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Inflamación aguda y crónica
Tucker Collins
CARACTERÍSTICAS Liberación de productos^ CITOCINAS Y QUIMIOCINAS^ INFILTRACIÓN MONONUCLEAR GENERALES DE LA leucocitarios y lesión tisular^ Términos y definiciones^ CÉLULAS Y MECANISMOS INFLAMACIÓN inducida por leucocitos^ Propiedades generales y OTRAS CÉLULAS EN LA ASPECTOS HISTÓRICOS Defectos en la función leucocitaria clases funcionales INFLAMACIÓN CRÓNICA INFLAMACIÓN AGUDA Resumen de la respuesta inflamatoria aguda
Interleucina-1 y factor de necrosis tumoral
INFLAMACIÓN GRANULOMATOSA
CAMBIOS VASCULARES MEDIADORES QUÍMICOS Quimiocinas VASOS Y GANGLIOS LINFÁTICOS
Cambios en el flujo sanguíneo y en el calibre de los vasos
DE LA INFLAMACIÓN ÓXIDO NÍTRICO EN LA INFLAMACIÓN
Aumento de la permeabilidad Vascular (filtración vascular)
AMINAS VASOACTIVAS (^) CONSTITUYENTES LISOSOMALES PATRONES MORFOLÓGICOS
ACONTECIMIENTOS CELULARES: Histamina^ DE LOS LEUCOCITOS^ EN LA INFLAMACIÓN EXTRAVASACIÓN Y FUNCIÓN DE FAGOCITOSIS DE LOS LEUCOCITOS Serotonina^
RADICALES LIBRES DERIVADOS DEL OXÍGENO
INFLAMACIÓN SEROSA
Adhesión y transmigración PROTEASAS PLASMÁTICAS NEUROPÉPTIDOS (^) INFLAMACIÓN FIBRINOSA
Quimiotaxis Sistema del complemento RESUMEN DE LOS MEDIADORES INFLAMACIÓN SUPURATIVA O Activación leucocitaria (^) Sistema de las cininas QUÍMICOS DE LA PURULENTA Fagocitosis Sistema de la coagulación INFLAMACIÓN AGUDA ÚLCERAS Reconocimiento y fijación METABOLITOS DEL ÁCIDO EVOLUCIÓN DE INFLAMACIÓN AGUDA EFECTOS SISTÉMICOS Englobamiento ARAQUIDONICO: (^) INFLAMACIÓN CRÓNICA DE LA INFLAMACIÓN Destrucción o degradación PROSTAGLANDINAS, DEFINICIÓN Y CAUSAS LEUCOTRIENOS Y LIPOXINAS FACTOR ACTIVADOR DE PLAQUETAS PLAQUETAS CARACTERÍSTICAS HISTOLÓGICAS
CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA INFLAMACIÓN
En el Capítulo 1, hemos podido comprobar cómo los diferentes estímulos exógenos y endógenos pueden producir lesión celular. Estos mismos esifindos pueden dar lugar también a una reacción compleja en el tejido conjuntivo vascularizado que se denomina inflamación. Los invertebrados, que carecen de sistema vascular, los organismos unicelulares y los parásitos multicelulares desarrollan sus propias respuestas frente a los estímulos lesivos locales. Entre éstas se incluyen: la fagocitosis del agente patógeno; el atrapamiento y digestión posterior de las sustancias incitantes por parte de células espe- cializadas (hemocitos) en estas funciones, y la neutralización de los estímulos nocivos a través de la hipertrofia de la célula o de alguna de sus organelas. Todas estas reacciones han sido retenidas en el proceso evolutivo, aunque lo que caracteriza al proceso inflamatorio que son capaces de poner en marcha los seres vivos superiores es la reacción de los vasos sanguíneos, que da lugar a la acunmlación de líquido y leucocitos en los tejidos extravasculares.
La respuesta inflamatoria está muy relacionada con el proceso de reparación. La inflamación es útil para destruir, atenuar o mantener localizado al agente patógeno y, al mismo tiempo, inicia una cadena de acontecimientos que (dentro de lo posible) curan y reconstruyen el tejido lesionado. El proceso de reparación se inicia durante las fases iniciales de la inflamación, aunque no finaliza hasta que se ha neutralizado el estímulo lesivo. Durante la reparación, el tejido lesionado es sustituido por la regenercrción de las células parenquimatosas nativas, por la proliferación de tejido flbroblástico (cicatrización) o, con mayor frecuencia. por la combinación de ambos procesos.
