Infiammazione acuta Risposta immediata ad uno stimolo lesivo Il processo si articola sull’attivazione delle cellule dell’immunità innata e le cellule della parete vascolare RISPOSTA VASCOLARE (modificazioni del calibro e del flusso sanguigno) ESSUDAZIONE (fuoriuscita di molecole per alterazione della barriera sangue-interstizio) MIGRAZIONE CELLULARE FAGOCITOSI

L’infiammazione acuta comporta modificazioni della microcircolazione.

Modificazioni del microcircolo Alterazioni del flusso e del calibro vascolare Iperemia attiva Iperemia passiva e stasi Marginazione dei leucociti Pavimentazione dei leucociti Diapedesi Fuoriuscita di: liquido, proteine e cellule dal distretto vascolare nel tessuto interstiziale

MODIFICAZIONI DEL CALIBRO E DEL FLUSSO VASCOLARE (La risposta triplice di Lewis Sir Thomas Lewis, 1927) cardiologo britannico (1881-1945) VASOCOSTRIZIONE ARTERIOLARE Consiste in una contrazione transitoria, secondi o qualche minuto, delle cellule muscolari lisce della parete arteriolare. Processo mediato da sistemi di mediatori neurogenici e chimici 2. VASODILATAZIONE CON IPEREMIA ATTIVA Dilatazione delle arteriole pre-capillari, provoca un aumento del flusso sanguigno nel microcircolo (durata variabile) VASODILATAZIONE CON IPEREMIA PASSIVA La fuoriuscita di liquido ricco di proteine nei tessuti extravascolari determina riduzione della velocità del flusso sanguigno. STASI La perdita di liquidi porta all’addensamento degli eritrociti nei vasi del microcircolo e determina un aumento della viscosità del sangue, che si riflette nella presenza di piccoli vasi dilatati contenenti eritrociti impaccati

LA DILATAZIONE DELLE ARTERIOLE E’ LEGATA ALL’EFFETTO DEI MEDIATORI VASOATTIVI Le arteriole sono vasi di resistenza, se si dilatassero tutte insieme si avrebbe una drammatica caduta della pressione arteriosa l’infiammazione è localizzata, quindi nessun effetto sulla p. arteriosa

E IL TUMOR? IL RUBOR INDICA BUONE NOTIZIE, OSSIA RIFORNIMENTO DI SANGUE AL TESSUTO IL CALOR INTERESSA LA CUTE LOCALE IL DOLOR DIPENDE DAI MEDIATORI E IL TUMOR?

Modificazioni vascolari Macrofagi o linfociti residenti al momento nel tessuto Nessun flusso netto di liquidi Matrice extracellulare Flusso netto di liquidi verso l’esterno Flusso netto di liquidi verso l’interno pI 32mmHg pI 12mmHg Condizioni normali Arteriola Venula Arteriola Venula pO 25mmHg Espansione della matrice extracellulare dovuta all’edema Capillari Migrazione dei neutrofili Deposizione di fibrina e altre proteine plasmatiche pI 50mmHg Pi 30mmHg Infiammazione Arteriola Venula Capillari Dilatazione dell’arteriola Dilatazione della venula Pressione idrostatica pO 20mmHg Pressione colloido-osmotica Espansione del letto capillare Aumento del flusso ematico

Il fattore chiave della tumefazione Tumor Il fattore chiave della tumefazione è rappresentato dalla permeabilità vascolare L’afflusso di sangue è aumentato Il deflusso è ostacolato La rete capillare è riempita

Liquido edematoso con basso contenuto proteico <1.015 Liquido edematoso con un elevato contenuto proteico >1.015

MODIFICAZIONI PARETE ENDOTELIALE ALTERAZIONI DELLA MICROCIRCOLAZIONE SENZA CHE SI MANIFESTINO ALTERAZIONI A CARICO DELLA PARETE VASALE il liquido che si accumula nell’interstizio ha la stessa composizione di quello normalmente presente in questa sede TRASUDATO (PS<1,012) - in caso di ridotto drenaggio linfatico (es. ostruzione o exeresi chirurgica dei vasi linfatici) - ritenzione di sodio (es. iperaldosteronismo) - ipoproteinemia accentuata (es. cirrosi epatica, glomerulonefrosi, iponutrizione) - iperemia da stasi (es. insufficienza cardiaca) MODIFICAZIONI PARETE ENDOTELIALE il liquido che si accumula nell’interstizio ha composizione diversa da quello fisiologico perché ricco di proteine PS≥1,020 ESSUDATO o EDEMA ESSUDATIVO o FLOGISTICO

