02. zapalenie + hemostaza, Patofizjologia, Ćwiczenia 1-2 (zapalenie, wstrząs, RKZ)


Ćwiczenie 2: Zapalenie. Zaburzenie krzepnięcia i fibrynolizy.

Jest to fizjologiczna odpowiedź organizmu na czynnik patogenny.

Czynniki zapaleniotwórcze:

swoiste

nieswoiste

Czynniki zapaleniotwórcze:

Zapalenie może mieć charakter miejscowy lub uogólniony.

Za objawy zapalenia odpowiedzialne są wyzwalane w miejscu odczynu substancje endogenne zwane mediatorami zapalenia.

Zewnętrzne objawy zapalenia to:

Przebieg reakcji zapalnej jest zależny od:

  1. charakteru bodźca wywołującego zapalenie

  2. sił odpornościowych organizmu

  3. interakcji mediatorów z układami regulacyjnymi (hormonalny, nerwowy)

  4. lokalizacji odczynu

Zapalenie jest procesem o charakterze ochronnym; ma na celu sekwestrację czynnika zapaleniotwórczego, usunięcie go i uruchomienie procesów reparacyjnych.

Mediatory odczynu zapalnego

To grupa substancji endogennych wyzwalanych po stymulacji odpowiednimi bodźcami, wywierających pro- i przeciwzapalne działanie na komórki docelowe, modulujących przebieg odczynu zapalnego.

W pierwszym okresie zapalenia dochodzi do zmian w mikrokrążeniu.

Głównymi cechami zmian są:

  1. zmiany światła naczyń - po początkowym skurczu dochodzi do rozszerzenia. Powoduje to zwiększony przepływ krwi, który w miarę rozwoju zapalenia zmniejsza się.

  2. zwiększenie przepuszczalności naczyń żylnych prowadzący do ucieczki białka i płynów poza światło naczynia ( obrzęk)

  3. przechodzenie granulocytów obojętnochłonnych przez ścianę naczyń. Proces przebiega w 3 etapach:

1/ przyścienne gromadzenie się komórek - adhezja

2/ przejście przez ścianę naczynia - diapedeza

3/ przemieszczanie się w tkankach otaczających naczynia - zgodnie z gradientem czynnika chemotaktycznego - chemotaksja

Wiele mediatorów wpływa na jeden lub kilka procesów - stanowiło to podstawę do podziału na:

granulocytach

monocytach

makrofagach

komórkach tucznych

płytkach krwi

limfocytach T i B

komórkach śródbłonka naczyń krwionośnych

Mediatory komórkowe mogą być uwalniane z uprzednio magazynowanych ziarnistości (histamina) lub wytwarzane w przebiegu odczynu zapalnego (eikozanoidy).

dopełniacza

kinin

krzepnięcia

fibrynolizy

Komórki odczynu zapalnego

Komórki tuczne

Wywodzą się z wielopotencjalnych komórek macierzystych w szpiku kostnym. Są zgromadzone w tkance łącznej głównie w pobliżu miejsc kontaktu ze środowiskiem zewnętrznym ( w skórze, błonie śluzowej przewodu pokarmowego, drogach oddechowych, w pobliżu naczyń krwionośnych i nerwów). Takie umiejscowienie ułatwia komórkom tucznym kontakt z antygenami pochodzenia zewnętrznego i wewnętrznego (neuropeptydami, bakteriami, pasożytami).

Wśród ludzkich komórek tucznych wyróżnia się 2 subpopulacje:

W błonach śluzowych przeważają MCT, natomiast w tkance łącznej MCTC.

Komórki tuczne są komórkami efektorowymi w reakcjach alergicznych i współdziałają z innymi komórkami w wywoływaniu reakcji zapalnych w odpowiedzi na patogeny zewnętrzne. Ich pobudzenie za pośrednictwem receptora dla IgE lub pod wpływem innych czynników (bakterii, wirusów, cytokin, czynników fizycznych i chemicznych) powoduje szybkie uwalnianie mediatorów zapalnych.

