L’INFIAMMAZIONE

1. L’INFIAMMAZIONE Dott. E. Li Bianchi U.O. CUBE Azienda Ospedaliera San Camillo – Forlanini Roma

2. L’infiammazione è una complessa reazione immunitaria causata da stimoli di varia natura: • Biologici (viventi: microrganismi; non viventi: tossine, detriti) • Chimici (acidi, alcali, silicio, berillio, asbesto, olio di croton) • Fisici (radiazioni, temperature estreme, traumi, corpi estranei) tessuti connettivi vascolarizzati danno tissutale

3. L'infiammazione è legata al processo di riparazione e serve a: • Distruggere o confinare l'agente lesivo • Produrre una guarigione • Sostituire il tessuto danneggiato

5. Già Cornelio Celso, uno scrittore romano (non medico) del primo secolo a.C., poté descriverne iSegni clinici: • Calor (calore) • Rubor (rossore) • Tumor (gonfiore) • Dolor (dolore) • Un quinto segno fu aggiunto più tardi da Virchow ed è la Functio lesa (perdita di funzione).

6. Si distinguono due tipi di infiammazione:   • Acuta (Angioflogosi): di breve durata, caratterizzata dalla comparsa di un essudato composto da liquidi, proteine plasmatiche (edema) e dalla migrazione dei leucociti (soprattutto neutrofili). • Cronica (Istoflogosi): di lunga durata, è caratterizzata dalla presenza di linfociti/macrofagi, da proliferazione di vasi sanguigni, da fibrosi e necrosi tessutale.

7. Le cellule del processo infiammatorio • 10 tipi di cellule possono “recitare” sul “palcoscenico” del processo infiammatorio • tutti i tipi sono quiescenti in condizioni normali, ma si attivano nel focolaio infiammatorio • tutti producono mediatori chimici

8. Le cellule del processo infiammatorio Neutrofilo Leucocita presente, in condizioni normali, solo nel sangue e nel midollo osseo. Vita breve: 12-20 ore. Dotato di elevata capacità battericida, conferitagli da: granuli primari o azzurrofili, contenenti principalmente idrolasi acide granuli secondari o specifici, i primi ad essere “consumati” durante la fagocitosi. granuli terziari o particelle C, contenenti catepsine e gelatinasi Uccide quando, attivato, va incontro ad una esplosione respiratoria, durante la quale secerne enzimi e radicali liberi dell’ossigeno. I microorganismi ingeriti sono demoliti attraverso la generazione di composti tossici dell’ossigeno. E’ dunque una cellula secretoria la cui secrezione inizia quando è richiamata da stimoli chemiotattici. La sua presenza nei tessuti è indicativa di eventi acuti come un’invasione batterica o un altro tipo di danno tissutale.

9. Le cellule del processo infiammatorio Eosinofilo Se stimolato, produce un’esplosione respiratoria più grande del neutrofilo: risponde, infatti, ad invasori più grandi, essendo la sua azione difensiva diretta nei confronti di infestioni parassitarie. Nel sangue: 2-3 eosinofili ogni 55 neutrofili. Nei tessuti gli eosinofili sono molto diffusi, specialmente ove abbondano i mastociti, come nella mucosa del tratto gastroenterico. I granuli degli eosinofili contengono proteine cationiche, cioè cariche positivamente, con cui si legano a molecole cariche negativamente della membrana di cellule parassitarie: PBM (proteina basica maggiore) Proteina cationica degli eosinofili

10. Le cellule del processo infiammatorio Mast-Zellen dei tessuti e Basofili del sangue Le mast-zellen (o mastociti) si trovano sia nelle mucose, sia nel connettivo della maggior parte dei tessuti ed organi. Ricchi di granuli contenenti istamina e altri mediatori dell’infiammazione. Iperplasia dei mastociti mucosali nelle infestioni parassitarie. I basofilisono leucociti del sangue circolante. Anch’essi sono ricchi di granuli di istamina, eparina e numerosi enzimi. Esprimono sulla loro superficie recettori per le IgE. Rappresentano il corrispettivo “circolante” dei mastociti tissutali: pur avendo precursori diversi, basofili e mastociti hanno struttura e funzioni simili.

11. Le cellule del processo infiammatorio Monociti/Macrofagi I monociti e i macrofagi rappresentano due fasi della stessa cellula, la fase circolante e la fase tissutale. Nella cronicizzazione della flogosi, subentrano definitivamente ai neutrofili. Sono, quindi, le cellule protagoniste della flogosi cronica. Molte attività: fagocitosi, immunità, angiogenesi, fibrosi, eliminazione dei rifiuti, secrezione di una vasta gamma di proteine, induzione della febbre e di altre reazioni generali dell’organismo nella flogosi.