Meccanismi di aumento della permeabilità vascolare durante l’infiammazione Formazione di aperture: contrazione delle cellule endoteliali a livelli delle venule. Mediatori vasoattivi (istamina, leucotrieni..) Aumentata transcitosi venule VEGF, altri mediatori? Danno diretto arteriole, capillari e venule tossine, ustioni chimici Danno mediato dai leucociti principalmente venule e capillari polmonari risposta tardiva Formazione di aperture principalmente su venule e capillari, riorganizzazione del citoscheletro indotta da: citochine (IL-1, TNF) ipossia

Si dilatano anche le venule, ma se le guardate bene al microscopio non hanno più il plasma, contengono solo cellule Istamina, bradichinina, leucotrieni, sostanza P Azione rapida:15-30 min Cellule endoteliali delle venule IL-1, TNF Azione lentaa: 4-6 ore

FATTORI CHE FAVORISCONO LA FORMAZIONE DELL’ESSUDATO A) Aumento della pressione idrostatica intravasale nell’ iperemia attiva e passiva B) Alterazioni della permeabilità dell’endotelio C) Aumento dell’osmolarita’ interstiziale 1) fuoriuscita di proteine dai vasi 2) digestione di proteine per azione di enzimi proteolitici 3) Accumulo di metaboliti 4) Presenza di molecole denaturate o derivate da cellule degenerate o morte 5) scissione di molecole del connettivo.

Essudato infiammatorio Alterata permeabilità vascolare Diminuzione pressione Colloido-osmotica Aumento della permeabilità dell’endotelio Aumento pressione idrostatica Essudato infiammatorio RAPPRESENTA IL PASSAGGIO DELLE “DIFESE”: PLASMAPROTEINE E CELLULE EMATICHE ALL’ESTERNO DEL SISTEMA CAPILLARE

FUNZIONI ESSUDATO INFIAMMATORIO ACUTO La presenza di fluido e di sali può: diluire o tamponare tossine prodotte localmente nell’area del danno tissutale, diffondere nell’area glucosio ed ossigeno, diffondere i mediatori del processo infiammatorio. La fibrina forma una rete in grado di delimitare i microrganismi impedendone la diffusione. Le immunoglobuline ed alcuni componenti del complemento attivato determinano l’opsonizzazione dei microrganismi. L’essudato viene riassorbito dai vasi linfatici agevolando il trasporto degli antigeni ai linfonodi (risposta immunitaria specifica).

COMPOSIZIONE ESSUDATO INFIAMMATORIO ACUTO Fluido: contenente sali ed elevate concentrazioni di proteine, qualitativamente simili a quelle del plasma (complemento, immunoglobuline, fibrina). Contiene molte altre sostanze (aminoacidi, polipeptidi, acidi grassi, prodotti secreti dalle cellule) In molti casi contiene prodotti di scissione del collageno Contiene i mediatori dell’infiammazione derivati sia dal plasma che dalle cellule Cellule: Granulociti neutrofili

Le proporzioni dei componenti dell’essudato possono variare TIPI DI ESSUDATO INFIAMMATORIO ACUTO Le proporzioni dei componenti dell’essudato possono variare in base al luogo in cui avviene la risposta infiammatoria ed in base alla causa che la determina. ESSUDATO SIEROSO prevalenza di liquido contenente proteine simili al siero Scarsa presenza di leucociti. ESSUDATO PURULENTO prevalenza di granulociti neutrofili (Infezioni da piogeni) ESSUDATO FIBRINOSO prevalenza di fibrina (coagulo ematico senza globuli rossi) ESSUDATO EMORRAGICO contiene eritrociti e presuppone una lesione vascolare.

rimuovono batteri e fibrina Destino dell'Essudato Linfondo Macrofagi rimuovono batteri e fibrina PMN muoiono L’essudato viene drenato dai linfatici Stria linfangitica

Richiamo del leucocita all'azione

Marginazione Pavimentazione Diapedesi Fagocitosi La fuoriuscita dei leucociti dal torrente ematico è controllata : dall’endotelio vascolare 2. Dai segnali chemiotattici di origine tissutale

