In Fla Mac Ion

INFLAMACIÓN Ayudante Fernando Avila R. Dr Alejandro Díaz ( Marzo 2005)

La inflamación es la respuesta o reacción fisiológica localizada y protectora de tejidos frente a un daño. Entre sus características destacan: a) Normalmente es una respuesta protectora tendiente a mantener la integridad del organismo, frente a una serie de noxas. b) Muchos estímulos pueden desencadenar una respuesta inflamatoria. c) La respuesta inflamatoria y la respuesta inmune están estrechamente relacionadas. d) Si la respuesta inflamatoria es descontrolada puede llegar a ser dañina. Clasificación: Fundamentalmente se dividen en: • Respuesta inflamatoria aguda: es de inicio rápido, corta duración y tiene signos y síntomas clásicos como dolor, calor, eritema y edema. • Respuesta inflamatoria crónica: es de inicio lento, larga duración y los signos y síntomas pueden ser menos evidentes. 1. Respuesta inflamatoria aguda En el organismo, ante un agente dañino o noxa, se desencadenan en minutos, una serie de mecanismos coordinados, que incluyen mediadores moleculares y celulares. El objetivo final de estos mecanismos es el debilitamiento, destrucción o aislamiento del agente o noxa. Al cesar la noxa, generalmente el proceso inflamatorio finaliza con la reparación tisular. Las manifestaciones externas de estos mecanismos que son activados, se traducen en los síntomas comunes y característicos de la inflamación aguda: eritema (enrojecimiento), edema (hinchazón), aumento de la temperatura local, y pérdida de función. Se reconoce una secuencia predecible de eventos desde el momento en que la noxa es reconocida por el sistema inmune: 1. Injuria tisular o noxa 2. -Fase silente: activación de mastocitos y macrófagos residentes, liberación de mediadores. -Fase vascular: • Vasodilatación (Dilatación de los vasos sanguíneos de la zona). • Permeabilidad vascular aumentada. 3. Activación y reclutamiento de Neutrófilos 4. Marginación de neutrófilos circulantes. 5. Fase celular: Migración de neutrófilos. 6. Destrucción de la noxa. 7. Resolución de la respuesta inflamatoria aguda. Para que esta secuencia de eventos se lleve a cabo, existen múltiples mediadores o mensajeros, tanto celulares como moleculares. Entre los mediadores celulares de la inflamación aguda están: monocitos-macrófagos, neutrófilos, basófilos-mastocitos, eosinófilos y linfocitos. Junto a las células de la inflamación se ha ido conociendo, cada vez más, un amplio número de moléculas mediadoras de la inflamación, producidas en gran medida por las propias células inflamatorias (ver tabla 1).

2. Mediadores moleculares de la respuesta inflamatoria aguda. a) Aminas Vasoactivas Las aminas vasoactivas histamina y serotonina son especialmente importantes, ya que son unos de los primeros mediadores en ser liberados, al encontrarse sintetizados y almacenados en células residentes de los tejidos. i. Histamina: Es una amina básica, está ampliamente distribuida en los tejidos, es sintetizada y almacenada por mastocitos, células inmunes que normalmente se encuentran en el tejido conectivo adyacente a los vasos sanguíneos. También es se encuentra en basófilos circulantes y plaquetas. Es liberada por los mastocitos residentes frente a estímulo físico, complejos inmunes de IgE, anafilactoxinas (C3a-C5a), proteínas derivadas de leucocitos, sustancia P y citoquinas (IL-1, IL-8). Es el principal mediador de las reacciones alérgicas. Al ser liberada en los tejidos, actúa sobre la microcirculación, uniéndose principalmente a receptores H1 de las células endoteliales, produciendo vasodilatación (efecto casi inmediato, al inicio del estímulo inflamatorio), aumento de la permeabilidad (estimulando la formación de huecos entre el endotelio de vénulas) y contracción del músculo liso (uno de mediadores responsables de la reducción del flujo aéreo en los bronquios, mecanismo fisiopatológico del asma). ii. Serotonina: es una amina vasoactiva con efectos similares a la histamina. Está preformada y almacenada en las plaquetas. Es liberada cuando éstas entran en contacto con complejos inmunes (CI), el factor activador de plaquetas (PAF) y en el inicio de la coagulación (al entrar en contacto con colágeno, trombina y ADP). b) Proteínas plasmáticas Una variedad de fenómenos durante la respuesta inflamatoria son mediados por proteínas plasmáticas. Estas forman 3 sistemas interrelacionados: Complemento, Quininas y Coagulación. Un evento en común que desencadena e interrelaciona estos sistemas, es la activación del factor Hageman (el factor XII de la coagulación), el cual es activado frente a variados tipos de noxas: LPS, cristales de ácido úrico, proteasas plasmáticas y superficies con moléculas de carga negativa (relacionado con daño tisular, membrana basal de los epitelios, colágeno, elastina, glicosaminoglicanos). i. Sistema del Complemento: Se compone de 20 proteínas plasmáticas (también llamados componentes), que son sintetizadas en el hígado y por macrófagos. Están normalmente inactivas, pero son activadas (a través de varias vías) bajo condiciones particulares, normalmente frente a microorganismos. Cuando son activadas, se generan productos que median varias funciones, estimulando una respuesta inmune y la posterior destrucción del microorganismo. Dentro de las funciones específicas de estas proteínas está: • Opsonización: Facilitar la fagocitosis de los microorganismos por parte de las células fagocíticas. A cargo de los componentes C3b y C4b. • Quimiotaxis: Enviar señales químicas para atraer células fagocíticas al lugar de la infección. A cargo de C3a y C5a (anafilactoxinas). • Formación del Complejo de ataque de membrana: Creación de un complejo (varias proteínas) sobre la superficie del microorganismo, que perfora su membrana y produce su lisis celular. A cargo de los componentes C5b-C9. Vías de activación del complemento: • Clásica: activada por complejos inmunes • MB Lectina: activado por LPS bacterianos • Alterna: reconocimiento estructuras extrañas de superficie.

