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1 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 Inflamação INTRODUÇÃO Essa aula vai abordar os aspectos imunológicos da inflamação, sendo dividida em 2 blocos: essa primeira que vai abordar os aspectos/mecanismos gerais do processo inflamatório (componentes celulares e moleculares), mais especificamente aspectos da inflamação aguda. Já a próxima aula vai abordar a inflamação de uma outra óptica, falando das respostas de hipersensibilidade imediata (inflamação aguda com características específicas) e das respostas de hipersensibilidade tardia (resposta inflamatória crônica). O processo inflamatório e suas moléculas basais são semelhantes qualquer que seja a natureza da resposta (seja hipersensibilidade imediata ou tardia), porque independente disso teremos todos os fenômenos inflamatórios acontecendo (vasodilatação, broncoconstrição, aumento de permeabilidade vascular, aumento de recrutamento celular, extravasamento plasmático para tecido etc.). ESQUEMA GERAL Uma agressão pode ser induzida por patógenos, traumas/choques mecânicos (gerando, por exemplo, lise de membrana), autoimunidade ou qualquer agente químico (ex.: ácidos) e físico (ex.: radiação). Sendo assim, existem fenômenos que induzem a agressão, chamados de fenômenos irritativos, que causam essa irritação inicial. Essa irritação inicial vai induzir o mecanismo de contra resposta, que é extremamente amplo e envolve uma série de sistemas biológicos que vão atuar intimamente e coordenadamente. O que essa agressão provoca para que o corpo ou o indivíduo possa se resguardar/defender dela? O que está envolvido nos mecanismos de defesa contra essa agressão? Os fatores primordiais da resposta inflamatória são as alterações locais e sistêmicas decorrentes do processo de agressão, que estão associados, por exemplo, a moléculas pró-inflamatórias e anti-inflamatórias, citocinas e quimiocinas, sistema do complemento, coagulação, células e seus mecanismos funcionais. Sendo assim, a resposta inflamatória advinda da agressão vai gerar alterações endoteliais, que por sua vez vão provocar alterações teciduais, que por sua vez podem provocar alterações sistêmicas. Essas alterações vão ser CAP 4 - BOGLIOLO / PROF. DANIEL 2 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 decorrentes de moléculas pró-inflamatórias, algumas anti- inflamatórias, citocinas, quimiocinas e células (imunitárias ou não, estruturais por exemplo) desempenhando seus mecanismos funcionais. Essa resposta pode gerar adaptação do órgão/tecido ou pode provocar uma lesão, que por sua vez pode reparar ou cronificar. O fenômeno de adaptação pode envolver proliferação celular (envolvida com mecanismo de reparo) e fatores de crescimento (produzidos, por exemplo, para indução de receptores, expressão de moléculas etc.). Essa fase de adaptação é o que chamamos de fase final da inflamação aguda. A falta de adaptação/reparo, como já dito, vai promover a lesão (qualquer coisa que cause dano com perda de função), que por sua vez pode ser ainda reparada em um mecanismo mais tardio ou pode cronificar. Essa parte de reparo e cronificação de lesão serão estudadas na patologia geral, o resto será visto na imunologia. O QUE É INFLAMAÇÃO? Inflamação é uma resposta a uma agressão. Existem diferentes tipos de respostas para diferentes tipos de agressão, dando os diferentes tipos de respostas inflamatórias. Sendo assim, qualquer agressão vai gerar uma inflamação. Sabendo disso, durante o processo inflamatório há algumas características que são comuns a todos os tipos de respostas inflamatórias, que são os sinais cardinais da inflamação (Calor, Rubor, Dor, Tumor e Perda de função). Esses sinais ocorrem em todos os processos inflamatórios, obviamente em maior ou menor grau. OBS.: Pode ocorrer um processo inflamatório sem percepção de um dos sinais, por exemplo uma inflamação sem dor, porém isso não quer dizer que os mecanismos associados a dor não ocorreram, pode ser que a sensibilidade a essa dor não tenha sido afetada. 