas reações alérgicas aos alimentos, veneno de insetos ou fármacos e podem ser catastróficas. Os mastócitos também estão presentes nas reações crônicas e, pelo fato de secretarem muitas citocinas, podem promover reações inflamatórias em diferentes situações. • Neutrófilos Embora sejam característicos da inflamação aguda, muitas formas de inflamações crônicas que duram por meses podem mostrar grandes números de neutrófilos, induzidos tanto por microrganismos persistentes quanto por mediadores produzidos por macrófagos e linfócitos T. Inflamação Granulomatosa A inflamação granulomatosa é uma forma de inflamação crônica caracterizada por coleções de macrófagos ativos, frequentemente com linfócitos T, e, algumas vezes, associadas à necrose central. A formação de um granuloma é uma tentativa celular de conter um agressor muito difícil de eliminar. Nesta tentativa, comumenteexiste extensa ativação de linfócitos T que ativam macrófagos; eles, por sua vez, podem desenvolver um citoplasma abundante e começar a parecer células epiteliais – células epitelióides – e, também, podem fundir-se, formando células gigantes multinucleadas. Existem dois tipos de granulomas: • Granulomas de corpos estranhos São formados por corpos estranhos relativamente inertes, na ausência de respostas imunológicas mediadas por células T. Tipicamente, se formam em torno de materiais que são grandes o suficiente para não serem fagocitados por uma única célula (como talco, suturas e fibras) e que não estimulam nenhuma resposta inflamatória ou imunológica. As células epitelióides e as células gigantes são depositadas na superfície do corpo estranho. Usualmente, o material pode ser identificado no centro do granuloma. • Granulomas imunes São causados por agentes que induzam resposta imunológica mediada por células T. Em geral, esse tipo de resposta produz granulomas quando é difícil eliminar o agente iniciador, como microrganismos persistentes ou autoantígeno. Nessas respostas, os macrófagos ativam as células T para produzir citocinas, como a IL-2, a qual ativa outras células T, perpetuando a resposta, e a IFN-𝛾, que ativa os macrófagos. Ainda não se sabe quais citocinas ativadoras de macrófagos transformam as células em epitelióides e células multinucleadas gigantes. Os granulomas são encontrados em certas situações específicas; reconhecer o padrão granulomatoso é importante devido ao número limitado de condições que o causam. Além do já citado, os granulomas podem se desenvolver em algumas doenças inflamatórias imunomediadas, com destaque para a doença de Crohn e na sarcoidose. A tuberculose é o protótipo da doença granulomatosa causada pela infecção, e sempre deve ser excluída como a causa quando os granulomas são identificados; nessa doença o granuloma é conhecido como tubérculo. UFR 2020 Mesmo com padrões morfológicos permitindo o diagnóstico razoavelmente preciso por um patologista experiente, existem tantas apresentações atípicas que sempre é necessário identificar o agente etiológico específico por colorações especiais para microrganismos, por métodos de cultura, por técnicas moleculares e por sorologia. Efeitos Sistêmicos da Inflamação A inflamação mesmo quando localizada, é associada a reações sistêmicas induzidas por citocinas que, em conjunto, são chamadas de resposta de fase aguda. A resposta de fase aguda consiste em várias alterações clínicas e patológicas: • Febre Causada por pirógenos. (para mais detalhes ver resumo anterior sobre Febre) • Proteínas da fase aguda São proteínas do plasma, a maior parte sintetizada no fígado, que podem aumentar a concentração em centenas de vezes com parte da resposta a estímulos dos hepatócitos pelas citocinas IL-6 e IL-1 ou TNF. Três das mais conhecidas são a proteína C- reativa (CRP), o fibrinogênio e a proteína amiloide sérica A (SAA). Muitas dessas proteínas, como a CRP e a SAA, ligam- se as paredes de células microbianas, podendo agir como opsoninas e fixar o complemento. Elas também podem se ligar a cromatina e ajuda na limpeza do núcleo da célula necrótica. Essas proteínas são benéficas durante a inflamação aguda, mas a produção