Capillare normale

…e in corso di infiammazione

Come i leucociti abbandonano la corrente sanguigna Chemiotassi Attivazione Marginazione e rotolamento Adesione e diapedesi Migrazione nel tessuto interstiziale Mediatori: Selectine Integrine Indotto da: IL-1 TNF Istamina Chemochine

Reclutamento leucocitario Meccanismo complessoin cui le molecole di adesione sono attivate in modo sequenziale e ordinato Attivazione endoteliale Adesione Diapedesi Glicoproteine con sialil Lewis X (PSGL-1) E-selectina Ligando della L-selectina P-selectina Rotolamento Citochine e altri segnali attivanti Integrine (LFA-1 o Mac-1) (non attivate) Integrine attivate PECAM-1 (CD31) ICAM-1 Chemiotassi indotta da sostanze chemiotattiche

Molecole di adesione Selettine sono glicoproteine transmembrana monomeriche. L-selectina, o CD62L, è espressa a livello della superficie leucocitaria, E-selectina, o CD62E, è espressa sulle cellule endoteliali P-selectina, o CD62P, può essere espressa sia dalle cellule endoteliali, sia dalle piastrine  Molecole di adesione Addressine glicoproteine mucina-simili espresse sulle superficie dei leucociti e dell’endotelio. Regolano la localizzazione delle sottopopolazioni leucocitarie e sono coinvolte nell’attivazione dei linfociti. Possiedono il sialyl-Lewis X che lega il dominio lectinico delle selectine. Integrine Eterodimeri costituiti da una catena α ed una catena β Partecipano all’interazione cell-cell e cell-ECM. Reclutamento leucocitario Immunoglobuline ICAM-1, ICAM-2 e VCAM sono molecole di adesione che appartengono alla superfamiglia delle Ig. Sono espresse sulla superficie delle cell. Endoteliali, su alcuni leucociti attivati e sulle cell. Alveolari.

I leucociti esprimono i recettori per P ed E-selectine Carboidrati sialilati complessi legati a glicoproteine di membrana espresse su granulociti, monociti e alcuni linfociti I leucociti esprimono L-selectina che lega una sialilmucina espressa sll’endotelio PSLG-1 P-Selectin Glycoprotein Ligand 1 IL-1 e TNF Inducono l’endotelio ad esprimere nuove molecole CHEMOCHINE Inducono l’endotelio ad esprimere nuove molecole Le cellule endoteliali esprimono P-selectina (immagazzinata nei granuli citoplasmatici) viene espressa in risposta a stimoli microbici, citochine, istamina, trombina E-selectina viene sintetizzata ed espressa dopo 1-2 hr in seguito allo stimolo di: LPS, IL-1, TNF

Integrine sempre presenti sulle cellulare vengono attivate dalle chemochine Le integrine sono proteine di membrana eterodimeriche, composte da due catene polipeptidiche eesponsabili dell’adesione intercellulare e alla matrice extracellulare attraverso un legame specifico con i rispettivi ligandi Esistono 15 catene α e 7β Integrano funzioni in rapporto con il citoscheletro quali: motilità, polarizzazione della cellula e fagocitosi Nell’infiammazione LFA-1 e VLA-4 LFA-1 lega ICAM-1

Presenza di controrecettori specifici ICAM: molecole di adesione intercellulare Proteine eterodimeriche di superficie composte da due polipeptidiche α e β Famiglia di 30proteine strutturalmente omologhe Espresse su linfociti e monociti Piastrine ecc ICAM-1 e VCAM-1 Famiglia delle Ig Sono espresse a bassa concentrazione sulle C.E Aumentano dopo attivazione da IL-1 e TNF Leucociti: LFA-1, controrecettore per ICAM-1 e ICAM-2 Monociti e linfociti:α4β1, controrecettore per VCAM PMN e monociti:sialil-Lewis x lega la selettina

Diapedesi mediata da PECAM-1 Venule post capillari

Il processo del reclutamento leucocitario generalmente molto selettivo è generalmente molto selettivo La selettività è il risultato di una combinazione di molecole adesive e fattori chemiotattici

