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Página 1 de 9 O que é a inflamação? A inflamação é uma resposta protectora do organismo que tem como objectivo eliminar a causa primária da agressão celular, bem como células e tecidos lesados ou necróticos. Sem o processo de inflamação as infecções não poderiam ser detectadas e as feridas não cicatrizariam. É, portanto, um acontecimento necessário à vida. Como ocorre a inflamação? Há uma diluição, destruição ou neutralização dos agentes nocivos (por exemplo, microrganismos, como bactérias, vírus ou toxinas). Os componentes da reacção inflamatória podem também, em certas ocasiões lesar tecidos normais. A agressão dos tecidos pode ser acompanhada por uma reacção inflamatória de três tipos: 1. Tipo comum – reacção benéfica em que há eliminação do agente; 2. Tipo prolongado – reacção em que o agente não é destruido, resistindo à irradicação; 3. Tipo inapropriado – existe nas doenças auto-imunes e que dá oringem à inflamação crónica. Quais são e onde se encontram os componentes de reacção inflamatória? Inflamação Bibliografia: Kumar V., Cotran R., Robbins S.; “Robbins Basic Pathology”; 8ª edição; 2007 user Typewritten text Patologia Geral Aula: Inflamação Aguda Data: 19 de Outubro de 2020 Página 2 de 9 Os agentes da inflamação são: os leucócitos circulantes no sangue, as proteínas do plasma, o endotélio vascular e as células da matriz extracelular. Das proteínas do plasma, aquelas que mais se associam à resposta inflamatória são os elementos do complemento, que são mediadores na inflamação e têm, por isso, um papel importante na eliminação de microorganismos, e os factores de coagulação Dentro dos leucócitos destacam-se principalmente os linfócitos e os monócitos que vão dar origem aos macrófagos (com um papel importante na resposta imune, sendo uma fonte de mediadores como as citocinas). Na matriz extracelular encontram-se mastócitos que são uma fonte de mediadores como, por exemplo, a histamina que desempanha um papel fulcral no processo inflamatório. As células da matriz e certas proteínas que a constituem contribuem também para o processo de reparação do tecido lesado. As células endoteliais são uma fonte importante de mediadores como, por exemplo, as citocinas e o óxido nítrico. Aguda - É rápida a começar e têm curta duração, pode durar desde minutos até dias. Caracteriza-se pela exsudação de soro e proteínas plasmáticas, ou seja, a saída de soro e de células do interior dos vasos para o tecido interesticial, que é o local da inflamação, e a acumulação predominante de neutrófilos no local da inflamação. INFLAMAÇÃO Crónica – É mais insidiosa e tem maior duração, podendo prolongar-se durante anos. Caracteriza-se pelo predomínio de linfócitos e de macrófagos, pela proliferação vascular (formação de novos vasos sanguíneos – angiogénese) e pela cicatrização/fibrose do tecido conjuntivo. Quais são os sinais clinicos da inflamação? Fig.1. Os componetes da resposta inflamatória e suas principais funções. As células e moléculas do sistema de defesa do hospedeiro circulam nos vasos sanguíneos, sendo o objectivo da reacção inflamatória encaminhá-las para o local da infecção onde se encontram os tecidos danificados. Página 3 de 9 Já na era clássica estes sinais se encontravam descritos. São quatro, conhecidos como o Quadrilátero de Celsius: rubor (eritema), calor, tumor (edema/inchaço) e a dor. Hoje em dia, fala-se de um quinto sinal, a perda de função, que existe devido a presença dos mediadores inflamatórios. Que acontecimentos podem despoletar a reacção inflamatória? Infecções provocadas por bactérias, vírus, fungos ou parasitas; Traumas, contusões, perfurações; Agentes físicos ou químicos (agressão térmica) Necrose celular (por enfarte isquémico ou por agressão química) Corpos estranhos (estilhaços, picos, fios de sutura não retirados) Reacções imunológicas (hipersensibilidade a substâncias ambientais ou alergias e doençãs auto- imunes) Inflamação Aguda Na inflamação aguda vamos observar alterações a dois níveis: Alterações vasculares - Observa-se um aumento do fluxo sanguíneo, ocorrendo uma vasodilatação, o que leva a um aumento da permeabilidade vascular (alterações estruturais ao nível das células endoteliais, que vão retrair, formando-se espaços intercelulares que, por sua vez, permitem a passagem de proteínas e células do interior dos vasos sanguíneos para o tecido interesticial). Alterações