I. Nogales Felipe TEMA 5: Inamación aguda. Dicimebre de 2006. Revisado Enero de 2008.
Inamación: - Introduccion histórica al concepto de la inamación. Característica generales: Signos clínicos y Deniciones. Principales eventos implicados en la inamación aguda. - Cambios en el calibre y ujo vascular. Incremento de la permeabilidad vascular. Extravasación leucocitaria y fagocitos. Quimiotactismo y activación leucocitaria. Fagocitosis. Mediadores químicos de la inamación. Factores que modican la inamación. Clasicación morfológica de la inamación aguda: Inamación aguda serosa. Inamación aguda brinosa. Inamación aguda supurada. Defectos en la función leucocitaria. INTRODUCCIÓN HISTÓRICA AL CONCEPTO DE LA INFLAMACIÓN Las características clínicas de la inamación se describieron en un papiro egipcio aproximadamente en el año 3000 a.c, pero Celso fue el primero que enumeró los cuatro signos cardinales de la inamació: rubor, tumor, calor y dolor. Un quinto signo clínico, la pérdida de función, fue añadido más tarde por Virchow. En 1793, el cirujano escocés John Hunter hizo notar que la inamación no es una enfermedad sino una respuesta inespecíca que tiene efecto saludable en el huésped. Julius Cohnheim utilizó el microscopio para observar los vasos sanguíneos inamados en membranas delgadas, transparentes como el mesenterio y la lengua de rana. Notó los cambios iniciales en el ujo sanguíneo, el edema subsiguiente producido por el aumento de la permeabilidad vascular y la migración leucocitaria. En la década de 1880 el biólogo ruso Elie Metchniko descubrió el proceso de fagocitosis observando la ingestión de espinas de rosal por los amebocitos de la larva de la estrella de mar y de bacterias por leucocitos de mamífero. Concluyó que el propósito de la inamación era llevar células fagocíticas a la zona lesionada para engullir las bacterias invasoras. Contradijo la teoría prevalente de que el propósito de la inamación era llevar factores desde el suero para neutralizar los agentes infecciosos. Pronto quedó claro que tanto las células (fagocitos) como los factores séricos (anticuerpos) eran críticos para la defensa contra los microorganismos, y en reconocimiento a esto Metchniko y Paul Ehrlich (que desarrrolló la teoría humoral de la inmunidad) compartieron el Premio Nobel en 1908. A estos dos nombres debe añadirse el de Sir Thomas Lewis, quien estableció el concepto de que las sustancias químicas, tales como las histamina inducida localmente por la lesión, median los cambios vasculares de la inamación. Este concepto subraya los descubrimientos de los mediadores químicos de la inamación y el uso de agentes antiinamatorios en la medicina clínica. INFLAMACIÓN AGUDA La inamación aguda es una respuesta rápida ante un agente agresor que sirve para liberar mediadores de defensa del huésped - leucocitos y proteínas plasmáticas - en el sitio de la lesión. La inamación aguda tiene tres componentes mayores: alteraciones en el calibre vascular que dan lugar a un aumento en el ujo sanguíneo, cambios estructurales en la microvasculatura que permiten que las proteínas plasmáticas y los leucocitos abandonen la circulación y migración de los leucocitos desde la microcirculación, su acumulación en el foco de la lesión, y su activación para eliminar el agente ofensor. 62
Estas alteraciones producen los signos clínicos clásicos de la inamación. Existen cuatro signos cardinales de la inamación: Calor Enrojecimiento(Rubor) Edema (Tumor) Dolor La pérdida de la función se ha añadido como un signo clásico. DEFINICIONES EXUDACIÓN: Consiste en el escape de líquido, proteínas y células sanguíneas desde el sistema vascular hacia el tejido intersticial, o hacia cavidades corporales. EXUDADO: Es un líquido extravascular de origen inamatorio que presenta una elevada concentración de proteínas abundantes restos celulares y una densidad superior a 1020. TRASUDADO: Es un líquido con un bajo contenido de proteínas y una densidad inferior a 1012. Constituye un ultraltrado del plasma, y se debe a un desequilibrio