Mediatory:

1/ mediatory naczynioruchowe - powodują wzrost przepuszczalności naczyń :

histamina

leukotrieny C,D,E

PAF

prostaglandyna D2

2/ mediatory regulujące odpowiedź immunologiczną - modulacja czynności leukocytów w miejscu zapalenia:

histamina

leukotrieny C i D

heparyna

cytokiny TNF

3/ mediatory chemotaktyczne- formowanie nacieku leukocytarnego:

histamina

czynnik chemotaktyczny dla granulocytów

czynnik chemotaktyczny dla limfocytów T i B

4/ mediatory wpływające na tkankę łączną - uszkodzenie i naprawa:

heparyna

peroksydaza

anion ponadtlenkowy

Mediatory niskocząsteczkowe

HISTAMINA

Jest to najwcześniej poznany mediator zapalenia. Powstaje w wyniku dekarboksylacji L-histydyny przy udziale swoistej dekarboksylazy histydynowej (HDC). Głównym miejscem magazynowania histaminy w tkankach są komórki tuczne, a we krwi bazofile.

Jest ona także syntetyzowana w:

Pobudzenie komórek tucznych lub bazofilów w reakcji anafilaktycznej lub pod wpływem endogennych lub egzogennych substancji aktywujących powoduje uruchomienie łańcucha reakcji biochemicznych prowadzących do uwolnienia histaminy.

RECEPTORY HISTAMINOWE

Do tej pory poznano 3 rodzaje receptorów histaminowych: H1, H2 i H3.

Działanie histaminy na receptory H1 powoduje aktywację fosfolipazy C, co z kolei doprowadza do wzrostu poziomu wewnątrzkomórkowego wapnia i aktywności kinazy białkowej C, powodując skurcz mięśni gładkich naczyń. Wzrost ilości Ca++powoduje wzrost wytwarzania NO, który poprzez pobudzenie cyklazy guanylowej doprowadza do rozkurczu mięśniówki naczyń. Jednocześnie dochodzi do aktywacji fosfolipazy A2, katalizującej powstawanie kwasu arachidonowego i powstanie prostacykliny (PGI2).

Histamina powoduje również skurcz włókien aktomiozyny co prowadzi do powstania szczelin między sąsiadującymi komórkami i w efekcie wzrostu przepuszczalności naczyń krwionośnych.

Główne efekty pobudzenia receptora H1 są prozapalne: rozszerzenie małych naczyń pozawłosowatych, wzrost ich przepuszczalności, skurcz mięśni gładkich drzewa oskrzelowego, pobudzenie włókien doprowadzających nerwów czuciowych i nerwu błędnego oraz pobudzenie innych komórek do wydzielania mediatorów zapalenia.

Za pośrednictwem receptorów H2 histamina pobudza wydzielanie śluzu oraz wywiera wpływ modulujący na zapalenie.

Pobudzenie receptorów H3 powoduje hamowanie syntezy histaminy i uwalniania neuroprzekaźników.

SEROTONINA

Powstaje z tryptofanu, głównie w komórkach srebrochłonnych jelita. Występuje także w ośrodkowym i obwodowym układzie nerwowym, gdzie pełni rolę neuroprzekaźnika . W szyszynce jest prekursorem melatoniny.

Serotonina powstająca w komórkach srebrochłonnych jest wydzielana do krwi, dostaje się do żyły wrotnej i wychwytywana przez płytki krwi. W normalnych warunkach stężenie serotoniny w osoczu jest bardzo małe.

W reakcji zapalnej dochodzi do pobudzenia płytek krwi, ich agregacji i uwolnienia serotoniny.

Serotonina powoduje:

Mediatory lipidowe

Pobudzenie komórek w reakcjach zapalnych i przekazanie sygnału wiąże się z przebudową składników błony komórkowej. Dochodzi do uaktywnienia fosfolipazy pod wpływem wzrostu wewnątrzkomórkowego stężenia jonów Ca++.

Fosfolipaza A2 działa na fosfolipidy błony komórkowej i uwalnia z nich kwas arachidonowy, związek pośredni w syntezie eikozanoidów. Jego dalszy metabolizm przebiega 2 szlakami:

1.prostaglandyny (PGD2, PGE2, PGF2α)

2.tromboksan (TXA2)

3.prostacyklina (PGI2)

  1. leukotrieny (LTB4, LTC4, LTD4, LTE4)

  2. lipoksyny (LXA4, LXB4)

Pod wpływem fosfolipazy A2 z fosfolipidów błony komórkowej powstaje także PAF- czynnik aktywujący płytki krwi.