prolongada nos estados de inflamação crônica causa amiloidose secundária. • Leucocitose É uma característica comum das reações inflamatórias. Normalmente a contagem de leucócitos sobe para 15.000 a 20.000 células/mL, mas pode chegar a níveis extraordinários de 40.000 a 100.000 células/mL. A leucocitose inicialmente é causada pela liberação acelerada das células a partir dos estoques de reserva pós-mitótica da medula óssea e é associada ao aumento de neutrófilos inativos na corrente sanguínea. A infecção prolongada também induz a proliferação de precursores na medula óssea, causada pelo aumento da produção de fatores de estimulação colônica. Então, a produção de leucócitos é aumentada para compensar as perdas nas reações inflamatórias. A maioria das infecções por bactérias causa neutrofilia. As infecções virais causam linfocitose. Em alergias e infestações parasitárias pode haver eosinofilia. Certas infecções (febre tifoide e infecções causadas por alguns vírus, riquétsias e certos protozoários) são associadas a um número reduzido de leucócitos circulantes – leucopenia. • Outras manifestações Incluem: aumento da pulsação e da pressão sanguínea; diminuição do suor; calafrios e tremores; frio intenso; anorexia; sonolência e mal-estar. • Na sepse A grande quantidade de bactérias e seus produtos no sangue induzem a produção muitas citocinas, com destaque para TNF e IL-1. Esses altos níveis causam manifestações clínicas gerais, como a coagulação intravascular disseminada, o choque hipotensivo e as perturbações metabólicas, incluindo resistência à insulina e hiperglicemia. Essa tríade clínica é conhecida como choque séptico. UFR 2020 Mediadores Bioquímicos da Inflamação Os mediadores da inflamação são as substâncias que iniciam e regulam as reações inflamatórias. Os mais importantes na inflamação aguda são as aminas vasoativas, os produtos lipídicos (prostaglandinas e leucotrienos), as citocinas (incluindo as quimiocinas) e os produtos da ativação do complemento. Esses mediadores induzem vários componentes da resposta inflamatória através de mecanismos distintos, e por isso inibir cada um deles tem vários benefícios terapêuticos. Todavia, há certa sobreposição nas ações dos mediadores. Os mediadores são secretados por células ativadas ou são produzidos através de proteínas plasmáticas. Os derivados de células, em geral, são concentrados em grânulos citoplasmáticos e podem ser rapidamente secretados por exocitose ou são sintetizados em resposta a um estímulo. As principais células produtoras, na inflamação aguda, são as sentinelas, que detectam invasores e dano tecidual – macrófagos, células dendríticas e mastócitos; porém, plaquetas, neutrófilos, células endoteliais e a maioria dos epitélios também podem ser estimulados a produzir alguns mediadores. Já os mediadores derivados do plasma são produzidos principalmente no fígado e são presentes na circulação como precursores inativos que têm que ser ativados, em geral por uma série de clivagens proteolíticas. Os mediadores são produzidos somente em resposta a vários estímulos, como substâncias e produtos microbianos liberados a partir de células necróticas. Essa condição comum de os microrganismos e os tecidos mortos atuarem como estímulo inicial garante que a inflamação normalmente seja desencadeada apenas quando e onde for necessária. Os mediadores declinam rapidamente, são desativados por enzimas ou são, de forma alternativa, depurados ou inibidos. Há, então, um sistema de controle e balanço que regula as ações dos mediadores. Um mediador pode por estimular a liberação de outros mediadores que podem amplificar seus efeitos ou, em certos casos, neutralizar a ação inicial. Aminas Vasoativas: Histamina e Serotonina Elas são armazenadas como moléculas pré-formas nas células, portanto, estão entre os primeiros mediadores a serem secretados. As células mais ricas de histamina são os mastócitos normalmente presentes no tecido conjuntivo juntos aos vasos sanguíneos. A histamina também é encontrada nos basófilos do sangue e nas plaquetas. É armazenada em grânulos nos mastócitos e liberada por desgranulação em