Patologia Lezione 4: Mediatori dell'infiammazione e del complemento

Venerdì 19 Marzo 2021

Mediatori dell'infiammazione e complemento

Qualunque tipo di danno estrinseco o intrinseco, determina la produzione di mediatori dell'infiammazione.

Mediatori locali e sistemici

LOCAL MEDIATORS CELLULAR MEDIATORS SOURCE Preformed mediators in secretory granules Histamine Serotonin Mast cells, basophils, platelets Platelets Lysosomal enzymes Neutrophils, macrophages Prostaglandins All leukocytes, platelets, ECs All leukocytes Leukotrienes Platelet-activating factors All leukocytes, ECs Activated oxygen species Nitric oxide Macrophages Cytokines Lymphocytes, macrophages, ECs SYSTEMIC MEDIATORS Factor XII (Hageman factor) activation Kinin system (bradykinin) Coagulation / fibrinolysis system PLASMA C3a7 Complement activation C5a anaphylatoxins C3b LIVER (major source) C5b-9 (membrane attack complex) Figure 2-11 1 Newly synthesized All leukocytesvenerdì 19 marzo 2021

(legge slide) Come mediatori principali di flogosi (infiammazione) abbiamo sicuramente l'istamina, proveniente da basofili e mastociti, o la serotonina e gli enzimi lisosomiali che sono mediatori preformati nei granuli secretori; vi sono infatti anche mediatori neosintetizzati quali prostaglandine o i leucotileni, il PAF, i ROS, l'ossido nitrico e le citochine. Vi sono poi mediatori plasmatici derivanti dal rilascio da parte del fattore 12esimo della coagulazione di questi stessi; di questi appartengono il sistema delle chinine e il sistema della coagulazione. Sempre ai mediatori plasmatici appartengono i mediatori del complemento: C3a C5a C3b C5b-9.

Proprietà generali dei mediatori chimici dell'infiammazione

• maggior parte -> azione mediante legame a recettori cellulari specifici; alcuni > attività enzimatica diretta (es. enzimi lisosomiali), o induzione di danno ossidativo (es. ROS)
• possono stimolare il rilascio di altri mediatori, con effetti di amplificazione o di controllo e modulazione della risposta
• una o più cellule bersaglio (effetti variabili a seconda del tipo di cellula)
• breve emivita (es. inattivazione ad opera di enzimi)
• effetti potenzialmente dannosi mediatori ci permette di evitare il danno tissutale.

(legge slide)I mediatori sono principalmente quindi proteine citoplasmatiche prodotti dalle cellule del sito dell'infiammazione, possono legare una o più recettori delle cellule bersaglio determinando lo stimolo proinfiammatorio, possono stimolare le cellule bersaglio a rilasciare molecole effettrici secondarie comportando un amplificazione del loop infiammatorio, il loro rilascio e attivazione possono essere modulate. In particolare, proprio la regolazione di tali

Amine vasoattive

Istamina

• Istamina > mediatore più importante prime fasi della flogosi mastociti, granulociti basofili, piastrine Stimoli di rilascio: - traumi, caldo, freddo - reazioni di ipersensibilità (I tipo, IgE) - frazioni del complemento -> C3a, C5a: "anafilatossine" - proteine rilascianti istamina prodotte da leucociti - citochine -> IL-1, IL-8 Effetti > vasodilatazione arteriolare, vasocostrizione venulare, aumento permeabilità capillare azione limitata nel tempo -> inattivazione ad opera di istaminasi 2venerdì 19 marzo 2021

(legge slide) Partiamo quindi dall'istamina, considerata anche come amina vasoattiva, è contenuta nei mastociti, nei basofili e nelle piastrine e ne determina il rilascio:

• Stimoli traumatici
• Anafilotossine (C5a e C3a)
• Fattori proteici di derivazione leucocitaria

Rilascio di istamina

• Neuropeptidi, principalmente la sostanza P
• Citochine, interleuchina (IL) 1 e 8
• Reazioni immunitarie

L'istamina ha lo scopo di agire sui recettori delle cellule bersaglio principalmente H1; questi sono espressi soprattutto a livello del tessuto muscolare liscio, dell'endotelio, del SNC. L'azione dell'istamina sui recettori determinerà dilatazione dell'arteriola e aumento della permeabilità capillare.