celulares – correspondem à migração dos leucócitos (neutrófilos) da microcirculação e à sua acumulação e activação no local da agressão. Inicialmente ocorre uma vasoconstrição de alguns segundos, à qual se segue uma vasodilatação das arteríolas, o que leva a uma obstrução do leito capital a jusante, provocando o eritema e o aumento da temperatura. Com a permeabilidade da microcirculação o plasma, rico em proteínas, vai-se deslocar do interior dos capilares para o tecido interesticial. Esta diminuição de líquido nos capilares leva a um aumento da viscosidade do sangue, o que causa um abrandamento da circulação (estase sanguínea) desencadeando uma acumulação de neutrófilos na superfície endotelial dos vasos (marginação) – primeiro passo para a migração dos leucócitos do interior dos vasos para o local da inflamação no tecido interesticial. Qual a consequência do processo de permeabilização vascular? Fig.2. Alterações causadas pela inflamação Página 4 de 9 Num vaso sanguíneo normal a pressão osmótica interna vai ser igual à pressão osmótica externa, por isso os componentes do sangue circulam normalmente. No caso da presença dum estímulo inflamatório, este vai desencadear a vasodilatação arteriolar com o respectivo aumento do fluxo sanguíneo, originando um aumento da pressão hidrostática intravascular, que resulta num movimento de fluído dos capilares para os tecidos. O fluído inicial denomina-se transudado e é um ultrafiltrado de plasma sanguíneo com poucas proteínas. Contudo, muito rapidamente, esse transudado vai ser substituido por um exsudado [fluído rico em proteínas e células], devido a um aumento da permeabilidade vascular, ou seja, as células endoteliais vão retrair, formando-se uns espaços entre as células e, por isso, não só as proteínas mas também as células no interior do vaso vão poder extravazar para o tecido interesticial. Esta passagem de fluido é que leva ao edema característico da reacção inflamatória. Embora o transudado seja característico numa fase inicial da inflamação aguda, ele pode-se acumular em várias condições não inflamatórias, como por exemplo na insuficiência cardíaca congestiva em que há derrame na pleura. Quais são os mecanismos de permeabilidade vascular ? Contracção das células endoteliais É o mecanismo mais frequente para o aumento da permeabilidade vascular. Numa situação normal existem “tight junctions” (um tipo de junções intercelulares) que vão ligar as células umas às outras, impedindo a passagem de fluido e células para o espaço interesticial. Contudo, após a acção de mediadores como, por exemplo, a histamina, a bradicinina ou leucotrienos, vão ocorrer alterações estruturais no citoesqueleto dessas células endoteliais que se retraem, formando os espaços entre as células já referidos, que permitem a passagem de fluídos para o espaço extravascular. Este processo é reversível, de curta duração (15 a 30 minutos) e é chamado de resposta imediata. Lesão do endotélio A lesão de um vaso sanguíneo resulta no derrame vascular e na necrose das células endoteliais e do seu desprendimento da membrana basal e, portanto, devido a este processo, criam-se espaços que levam ao derrame de sangue. Este processo ocorre nas queimaduras, em certas infecções e é um processoque pode durar desde várias horas até dias, até que os vasos sejam trombosados e reparados com novas células endoteliais. Denomina-se resposta imediata sustentada. As células endoteliais também podem sofrer uma agressão directa que pode originar um derrame prolongado retardado (exemplo do escaldão quando se vai a praia, que só aparece, normalmente, passadas algumas horas ou no dia a seguir). Agressão endotelial mediada por leucócitos Ocorre em consequência da acumulação de leucócitos ao longo da parede do vaso (acontece em queimaduras). Os leucócitos ao serem activados vão libertar mediadores que vão causar a agressão do endotélio acompanhada de necrose e do seu posterior desprendimento. Fig.3.Formação de transudados e exudados Fig.3. Formação de transudados e exudados Página 5 de 9 Aumento das transcitose A transcitose é uma via vesicular intracelular que vai aumentar a permeabilidade vascular. Uma proteína é endocitada, transportada numa vesicula de transcitose através do citoplasma da célula endotelial e libertada no lado oposto da membrana, através de uma vesícula de exocitose. Derrame a partir de neovasos Após a agressão de um tecido ocorre a reparação