resposta a vários estímulos, incluindo 1) lesão física, como trauma, frio e calor; 2) ligação de anticorpos aos mastócitos, a base das reações alérgicas; e 3) em resposta a produtos do complemento chamados de anafilatoxinas (C3a e C5a). Os neuropeptídeos e as citocinas também podem deflagrar a liberação de histamina. A histamina causa dilatação das arteríolas e aumenta a permeabilidade das vênulas. É considerada o principal mediadorda fase transitória do aumento da permeabilidade vascular. Seus efeitos são mediados principalmente pela ligação a receptores chamados H1 nas células endoteliais microvasculares. As drogas usadas para tratar algumas reações alérgicas são antagonistas do receptor H1 que se ligam e bloqueiam o receptor. A histamina, também, provoca a contração de alguns músculos lisos. A serotonina (5-hidroxitriptamina) é um mediador vasoativo preformado presente nas plaquetas e em certas células neuroendócrinas. Também é um vasoconstritor, mas a importância dessa ação na inflamação não está definida. Metabólitos do Ácido Araquidônico Os mediadores lipídicos, prostaglandinas e leucotrienos, são produzidos a partir do ácido araquidônico (AA) presente nos fosfolipídios de membrana, estimulando as reações vasculares e celulares na inflamação aguda. UFR 2020 O AA é um ácido graxo poli-insaturado de 20 carbonos que deriva de fontes da dieta ou da conversão a partir do ácido graxo essencial ácido linoleico. Ele não é livre nas células, sendo, geralmente, mantido esterificado nos fosfolipídios da membrana. Estímulos mecânico, químicos e físicos ou outros mediadores liberam o AA através da ação de fosfolipases celulares, principalmente a fosfolipase A2. Os sinais que ativam essa enzima incluem o aumento do Ca2+ citoplasmático e ativação de várias cinases em resposta estímulos externos. Os mediadores derivados do AA – os eicosanoides – são sintetizados por duas classes principais de enzimas: a ciclo-oxigenases, que geram prostaglandinas; e lipo-oxigenases, que produzem leucotrienos e lipoxinas. Os eicosanoides se ligam a receptores acoplados à proteína G em muitos tipos celulares, podendo mediar praticamente cada etapa da inflamação. Prostaglandinas São produzidas por mastócitos, macrófagos, células endoteliais e muitos outros tipos celulares. São geradas pela ação de duas ciclo-oxigenases, COX-1 e COX-2. A COX-1 é produzida em resposta a estímulos anti- inflamatórios, e é particularmente expressa na maioria dos tecidos, onde pode executar uma reação homeostática. Já a COX-2 é induzida pelos estímulos inflamatórios, gerando as prostaglandinas que são envolvidas nas reações inflamatórias, porém é baixa ou ausente na maioria dos tecidos. As prostaglandinas são divididas em séries baseadas nas características estruturais codificadas por uma letra e por um número subscrito que indica o número de duplas ligações no composto. As mais importantes na inflamação as PGE2, PGD2, PGF2, PGF2α, PGI2 (prostaciclinas) e TXA2 (tromboxano A2), cada uma derivada de uma enzima específica em um intermediário da via. Algumas dessas enzimas tem distribuição tecidual restrita. Por exemplo, as plaquetas contêm a enzima tromboxano sintase, e, em consequência, o TXA2 é o principal produto dessa célula. O TXA2, é um potente agente agregador plaquetário e vasoconstritor; é instável e rapidamente convertido em sua forma inativa, TxB2. O endotélio vascular possui prostaciclinas sintase, responsável pela formação da prostaciclinas (PGI2) e seu produto estável, PGF1a. A prostaciclinas é um vasodilatador e potente inibidor da agregação plaquetária, também potencializa o aumento da permeabilidade e os efeitos quimiotáticos de outros mediadores. A PGD2 é a principal prostaglandina produzida por mastócitos; em conjunto com a PGE2, causa vasodilatação e aumenta a permeabilidade das vênulas pós-capilares, potencializando a formação do edema. A PGF2a estimula a contração do músculo liso uterino e brônquico e de pequenas arteríolas, enquanto a PGD2 é quimiatraentes para neutrófilos. Além disso, as prostaglandinas estão envolvidas na patogênese da dor e da febre na inflamação. UFR 2020 