La inflamación es fundamentalmente una respuesta de carácter protector cuyo objetivo final es librar al organismo de la causa inicial de la lesión celular (p. ej., los microorganismos patógenos, las toxinas) y de las consecuencias de la misma (p. ej. las células y restos tisulares necróticos). Si no existiera el proceso de inflamación, las infecciones se propagarían de forma incontrolada las heridas no se curarían nunca y los órganos lesionados presentarían lesiones supurativas de forma permanente. No obstante, los procesos de inflamación ó reparación pueden ser perjudiciales. Por ejemplo, las reacciones inflamatorias constituyen el mecanismo patogénico básico de las reacciones de hipersensibilidad potencialmente mortales secundarias al efecto de picaduras de insectos, fármacos o sustancias tóxicas, y también lo son de algunas de las enfermedades crónicas más frecuentes de la actualidad como la artritis reumatoide, la aterosclerosis y la fibrosis pulmonar. La reparación mediante fibrosis puede dar lugar a la aparición de cicatrices con desfiguración, y también a bandas de
fibrosis que producen obstrucción intestinal o limitación de la movilidad articular. Ésta es la razón de que en nuestras farmacias abunden los fármacos antiinflamatorios, cuyo efecto ideal es el de potenciar los efectos saludables de la inflamación controlando al mismo tiempo sus secuelas nocivas. La respuesta inflamatoria tiene lugar en el tejido conjuntivo vascularizado, e implica al plasma, las células circulantes, los vasos sanguíneos y los constituyentes celulares y extracelulares del tejido conjuntivo (Fig. 3-1). Las células circulantes son los neutrófilos, monocitos, eosinófilos, linfocitos, basófilos y plaquetas. Las células del tejido conjuntivo son los mastocitos, que se sitúan alrededor de los vasos sanguíneos: los fibroblastos del propio tejido conjuntivo, y ocasionales macrófagos y linfocitos residentes. La matriz extracelular descrita en el Capítulo 4, está constituida por proteínas fibrilares estructurales (colágeno, elastina), glucoproteínas de adhesión (fibronectina, laminita, colágeno no fibrilar, tenasina y otras) y proteoglu- canos. La membrana basal es un componente especializado de la matriz extracelular, y está formada por glucoproteínas de adhesión y proteoglucanos.
Mastocitos Fibroblasto Macrófago
Figura 3-1 Células intravasculares y células y matriz del tejido conectivo implicados en la respuesta inflamatoria.
La inflamación presenta dos fases bien diferenciadas, aguda y crónica. La inflamación aguda tiene una evolución relati- vamente breve, con una duración que oscila entre minutos, horas y pocos días: sus características principales son la exudación de líquido y de proteínas plasmáticas (edema), y la migración de leucocitos (predominantemente neutrófilos). La inflamación crónica tiene una duración mayor y se caracteriza histológicamente por la presencia de linfocitos y macrófagos, la proliferación de vasos sanguíneos, fibrosis y necrosis tisular. Existen muchos factores que modifican la evolución y el aspecto histológico de las formas aguda y crónica de la inflamación; estos factores serán expuestos más adelante en este capítulo. Las respuestas vascular y celular de las formas aguda v crónica de la inflamación están mediadas por, factores químicos procedentes del plasma o de las células y que son activados por el propio estímulo inflamatorio. Estos mediadores actúan de formas aislada, secuencial o en combinación, y en fases posteriores amplifican la respuesta inflamatoria e influyen en su evolución. Las células y tejidos necróticos (cualquiera que sea la causa que haya producido la necrosis) también pueden activar por sí mismos la elaboración de los mediadores de la inflamación. Esto es lo que ocurre en los procesos de in- flamación aguda secundarios al infarto de miocardio. La inflamación termina cuando se elimina el estímulo lesivo y desa- parecen o quedan inhibidos los mediadores de la misma. En este capítulo, describiremos en primer lugar la secuencia de acontecimientos que constituye la inflamación aguda, así como los mecanismos estructurales y moleculares que subyacen a los mismos, y posteriormente revisaremos las diferentes clases de mediadores específicos que contribuyen a que ocurran dichos acontecimientos. A continuación, expondremos la inflamación crónica. La inflamación tiene una larga historia, íntimamente asociada a las guerras, las heridas y las infecciones, por lo que revisaremos en primer lugar algunos de los momentos históricos culminantes relacionados con nuestros descubrimientos sobre este fascinante proceso.