3 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 E por que existe a inflamação? A resposta inflamatória serve como mecanismo de reparo da homeostase, porém nem sempre ela é o melhor mecanismo para isso. CARACTERÍSTICAS GERAIS DA INFLAMAÇÃO AGUDA Como já dito, a inflamação é associada a um estimulo/agressão, sendo normal e necessária, visto que gera ou pelo menos deveria gerar mecanismos regeneradores (proliferação celular, recolonização tecidual etc.). Por fim, a inflamação é inespecífica, isto é, independe se o indivíduo entrou em contato previamente com o agressor. Por esse motivo, a inflamação vai ser muito associada a mecanismos efetores da imunidade inata. Lembrando que os 5 sinais cardinais são dor, calor, rubor (vermelhidão), tumor (edema/inchaço) e perda de função. Eles são responsáveis por alterações locais e/ou sistêmicas presentes em tecidos no indivíduo. FUNÇÃO IMUNITÁRIA DAS CÉLULAS De uma forma geral, as células associadas a um tecido são: células específicas, macrófagos, queratinócitos, fibroblastos, melanócitos, linfócitos, células epiteliais etc. Todas essas células têm capacidade de desencadear funções imunitárias? Sim, toda célula nucleada é capaz, por exemplo, de apresentar antígenos para linfócitos, então potencialmente podem desencadear respostas adaptativas. Porém, mais importante que isso, a questão de secreção de fatores pró-inflamatórios está relacionado com o DNA e como todos os DNA’s são iguais, qualquer célula pode iniciar a secretar fatores pró-inflamatórios em situações que fogem da homeostase (normalmente não tem necessidade de fazer isso). Uma vez que se tem um estímulo que vai provocar alterações locais, isso pode estimular os diferentes grupos celulares a mediarem respostas de agressão, que incluem secreção de citocinas, quimiocinas, fatores de crescimento etc. Porém, obviamente, isso não ocorre de forma igualitária para todas as células. Logo, existem diferentes tipos de células que estão compartimentalizadas em situações normais de homeostase, por exemplo: células que devem ser circulantes vão permanecer circulantes em homeostase, porque não existe nenhum mecanismo que facilite a diapedese delas para um tecido. Isso se altera totalmente quando se tem um estímulo, que faz que todo equilíbrio local seja eliminado, daí ocorrem, por exemplo, moléculas que deviam ser intracelulares sendo secretadas no meio, alterações endoteliais facilitando diapedese, facilitando extravasamento de proteínas plasmáticas, entre outras alterações. Tudo isso ocorreu apenas porque o equilíbrio foi atrapalhado durante o processo de agressão. RESPOSTA VASCULAR Um mecanismo importante durante o processo inflamatório é a resposta vascular, permitindo o aumento dos fluidos para o tecido afetado, originalmente permitido pela vasodilatação, o aumentando da capilaridade e da permeabilidade do vaso. Esse aumento do diâmetro diminui a velocidade do fluxo e favorece, por exemplo, a migração celular. Além disso, a vasodilatação favorece o extravasamento de fluidos, que leva nutrientes para o tecido, já que o plasma é rico, por exemplo, em glicose, moeda energética para as funções celulares (conversão em ATP). Ainda, há um aumento da oxigenação local, favorecendo todas as atividades celulares dependentes de oxigênio; uma diluição de toxinas, caso seja a razão inicial do processo de agressão; e uma compartimentalização do fibrinogênio, que estava inativo e vai ser ativo no tecido. Então, essa resposta vascular mediada após a agressão favorece muito o processo de inflamação e alterações locais. MIGRAÇÃO CELULAR Essa migração celular é importante por 2 coisas distintas, primeiramente ela favorece o acúmulo de células efetoras no tecido, segundamente o processo que a envolve faz com que a célula que migra chegue no tecidoem OBS.: A resposta adaptativa pode mediar processos inflamatórios ou potencializar esses processos, mas os fenômenos que ocorrer na inflamação são dependentes apenas de células da imunidade inata, independem da presença de anticorpos, linfócitos etc. 4 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 condições de mediar as funções efetoras muito melhor do que uma célula que não passa por esse processo de migração (em outras palavras, o processo de migração ativa a célula que migra). A célula que está migrando entra em contato com o endotélio alterado, essa alteração foi induzida principalmente por citocinas inflamatórias produzidas no ato da resposta, após reconhecimento dos PAMP’s por exemplo. Esses componentes (citocinas