12. Le cellule del processo infiammatorio Piastrine Indispensabili per interrompere le emorragie e per mantenere l’integrità dell’endotelio. All’infiammazione partecipano col rilascio di 19 diversi tipi di molecole. Fibroblasti Non solo stanziali produttori di fibre, ma anche elementi cellulari dinamici e capaci di spostarsi in risposta a stimoli chemiotattici. Sintetizzano collageno, elastina e glicosaminoglicani. Sono le cellule protagoniste del processo riparativo.

13. Le cellule del processo infiammatorio Linfociti T, Linfociti B Cellule della risposta immunitaria (specifica). Possono intervenire anche nella risposta flogistica (aspecifica). Cellule endoteliali Fondamentali nell’infiammazione: costituiscono la barriera che deve essere attraversata dai due componenti dell’essudato infiammatorio (i leucociti e il plasma). essudazione: passaggio di liquido ricco di proteine nel tessuto interstiziale extravascolare per aumento della permeabilità vascolare.

14. Processo infiammatorio acuto E’ la reazione immediata del tessuto al danno ed ha lo scopo di portare costituenti difensivi del plasma. Si articola in 4 fasi: • Aumento del flusso di sangue • Permeabilizzazione dei vasi • Marginazione dei leucociti • Attivazione dei leucociti (fagocitosi)

15. Processo infiammatorio acuto • Aumento del flusso di sangue Insulto flogogeno Vasocostrizione transitoria Istamina e Prostaglandine Vasodilatazione arteriolare Aumento del letto capillare Fuoriuscita di liquidi ed aumento della viscosità del sangue Rallentamento del circolo (stasi) Marginazione dei leucociti circolanti

16. Processo infiammatorio acuto Dopo uno stimolo infiammatorio alcuni mediatori (ad esempio istamina) e riflessi neurogeni provocano dilatazione arteriolare

17. Processo infiammatorio acuto • Permeabilizzazione dei vasi • Pressione osmotica ed oncotica superano quella idrostatica • Istamina, bradichinina, leucotrieni Apertura gap intercellulari endotelio • TNF e IL1 Retrazione endoteliale Fuoriuscita di liquidi dai vasi

18. Processo infiammatorio acuto Gli elementi cellulari si ridistribuiscono con stasi eritrocitaria

19. Processo infiammatorio acuto • Marginazione dei leucociti In seguito allo stimolo flogogeno, con l’aumento della viscosità del sangue, tutti i leucociti tendono ad addossarsi alla parete del vaso. Grazie a molecole di adesione particolari le cellule si attaccano alla parete, la attraversano servendosi dei gap intercellulari aperti ed arrivano al tessuto danneggiato.

20. Processo infiammatorio acuto I leucociti migrano negli spazi extravascolari e iniziano a muoversi (chemiotassi) verso lo stimolo infiammatorio

21. Processo infiammatorio acuto I leucociti (prevalentemente neutrofili nella flogosi acuta), si accumulano nel focus infiammatorio

22. Processo infiammatorio acuto • Attivazione dei leucociti (fagocitosi) Legame tra attivatore e recettore Attivazione proteina G Stimolazione fosfolipasi C Rilascio depositi intracellulari di calcio Attivazione proteinkinasi C Actina e miosina (citoscheletro) Degranulazione Chemiotassi e fagocitosi

23. Processo infiammatorio acuto • Chemiotassi: movimento direzionale della cellula. Essa si compie attraverso la polimerizzazione di actina nel citosol (calcio dipendente), che legandosi alla miosina è responsabile dell’emissione di pseudopodi. • Fagocitosi: ricognizione ed ingestione dell’antigene circolante. Si basa sul legame tra i recettori cellulari e l’anticorpo legato all’antigene. Questo fa sì che si attivi all’interno della cellula un sistema di microtubuli che permettono l’emissione di pseudopodi e la formazione del fagolisosoma. • Una volta formato il fagolisosoma si ha l’uccisione del batterio e la degradazione, meccanismi ossigeno-dipendenti.

24. Processo infiammatorio acuto Opsonizzazione delle particelle infiammatorie con stimolo degli specifici recettori sui leucociti.