Leucotrienos São produzidos por leucócitos e mastócitos através da enzima lipoxigenase, e são envolvidos nas reações vasculares e do músculo liso, além do recrutamento de leucócitos. Existem três tipos de lipoxigenase, sendo a 5- lipoxigenase a predominante para neutrófilos. O LTB4 é um potente agente quimiotático e ativador de neutrófilos, causando agregação e adesão nas células do endotélio venular, além de gerar ERO e liberar enzimas lisossômicas. Os leucotrienos LTC4, LTD4 e LTE4 causam vasoconstrição intensa, broncoespasmo (importante na asma) e aumento na permeabilidade das vênulas. Os leucotrienos são muito mais potentes que a histamina em aumentar a permeabilidade vascular e provocar broncoespasmo. Lipoxinas Também são geradas a partir do AA através das lipoxigenase, porém suprimem a inflamação ao inibir o recrutamento de leucócitos. Elas são infrequentes já que duas populações de células são importantes para a biossíntese desses mediadores. Os leucócitos, particularmente os neutrófilos, produzem intermediários na síntese da lipoxinas, e estes são convertidos em lipoxinas pelas plaquetas através da interação com os leucócitos. As lipoxinas inibem a quimiotaxia e a adesão dos neutrófilos ao endotélio. Citocinas e Quimiocinas Citocinas são proteínas produzidas por muitos tipos celulares – pincipalmente os linfócitos, células dendríticas, macrófagos ativados, células endoteliais, epiteliais e do tecido conjuntivo – que medeiam e regulam as reações imunológicas inflamatórias. Fator de Necrose Tumoral e Interleucina -1 São produzidas, principalmente, por macrófagos e células dendríticas ativadas; o TNF é também produzido por linfócitos T e mastócitos, e a IL-1 por algumas células epiteliais. A secreção de TNF e IL-1 pode ser estimulada por produtos microbianos, imunocomplexos, corpos estranhos, lesão física e por vários outros estímulos inflamatórios. A produção de TNF é induzida por sinais através dos TLRs e outros sensores microbianos, e a síntese de IL-1 é estimulada pelos mesmos sinais, porém a geração da forma biologicamente ativa depende do inflamossomo. A TNF e a IL-1 desempenham um papel crítico no recrutamento de leucócitos ao promover sua adesão ao endotélio e sua migração através dos vasos. Os papéis mais importantes dessas citocinas na inflamação aguda são: • Ativação endotelial Induzem a expressão das moléculas de adesão endotelial, na maior parte E- e P-selectinas e ligantes para integrinas de leucócitos; aumento na produção de vários mediadores, incluindo outras citocinas e quimiocinas, fatores de crescimento e eicosanoides; e aumento da atividade pró-coagulante do endotélio. • Ativação dos leucócitos e de outras células O TNF aumenta as respostas dos neutrófilos a outros estímulos e incita a atividade microbicida dos macrófagos, em parte ao induzir a produção de NO. A IL-1 ativa os fibroblastos para a produção de colágeno e estimula a proliferação de células sinoviais, além de outras células mesenquimais; também estimula as respostas TH17, o que, induz a inflamação aguda. UFR 2020 • Resposta sistêmica da fase aguda A IL-1 e o TNF (assim como a IL-6) induzem respostas sistêmicas da fase aguda associadas com infecções ou lesões, incluindo a febre. Também atuam na sepse, resultante de infecção bacteriana disseminada. O TNF também regula o equilíbrio energético ao promover a mobilização de lipídios e proteínas, além de suprimir o apetite. A produção sustentada de TNF contribui para a caquexia (perda de peso e anorexia) que acompanha algumas infecções e doenças neoplásicas. quimiocinas São uma família de proteínas que agem primariamente como quimiatraentes para tipos específicos de leucócitos. Foram identificados cerca de 40 tipos de quimiocinas e 20 tipos de receptores diferentes. Elas são classificadas em quatro grupos principais, de acordo com o arranjo dos resíduos de cisteína nas proteínas: • Quimiocinas CXC Agem primariamente nos neutrófilos. A IL-8 é típica desse grupo. É secretada pelos macrófagos ativados, células endoteliais e outros tipos celulares. Além de causar ativação e quimiotaxiados neutrófilos, apresenta atividade