etc.) atuam no endotélio, que sofre modificações, por exemplo aumentando a permeabilidade do vaso, além de começarem a expressar moléculas, chamadas de moléculas de migração (selectinas, integrinas etc.), que expressas no endotélio sinalizam o local onde acontece o processo inflamatório para aquelas células/moléculas que estão circulando. Nesse sentido, a velocidade do fluxo estar diminuída favorece a interação das célula circulantes, por exemplo um leucócito, com o endotélio, mais especificamente com a molécula de migração que o endotélio está expressando naquele local. Essa interação vai fazer com que esse leucócito seja ativado, ativação essa que envolve a modulação de funções efetoras dele (melhorando essas funções), além de alterações citoplasmáticas, como remodelamento do citoesqueleto, permitindo que a célula que esta circulante passe pelas células endoteliais. Todo esse mecanismo de transmigração endotelial é chamado de diapedese. É importante mencionar que a interação desse leucócito com o endotélio é dependente de receptores, que vão promover tanto a ativação do leucócito quanto a ativação dessas células endoteliais. Existem várias moléculas de migração (selectina, integrina, VCAM etc.) e não é necessário gravar todas. É importante saber, porém, que os padrões de moléculas endoteliais alteram de acordo com o órgão que essa célula endotelial estará. Por exemplo, o padrão necessário para a interação de um leucócito com o endotélio do trato gastrointestinal é diferente do padrão necessário no sistema cutâneo. Isso é importante para “endereçar” especificamente a migração celular. A interação do ligante com os seus receptores, então, faz com que o linfócito e a célula endotelial sejam ativados e produzam citocinas inflamatórias, quimiocinas, bem como proteínas com função efetora. Sendo assim, um leucócito vai interagindo com as moléculas do endotélio e essa interação faz com que ele remodele o citoesqueleto e melhore suas funções efetoras para que quando ele adentre o tecido ele consiga desempenhar, por exemplo, fagocitose. Isso, claro, pensando em células da imunidade inata, mas isso também ocorre com linfócitos, que não é o foco dessa aula de inflamação aguda. CINÉTICA DA MIGRAÇÃO CELULAR Após o edema, primeiramente ocorre a migração de neutrófilos e monócitos, além de macrófagos em um segundo momento. Os monócitos que chegam inicialmente acabam se transformando em macrófagos teciduais por diferenciação nesse tecido inflamatório. O monócito, assim como o neutrófilo, tem capacidade de fagocitar e de mediar a morte de patógenos, que é o que ocorre nesse primeiro momento. Pensando nos mecanismos microbicidas associados a esses fagócitos, o fagócito vai mediar a morte de patógenos de 2 grandes formas, uma pela ação sobre organismos fagocitados (mecanismos ativos do fagossoma, ou seja, fusão do lisossoma, enzimas digestivas etc.) ou por ação de secreção de mediadores que vão induzir a morte do patógeno extracelular (ex.: catepsinas e granulisinas). Além disso, os fagócitos terão um papel importante na degradação da matriz (colágeno principalmente), induzindo o remodelamento dessa matriz na fase tardia. 5 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 OS macrófagos fazem parte da segunda leva de células no processo inflamatório e são originados de monócitos que migraram para o tecido ou podem estar no tecido como macrófagos residentes. Eles recebem nomes diferentes de acordo com o tecido que eles estão e também podem ser subdivididos de acordo com as funções efetoras que eles desempenham. CLASSIFICAÇÃO DE MACRÓFAGOS Inicialmente existia uma diferenciação entre os macrófagos M1, que são os macrófagos inflamatórios e os macrófagos M2, que são macrófagos inflamatórios e supressores, porém inflamatórios de natureza diferente, mediando respostas associadas mais ao tipo TH2 (enquanto M1 mediam respostas associadas mais ao tipo TH1). Sendo assim, M1 estaria mais associado a reconhecimento via Toll-like, produção de IFN-, produção de IL-12, alta capacidade microbicida, aumento da secreção de citocinas, entre outros, enquanto M2 estaria mais associado a diferenciação celular e controle de resposta imunológica. Essa classificação caiu por terra recentemente, quando foi proposto uma divisão dos macrófagos em