•

ii. Sistema de las Quininas: son polipéptidos vasoactivos, sintetizados a partir de proteínas plasmáticas llamadas quininógenos, por la acción de proteasas específicas llamadas calicreínas. El resultado final de la activación de este sistema es la liberación del péptido vasoactivo Bradiquinina (muy similar a la histamina). Entre sus efectos están el aumento de la permeabilidad vascular, vasodilatación, contracción del músculo liso, dolor e inducción de la síntesis de prostaglandinas.

iii. Sistema de la coagulación: El sistema de la coagulación e inflamación son procesos interrelacionados. Ambos tienden a activarse recíprocamente (“inflamación induciría coagulación, y la coagulación induciría inflamación”). c) Derivados del ácido araquidónico Las moléculas derivadas del ácido araquidónico (AA), también llamadas eicosanoides, representan al grupo más importante de mediadores y moduladores de la respuesta inflamatoria. Estos mediadores lipídicos, son sintetizados a partir de fosfolípidos de membrana, por acción de la enzima fosfolipasa A2 (PLA2). Son muchos los estímulos inflamatorios que activan la fosfolipasa A2, físicos, químicos, hormonales y neurohormonales. Del AA, por acción de las enzimas ciclooxigenasas (COX) derivan las prostaglandinas; por acción primero de la ciclooxigenasa y después de la tromboxanosintetasa el tromboxano A2 (TxA2); por acción de la 5-lipooxigenasa (5LPO) los leucotrienos y por acción de la enzima acetiltransferasa el factor activador de plaquetas (PAF). La figura 1, resume estas reacciones, y muestra los respectivos blancos farmacológicos, que actualmente se utilizan para modular los procesos inflamatorios.

Figura 1: Mediadores inflamatorios derivados del ácido araquidónico, sus efectos, y los sitios de acción de fármacos anti-inflamatorios. Los glucocorticoides inhiben la transcripción del gen que expresa la COX-2. (PG, prostaglandina; PGI2, prostaciclina; TX, tromboxano; LT, leucotrieno; HETE, ácido hidroxieicosatetraenóico; HPETE, ácido hidroxi-peroxi-eicosatetraenóico; NSAIDs o AINES anti-inflamatorios no esteroidales)

d) Neuropéptidos Cumplen un rol similar a las aminas vasoactivas y eicosanoides, iniciando y propagando la respuesta inflamatoria. Demuestran la interrelación, y modulación que existe entre respuesta inflamatoria (un fenómeno principalmente inmune), el sistema endocrino, y el sistema nervioso (los neuropéptidos representarían una “Inflamación neurogénica”). Son liberados por neuronas sensoriales, del sistema nervioso central y periférico. Representados principalmente por la Sustancia P, Neuroquinina A, Neuroquinina B, el péptido relacionado al gen de la calcitonina (CGRP) y el péptido intestinal vasoactivo (VIP). Serían liberados frente a estímulos dolorosos y nosciceptivos de nervios que inervan una zona inflamada; amplificando la respuesta inflamatoria, induciendo la producción y liberación de otros mediadores como histamina, óxido nítrico y quininas. Sus efectos principales son: transmitir señales de dolor, estimular la secreción de células endocrinas, estimular la liberación de histamina por parte de los mastocitos, vasodilatar, aumentar la permeabilidad vascular, estimular la producción de secreción mucosa por parte de los epitelios y producir broncoconstricción.