limitada em monócitos e eosinófilos. Seus indutores mais importantes são os produtos microbianos, IL-1 e TNF. • Quimiocinas CC Incluem a proteína atraente de monócitos (MCP-1), a eotaxina, a proteína inflamatória de macrófagos-1α (MIP-1α) e a RANTES (célula T regulada e normal expressa e secretada), que geralmente atraem monócitos, eosinófilos, basófilos e linfócitos, mas não são quimioatraentes poderosos para neutrófilos. A eotaxina recruta seletivamente os eosinófilos. • Quimiocinas C São relativamente específicas para linfócitos. • Quimiocinas CX3C O único membro conhecido é a fractalcina. Existe de duas formas: uma proteína ligada à superfície celular produzida em células endoteliais por citocinas inflamatórias que promovem forte adesão de monócitos e das células T; e uma forma solúvel derivada dessa por proteólise que é potente quimioatraentes para as mesmas células. As quimiocinas medeiam suas atividades pela ligação a receptores acoplados a proteína G sete- transmembrana. Esses receptores usualmente apresentam uma sobreposição nas especificidades do ligante e, em geral, os leucócitos apresentam mais de um tipo de receptor. As quimiocinas podem ser expostas em altas concentrações ligadas aos proteoglicanos na superfície das células endoteliais e na matriz extracelular. Elas têm duas principais funções: • Na inflamação aguda Essas quimiocinas (inflamatórias) estimulam a ligação dos leucócitos ao endotélio e estimulam a migração dos leucócitos nos tecidos. • Manutenção da arquitetura dos tecidos São produzidas diretamente no tecido (homeostáticas). Elas organizam vários tipos celulares em diferentes regiões anatômicas dos tecidos, como os linfócitos T e B em áreas discretas do baço e linfonodos. Sistema Complemento O SC é uma coleção de proteínas solúveis e de receptores de membrana que funcionam principalmente na defesa do organismo contra microrganismos e nas reações inflamatórias patológicas. É composto mais de 20 proteínas, algumas das quais são numeradas de C1 a C9. Esse sistema funciona na imunidade inata e adaptativa. No processo de ativação, vários produtos de clivagem de proteínas do complemento são elaborados e provocam aumento na permeabilidade vascular, quimiotaxia e opsonização. Resumo das atividades e funções do SC: UFR 2020 As proteínas do complemento estão presentes de forma inativa no plasma, e muitas delas são ativadas para se tornar enzimas proteolíticas que degradam outras proteínas do complemento, formando uma cascata enzimática capaz de uma grande amplificação. A etapa crítica é a proteólise do terceiro componente (mais abundante), C3. A clivagem do C3 pode ocorrer de três maneiras: 1. Via clássica: é desencadeada pela fixação do C1 ao anticorpo (IgM ou IgG) que se combinou com o antígeno; 2. Via alternativa: pode ser desencadeada pelas moléculas da superfície de microrganismos, polissacarídeos complexos, veneno de cobra e outras substâncias, na ausência do anticorpo; 3. Via da lectina: a lectina ligante à manose do plasma se liga aos carboidratos dos microrganismos, ativando diretamente o C1. Todas as três vias levam a formação da enzima C3 convertase, que quebra o C3 em dois fragmentos funcionalmente distintos: o C3a e o C3b. o C3a é liberado e o C3b torna-se covalentemente ligado à célula ou à molécula onde o complemento está sendo ativado. Em seguida, mais C3b se liga aos fragmentos prévios para gerar a C5 convertase, que quebra o C5 para liberar o C5a e deixar o C5b ligado à superfície celular. O C5b se liga aos últimos componentes (C6-C9), culminando na formação de um complexo de ataque a membrana (MAC, composto por múltiplas moléculas de C9). O SC tem três principais funções: 1. Inflamação O C3a, C5a e, em menor grau, C4a estimulam a liberação de histamina dos mastócitos, aumentando assim a permeabilidade vascular e causam vasodilatação. O C5a também é um potente agente quimiotático para neutrófilos, monócitos, eosinófilos e basófilos. Além disso, o C5a ativa a via da lipoxigenase do metabolismo do AA em neutrófilos e monócitos. 