macrófagos classificamente ativados (M1), os macrófagos reparadores (wound-healing macrophages) e os macrófagos reguladores (regulatory macrophages). Ainda há variações nesse espectro, ou seja, um mesmo macrófago pode ser reparador e ativado ou ser ativado e, dependendo do estímulo, virar regulador. Sendo assim, não existe definição fixa sobre as funções efetoras dessas células. Os macrófagos classificamente ativados secretam citocinas que podem atuar na diferenciação, por exemplo, de células T, na atividade microbicida e na apresentação de antígeno. O macrófago reparador tecidual vai secretar principalmente fatores de crescimento, sendo o principal o TGF-, que vai induzir proliferação de fibroblasto. Por fim, os macrófagos reguladores são os capazes de regular respostas mediadas por células T ou até por outras células da imunidade inata, principalmente por produzir citocinas anti-inflamatórias, como IL-10, ou outros fatores anti- inflamatórios, como corticoides, prostaglandinas, que têm a ação de desativação imunitária. Tudo isso depende do ambiente que o macrófago está inserido, lembrando que o microambiente tem um papel muito importante na modulação efetora de qualquer tipo de célula. Por exemplo, um macrófago na presença de grandes quantidades de patógenos para serem fagocitados, ambiente rico em citocinas inflamatórias, ele será um macrófago classificamente ativado, diferente de um ambiente onde não se tem mais patógenos ou microrganismos para serem fagocitados, que se torna um ambiente supressor, nele o macrófago se transforma em um macrófago reparador ou regulador. Esse macrófago funciona como a célula efetora da resposta inflamatória aguda e ele funciona também como maestro orquestrando as diferentes funções da resposta inflamatória. Tem-se, então, os macrófagos anti- inflamatórios secretando citocinas anti-inflamatórias, macrófagos reguladores induzindo a desativação de células imunitárias, macrófagos reparadores de dano tecidual com a produção de TGF- e indução de angiogênese, além dos macrófagos ativados. Por fim, o macrófago também pode ser uma célula que vai ser responsável pela cronificação da resposta inflamatória. MEDIADORES INFLAMATÓRIOS Os mediadores inflamatórios podem ser produzidos por macrófagos e outros leucócitos, sendo responsáveis pelo processo inflamatório. Podem ser divididos em mediadores plasmáticos e mediadores derivados de células. Esses derivados de células são os que temos visto com frequência nas aulas, por exemplo citocinas, quimiocinas, óxido nítrico, alguns derivados do metabolismo do ácido araquidônico (eicosanoides) e histamina, todos capazes de mediar funções associadas a resposta inflamatória, seja vasodilatação, seja aumento da permeabilidade vascular, seja quimiotaxia. Já os plasmáticos são, por exemplo, bradicinina,principalmente com função de vasodilatação (capacidade das “cininas” em geral); anafilotoxinas produzidas durante a cascata de complemento ou cascata de coagulação celular, principalmente induzindo vasodilatação e quimiotaxia; além de algumas moléculas importantes como peptídeos de degradação da fibrina e aminas vasoativas, que junto das outras também possuem principalmente essas duas principais funções de vasodilatação e quimiotaxia. 6 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 EICOSANOIDES Duas grandes vias que geram moléculas importantes são: a via das lipooxigenases gerando principalmente os leucotrienos e a via das ciclooxigenases gerando principalmente prostaglandinas, além de tromboxanos. Ambas vias são dependentes do ácido araquidônico, que tem origem em lipídios complexos (colesterol, fosfolipídio de membrana etc.). Então em uma célula apoptótica, fagocitada, esses lipídios são reaproveitados, entram em uma via metabólica gerando o ácido araquidônico, que é metabolizado por essas outras vias gerando esses intermediários ativos com funções importantes no processo inflamatório. CITOCINAS As citocinas, principalmente IL-1 , IL-6 e IL-8, vão ter funções tanto locais quanto sistêmicas. Em pequenas quantidades, nas respostas locais principalmente, elas vão ativar monócitos, macrófagos e neutrófilos a mediarem funções de fagocitose, vão ativar células endoteliais a expressarem as moléculas de migração (integrinas, selectinas etc.), vão