do mesmo, cujo processo envolve a formação de novos vasos (angiogénese). Ao se formarem esses novos vasos, a partir de vasos pré- existentes, vai haver uma proliferação das células endoteliais para se constituir um novo vaso sanguíneo. No entanto, como as células endoteliais ainda não são maduras, as junções intercelulares também não se encontram bem organizadas, desencadeando um derrame de componentes sanguíneos para a matriz extracelular. Estes mecanismos, embora tenham sido explicados separadamente, não actuam obrigatoriamente individualmente numa determinada situação. Eles podem participar em conjunto na resposta de um qualquer estímulo. No exemplo de uma queimadura, o derrame vai resultar da contracção do endotélio via mediadores, da agressão directa das células endoteliais e, finalmente, da lesão do endotélio mediada por leucócitos. É a combinação de esses três mecanismos que vai aumentar o derrame para o tecido interesticial. Qual é, então, a função da resposta inflamatória? A função da resposta inflamatória é fornecer leucócitos, que serão neutrófilos no caso da inflamação aguda, ao local da agressão e de os activar nesse local. E qual a função dos leucócitos? A função dos leucócitos passa pela ingestão dos agentes agressores, a destruição de microrganismos, como as bactérias ou os vírus, e a eliminação de tecidos necróticos ou elementos estranhos exógenos. No entanto, os leucócitos, uma vez activados, podem danificar tecidos e prolongar a infecção (inflamação crónica). Deste modo, a chave para um funcionamento normal do processo inflamatório é o organismo assegurar que os leucócitos só são recrutados e activados quando necessário. Como ocorre o processo de recrutamento dos leucócitos para o local da agressão? Após o mecanismo de estase, o abrandamento da circulação sanguínea, segue-se o processo de marginação, em que os leucócitos se vão aproximar da camada endotelial,rodar sobre a sua superfície e aderir ao endotélio transitoriamente. De seguida, transmigram entre as células endoteliais e, finalmente, caminham através do tecido interesticial até atingirem o local da agressão. Como nos vasos sanguíneos os glóbulos vermelhos se movem mais rapidamente que os leucócitos, tendo em conta as diferenças de volume entre eles, e devido ao fluxo laminar, os leucócitos vão ser empurrados para a periferia do vaso e vão, por isso, ter oportunidade de interagir com as células endoteliais. Ao contactarem com a superfície das células endoteliais, os leucócitos vão rolar sobre esta, aderindo às células transitoriamente. Fig.4. Processo de migração leucocitária Página 6 de 9 Este processo é mediado por moléculas de adesão da família da selectinas. As selectinas são receptores expressos na superfície leucócitos e na superfície das células endoteliais, e possuem um domínio extracelular que se liga a açucares, que são as lectinas. Existem várias membros da família das selectinas: a E-Selectina (que se encontra no endotélio), a P-Selectina (no endotélio e nas plaquetas) e a L- Selectina (nos leucócitos). As selectinas são expressas em baixos níveis nas células normais, portanto, numa situação normal, não existe adesão de leucócitos e plaquetas à camada endotelial. Contudo, a expressão destes receptores é induzida em minutos, após a estimulação por mediadores inflamatórios como as citocinas Interleucina-1 (IL-1) e o Factor Necrótico Tumoral (TNF) no locais de inflamação ou de lesão tecidular. Após a marginação e o rolamento dos leucócitos sobre a camada endotelial este vão aderir firmemente à superfície endotelial. Este adesão é mediada por integrinas. As integrinas são glicoproteínas transmembranares expressas à superfície dos leucócitos, numa conformação de baixa afinidade e, por isso, normalmente não vão aderir ao endotélio. No entanto, interagem com os seus ligandos na membrana das células endoteliais, quando activadas por quemocinas. As quemocinas são citocinas quimioatractivas que são segregadas nos locais da inflamação. Elas encontram-se no tecido interesticial e, na situação de uma agressão tecidular, elas ligam-se à superfície das células endoteliais. Os leucócitos ao rolarem na superfície da camada endotelial vão contactar com as quemocinas, sendo activados. As integrinas no leucócito, que se encontram num estado de baixa afinidade, vão sofrer uma alteração conformacional para um estado de alta afinidade, permitindo assim a sua firme adesão ao