25. Processo infiammatorio acuto Le particelle attaccate sono inglobate nel fagosoma(A); uccise dopo fusione del fago-lisosoma (B); digerite(C); ed espulse (D).

26. Processo infiammatorio acuto A. Attacco ad un microorganismo sulla membrana cellulare. Formazione di prodotti intermedi dell’O2 B. Gli intermedi dell’O2 sono incorporatinei fagosomi

27. Processo infiammatorio acuto C. Formazione di un fagolisosoma con distruzione del microrganismo da parte dei radicali dell’O2

28. Mediatori chimici dell’infiammazione Sostanze che intervengono durante il processo infiammatorio; possono essere: • Plasmatici (precursori del complemento) • Cellulari (istamina) • Neoformati (prostanoidi) Hanno un’azione mediata da recettori, diversa in funzione del bersaglio.

29. Mediatori chimici dell’infiammazione • Amine vasoattive: • Istamina: presente nei granuli di mastociti, basofili e piastrine. Reagisce a stimoli fisici, immunologici, neuropeptidi e citochine. E’ responsabile della dilatazione delle arteriole e della permeabilizzazione delle venule • Serotonina: in mastociti, piastrine, cellule enterocromaffini. Ha azione simile all’istamina.

30. Mediatori chimici dell’infiammazione • Proteasi plasmatiche: • Complemento: Reagisce a stimoli anticorpali ed a fattori tissutali. E’ responsabile di vasodilatazione se risponde a fenomeni vascolari (via classica), chemiotassi ed aderenza se reagisce all’attivazione dei leucociti (via alternativa). • Chinine: Hanno azione vasopermeabilizzante, di contrazione della muscolatura liscia e dolorifica. • Fattori della coagulazione: dall’attivazione del fattore XII si arriva alla formazione di trombina; questa è responsabile dell’aderenza dei leucociti e della proliferazione dei fibroblasti che a loro volta trasformano il fibrinogeno in fibrina (chemiotassi e vasodilatazione).

31. Mediatori chimici dell’infiammazione • Derivati dell’acido arachidonico (prostanoidi o eicosanoidi) • Acido arachidonico: acido polinsaturo derivato dall’acido linoleico, presente nei fosfolipidi di membrana. Reagisce a stimoli che attivano le fosfolipasi. Dalle ciclossigenasi attraverso enzimi specifici si arriva alla produzione di prostaglandine (vasodilatazione ed edema) e prostacicline (vasodilatazione ed inibizione dell’aggregazione piastrinica). Dalle lipoossigenasi invece derivano i leucotrieni (chemiotassi, vasocostrizione, broncospasmo).

32. Mediatori chimici dell’infiammazione • Platelet activating factor (PAF): prodotto da mastociti, neutrofili, endotelio e piastrine; è responsabile di vasocostrizione/vasodilatazione (in funzione della dose), broncocostrizione, aggregazione piastrinica ed attivazione dei leucociti. • Citochine: IL1, TNFα (macrofagi) e TNFβ (linfociti B); reagiscono alla presenza di endotossine ed immunocomplessi. Agiscono su endoteli (attivazione di molecole di adesione, produzione citochine) su neutrofili e fibroblasti.

33. Mediatori chimici dell’infiammazione • Ossido nitrico (NO): gas libero solubile sintetizzato dall’endotelio. Ha un’azione transitoria e rapida che porta a vasodilatazione, aggregazione piastrinica e citotossicità. • Enzimi lisosomiali lattoferrina, lisozima, fosfatasi alcalina e collagenasi: presenti nei granuli specifici secondari dei neutrofili. mieloperossidasi, defensine, lisozima, idrolasi acide e proteasi neutre: nei granuli primari dei neutrofili. • Radicali liberi dell’ossigeno: provocano danni all’endotelio, attivazione di metalloproteasi ed inattivazione di antiproteasi. • Altri mediatori: neuropeptidi (sostanza P) che provoca permeabilizzazione diretta o mediata dall’istamina, fattori di crescita (TGFβ) che stimolano la chemiotassi.

34. Effetti sistemici dell’infiammazione • Febbre • Aumento del sonno • Diminuzione dell’appetito • Aumento del catabolismo proteico • Ipotensione e alterazioni emodinamiche Causati da: • Sintesi epatica di proteine di fase acuta: PCR, fattori del complemento e della coagulazione • Sintesi di citochine (leucociti) che agiscono su recettori del centro ipotalamico di termoregolazione.