Serotonina

• Serotonina > derivante da decarbossilazione del triptofano > accumulo in: granuli densi delle piastrine: rilascio in seguito ad aggregazione; mastociti > effetti simili ad istamina

Altra amina vasoattiva è la serotonina che deriva dalla decarbossilazione del triptofano (legge slide). È contenuta nelle piastrine, cellule eterocromaffini oppure può derivare dal rilascio indotto da aggregazione priastrinica oppure dall'azione del PAF; i suoi effetti sono simili all'istamina quindi vasodilatazione e aumento della permeabilità capillare. Un'altra classe di mediatori quali sostanza P e della neurochilina A rilasciate dalle fibre nervose del tratto gastrointestinale; sono appunto conosciute per la loro azione di neurotrasmettitori e dalla loro azione pro-infiammatoria al momento del rilascio. Una volta rilasciate si legano a recettori specifici a loro volta legati a proteine G (recettori metabotropi) e determinano sempre un aumento della permeabilità vascolare.

Proteasi plasmatiche

Infine, abbiamo la famiglia delle proteasi plasmatiche. Distinguiamo tre grandi famiglie di queste stesse interconnesse tra loro quali:

• Sistema del complemento che determina vasodilatazione e aumento della permeabilità vascolare, adesione, chemiotassi e attivazione dei leucociti, opsonizzazione e lisi microbica.
• Sistema della coagulazione che determina aumento della permeabilità vascolare, vasodilatazione, adesione dei chemiociti e chemiotassi; ha anche ruolo nell'infiammazione.
• Sistema delle chinine che determina vasodilatazione, aumento della permeabilità vascolare, contrazione della muscolatura liscia e chemiotassi delle cellule.

Sistema del complemento

Definizione

• Sistema multifattoriale composto da più di 20 proteine sieriche, la cui funzione è la distruzione dei batteri mediante la LISI o la FAGOCITOSI
• Chiamato così perche costituisce la componente TERMOLABILE dell'attività battericida sierica, complementare a quella TERMOSTABILE ANTICORPI degli
• Soggetti con deficit congeniti di tipo qualitativo o quantitativo dei fattori complementari, pur avendo normali livelli di Ig, sono particolarmente esposti a infezioni ripetute
• Le molecole del COMPLEMENTO si trovano nel SANGUE o nei LIQUIDI BIOLOGICI in forma inattiva, sono attivati dalla presenza di microrganismi, immunocomplessi e altri fattori (cristalli di urato, etc .. ) (legge slide)

Il complemento presenta una serie di proteine plasmatiche che svolgono un ruolo nella risposta immunitaria e nell'infiammazione. Tali proteine sono preseti nel siero come precursori inattivi; la loro attivazione prevede un'attivazione proteolitica a cascata.

Vie di attivazione del complemento

CLASSICAL PATHWAY Antigen-antibody (lgG or IgM) complex + Activated C1 Classical pathway C3 convertase Classical pathway C5 convertase C4+C2 C4b2b C4b2b3b ..... Also generated via plasmin or lysosomal proteases LECTIN PATHWAY C1 + Activated C1 C3a C5a 1 C3 C5 C6 C7 C8 C9 Mannose-binding lectin + C3b C5b C5-9 Membrane attack complex ALTERNATIVE PATHWAY C3. C3b C3bBb C3bBb3b .+ Factor B Factor D Alternative pathway C3 convertase Stabilized by properdin Alternative pathway C5 convertase Microbial surfaces Polysaccharides N.B Nel complesso, il frammento indicato con la lettera minuscola a è il più piccolo mentre quello indicato con b minuscolo è il frammento che rimane attaccato alla superficie microbica in questione.