hidrostático a través del endotelio vascular. EDEMA: Supone la presencia de un exceso de líquido en el espacio intersticial o en cavidades serosas; puede ser un exudado o un trasudado. Esto es debido al desplazamiento del líquido rico en proteínas hacia el espacio perivascular que reduce la presión osmótica intravascular, al tiempo que eleva la del líquido intersticial. El resultado neto es la salida de agua e iones hacia los tejidos extravasculares. PUS: Es un exudado inamatorio purulento, rico en leucocitos y en restos celulares parenquimatosos. ESTÍMULOS DE LA INFLAMACIÓN AGUDA Las reacciones de inamación aguda están desencadenadas por diversos estímulos: Infecciones (bacterianas, víricas, parasitarias) y toxinas microbianas. Traumatismos (romo o penetrante) Agentes físicos y químicos (lesión térmica, lesiones por congelación, irradiación, agentes químicos o ambientales) Necrosis tisular Cuerpos extraños (astillas, suciedad, suturas) Reacciones inmunitarias MODIFICACIONES EN EL FLUJO Y EL CALIBRE DE LOS VASOS Las modicaciones en el ujo y el calibre de los vasos constituyen uno de los tres componentes inamatorios de la respuesta inamatoria. Se inician inmediatamente tras la lesión, y su velocidad de desarrollo depende de la gravedad de la misma. 1. Se produce vasoconstricción transitoria inicial de las arteriolas. 2. Aparece vasodilatación con aumento del ujo; este proceso explica el calor y el enrojecimiento. 3. La disminución de la velocidad de la circulación y el aumento de la viscosidad de la sangre se debe al incremento de la permeabilidad vascular y al de la concentración local de los eritrocitos. Todos estos cambios se maniestan por la presencia de pequeños vasos dilatados llenos de eritrocitos, un proceso denominado éstasis. El aumento de la permeabilidad es la causa del edema. 4. A medida que se desarrolla la éstasis, los leucocitos empiezan a separarse de la sangre en movimiento y a acumularse en la supercie endotelial vascular, un proceso denominado marginación. Tras adherirse a las células 63
endoteliales, se deslizan entre ellas y atraviesan la pared vascular y migran hacia los tejidos intersticiales. AUMENTO DE LA PERMEABILIDAD VASCULAR El aumento de la permeabilidad vascular da lugar a la salida de un líquido rico en proteínas hacia el intersticio. El intercambio normal de líquido depende de la ley de Starling y de la presencia de un endotelio intacto. La ley de Starling señala que el equilibrio normal de los líquidos está regulado por dos fuerzas opuestas: la presión hidrostática, que hace que el líquido se dirija hacia el exterior de la circulación, y la presencia coloidosmótica del plasma, que hace que el líquido se dirija hacia los capilares. En la inamación, se produce un incremento de la presión hidrostática, debido a la vasodilatación, así como una disminución de la presión osmótica, debido a la pérdida de líquido con elevado contenido en proteínas, a través del endotelio hipermeable y hacia el intersticio, lo que da lugar a una pérdida neta de líquido y a la aparición de edema. Existen seis mecanismos para explicar el incremento de la permeabilidad endotelial: 1. Contracción de las células endoteliales en las vénulas, que da lugar a la formación de uniones intercelulares ensanchadas; se produce inmediatamente tras la inyección del mediador y dura muy poco tiempo; por consiguiente, se denomina respuesta transitoria inmediata. Se trata de un proceso reversible. 2. La retracción endotelial es otro mecanismo reversible debido a la reorganización de las uniones y del citoesqueleto, que también produce un ensanchamiento de las uniones interendoteliales. Esto ocasiona una respuesta algo retardada que, puede durar más tiempo y está inducida por citocinas mediadoras, como la interlucina-1 (IL-1) y el factor de necrosis tumoral (TNF). 3. Lesión endotelial directa, que causa necrosis y desprendimiento de las células endoteliales. Está producida por lesiones necrotizantes graves, y afecta a todos los niveles de la microcirculación, incluyendo vénulas, capilares y arteriolas. La lesión suele dar lugar a un rezumamiento inmediato y mantenido. Esta reacción se conoce como respuesta sostenida inmediata. 