endotélio. Simultaneamente, citocinas como o TNF e a IL-1 vão activar o endotélio e vão aumentar a expressão de ligandos para essas integrinas. As citocinas são segregadas nos locais da infecção e os ligandos para estas moléculas incluem o I-CAM1 (molécula de adesão intercelular) V-CAM (molécula de adesão vascular). Como ocorre a passagem do leucócito para o tecido interesticial? Quando o leucócito ja se encontra aderido firmemente à célula endotelial, ele vai transmigrar, ou seja, vai atravessar a parede vascular entre as junções intercelulares – diapedese. Essa transmigrassão é mediada por moléculas de adesão chamadas PE-CAM (“platelet endothelial cell adhesion molecule”) que são expressas à superfície tanto do leucócito como da células endotelial. Os leucócitos vão também sintetizar enzimas (colagenases) que degradam a membrana basal, possibilitando a sua passagem através da parede vascular e a sua posterior migração para o local da agressão. Como se processa a migração dos leucócitos no tecido interesticial? A migração dos leucócitos do tecido interesticial é conduzida por quemocinas (produzidas no tecido extra- vascular) que estimulam e guiam os leucócitos. Estes vão lançar pseudópodes, que são extensões da Fig.4. Migração leucocitária Página 7 de 9 célula, que se vão direccionar para onde há um maior gradiente de moléculas quimioatractivas como a quemocina. Pela interacção complexa entre atraentes, repelentes e moléculas de adesão, os leucócitos vão encaminhar-se para o local da agressão. Essas moléculas quimiotáxicas ligam-se a receptores específicos da superfície celular que estão acopolados à proteína G. Os factores quimiotáxicos mais importantes para a migração dos leucócitos são os produtos bacterianos, os produtos do metabolismo do acido araquidónico (leucotrieno B4), as citocinas (como o exemplo da família das quemocinas) e os componentes do sistema do complemento. O tipo de população celular que faz a migração no tecido interesticial difere com o tempo de duração do processo inflamatório. Assim, após uma determinada lesão, há acumulação de neutrófilos, nas primeiras 6 a 24 horas, que vão ser substítuidos por monócitos e macrófagos, nas 24 a 48 horas seguintes.No exemplo de um paciente com um enfarte do miocárdio, nas primeiras 24 horas há um infiltrado de neutrófilos, conjugado com a estase e aumento de viscosidade sanguíneos falados anteriormente. Ao fim de 24 a 48 horas esta população de neutrófilos é, gradualmente, substituída por um infiltrado de monócitos e macrófagos que têm dimensões muito maiores. A que factores se deve a migração dos neutrófilos nas primeiras 6-24h? 1. São muito mais numerosos no interior do vaso sanguíneo 2. Respondem mais rapidamente às moléculas quimioatractivas 3. Ligam-se mais firmemente às moleculas de adesão induzidas pelo endotélio 4. Quando penetram no tecido interesticial têm uma semi-vida muito mais curta (morrem por apoptose – morte celular programada – entre 24 a 48 horas) No entando, existem excepções: Nas infecções causadas por pseudomonas, que geralmente acontecem em meio hospitalar, o recrutamento de neutrófilos pode durar dias; Nas infecções virais, os linfócitos podem ser as primeiras células a chegar ao local da infecção; Em reacções de hipersensibilidade (alergias, por exemplo), granulócitos e eosinófilos podem ser o principal tipo de células encontrado no local da inflamação. Como é feita a activação dos leucócitos? Os leucócitos expressam à sua superfície celular, na sua membrana, receptores que vão detectar a presença de microrganismos: toll-like receptors que vão reconhecer endotoxinas (como os lipopolissacáridos) e produtos bacterianos, receptores transmembranares ligados a proteína G que vão reconhecer alguns péptidos bacterianos, ou outras famílias de receptores como o receptor da citocina e o receptor fagocítico. Página 8 de 9 A activação leucocitária resulta na amplificação das seguintes funções: a fagocitose das partículas, a produção das substâncias que vão destruir os microrganismos fagocitados e os tecidos danificados e a produção de mediadores que vai amplificar a reacção inflamatória (que incluem metabolitos do ácido araquidónico e as citocinas). O processo de fagocitose consiste em 3 passos: 1. Reconhecimento de um microrganismo e a sua ligação ao receptor fagocítico 2. Ingestão do microrganismo e formação de um fagossoma que se vai fundir com um lisossoma (com enzimas