Vi sono tre vie che convergono su unica comune:

• Via classica, è anticorpo dipendente ed è considerata come il meccanismo effettore dell'immunità naturale. Il complesso è costituito da un IgG e un IgM determina l'attivazione del complesso C1 che determina a sua volta la scissione di C4 e C2. Si forma così la C3 convertasi della via classica ovvero C4b2b; questa determina la scissione di C3 in C3a, che ha funzione di anafilotossina, e C3b. La C3b a sua volta viene incluso nell'ambito della C5 convertasi della via classica; si ha così la formazione del complesso C4b2b3b che a sua volta determina la scissione proteolitica di C5 in C5a e C5b. Il C5b sarà importante poiché rappresenta la condizione che permette l'attacco alla membrana: da C5b c'è l'inclusione di C6 C7 C8 e C9 a formare C5-9 che è il complesso di attacco alla membrana.
• Via lectinica, si attiva grazie all'MBL ovvero la lectina legante il mannosio; le lectine sono infatti proteine che legano i carboidrati. Sulla superficie dei microbi v'è proprio il mannosio dunque I'MBL, quando incontra il mannosio microbico, si lega e si procede similmente alla via classica. Dunque, v'è sempre l'attivazione del C1, la formazione delle anafilotossine e la formazione di C5-9.
• Via alternativa, qui abbiamo proprio le frazioni del complemento che riconoscono la superficie microbica, dunque, non ci sono intermediari. Abbiamo la frazione C3, ad esempio, che si attiva poiché in grado di riconoscere direttamente un elemento della superficie microbica e si forma C3b. Viene poi incluso il fattore b per formare la C3 convertasi della via alternativa che determina a sua volta la scissione proteolitica di C3 in C3a e C3b; quest'ultimo viene incluso nell'ambito del complesso della C5 5 C1venerdì 19 marzo 2021 convertasi della via alternativa, si forma C3bBb3b che a sua volta determina la scissione proteolitica del C5 in C5a C5b e quindi il complesso di attacco alla membrana C5-9.

È proprio l'attivazione del complesso di attacco alla membrana C5-9 a determinare la lisi delle cellule microbiche bersaglio, inoltre la C3b, oltre a essere compresa nella C5 convertasi della via classica e alternativa, funge essa stessa da opsonina, ovvero da anticorpo naturale che attiva la fagocitosi. Dall'attivazione del complemento si formano frammenti proteolitici che sono mediatori del processo infiammatorio quali C3a e C5a, che sono definite appunto anafilotossine e determinano vasodilatazione, aumento della permeabilità vascolare mediante l'induzione di istamina derivante dai mastociti; dunque, le anafilotossine stimolano proprio i mastociti a rilasciare istamina. In particolare, C5a determina attivazione dei leucociti, adesione, chemiotassi delle cellule del sistema immunitario ad azione pro-infiammatoria quali basofili, immunociti, eosinofili, neutrofili.

Funzioni biologiche del sistema del complemento

• membrane-attack complex (MAC) C9
• frammenti proteolitici mediatori della flogosi: Có Ca K and Cliens - C3b -> opsonina
• lisi cellulare / distruzione batteri, virus con envelope - C3a, C5a: "anafilatossine" -> vasodilatazione e aumento della permeabilità vasale, mediante induzione del rilascio di istamina dai mastociti - C5a > attivazione dei leucociti, adesione (aumento avidità delle integrine), chemiotassi (neutrofili, monociti, eosinofili, basofili)

Controllo dell'attività complementare

Vi sono comunque dei punti di controllo nel sistema del complemento; in particolare vi può essere l'inibizione dell'attività delle molecole che vengono fuori dal complemento, tra cui il C1 inibitore, il DAF ed ulteriori punti di controllo.

Immunocomplesso C1qr2S2 C1 INH C4 C4b C2a + --- C2 C2b A C4a C4b2a C3 ₩ C3a C4bp + H C3 convertasi C3b C4b2a3b C5 convertasi iC3b C5a C5 + C5b CONTROLLO DELL'ATTIVITÀ' COMPLEMENTARE · C1 INIBITORE blocca l'attività di C1s . C4 binding protein (C4bp) lega il C4b, blocca la formazione del complesso C4b2a e favorisce il legame del fattore H che inattiva il C3b e il C4b · Fattore I inattiva il C3b formando il iC3b (opsonizzante) . DAF e MCP agiscono su C3 convertasi classica e alternativa . HRF e MIRL/CD59 lega il complesso C5b-8 e inibisce il legame di C9 6 water and Naions