e) Oxido nítrico (NO) Mediador inflamatorio gaseoso, es producido por células endoteliales, macrófagos y algunas neuronas. Es sintetizado a partir del aminoácido L-arginina, por la enzima Oxido nítrico sintasa (NOS). En condiciones fisiológicas, el NO tiene muchos efectos, y al ser de vida media muy corta (segundos), estos efectos dependen de donde es sintetizado Tiene actividad pro-inflamatoria: es un potente vasodilatador, aumenta la permeabilidad vascular, aumenta la producción de prostaglandinas. Posee una actividad tóxica directa contra bacterias, hongos, parásitos y virus. Sería a la vez, un modulador de la respuesta inflamatoria, ya que a pesar de lo descrito, cuando es sintetizado por las células endoteliales (por la eNOS), tiende a mantener la integridad endotelial, y las función vascular normal, inhibe la adhesión al endotelio de neutrófilos (disminuye el reclutamiento), e inhibe la agregación plaquetaria. Se describe también actividad como neurotransmisor y regulador de la estabilidad hemodinámica. f) Citoquinas Son péptidos liberados por células participantes de la respuesta inflamatoria, y del sistema inmune. Cumplen un rol regulador en las reacciones inflamatorias e inmunes. Forman una superfamilia de más de 100 miembros, incluyendo interleuquinas (IL), quimioquinas, interferones, factores estimulantes de colonias, factores de crecimiento y factores de necrosis tumoral (TNF). Actúan en una compleja red interconectada, sobre: leucocitos, células endoteliales, mastocitos, fibroblastos, células madre hematopoyéticas (stem cells) y osteoclastos; controlando su proliferación, diferenciación y/o activación a través de mecanismos autocrinos o paracrinos. Las citoquinas pro-inflamatorias principales, e iniciadoras de la respuesta, son la interleuquina 1 (IL-1) y el Factor de necrosis tumoral alfa (TNF-α). También inducen la formación de otras citoquinas pro-inflamatorias. Tabla 1: Resumen de mediadores moleculares de la inflamación, su origen, y sus efectos. Mediadores moleculares de la Inflamación Acción Mediador Histamina y serotonina Bradikinina C3a C5a

Origen Mastocitos; Plaquetas Substrato del plasma Proteína plasmática vía hígado Macrófagos

Aumento permeabilidad vascular

Quimiotaxis

+ + +

-

+

+

Potencia a otros mediadores

-

-

+

Leucotrieno B4

Mastocitos; Desde fosfolípidos de membrana Leucocitos

Leucotrieno C4, D4, E4

Leucocitos; Mastocitos

+

-

Metabolitos del O2 PAF

Leucocitos Leucocitos; Mastocitos

+ +

+

IL-1 y TNF

Macrófagos; otros

-

+

Quimioquinas Oxido nítrico

Leucocitos; otros

+

+ +

Prostaglandinas

Macrófagos; Endotelio

Otra

Dolor Fragmento opsónico (C3b) Adhesión y activación de Leucocitos Vasodilatación, dolor, fiebre Adhesión y activación de Leucocitos Broncoconstricción, vasoconstricción Daño endotelial, Daño tisular Quimiotaxis, adhesión, activación y degranulación de Leucocitos Reacciones de fase aguda, activación endotelial Activación de Leucocitos Vasodilatación, citotoxicidad