Deficit di adesione leucocitaria, Molecole di adesione e malattie Il difetto dell'adesione leucocitaria (LAD) è un'immunodeficienza primitiva caratterizzata da un'anomalia del processo di adesione dei leucociti, marcata leucocitosi e infezioni ricorrenti. La prevalenza non è nota, ma fino ad ora sono stati descritti meno di 350 casi. I primi segni compaiono di solito durante l'infanzia o nella prima infanzia. Deficit di adesione leucocitaria, LAD-1 (Leucocyte Adhesion Deficiency), i leucociti mancano dei recettori adesivi Per difetto dell’espressione della catena β2 dell’integrine infezioni necrotizzanti e mancata caduta del cordone ombelicale LAD-2 I leucociti non sono in grado di rotolare ELAM-1 lega PMN, monociti e linfociti è cronicamente espressa nell’ Artrite Reumatoide ELAM-1 e Shock settico

Stimoli chemiotattici Origine batterica (MLP) Lipidi (PAF, LTB4) Proteine: C5a, C3a LTB4 (leucotriene) Citochine CHEMOCHINE

Interazione chemochina- cellula avviene attraverso recettori per le chemochine

Fagocitosi Dopo essere stato riconosciuto e afferrato da un fagocita (monociti, macrofagi tissutali, cellule dendritiche e granulociti neutrofili) il bersaglio deve essere ingerito ed eliminato

e successivamente li eliminano Fagocitosi e uccisione dei microbi I neutrofili ei macrofagi reclutati nel sito infiammatorio inglobano i microbi all’interno di vescicole attraverso la FAGOCITOSI e successivamente li eliminano Interazione PAMP o DAMP con i PRR espressi su GN e M

Riconoscimento e adesione Ingestione Uccisione e degradazione Il riconoscimento dei patogeni o del materiale da fagocitare risulta facilitato dall’opsonizzazione Opsonine: Anticorpi Ig G, Frammento C3b del Complemento Le opsonine sono riconosciute da: Recettori per la porzione Fc,Recettori per le proteine del Complemento, Integrine, Recettori scavenger e Recettori del mannosio

Neutrofili e macrofagi attivati uccidono i microrganismi fagocitati nei fagolisosomi attraverso tre meccanismi: Specie reattive dell’ossigeno Monossido di azoto Enzimi proteolitici

I lisosomi contengono diverse proteine responsabili dell’uccisione dei batteri Granuli azzurofili (primari): Mieloperossidasi Lisozima Proteine cationiche Idrolasi acide Elastasi Collagenasi aspecificheDefensine Catepsine Fosfolipasi A2 (PLA2) Granuli specifici (secondari o specifici): Lattoferrina Lisozima Fosfatasi alcalina Collagenasi di tipoIV Molecole di adesione dei leucociti Attivatori del plasminogeno Fosfolipasi A2 Granuli terziari: Proteasi, quali: Catepsina, gelatinasi e attivatore del plasminogeno (u-PA) Promuovono la migrazione delle cellule attraverso la membrana basale.

metaboliti reattivi dell’ossigeno Produzione di ROS L’uccisione dei batteri si deve in gran parte a meccanismi dipendenti dall’ossigeno O2 Glicolisi Formazione di metaboliti reattivi dell’ossigeno Esplosione respiratoria Diversi stimoli (INF e TLR) attivano l’ossidasi fagocitica: NADPH-ossidasi NADPH-ossidasi utilizzando NADPH come cofattore Riduce l’ossigeno molecolare in radicale superossido O2− La mieloperossidasi, in presenza di alogenuri, catalizza la conversione di perossido di idrogeno in ipoclorito di sodio -Il sistema alogenuro-MPO-H2O2 è il sistema battericida più efficiente dei neutrofili -Il superossido viene poi dismutato in perossido di idrogeno Radicale ossidrile

Monossido di Azoto I macrofagi attivati producono iNOS e quindi NO Nel fagolisosoma NO si combina con H2O2 o con il superossido di H per produrre perossinitrito un radicale molto tossico

Malattia granulomatosa cronica CGD Incapacità a produrre NADPH ossidasi Infezioni ricorrenti

Neutropenia iatrogena secondaria a chemioterapia Difetti della funzione leucocitaria Neutropenia iatrogena secondaria a chemioterapia Leucemie, diabete mellito malnutrizione, infezioni virali e sespi sono spesso accompagnate da difetti delle cellule infiammatorie

accenni di terminologia.... Il liquido dell’edema -può infiltrare il tessuto -può localizzarsi in cavità neoformate (ascesso) può versarsi in cavità preformate (cavità pleurica, cavo pericardico, peritoneo, sinovie, spazi meningei, nei ventricoli cerebrali); -oppure in organi cavi (colecisti, vescica, intestino); -oppure rimane localizzato sulla superficie di una mucosa o sierosa; -può creare canali comunicanti con l’esterno; -può mettere in comunicazione due cavità preesistenti (fistola)