4. Lesión endotelial mediada por leucocitos, debida a la agregación, adhesión y migración de los leucocitos a través del endotelio. Estos leucocitos liberan metabolitos tóxicos del oxígeno y enzimas proteolíticas, que a su vez, dan lugar a la lesión o desprendimiento de las células endoteliales con incremento de la permeabilidad. 5. Incremento de la transcitosis a través del citoplasma endotelial. 6. Filtración o derrame a través de los capilares en regeneración, durante la fase de curación de la herida. PROCESOS CELULARES: EXTRAVASACIÓN Y FAGOCITOSIS DE LEUCOCITOS Una función de la inamación es la llegada de los leucocitos al lugar de la lesión. La secuencia de acontecimientos en la extravasación, es la siguiente: En la luz del vaso: marginación, rodamiento y adhesión. Transmigración a través del endotelio. Migración en los tejidos intersticiales hacia un estímulo quimiotáctico. MARGINACIÓN Y RODAMIENTO Al proceso de acumulación leucocítica en la periferia de los vasos se denomina marginación. A continuación, los leucocitos ruedan sobre la supercie endotelial, jándose de manera transitoria a lo largo de su camino, un proceso denominado rodamiento. 64
Las adherencias laxas y transitorias implicadas en el rodamiento se explican por la familia molecular de las selectinas, que son receptores que se expresan en las supercies de leucocitos y células endoteliales. ADHESIÓN Y TRANSMIGRACIÓN Ambos procesos se producen por interacciones entre moléculas de adhesión complementarias, situadas en los leucocitos y en el endotelio. QUIMIOTAXIS Y ACTIVACIÓN LEUCOCITARIA Los leucocitos adheridos emigran a través de las uniones interendoteliales, atraviesan la membrana basal y se dirigen hacia la zona donde actúa el agente lesivo, siguiendo un gradiente químico de agentes quimiotácticos. La quimiotaxis supone la jación de agentes quimiotácticos a receptores especícos situados sobre los leucocitos y la producción de segundos mensajeros. FAGOCITOSIS La fagocitosis evoluciona a través de tres pasos: Reconocimiento y jación de la partícula que va a ser ingerida por el leucocito. Muchos microorganismos aparecen recubiertos por factores especícos, denominados opsoninas, que incrementan la ecacia de la fagocitosis debido a que son reconocidos por receptores situados en los leucocitos. Englobamiento de la partícula fagocitada por los pseudópodos del leucocito, con formación posterior de una vacuola fagocitaria o fagosoma. Destrucción y degradación de las bacterias. La fagocitosis estimula un incremento del consumo de oxígeno con producción de metabolitos reactivos del oxígeno. LIBERACIÓN DE PRODUCTOS LEUCOCITARIOS Y LESIÓN TISULAR, INDUCIDA POR LEUCOCITOS Durante la fagocitosis, los leucocitos liberan sus productos entre los que se incluyen: Enzimas lisosomales. Metabolitos activados derivados del oxígeno. Productos del metabolismo del ácido araquidónico, como prostaglandinas y leucotrienos. DEFECTOS EN LA FUNCIÓN LEUCOCITARIA Los defectos en la función leucocitaria intereren con la inamación y aumentan la susceptibilidad frente a las infecciones. Son defectos genéticos y adquiridos, como el décit en el número de células circulantes (neutrocitopenia). Se han identicado décit genéticos clínicos en la mayor parte de las fases de la función leucocitaria, desde la adherencia al endotelio vascular hasta la actividad microbicida, y son los siguientes: Defectos en la adhesión leucocitaria, como los décit de adhesión leucocitaria de tipo I y de tipo II. Defectos en la fagocitosis, como el síndrome de Chédiak - Higashi, el cual, es una enfermedad autosómica recesiva en la que se produce un tráco intracelular desordenanado de las organelas que altera la desgranulación de los lisosomas en los fagosomas. Defectos en la actividad microbicida. En la enfermedad granulomatosa crónica existen defectos hereditarios en la NADPH oxidasa. MEDIADORES QUÍMICOS DE LA INFLAMACIÓN Los mediadores químicos pueden circular en el plasma o producirse localmente por células presentes en el foco inamatorio. La mayor parte de ellos 65