hidrolíticas), constituindo um fagolisossoma 3. Degradação do microrganismo no interior do fagolisossoma Os leucócitos ligam-se e ingerem a maioria dos microrganismos via receptores de superfície (receptores fagocíticos) que vão reconhecer componentes dos microrganismos (bactérias, vírus) ou de células mortas denominados opsoninas (funcionam como um “bilhete de identidade”). Depois do reconhecimento do microrganismo, este é encaminhado para uma vesícula de endocitose para se poder prosseguir com a fagocitose. No interior do fagolisossoma, existem espécies de oxigénio reactivo e enzimas lisossomais que vão degradar o agente lesivo. Por isso é que, quando não inactivados ou inapropriadamente direccionados, os leucócitos provocam lesões nos tecidos normais, sendo esta a base de muitas doenças agudas e crónicas nos humanos. Isto acontece porque os mecanismos pelos quais os leucócitos lesam os tecidos normais são iguais aos mecanismos utilizados na defesa anti-microbiana, porque os leucócitos uma vez activados não destinguem um agente agressor do hospedeiro. Existem, por isso, várias doenças inflamatórias causadas por leucócitos: rejeição aguda de transplantes, asma, vasculite e situações crónicas como a artrite reumatóide, asma arteroesclerose e a fibrose pulmonar. A deficiência na função dos leucócitos também levam a um aumento da susceptibilidade a infecções, cujas causas mais comuns são: A supressão da medula óssea - causada por tumores; A quimioterapia - leva a um decréscimo no número de leucócitos; Doenças metabólicas - como, por exemplo, a diabetes que causa anormalidades na função dos leucócitos, designadamente nos mecanismos de adesão e de quimiotaxia; Doenças genéticas – que podem provocar uma deficiência na adesão dos leucócitos dificultanto a sua migração dos vasos para o local da inflamação, ou na actividade bactericida (por exemplo na activação do oxigénio reactivo, provocando uma doença granulomatosa crónica) ou, ainda, na fusão dos lisossomas com os fagossomas (sindrome de Chédiak-Higashi). Fig.5. Activação leucocitária Página 9 de 9 Existem dois tipos de mediadores químicos na inflamação: Como ocorre a resolução da inflamação aguda? Os fagócitos vão ingerir os microrganismos, os tecidos necrosados e leucócitos perto do local da inflamação Os vasos linfáticos vão drenar o edema e proteínas Os leucócitos vão morrer por apoptose e vão produzir mediadores que inibem o processo O que irá acontecer, então, depois de todos estes processos? Se, por outro lado, o agente lesivo resistir à degradação, pode-se instalar um quadro de inflamação crónica. Esta, por sua vez, pode ou reverter-se num quadro de resolução ou acabar em fibrose do tecido, isto é, morte das células e sua substituição por tecido conjuntivo, o que inivitavelmente levará à perda de função. Se tudo correr como o esperado, ou seja, se a resposta à inflamação for benéfica, há a resolução do problema com a remoção do estímulo lesivo (remoção das células e dos mediadores inflamatórios) e a reposição das células que foram danificadas e da função normal do tecido ou do órgão. inflamatório. Vão ser, também, produzidos factores de crescimento que vão substituir as células que foram danificadas e a matriz extracelular, deste modo, o orgão vai ter uma função normal e uma histologia normal Mediadores derivados das células São produzidos no interior das células e actuam no local da agressão. Existem mediadores pré-formados no interior de grânulos, como, por exemplo, a histamina, que ao serem libertados actuam, provocando a contracção das células endoteliais. Encontram-se dentro dos mastócitos, dos basófilos e das plaquetas. Outros mediadores são os produzidos in vivo, que são fabricados na máquina de síntese proteíca e são sintetizados de novo, como, por exemplo, as prostaglandinas, os leucotrienos, as espécies reactivas de oxigénio, o óxido nítrico, as citocinas e os neuropéptidos. São produzidos nos leucócitos, nos macrófagos e, no caso do óxido nítrico, nas células nervosas. Mediadores derivados do plasma São produzidos geralmente no fígado, ou seja, não são fabricados localmente, vêm através da circulação sanguínea e, portanto, são produzidos numa forma não activa e só são activados, normalmente, numa clivagem proteolítica no local da agressão. São exemplos disto o sistema do complemento e o factor XII que tem um papel na coagulação e na fibrinólise Mediadores químicos na inflamação