Varianti istopatologiche dell'infiammazione acuta

Varianti istopatologiche dell'infiammazione acuta: infiammazione sierosa Fuoriuscita di un liquido con scarso contenuto proteico può derivare dal plasma o dalla cellule mesoteliali che rivestono la cavità peritoneale, pleurica o pericardica This example of a fluid collection, a friction blister of the skin, is an almost trivial example of edema FLITTENE Vescicola cutanea: epidermide separata dal derma

di attraversare la barriera vascolare Maggiore permeabilità vascolare permette a molecole di grandi dimensioni, es: fibrinogeno di attraversare la barriera vascolare si forma fibrina che viene depositata nello spazio extracellulare. Tipico dell’infiammazione dei rivestimenti delle cavità corporee: Meningi, Pericardio, Pleura Pericardite fibrinosa Strato di fibrina ricopre il pericardio Gli essudati fibrinosi possono essere rimossi (fibrinolisi e macrofagi) Se non rimossi La fibrina può stimolare l’accrescimento di fibroblasti e vasi sanguigni Tessuto cicatriziale

Here is an example of the fibrin mesh in fluid with PMN's that has formed in the area of acute inflammation. It is this fluid collection that produces the "tumor" or swelling aspect of acute inflammation.

Produzione di grandi quantità di pus costituito da. neutrofili, necrosi colliquativa e liquido edematoso Batteri piogeni, cioè producono pus, es: stafilococchi Es. infiammazione supporativa acuta è l’appendicite acuta

Raccolta localizzata di pus ASCESSO Raccolta localizzata di pus I batteri (o le amebe) vengono uccisi Il pus viene riassorbito Guarigione Cavità microscopica Massa necrotica di leucociti e detriti cellulari PMN vitali L’ascesso si espande Vasodilatazione e proliferazione di cellule parenchimali e fibroblast Indicano infiammazione cronica o riparazionei L’ascesso svuota il suo contenuto attraverso una fistola

Ascessi batterici multipli di un polmone di paziente con broncopolmonite L’ascesso contiene PMN e detriti cellulari ed è circondato da vasi sanguigni congestionati

Raccolta di pus in cavità pre-esistenti Empiema Raccolta di pus in cavità pre-esistenti Piopericardio: raccolta di essudato purulento nel pericardio Piotorace: raccolta pus nel cavo pleurico Pioiperitoneo: raccolta di pus nella cavità peritoneale Piosalpinge: nella Tuba di Falloppio

Flemmone Infiammazione acuta travolgente che si diffonde lungo la cute e il tessuto connettivo sottocutaneo prima che le difese locali abbiano la possibilità di bloccarla Cause comuni: Streptococchi A Staphylococcus aureus

L’ulcera è una lesione locale Le ulcere L’ulcera è una lesione locale caratterizzata dalla perdita di tessuto necrotico infiammato che non tende a guarire Si riscontra con maggior frequenza nella mucosa della bocca, dello stomaco, dell’intestino e del tratto genitourinario Fibrin clot: This patient has multiple ulcers associated with primary herpes. Each ulcer is covered by a white to yellow fibrin clot Cute e sottocutaneo degli arti inferiori come manifestazione di necrosi ischemica

Esiti dell'infiammazione acuta Completa risoluzione Eliminazione e neutralizzazione dello stimolo lesivo Rimozione dei detriti da parte dei macrofagi Riassorbimento dell’edema nei vasi linfatici Rigenerazione delle cellule parenchimali (danno limitato, di breve durata con modesta distruzione parenchimale) Fibrosi: guarigione mediante sostituzione con tessuto connettivo Danno tissutale di notevole entità Tessuto danneggiato non rigenerante Abbondante essudato fibrinoso, es:pleura, peritoneo, Che non può essere eliminato Infiammazione cronica

Infiammazione granulomatosa Agente lesivo localizzato nodulo di tessuto infiammatorio circoscritto dal tessuto circostante GRANULOMA