Biosynteza PAF jest związana ze wzrostem Ca² pod wpływem bodźców zapaleniotwórczych.

PAF wytwarzają: neutrofile

bazofile

eozynofile

komórki tuczne

płytki krwi

PAF powoduje:

Rola prostanoidów w zapaleniu:

  1. ich synteza wzrasta w miejscu reakcji zapalnej

  2. wprowadzenie ich do ustroju (np.iniekcja) wywołuje zmiany patologiczne takie, jakie występują w zapaleniu

  3. aspiryna i inne NPZ działają poprzez hamowanie aktywności cyklooksygenaz

Prozapalna rola eikozanoidów:

  1. rozszerzenie naczyń krwionośnych

  2. zwiększenie ich przepuszczalności

  3. pobudzenie ruchliwości i adhezji neutrofili

  4. udział w reakcjach bólowych, gorączka (PGE2)

Granulocyty obojętnochłonne

Pierwszymi komórkami przybywającymi do miejsca toczących się procesów zapalnych są neutrofile. Wchodzą obok monocytów i makrofagów w skład tzw. ,,profesjonalnych” fagocytów, formując pierwszą linię obrony przeciwko inwazyjnym cząstkom, głównie grzybom, bakteriom, niektórym wirusom.

Neutrofile żyją krótko- we krwi obwodowej przebywają kilka godzin, po opuszczeniu krążenia żyją kilka dni. Są one wytwarzane w szpiku kostnym. Codziennie ze szpiku do krwi uwalnia się 1,5 x10/kg m.c. dojrzałych neutrofilów. Proces ten wzrasta 10-krotnie w stanach infekcyjnych.

Pod wpływem czynnika zapalnotwórczego dochodzi do:

Neutrofile krążące we krwi są metabolicznie nieaktywne. Po odebraniu sygnału chemicznego płynącego z miejsca zapalenia zmienia się morfologia komórki. Dochodzi do jej polaryzacji. W takim stanie zwanym preaktywacją (priming) nie jest jeszcze w pełni pobudzony.

Obserwuje się wówczas :

Neutrofil który nie uległ aktywacji po kilku godzinach życia ulega w krążeniu destrukcji w procesie apoptozy.

Dochodzi do:

Następnie apoptotyczny neutrofil zostaje zneutralizowany (sfagocytowany) przez makrofag.

Niekontrolowana śmierć neutrofila w procesie nekrozy jest zawsze związana z uwolnieniem zawartości komórki, co może być przyczyną uszkodzenia tkanek.

Chemotaksja

Niezwykle szybko (3x szybciej niż monocyty) dążą neutrofile do miejsc zapalnych.

Przyciągane są tam przez:

Są to tzw. czynniki chomotaktyczne.

Powodują one:

Połączenie czynnika chemotaktycznego ze swoistym receptorem powoduje powstanie w ciągu 2-5 sekund pseudopodiów.

Pod wpływem sygnału chemotaktycznego dochodzi do zmian powinowactwa receptorów i ich rozmieszczenia, co powoduje zmiany kształtu neutrofila. Tak przygotowany neutrofil jest gotowy do adhezji i do ruchu.

Po zadziałaniu czynnika aktywującego dochodzi do tworzenia agregatów neutrofili oraz przylegania neutrofili do komórek śródbłonka. Główną rolę w tym procesie przypisuje się integrynom i selektynom.

Integryny- to grupa powierzchniowych glikoprotein. Sygnały aktywacji integryn są indukowane po związaniu się receptora z odpowiednim ligandem.

Do mechanizmów adhezji zależnych od śródbłonka zalicza się cząsteczkę adhezji międzykomórkowej ICAM-1, która wiąże się z receptorem na powierzchni neutrofila. Mniej poznanym ligandem dla receptorów jest ICAM-2.