35. Effetti sistemici dell’infiammazione • Alterazioni assetto leucocitario: neutrofilia in infezioni batteriche; linfocitosi in rosolia, parotite, mononucleosi infettiva; leucopenia nella febbre tifoidea. Dovuti a: • Rilascio del pool marginale (indotto dai corticosteroidi) con aumento dei leucociti maturi • Rilascio del pool midollare (IL1 e TNF) con aumento dei leucociti immaturi.

36. Evoluzione del processo infiammatorio acuto L'essudato infiammatorio acuto è costituito da: • Fluido contenente sali ed elevate concentrazioni di proteine, che includono le immunoglobuline. • Fibrina, una proteina insolubile filamentosa di alto peso molecolare. • Molti polimorfi neutrofili, provenienti dalla popolazione delle cellule bianche del sangue. • Pochi macrofagi, cellule fagocitarie derivanti dai monociti del sangue. I componenti dell'infiammazione acuta possono variare nelle proporzioni in funzione del luogo e della causa della risposta infiammatoria. L’essudato in fase acuta può quindi subire modificazioni in base al tipo di sostanze presenti.

37. Evoluzione del processo infiammatorio acuto • Infiammazione sierosa: il fluido è la componente più importante dell'essudato e questo è costituito quindi da liquidi e proteine a basso PM (essudato sieroso) • Infiammazione fibrinosa: se la fibrina è abbondante l'essudato è detto fibrinoso ed è costituito da proteine ad elevato PM (fibrina) • Fibrosi: si ha organizzazione della fibrina • Infiammazione purulenta: le cellule a motilità attiva (neutrofili) dominano la composizione dell’essudato ed il materiale è fluidificato a formare pus (essudato purulento) • Infiammazione emorragica: sono presenti cellule a motilità passiva (globuli rossi) • Infiammazione necrotica: vi sono lesioni tissutali

38. Evoluzione del processo infiammatorio acuto L’esito della reazione infiammatoria acuta può essere diverso: • Restituzione o risoluzione (ripristino normale della funzione, senza cicatrice) • Formazione di un ascesso • Riparazione fibrosa (= cicatrice) • La cronicizzazione o infiammazione cronica

39. Evoluzione del processo infiammatorio acuto • Risoluzione completa Rimozione dell'essudato infiammatorio seguita dalla sua sostituzione con cellule rigenerate del tipo originale. Avviene quando il danno all'architettura cellulare è stato minimo e le cellule possono ricrescere. Le cellule danneggiate rigenerano e la funzione precedente viene ripristinata. Sfortunatamente questo processo di risoluzione avviene raramente, solo in caso di lesioni limitate, in tessuti rigeneranti (epiteli) ed in presenza di agenti eziologici a bassa virulenza ed emivita breve (nelle ferite semplici e non infette, nelle ferite da bisturi, ecc.) La situazione finale un tessuto uguale a quello presente prima del danno (restitutio ad integrum)

40. Evoluzione del processo infiammatorio acuto • Ascessualizzazione Per azione di germi piogeni (streptococchi e stafilococchi); questi producono tossine che agiscono sui tessuti. Prevalgono i fenomeni di diapedesi leucocitaria e di necrosi tissutale con grave azione litica dovuta sia ai prodotti batterici che agli enzimi leucocitari. La conseguenza è la formazione di un ascesso, zona di necrosi circondata da una capsula connettivale e da una “membrana piogena” (formata dai PMN). • Ascesso acuto: se l'area del tessuto malato è estesa, e la causa è un batterio piogeno (formatore di pus), si può formare un ascesso acuto. • Ascesso cronico: se l'ascesso ingrandisce solo lentamente o non ingrandisce affatto, l'essudato infiammatorio acuto che forma la parete dell'ascesso è gradualmente rimpiazzato da tessuto cicatriziale. L'area centrale del tessuto danneggiato non è eradicata ed i detriti centrali contengono ancora batteri vivi, che possono sempre determinare un danno. Si parla allora di ascesso cronico.

41. Evoluzione del processo infiammatorio acuto • Fibrosi In caso di estese lesioni tissutali ed in tessuti non rigeneranti. Si ha un’estesa produzione di tessuto connettivo a causa dello stimolo di fattori di crescita e citochine (fibrogenesi ed angiogenesi). Se c'è stato danno considerevole la guarigione porterà alla formazione di una cicatrice e il processo di riparazione avverrà attraverso una crescita progressiva di fibroblasti e miofibroblasti, la perdita di tessuto è riempita da una complessa rete di capillari, con i fibroblasti che proliferano e con alcuni macrofagi. I fibroblasti sintetizzano e secernono collagene (tessuto di granulazione fibroso); essi si allineano affinché possano depositare il collagene secondo direttrici che offrano la massima resistenza alle forze di stimolazione. In seguito alla produzione dei fibroblasti si forma una cicatrice collagene.