ASPECTOS HISTÓRICOS
Aunque los signos de la inflamación ya aparecían descritos en un papiro egipcio (3000 a. de C.), fue Celsus, un escritor romano del siglo t d. de C. el primero que describió los cuatro signos cardinales de la inflamación: rubor, tenor, calor y do/o, (enrojecimiento, tumefacción, calor y dolor). Posteriormente. Virchow añadió el quinto signo clínico la pérdida de la función (función laesa). En 1793, el cirujano escocés John Hunter destacó algo que en la actualidad consideramos obvio: que la inflamación no es una enfermedad, sino una respuesta inespecífica que produce un efecto saludable en el organismo en el que tiene lugar. Julios Cohnheim (1839-1884) fue el primer investigador que utilizó el microscopio para observar vasos
Dilatación Expansión del lecho capilar Dilatación
Incremento del flujo sanguíneo
Figura 3-2 Las principales manifestaciones locales de la inflamación aguda. en comparación con la normalidad. I ) Dilatación vascular (con eritema y calor). 2) extravasación de plasma y proteínas (edema) y 3) migración de leucocitos con acu- mulación de los mismos en la zona de lesión.
Cambios vasculares
CAMBIOS EN EL FLUJO SANGUÍNEO Y EN EL CALIBRE DE LOS VASOS
Los cambios en el flujo sanguíneo y en el calibre de los vasos se inician de forma muy rápida tras la lesión y evolucionan a un ritmo que depende de la intensidad de la misma. El orden que siguen las alteraciones es el siguiente: Después de un período inconstante y transitorio (suele durar unos pocos segundos) de vasoconstricción arteriolar, se produce vasodilatación. que afecta inicialmente a las arteriolas y que posteriormente da lugar a la apertura de nuevos lechos capilares en la zona de lesión. Ésta es la causa del aumento del flujo sanguíneo, que a su vez es la causa del enrojecimiento y del incremento de calor en la zona de lesión (Fig. 3-2). La duración del período de vasodilatación depende del propio estímulo: después de la misma se produce el siguiente acontecimiento. la lentificación o retraso de la circulación. La lentificación o retraso de la circulación se debe al aumento de la permeabilidad ele la microvasculatura, con sa- lida de líquido rico en proteínas desde la circulación hasta los tejidos extravasculares, en un proceso que se describe con detalle a continuación. La disminución de líquido en el compartimiento intravascular da lugar a la concentración de los hematíes en los vasos de pequeño calibre y al aumento de la viscosidad sanguínea, lo que se refleja en la presencia de pequeños vasos dilatados y repletos de hematíes: es lo que se denomina estasis. A medida que evoluciona la estasis, se empieza a observar la orientación periférica de leucocitos, principalmente neutrófilos, a lo largo del endotelio vascular, un proceso que se denomina marginación lencocitaria. Más adelante, los leucocitos se adhieren al endotelio, de forma transitoria al principio (rodamiento) y con mayor intensidad después, atravesando la pared vascular al cabo de un corto período de tiempo y dirigiéndose hacia el intersticio, por medio de una serie de procesos que se expondrán más adelante.
La cronología y duración de los cambios en el calibre de los vasos es variable. En los casos en los que el estímulo es leve, las distintas fases de la estasis pueden no aparecer hasta transcurridos 15 a 30 minutos, mientras que cuando el estímulo es intenso lo hacen al cabo de pocos minutos.
AUMENTO DE LA PERMEABILIDAD VASCULAR (FILTRACIÓN VASCULAR)
El aumento de la permeabilidad vascular que ocasiona la salida de un fluido rico en proteínas (exudado) hacia el intersticio es la característica principal y de mayor especificidad de la inflamación aguda. La pérdida de proteínas del plasma reduce la presión osmótica intravascular e incrementa la presión osmótica del líquido intersticial. Junto al aumento de la presión hidrostática secundaria a la vasodilatación, este mecanismo conduce a una importante salida y acumulación de líquido en el tejido intersticial (Fig. 3-3). Este incremento neto del líquido extravascular constituye el edema.