llevan a cabo su actividad biológica al unirse a receptores especícos situados en las células diana, aunque algunos poseen actividad enzimática directa (p. ej. las proteasas) y otros facilitan la lesión de tipo oxidativo (p. ej. los metabolitos del oxígeno). Un mediador puede estimular la liberación de otros mediadores, lo que representa un mecanismo de amplicación. Una vez activados y liberados, la mayoría de los mediadores tienen una vida muy corta y desaparecen rápidamente, o bien son inactivados por enzimas, o sufren la acción de inhibidores. La mayor parte de ellos puede causar efectos potencialmente nocivos. AMINAS VASOACTIVAS Están entre los primeros mediadores que son liberados durante la inamación. Se detectan en los mastocitos, los basólos y las plaquetas, y producen vasodilatación y aumento de la permeabilidad vascular. Su liberación a partir de los mastocitos, está producida por: Agentes físicos. Reacciones inmunológicas en las que se produce la unión de anticuerpos IgE a los mastocitos. Fragmentos C3a y C5a del complemento. Neuropéptidos. Citocinas (IL-1 e IL-8). Factores de liberación de histamina derivados de los leucocitos. Su liberación a partir de las plaquetas se estimula por el contacto de estas con colágeno, trombina, adenosina difosfato (ADP) y complejos antígeno- anticuerpo, y también a través del factor activador de plaquetas (PAF). PROTEASAS PLASMÁTICAS Existen tres mediadores de origen plasmático que están relacionados entre entre sí y que intervienen en la respuesta inamatoria: 1. Sistema del complemento 2. Sistema de las cininas 3. Sistema de los factores de la coagulación 1. Sistema del Complemento La activación del complemento es un mecanismo de defensa del huesped frente a los agentes microbianos, que naliza con el ensamblaje del complejo de ataque de membrana (MAC) y la lisis del agente causante. Durante el proceso, se generan componentes del complemento que dan lugar a un aumento de la permeabilidad vascular, quimiotaxis y opsonización La activación del complemento se produce a través de dos mecanismos generales: A) La vía clásica, iniciada por complejos antígeno - anticuerpo. B) La vía alternativa, activada por endotoxinas, polisacáridos complejos y globulinas agregadas. Los componentes del complemento que presentan actividad inamatoria son: C3a, que incrementa la permeabilidad vascular. C5a, que incrementa la permeabilidad vascular y presenta un elevado poder quimiotáctico para la mayor parte de los leucocitos. C3b y C3bi, u opsoninas, importantes en la fagocitosis. C5b-9, o MAC, que produce lisis celular y estimula el metabolismo del ácido araquidónico y la producción de metabolitos reactivos del oxígeno por parte de los leucocitos. 2. Sistema de las Cininas El sistema de las cininas genera péptidos vasoactivos a partir de proteínas plasmáticas denominadas cininógenos, mediante proteasas especícas denominadas calicreínas, dando lugar, a la producción de bradicinina. 3. Sistema de la Coagulación 66
El sistema de la coagulación se divide en dos sistemas relacionados entre sí, denominados vía intrínseca y vía extrínsica, que conuyen para activar un mecanismo hemostático primario. La vía intrínsica consiste en proenzimas plasmáticas que son activadas por el factor de Hageman (factor XIIa), dando lugar a la activación de la trombina, la fragmentación del brinógeno y la generación de un coágulo de brina. Durante este proceso, se forman brinopéptidos que inducen la permeabilidad vascular y que son quimiotácticos para los leucocitos. La trombina presenta propiedades inamatorias, dando lugar a un aumento de la adhesión de los leucocitos al endotelio. Al mismo tiempo que el factor XIIa- está induciendo la coagulación, también puede activar el sistema brinolítico, que da lugar a la aparición de plasmina y que degrada la brina, causando de esta manera una solubilización del