42. Evoluzione del processo infiammatorio acuto • Infiammazione cronica A causa di stimoli infiammatori persistenti o problemi nella riparazione dei tessuti. Dovuta ad una prevalenza dei fenomeni tissutali e cellulari della flogosi. Si tratta di un'infiammazione di lunga durata e si instaura quando lo stimolo lesivo persiste, i processi di necrosi, di formazione di tessuto di granulazione e di riparazione continuano ad aver luogo contemporaneamente. Ad esempio: • Infezioni persistenti (micobatterio tubercolare, treponema pallidum, funghi) • Esposizione prolungata ad agenti esogeni/endogeni • Autoimmunità (artrite reumatoide)

43. Processo infiammatorio cronico Infiammazione di lunga durata in cui coesistono fenomeni infiammatori, distruzione di tessuto e tentativi di riparazione. Può essere conseguenza di forme acute oppure forma primaria di fenomeni a “lenta evoluzione” (infiammazioni cosiddette specifiche) ad esempio: • Infezioni da germi a “bassa patogenicità” (TBC, lebbra) • Prolungata esposizione a tossici endogeni o esogeni (silicosi, carbonio) • Reazioni autoimmuni

44. Processo infiammatorio cronico Infiltrazione cellulare (mononucleati): nel tessuto vengono richiamati monociti ematici e macrofagi tissutali differenziati. I monociti una volta nei tessuti si trasformano in macrofagi e si attivano. Vengono prodotti metaboliti tossici (radicali liberi, NO, proteasi, collagenasi) ed amplificatori della flogosi (derivati dell’acido arachidonico, complemento); i linfociti T, B, e killer agiscono in cooperazione con i macrofagi, producendo interferone (che a sua volta attiva i macrofagi). Rigenerazione connettivale (fibrosi): grazie a vari fattori di crescita si verificano fenomeni di angiogenesi, migrazione e proliferazione dei fibroblasti (con sintesi di collagene e deposizione della matrice extracellulare) e rimodellamento connettivale.

46. Flogosi granulomatose Particolari forme di flogosi cronica caratterizzate dalla presenza di macrofagi attivati con aspetto simil-epiteliale (cellule epitelioidi) e da cellule giganti, circondate da linfociti e da un’eventuale capsula fibrosa. Essa ha luogo quando la fagocitosi dei neutrofili non riesce a neutralizzare l'agente lesivo causale. Alcune malattie di tipo granulomatoso sono di grande importanza sociale e sottolineano quindi l'importanza di questo particolare aspetto del processo infiammatorio. Sono causate in genere da germi persistenti (micobatteri), parassiti e funghi che provocano la formazione di “granulomi immunologici” in cui prevalgono linfociti e materiale inorganico (granuloma da corpo estraneo in cui le cellule immunologiche sono molto rare e prevalgono i macrofagi).

47. Flogosi granulomatose Il Granuloma • I granulomi sono costituiti da piccoli agglomerati (1 - 2 mm) di cellule infiammatorie, principalmente da macrofagi modificati, usualmente circondati da linfociti. • La cellula tipica del granuloma è il macrofago modificato, denominato anche cellula epiteloide, grazie al suo aspetto morfologico. • Un'altra caratteristica del granuloma è la presenza di cellule giganti di tipo Langhans o tipo "corpo estraneo". Il meccanismo principale della loro formazione è la fusione di più macrofagi.

48. Flogosi granulomatose Tra gli stimoli lesivi che provocano risposta infiammatoria di tipo granulomatoso ricordiamo: • Microorganismi Il gruppo più importante è quello dei micobatteri, germi intracellulari. Mycobacterium Tuberculosis: responsabile della tubercolosi Mycobacterium Leprae: responsabile della lebbra. • Materiale estraneo inerte Gli enzimi dei neutrofili non hanno la possibilità di distruggerlo. Il materiale rimane come un irritante cronico all'interno dei tessuti. Polveri inorganiche esogene (ad es. minatori) Materiali endogeni collocati in sede impropria o depositati in grande quantità, come i cristalli di acido urico (gotta) • Alcuni funghi • Fattori ancora ignoti come nella malattia "sarcoide"