La normalidad del intercambio de líquido y de la permeabilidad microvascular depende de forma crítica de la integridad del endotelio. Entonces, ¿cómo puede ser atravesado el endotelio en la inflamación? Se han propuesto los siguientes meca- nismos (Fig. 3-4): Formación de aberturas entre las células endoteliales en las vénulas. Éste es el mecanismo más común mediante el cual puede ser atravesado el endotelio, y es un mecanismo activado por la histamina, bradicinina. leucotrienos. sustancia P y otros muchos tipos de mediadores químicos. Esta forma de filtración vascular evoluciona rápidamente desde que se inicia la exposición al mediador, y suele ser reversible y de corta duración (15 a 30 minutos); por ello, se denomina respuesta inmediata transitarte. Clásicamente, esta forma de filtración afecta sólo a las vénulas de 20 a 60 μm de diámetro, mientras que no tiene ningún efecto sobre los capilares y las arteriolas (Fig. 3-5). No se sabe con certeza cuál es la razón de esta limitación a las vénulas, aunque en
diversos estudios se ha sugerido que podría estar relacionada con una mayor densidad de receptores para el supuesto mediador (se ha demostrado en lo que se refiere a la histamina y a la sustancia P) en el endotelio venular. De la misma forma, muchos de los acontecimientos posteriores de la inflamación en los que interienen los leucocitos, como la adhesión y la migración, afectan también de forma predominante a las vénulas en la mayor parte de los órganos. Las aberturas aparecen principalmente entre las células o en la proximidad de las uniones intercelulares y han sido atribuidas a la contracción de las células endoteliales inducida por agonistas, con separación de estas uniones. Un mecanismo alternativo, o adicional, para la formación de estas aberturas es que puedan estar formadas por canales transcitoplasmáticos intracelulares, cercanos y quizá en conexión con las uniones (transcitosis). Cualquiera que sea su explicación, el proceso parece estar mediado por mecanismos intraeelulares agonistas inducidos por receptor en los que está implicada la fosforilación de proteínas citoplá.smicas y junto a las uniones, contráctiles y del citoesqueleto, de las células endoteliales. Reorganización del citoesqueleto (retracción endotelial): En preparaciones in Vitro, los mediadores del grupo de las citocinas, como la interleucina-I (IL-1), el factor de necrosis tumoral (TNF) y el interferón gamma (IFN-γ), la hipoxia y la lesión subletal de las células endoteliales activan un mecanismo, aparentemente diferente, de filtración intercelular reversible, que da lugar a la aparición de aberturas o brechas interendoteliales. Las células endoteliales sufren una reorganización estructural del citoesqueleto, de manera que se retraen entre sí. Al contrario del efecto de la histamina, la respuesta está ligeramente retardada (4 a 6 horas) y tiene una duración mayor (24 horas o más). No se sabe con certeza cuál es la frecuencia con la que este mecanismo explica la permeabilidad vascular in vivo. Aumento de la transcitosis a través del citoplasma endotelial. Éste es otro posible mecanismo para explicar el aumento de la permeabilidad. La transcitosis se produce a través de canales formados por acumulaciones de vesículas y vacuolas, sin envoltura y conectadas entre sí, en lo que se denominan orgánelas resiculovacuolares, la mayor parte de las cuales se localiza en la proximidad de las uniones intercelulares. Ciertos factores, por ejemplo, el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF) (Capítulo 4), parecen causar un incremento de la permeabilidad vascular al aumentar el número y quizá también el tamaño de estos canales y. Como ya se ha señalado, se ha propuesto que éste puede ser también un mecanismo de incremento de la permeabilidad inducida por la histamina y por la mayor parte de los mediadores químicos. Lesión endoielial directa, con necrosis y desprendimiento de las células endoteliales. Este efecto se observa habitualmente en las lesiones necrotizantes y se debe a la lesión directa del endotelio por el estímulo lesivo, como ocurre, por ejemplo, en las quemaduras graves o en las infecciones bacterianas de carácter lírico. En la mayor parte de los casos, la filtración se inicia inmediatamente tras la lesión y se mantiene con gran intensidad durante varias horas, hasta que los