3. Mediadores celulares de la respuesta inflamatoria aguda. La primera línea de defensa en la zona inflamatoria son los macrófagos, endotelio y células epiteliales que atraen a las células especializadas de la inflamación aguda que fagocitan agentes dañinos, matan bacterias y limpian el detritus celular y los restos de tejido necrótico generados por el daño. Ahora describiremos algunas de estas células. Neutrófilos: también llamados polimorfonucleares, son producidos en la médula ósea y son las principales células efectoras en la inflamación aguda. Su función principal es la fagocitosis. Los neutrófilos llegan al sito de inflamación en respuesta a factores quimiotácticos viajando por el torrente sanguíneo. Al llegar al sitio de daño, se aproximan a la pared del vaso, y salen hacia el intersticio a través del endotelio. La fagocitosis que realizan los neutrófilos es una etapa central del proceso inflamatorio. Esto consiste en la ingestión y degradación de los microorganismos, materiales extraños, células muertas y sus productos. Para ello emiten seudópodos que envuelven el elemento extraño y lo endocitan en una vacuola llamada fagosoma. El fagosoma se une al lisosoma formándose el fagolisosoma. El lisosoma contiene las enzimas citolíticas, radicales libres y productos del metabolismo del ácido araquidónico que destruyen el material fagocitado. En la tabla 2 se resumen las características, funciones y mediadores liberados de los neutrófilos y otras células de la inflamación.

Tabla 2: Células que participan en la respuesta inflamatoria aguda. Célula Neutrófilos

Características y funciones • • •

Función central en la inflamación aguda. Fagocitosis de microorganismos y detritus celulares. Media daño tisular.

Mediadores inflamatorios liberados • •

Radicales libres. Contenido lisosomal: o

o

o Mantener la integridad vascular. Regular la agregación plaquetaria (modular la coagulación). Regular la contracción y relajación vascular (vasodilatación v/s vasoconstricción). Mediar el reclutamiento leucocitario durante la inflamación.

• Factor von Willebrand. • Oxido nítrico. • Endotelinas. • Prostaglandinas.

•

Regular la respuesta inflamatoria. Regular el equilibrio coagulación/fibrinolisis. Regular la respuesta inmune.

• Citoquinas (IL-1, TNF-α, IL-6). • Quimioquinas (IL-8, MCP-1). • Enzimas lisosomales (hidrolasas ácidas, serinproteasas, metaloproteinasas). • Proteínas catiónicas. • Prostaglandinas/Leucotrienos. • Activador del plasminógeno. • Radicales libres.

Mastocitos/Basófilos

• •

Ligar anticuerpos IgE. Contiene gránulos “electrodensos”

• Histamina. • Leucotrienos (C,D y E). • PAF. • Factores quimiotácticos para Eosinófilos. • Citoquinas (TNF-α, IL-4).

Eosinófilos

Asociados a: • Reacciones alérgicas. • Reacciones inflamatorias asociadas a parásitos. • Inflamación crónica. • Modula las reacciones mediadas por mastocitos.

Células endoteliales

• •

Gránulos primarios: mieloperoxidasa, lisozima, defensinas, elastasa, proteína bactericida/aumentadora de permeabilidad, catepsinproteasas 3, glucuronidasa, manosidasa, fosfolipasa A2. Gránulos secundarios: Lisozima, lactoferrina, colagenasa, activador del complemento, fosfolipasa A2, CD11b/CD18, laminina. Gránulos terciarios: gelatinasa, activador del plasminógeno, catepsinas, glucuronidasa, manosidasa.

• •

Monolitos/Macrófagos

• •

• Radicales libres. • Gránulos con enzimas lisosomales: o Proteína básica mayor. o Proteína catiónica eosinófila. o Peroxidasa eosinófila. Fosfatasa ácida. o β-glucuronidasa. o Arilsulfatasa B. o Histaminasa.

• Fosfolipasa D. • Prostaglandinas de la serie E. • Citoquinas.

Plaquetas

• • •

Promueve la formación de coágulo (Protrombótico). Regula la permeabilidad vascular. Regula la respuesta proliferativa de células del tejido conectivo.

• Gránulos densos: o Serotonina. o Ca2+. o ADP.

• α-gránulos:

o Proteínas catiónicas. o Fibrinógeno. o Otras proteínas de la coagulación. o Factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF).

• Lisosomas (Hidrolasas ácidas). • Tromboxano A2.