Wstępem do adhezji jest zbliżenie się neutrofila do ściany śródbłonka i coraz wolniejsze toczenie się po jego powierzchni. W procesie tym zasadniczą rolę odgrywają selektyny. Dochodzi do złuszczenia selektyny L z powierzchni neutrofila. Jednocześnie pod wpływem sygnału chemotaktycznego dochodzi do aktywacji receptorów. Pozwala to wiązanie się ich z endotelialnymi ICAM-1 i ICAM-2 i prowadzi do zahamowania toczenia się komórki. Dochodzi wówczas do silnej adhezji neutrofilów do ściany śródbłonka i zapoczątkowania procesu diapedezy.

Diapedeza - przechodzenie przez międzykomórkowe połączenia komórek śródbłonka i dalsza migracja przez tkanki.

Fagocytoza

Po przybyciu na miejsce toczącego się procesu zapalnego neutrofil przyłącza się do cząsteczki, która ma być sfagocytowana ( kompleksy immunologiczne, bakterie, wirusy ).

Neutrofil wchłania fagocytowane mikroorganizmy do fagosomów, te po fuzji z ziarnistościami wewnątrzkomórkowymi tworzą fagolizosomy, w których odbywa się zabijanie i trawienie pochłoniętego materiału.

Destrukcja mikroorganizmów przez neutrofile może przebiegać w 2 systemach zabijania wewnątrzkomórkowego:

System tlenowy

Wkrótce po aktywacji komórki obserwuje się:

    1. zwiększone zapotrzebowanie komórki na tlen

    2. uwalnianie dużych ilości anionorodnika ponadtlenkowego i nadtlenku wodoru do środowiska.

Wzrost metabolizmu tlenowego jest zależny od aktywacji systemu oksydazy NADPH - nazywa się go wybuchem oddechowym.

Aktywny kompleks NADPH przekazuje elektrony bezpośrednio na tlen cząsteczkowy. Powstające w tym procesie produkty redukcji cząsteczki tlenu są substratami do tworzenia kwasu podchlorawego i chloraminy oraz rodnika wodorotlenkowego i tlenu singletowego. Te grupy substancji wykazują silną aktywność bakteriobójczą.

System pozatlenowy

W jego skład wchodzą:

Defensyny - białka bogate w cysteinę i argininę.

Wykazują działanie bójcze w stosunku do:

Działanie: hamują procesy oddechowe drobnoustrojów

wywołują zmiany przepuszczalności błon

komórkowych

hamują syntezę RNA i DNA

Lizozym - białko znajdujące się w ziarnistościach azurofilnych neutrofilów.

Działanie: rozbija wiązanie między kwasem N-acetylomuraminowym a N-acetyloglukozaminą ścian bakterii (Mycobacterium tuberc), grzybów: Candida albicans, Chlamydii.

Katepsyna G - działa głównie na bakterie S.aureus, Proteus aeruginosa, Neisseria gonorrhoeae.

Działanie: uwrażliwia bakterie na działanie lizozymu

hamuje transport błonowy bakterii

Czynniki uwalniane przez neutrofile w przebiegu reakcji zapalnej

  1. Reaktywne formy tlenu

  2. Metabolity przemian kwasu arachidonowego

  1. Cytokiny

wpływa stymulująco na przemiany tlenowe

komórki

wpływa na aktywność fagocytarną

pobudza wybuch oddechowy komórki

powoduje wzrost poziomu wewnątrzkomórkowego

Ca+

śródbłonka

stymuluje uwalnianie metabolitów tlenowych

przez neutrofile

wpływa na degranulację ziarnistości

  1. Mediatory niskocząsteczkowe

histamina, serotonina, kininy

  1. Białka ostrej fazy

białko C-reaktywne, ceruloplazmina, fibrynogen, składowe dopełniacza C3 i C4

Płytki krwi

Uruchomienie procesu krzepnięcia krwi stanowi jeden z elementów odczynu zapalnego. Aktywacja błony komórkowej (kolagen, trombina, ADP, serotonina, aminy katecholowe) powoduje adhezję płytek do powierzchni, ich agregację, inicjację syntezy eikozanoidów, PAF, a także uwalnianie substancji zawartych w wewnątrzkomórkowych ziarnistościach.

ziarnistości β - gromadzona jest serotonina, ADP, wapń

ziarnistości α - fibrynogen, czynnik von-Willebranda, plazminogen, płytkowy czynnik wzrostu - PDGF

ziarnistości γ - kwaśne hydrolazy

Obecność na powierzchni płytek białek adhezyjnych umożliwia łączenie się płytek między sobą. Szczególną rolę przypisuje się integrynie płytkowej, której brak doprowadza do zaburzeń krzepnięcia krwi (trombastenia Glanzmanna).