potencializar expressão de receptores para proteínas do complemento, favorecendo ativação do complemento local e fagocitose mediada por proteínas do complemento. Já em quantidades moderadas, mas ainda grandes se comparadas com as quantidades locais, as citocinas vão induzir respostas sistêmicas associadas ao processo inflamatório, a mais característica das respostas sistêmicas é a atuação no hipotálamo gerando a febre (manifestação sistêmica de uma resposta inflamatória, mediada principalmente por IL-1 , IL-6 e TNF-), além de agir no fígado para a liberação de proteínas na fase aguda (ex.: proteína C reativa). Ainda, em quantidades altas, as citocinas geram choque séptico induzido por TNF-, que é a produção sistêmica de TNF- induzindo, por exemplo, diminuição da pressão arterial e extravasamento sistêmico de plasma, que vai levar o indivíduo ao choque (baixo débito cardíaco, baixa resistência periférica, lesão de vasos, SARA). Sendo assim, essas citocinas produzidas por fagócitos ou outras células no local do processo inflamatório podem modular funções sistêmicas. Por exemplo, na medula óssea, essas citocinas têm capacidade de induzir proliferação de células-tronco para produção de leucócitos (leucocitose). Além disso, há um aumento do metabolismo lipídico (lipólise aumentada) e do catabolismo proteico, é por isso que a instalação de processos inflamatórios pode gerar perda de peso. CONSEQUÊNCIAS DO PROCESSO INFLAMATÓRIO Obviamente, a principal consequência do processo inflamatório é a eliminação do antígeno. Secundariamente, há um reparo tecidual com a produção de mediadores e fatores de crescimento (função íntima do TGF-). Por fim, há um estímulo sistêmico a produção celular. OBS.: O TNF- recebia o nome de caquexina, que era citocina associada ao aumento do metabolismo em geral, principalmente metabolismo lipídico e proteico. Então, indivíduos com infecções crônicas normalmente possuem grandes quantidades de TNF- (Ex.: Doença de Chagas e Leishmaniose visceral). OBS.: O TGF- é um mediador que tem, inclusive, características anti-inflamatórias que vão produzir, por exemplo, proliferação e migração de fibroblastos, vão favorecer angiogênese ou neoformação vascular e a síntese de componentes da matriz extracelular (Fibronectina, colágeno e proteoglicanos). Então, na fase final do processo inflamatório agudo, aqueles macrófagos reguladores e reparadores vão produzir TGF- principalmente para favorecer essa etapa de reparo. Isso ocorre porque, com a eliminação do antígeno, que é o maior regulador da resposta imunológica, acaba o estímulo para a ativação células e acaba a estimulação por apresentação de antígeno, acabando também a inibição de vias apoptóticas, então as células, por consequência, entram em apoptose. O aumento de células apoptóticas, por sua vez, induz o aumento da produção de TGF-, que modula um ambiente supressor, favorecendo, por exemplo, a modificação de macrófagos clássicos para macrófagos reparadores, que favorecem os processos de reparo citados. 7 IMUNOLOGIA RAUL BICALHO – MEDUFES 103 Como resultado do processo inflamatório agudo, então, pode ocorrer a resolução completa ou algumas outras coisas, como a formação de abcessos, quando o antígeno ainda estimula processos inflamatórios contidos/locais, a cicatrização ou a inflamação crônica. Formação de abcessos e cicatrização serão estudados em patologia geral, inflamação crônica fica para a próxima aula. Ex.: Uma manifestação clínica muito clássica de uma resposta inflamatória aguda exacerbada é a erisipela, que é uma dermatite severa induzida produzida principalmente por estreptococos cutâneos. Há uma resposta exacerbada principalmente em tecidos periféricos, então mãos e pés são os mais afetados. Podem ocorrer também o abcesso e a pústula, que são manifestações inflamatórias com o acúmulo de leucócitos apoptóticos formando pus (composto principalmente por neutrófilos em apoptose). Outro exemplo clássico é a meningite purulenta, onde se tem grande acúmulo de pus em virtude da resposta inflamatória e áreas vermelhas de aumento da vasodilatação. Ainda, há a apendicite aguda, que também é uma resposta inflamatória exacerbada. _________)_ Erisipela Abcesso Pústula Meningite purulenta Apendicite aguda
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