Favila2005

4. Resolución de la respuesta inflamatoria aguda. En términos generales, la respuesta inflamatoria aguda puede tener tres resultados: 1) Resolución completa Proceso dependiente en mayor parte, de los macrófagos y neutrófilos (localmente). Eliminan restos de tejido y células muertas, y modulan la respuesta inflamatoria hacia la fase de reparación liberando factores de crecimiento. Al producirse el término del estímulo inflamatorio, células senescentes, y neutrófilos que ya no son necesarios (por acción de citoquinas TNF-α, IL-10), entran en apoptósis. 2) Fibrosis: reparación del daño por tejido conectivo. Cuando el daño es tan extenso, el tejido (células epiteliales) no es capaz de regenerarse completamente, y se exudada abundante matriz extracelular (fibrina). Cuando este exudado se acumula, se favorece el crecimiento de una masa de tejido conectivo (Organización). 3) Progresión de la respuesta tisular a Inflamación crónica. Puede haber una transformación de un proceso inflamatorio agudo, a uno crónico, cuando el estímulo que causa la respuesta inflamatoria persiste, o cuando simplemente los mecanismos moduladores o anti-inflamatorios endógenos no logran detener la respuesta inflamatoria aguda desencadenada. 5. Respuesta inflamatoria crónica Es la respuesta inflamatoria persistente o prolongada, en la cual como procesos simultáneos, puede no haber resolución completa del estimulo, daño o noxa que inicio la inflamación y el tejido sigue a la vez dañado, y por ende; tanto los mecanismos de eliminación/destrucción/aislamiento de la noxa, y de reparación el tejido dañado siguen activos. Generalmente su inicio es insidioso, no produce o carece de sintomatología. a) Causas de inflamación crónica a. Infecciones persistentes: Microorganismos de generalmente baja toxicidad, que pueden desencadenar una reacción de hipersensibilidad retardada, o un patrón histopatológico de “Granuloma”. Ej. Infecciones por Mycobacterium tuberculosis (causante de la tuberculosis), Treponema pallidum (causante de la Sífilis), algunos virus y parásitos. b. Exposición prolongada a la noxa: agentes potencialmente tóxicos. Pueden ser exógenos, como el silicato, o endógenos, como los componentes lipídicos “tóxicos” del plasma y la placa ateromatosa, en la génesis de la ateroesclerosis, que inducen una respuesta inflamatoria crónica por parte de la pared vascular. c. Autoinmunidad. Bajo ciertas condiciones, se puede desarrollar una reacción inmune contra tejidos del propio organismo, mecanismo de enfermedades como el Lupus eritematoso, Artritis reumatoidea, etc. En estas enfermedades “autoantígenos” inducen una reacción inmune autoperpetuada, que resulta en daño tisular crónico e inflamación.

b) Características: En contraste con la inflamación aguda, que se manifiesta con alteraciones vasculares, edema, e infiltración predominante de neutrófilos (polimorfonucleares), la inflamación crónica se caracteriza morfológicamente por: a. Infiltración por leucocitos mononucleares. Macrófagos, linfocitos y células plasmáticas. b. Destrucción tisular. Inducida por la persistencia de la noxa, o de células pro-inflamatorias activadas. c. Fibrosis: reemplazo del tejido dañado por tejido conectivo. Proliferación de fibroblastos, síntesis de material extracelular, y formación de nuevos vasos sanguíneos (angiogénesis). BIBLIOGRAFÍA:  Kumar,V.; Fausto, N. “Robbins and Cotran, Pathological basis of disease”, 7º Ed. Editorial Elsevier Saunders, (2005). 47-87.  Rubin, E.; Gorstein, F. “Rubin´s pathology: Clinicopathologic foundations of medicine”. 4º Edición, Editorial Lippincott Williams&Wilkins, (2005) 41-83.  Rang, H.P.;Moore, P.K.; “Pharmacology”, 5º Edición, Editorial Churchill Livingstone (Elsevier Science) (2003) 217-243.  Michael R.D, and Christopher D.B. (2002) Exp Rev Mol Med 9 December, (http://www.expertreviews.org/02005264h.htm)

 

Vergnolle, N. Drug Development Research 59:375–381 (2003) Material online: o o o

o

Mateos, J.J.; Curso: "Principios biológicos de la inflamación", Facultad de Medicina de la Universidad de Valladolid, España. (http://www.uninet.edu/inflamac/) Medical Subject Headings: MeSH database (http://www.nlm.nih.gov/mesh/meshhome.html) Crawford, W. “Web Site: Principles of pathology and medicine” (http://www.usc.edu/hsc/dental/PTHL312abc/312a/03/index.html) Espinós Pérez, D.; Calvo, M.; “Bases farmacológicas y tratamiento de la inflamación”, Monografías, Real Academia Nacional de Farmacia, España. (http://www.ranf.com/pdf/monografias/monografia15/06.pdf)