Uwalniane z płytek czynniki chemotaktyczne decydują o interakcji płytek z innymi komórkami: granulocytami obojętnochłonnymi, monocytami, makrofagami. Substancje naczynioruchowe i zwiększające przepuszczalność naczyń regulują przepływ krwi w miejscu odczynu zapalnego.

Ostatnio wykazano, że histamina może być wyzwalana nie tylko z komórek tucznych, ale również z płytek krwi. Świadczy to o udziale płytek w toczącym się procesie zapalnym.

Układ dopełniacza

Należy on do,,części humoralnej” układu odpornościowego.

Najważniejsze funkcje dopełniacza to:

Układ dopełniacza składa się z 18 białek krążących w osoczu i 10 białek receptorowych. Główne białka zostały ponumerowane od C1 do C9-w kolejności reagowania, z wyjątkiem C4, które jest aktywowane przed białkami C2 i C3. Miejscem syntezy większości białek dopełniacza jest wątroba. Są one również wytwarzane:

Wyróżniamy 2 drogi aktywacji dopełniacza: klasyczną i alternatywną.

Różnice polegają na odmiennych czynnikach aktywujących i różnej początkowej drodze uczynnienia.

Do czynników aktywujących na drodze klasycznej zaliczamy:

Reakcję aktywacji rozpoczynają składniki C1q, r is, które uczynniają składowe C4 i C2. Powstaje konwertaza C3 dla drogi klasycznej, przeprowadzająca C3 w formę C3b.

Początek i autokatalityczny przebieg aktywacji hamuje inhibitor C1 esterazy. Brak lub niedobór inhibitora może wywołać samoistną kaskadową aktywację dopełniacza.

Do czynników aktywujących dopełniacz na drodze alternatywnej zaliczamy:

Aktywacja polega na uczynnieniu właściwej konwertazay C3 i C3b w obecności czynnika białkowego.

Składnik C3b pełni wiele funkcji:

  1. uczynnia inne składowe dopełniacza

  2. wiąże się z receptorami na komórkach fagocytujących (pośredniczy w wiązaniu kompleksów immunologicznych do powierzchni komórek i ich pochłanianiu)

  3. wiąże się z receptorami na krwinkach czerwonych i pośredniczy w przenoszeniu kompleksów do wątroby, gdzie są metabolizowane

  4. może działać jako opsonina

  5. rozpoczyna reakcje lizy błon komórkowych

Składowe od C5 do C9 po uczynnieniu na drodze klasycznej lub alternatywnej są odpowiedzialne za lizę błon komórkowych.

Rodzaje aktywności biologicznej układu dopełniacza

1. Opsonizacja - nasilenie fagocytozy w obecności składników surowicy.

Opsoniny to:

Fragmenty dopełniacza zostają zdeponowane na niepożądanych substancjach ( bakteriach, kompleksach immunologicznych). Następnie fagocyty pochłaniają opłaszczone w ten sposób substancje.

2. Aktywność anafilatoksyn i chemotaktyczna

Fragmenty C3a i C5a są anafilatoksynami.

Powodują one:

Fragment C5a wykazuje właściwości chemotaktyczne - organizuje ognisko zapalne.

3. Aktywacja monocytów, makrofagów i neutrofili

Fragment C3b powoduje:

Fragment C5a powoduje:

4.Liza błon i komórek

Niedobory układu dopełniacza

Niedobory C1, C4, C2 są związane z chorobami kompleksów immunologicznych:

Niedobór C3: zakażenia ropne

Niedobór inhibitora C1 esterazy: obrzęk naczynioruchowy mogący dotyczyć skóry, błony śluzowej przewodu pokarmowego, układu oddechowego(krtań), mózgu.

1


Wyszukiwarka