coágulo. La plasmina puede contribuir a la inamación a través de varios mecanismos: A. Fragmenta el C3 co producción de fragmentos del C3. B. Da lugar a la formación de productos de degradación de la brina, que puede incrementar la permeabilidad vascular. C. Activa el factor de Hageman, amplicando la respuesta. METABOLITOS DEL ÁCIDO ARAQUIDÓNICO: prostaglandinas, leucotrienos y lipoxinas. Los productos derivados del metabolismo del ácido araquidónico inuyen en procesos biológicos, tales como la inamación y la hemostasia. Se consideran hormonas de corto alcance que actúan localmente en el lugar donde se generan y después se degradan espontáneamente con rapidez o son destruidas por enzimas. Los eicosanoides (metabolitos del ácido araquidónico) son sintetizados a partir de este ácido por la acción de dos clases de enzimas: las ciclooxigenasas generan prostaglandinas y tromboxanos; las lipoxigenasas dan lugar a leucotrienos y lipoxinas. Las prostaglandinas inamatorias y los leucotrienos son los siguientes: Prostaglandina I2 y prostaglandina E2, que causan vasodilatación. La prostaglandina E2 es hiperalgésica debido a que hace que la piel sea hipersensible a los estímulos dolorosos. Tromboxano A2, que causa vasoconstricción. Leucotrienos C4, D4 y E4, que incrementan la permeabilidad vascular y producen vasoconstricción. Leucotrieno B4, que es un potente agente quimiotáctico. Lipoxinas, que son reguladores endógenos negativos de la acción de los leucotrienos. FACTOR ACTIVADOR DE PLAQUETAS: El PAF es un mediador bioactivo derivado de fosfolípidos. Causa agregación y liberación plaquetaria, broncoconstricción, vasodilatación, aumento de la permeabilidad vascular, incremento de la adhesión leucocitaria y quimiotaxis leucocitaria. CITOCINAS: Las citocinas son proteínas producidas principalmente por los macrófagos y los linfocitos. Sus propiedades generales son las siguientes: Las citocinas son producidas durante las respuestas inmunitaria e inamatoria, y la secreción de estos mediadores es transitoria y está fuertemente regulada. Muchos tipos celulares producen citocinas. Las proteínas son pleiotrópicas porque pueden actuar sobre diferentes tipos celulares. Los efectos de las citocinas son redundantes, y estas proteínas pueden inuir en la síntesis o la acción de otras citocinas. Las citocinas son multifuncionales en el sentido de que una citocina individual puede dar lugar a acciones reguladoras positivas y negativas. Las citocinas llevan a cabo sus efectos al unirse a receptores especícos en las células diana. 67
QUIMIOCININAS: Las quimiocininas son una superfamilia de proteínas pequeñas que actúan, como activadores y factores quimiotácticos para tipos especícos de leucocitos. Son expresadas por una amplia gama de tipos celulares. ÓXIDO NÍTRICO: También conocido como factor de relajación derivado del endotelio, el óxido nítrico actúa de forma paracrina, causa vasodilatación, inhibe la agregación y adhesión plaquetarias y puede actuar como radical libre, con citotoxicidad para ciertos microorganismos, células tumorales y para las células de otros tejidos. El óxido nítrico se sintetiza a partir de la arginina, el oxígeno molecular, el NADPH y otros cofactores, por acción de la enzima óxido nítrico sintasa. RADICALES LIBRES DERIVADOS DEL OXÍGENO: Los radicales libres derivados del oxígeno son metabolitos que son liberados al medio extracelular por los leucocitos, tras la exposición a agentes quimiotácticos, inmunocomplejos o estimulación fagocitaria. NEUROPÉPTIDOS: Los neuropéptidos se encargan de la transmisión de señales dolorosas, la regulación de la presión arterial la estimulación de la secreción en células inmunitarias y endocrinas y de la permeabilidad vascular. PATRONES MORFOLÓGICOS EN LA INFLAMACIÓN AGUDA Las respuestas inamatorias presentan características que indican su posible causa y que dan lugar a patrones morfológicos característicos: La inamación serosa cursa con un ligero incremento de la permeabilidad vascular. Se caracteriza por la acumulación de líquido