2. Opsonização e fagocitose O C3b e o produto de sua quebra iC3b (C3b inativado), quando fixados à parede celular bacteriana, promovem fagocitose pelos neutrófilos e macrófagos. 3. Lise celular A deposição de MAC torna as células permeáveis a água e íons, resultando em lise. Esse papel é importante por eliminar microrganismos com paredes celulares finas. A ativação do SC é controlada rigidamente por proteínas associadas às células e proteínas regulatórias circulantes. Diferentes proteínas inibem a produção de fragmentos ativos do complemento ou removem os fragmentos que se depositam nas células. Esses reguladores são expressos em células normais do corpo e previnem que tecidos saudáveis sejam lesados pela ativação do SC. Essas proteínas podem ser sobrecarregadas se grande concentração de complemento seja depositado nas células, como em doenças autoimunes. Os papéis mais importantes dessas proteínas são: • Inibidor de C1 (C1 INH) Bloqueia a ativação do C1, a primeira proteína na via de complemento clássica. A deficiência herdada desse inibidor é a causa do angioedema hereditário. • Fator de aceleração de decaimento (DAF) e a CD59 O DAF evita a formação de convertase C3 e o CD59 inibe a formação de MAC. • Outras proteínas Outras proteínas regulatórias clivam proteoliticamente componentes ativos do complemento. O SC contribui para a doença de diferentes formas. A ativação do complemento por anticorpos ou complexos antígeno-anticorpo depositados nas células e tecidos do hospedeiro é um importante mecanismo de lesão. As deficiências nas proteínas do complemento deixam o organismo suscetível a infecções, e as deficiências das proteínas regulatórias causam uma gama de distúrbios resultantes da ativação excessiva do SC. Outros mediadores da Inflamação Fator de Ativação Plaquetária – PAF É um mediador derivado de fosfolipídios que pode ser elaborado por vários tipos celulares, incluindo as plaquetas, os basófilos, mastócitos, neutrófilos, macrófagos e as células endoteliais. Além da agregação plaquetária, o PAF causa vasoconstrição e broncoconstrição, e, em baixas concentrações, provoca vasodilatação e aumento de permeabilidade venular. UFR 2020 Produtos da Coagulação A coagulação e a inflamação são processos conectados, evidenciado pela descoberta de receptores ativados pela protease (PARs), os quais são ativados pela trombina e expressos nas plaquetas e leucócitos. No entanto, é provável que o papel da PARs seja ativar as plaquetas durante o processo de coagulação. É difícil dissociar coagulação de inflamação, já que praticamente todas as formas de lesão tecidual que levam a coagulação também produzem inflamação, além do fato da inflamação causar mudanças nas células endoteliais que aumentam a probabilidade de haver coagulação anormal. Cininas são peptídeos vasoativos derivados das proteínas plasmáticas pela ação de proteases denominadas calicreínas. A calicreína cliva o cininogênio para produzir bradicinina. A bradicinina aumenta a permeabilidade vascular e causa contração do músculo liso, dilatação dos vasos sanguíneos e dor quando injetada na pele. Esses feitos são similares aos da histamina. A ação da bradicinina é de curta duração, pois é rapidamente inativada pela enzima cininase. Ela é vista como um mediador em algumas formas de reação alérgica, como na anafilaxia. Neuropeptídeos São secretados por nervos sensoriais e vários leucócitos, e participam na iniciação e na regulação de respostas inflamatórias. São produzidos no sistema nervoso central e periférico. As fibras contando a substância P são proeminentes nos pulmões e no trato gastrointestinal. A substância P tem muitas funções biológicas, incluindo a transmissão de sinaisde dor, regulação da pressão sanguínea, estimulação da secreção hormonal em células endócrinas e aumento na permeabilidade vascular. Hoje em dia sabe-se de inúmeros mediadores da inflamação, muitos deles com ações sobrepostas o que garante que a resposta protetora permaneça robusta, e que não seja facilmente subvertida. Referência Bibliográfica Robbins & Cotran. Patologia – Bases Patológicas das Doenças. 9º Edição. Capítulo 3: Inflamação e Reparo.
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