que, cuando ocurre en las cavidades peritoneal, pleural o pericárdica, se denomina derrame, pero que también puede aparecer en cualquier otra localización (p. ej. las ampollas cutáneas por quemaduras). La inamación brinosa se produce cuando la lesión da lugar a un incremento más marcado de la permeabilidad vascular. El exudado contiene grandes cantidades de brinógeno, que es convertido en brina debido a la activación del sistema de la coagulación. La inamación supurativa o purulenta se caracteriza por la producción de un exudado purulento o pus, constituido por leucocitos y células necróticas. Un absceso es una colección localizada de tejido inamatorio purulento que se acompaña de necrosis por licuefacción. EVOLUCIÓN DE LA INFLAMACIÓN AGUDA El proceso de la inamación aguda se puede alterar por la naturaleza e intensidad de la lesión, por la localización y el tejido afectado, y por la respuesta del huesped, aunque generalmente el proceso tiene alguna de las siguientes cuatro formas de evolución: Resolución completa, con regeneración de las células originales y restablecimiento a la normalidad de la zona en la que se produjo la inamación aguda. Formación de absceso, especialmente en las infecciones producidas por microorganismos piógenos. Curación mediante sustitución por tejido conjuntivo (brosis) y cicatrización, que se produce cuando ha existido una destrucción tisular importante, cuando la inamación afecta a tejidos que no presentan regeneración, o cuando existe una exudación de brina abundante. Evolución hacia inamación crónica. FACTORES QUE MODIFICAN LA REACCIÓN INFLAMATORIA Es imposible determinar con frecuencia la causa de la inamación a partir del estudio morfológico. La reacción inamatoria se altera dependiendo del agente causal y de la capacidad de respuesta del huésped. 68
A : FACTORES RELACIONADOS CON EL AGENTE CAUSAL. El agente causal de la inamación origina una reacción más o menos grave dependiendo de: la cantidad, penetrancia, resistencia a la neutralización, potencial patógeno, duración y persistencia. B : FACTORES RELACIONADOS CON EL HUÉSPED La capacidad de reacción varía de un sujeto a otro, dependiendo entre otros de: 1. EDAD: Las inamaciones son más graves en niños y en ancianos. 2. ESTADO DE NUTRICIÓN: Las deciencias nutricionales producen hipoproteinemias. 3. TRASTORNOS HEMATOLÓGICOS: Muchas enfermedades hematológicas, especialmente las que afectan al número y calidad de las células de la sangre modican la reacción inamatoria. 4. ALTERACIONES DE LA INMUNIDAD: Todas las alteraciones de la reacción inmunológica, se relacionan con un agravamiento y aumento de la incidencia de las inamaciones. 5. ENFERMEDADES GENERALES SUBYACENTES: Favorecen la aparición de inamaciones y el retraso en su curación. 6. RIEGO SANGUÍNEO: La ausencia de vasos o la isquemia del foco, facilitan la necrosis y destrucción de la zona inamada, además de la cronicación del proceso. EFECTOS SISTÉMICOS DE LA INFLAMACIÓN Las manifestaciones sistémicas de la inamación aguda constituyen una gama de respuestas endocrinas, autónomas y conductuales como las siguientes: Endocrinas y metabólicas: secreción de proteínas de fase aguda por el hígado. Autónomas: una redirección del ujo sanguíneo desde el lecho cutáneo hasta los lechos vasculares profundos, con objeto de minimizar las pérdidas de calor a través de la piel, incrementar la frecuencia del pulso y la presión arterial, y disminuir la sudación Conductuales: tiritona, escalofríos, anorexia, somnolencia y malestar. Otras manifestaciones importantes son las siguientes: Fiebre La IL-1 y el TNF interactúan con los receptores vasculares en los centros termorreguladores del hipotálamo, induciendo la producción local de prostaglandina E2, que da lugar a estimulación nerviosa simpática, vasoconstricción de los vasos cutáneos y ebre. Leucocitosis Neutrolia Eosinolia 69
Bibliography [1] Patología Estructural y funcional. Robbins. Ed. Mc-Graw-Hill Interamericana. 6 a Edición. [2] Patología Humana. Robbins. Ed. Elservier. 7 a Edición. 2004