vasos que han sido lesionados presentan trombosis o reparación. Esta reacción se denomina respuesta inmediata sostenida, y en ella participan todos los niveles de la microcirculación, es decir; vénulas, capilares y arteriolas. El desprendimiento de las células endoteliales se suele acompañar de adhesión plaquetaria y de trombosis. La filtración prolongada retardada es una curiosa, aunque relativamente frecuente, reacción de incremento de la permeabilidad que se inicia transcurridas 2 a 12 horas, dura varias horas o incluso días, y afecta a vénulas v capilares. Esta forma de filtración está producida, por ejemplo, por las lesiones térmicas de grado leve a moderado, los rayos X o la radiación ultravioleta, y ciertas toxinas bacterianas. Las quemaduras solares de aparición tardía constituyen un buen ejemplo de reacción retardada. No se conoce con certeza el mecanismo de esta forma ele filtración. Puede deberse al efecto directo del agente lesivo, con lesión celular retardada (quizá por apoptosis), o bien al efecto de retracción endotelial a que dan lugar las citocinas, como ya se ha descrito. Lesión endotelial mediada por leucocitos. Los leucocitos se adhieren al endotelio en una fase relativamente inicial de la inflamación. Como se expondrá más adelante, los leucocitos se pueden activar en este proceso dando lugar a la liberación de formas tóxicas de oxígeno y de enzimas proteolíticas, que pueden producir la lesión o desprendimiento del endotelio, con el consiguiente aumento en la permeabilidad. En la inflamación aguda, esta forma de lesión está muy restringida a las zonas vasculares, como las vénulas y los capilares pulmonares y glomerulares, donde los leucocitos se adhieren al endotelio. Filtración a través de los vasos neoformados. Tal y como se describirá más adelante en el Capítulo 4, durante la reparación proliferan las células endoteliales y forman nuevos vasos sanguíneos, en un importante proceso que se denomina angiogénesis. Estas yemas capilares presentan permeabilidad a través de su pared hasta que las células endoteliales se diferencian y desarrollan las uniones intercelulares. Además, algunos de los factores que causan angiogénesis (p. e,j, VEGF) también incrementan la permeabilidad vascular y las células endoteliales de los focos de angiogénesis muestran un aumento de la densidad de receptores para mediadores vasoactivos. Todos estos factores explican el edema característico de la fase de curación de la inflamación (Capítulo 4).
Aunque estos mecanismos son diterenciables, en la respuesta frente a un estímulo todos ellos pueden desempeñar algún papel. Por ejemplo, en las diferentes fases de una quemadura térmica, la filtración se debe a la contracción endotelial mediada por sustancias químicas y también a la lesión directa mediada por los leucocitos, así como a la filtración que pre- sentan normalmente los capilares en regeneración durante la fase de curación. Esta superposición de efectos explica las pérdidas de líquido potencialmente mortales que presentan los pacientes con quemaduras graves.
A. NORMAL Ausencia de flujo neto
Aberturas: contracción endotelial
- Vénulas.
- Mediadores vasoactivos (histamina, leucotrienos, etc.).
Aberturas: reorganización del citoesqueleto
- Principalmente vénulas; capilares.
- Citocinas (p. ej., interleucina-1 y factor de necrosis tumoral).
- Hipoxia.
Lesión directa
- Arteriolas, capilares y vénulas.
- Toxinas, quemaduras, sustancias químicas.
Lesión dependiente de los leucocitos
- Principalmente vénulas.
- Capilares pulmonares.
- Respuesta tardía.
Incremento de la transcitosis
- Vénulas.
- VEGF; ¿otros mediadores?
A y B Permeabilidad vascular inducida por la mayor parte de los mediadores químicos. Las imúgenes corresponden a un músculo laminar de la rata (cremaster) fijado, incluido en glicerina y estudiado sin teñir mediante transiluminación. Una hora antes del sacrificio se inyectó bradicinina en el músculo, y al animal se le inyectó por vía intravenosa carbón coloidal. El plasma, cargado de carbón, salió ciclos vasos, aunque la mayor parte de las partículas de carbón quedarón atrapadas por la membrana bucal de los vasos permeables, con el resultado de que quedaron .marcados en negro. Obsérvese que no todos los vasos permeables, sólo lo son las vénulas. En B a mayor aumento de trama capilar es débilmente visible de fondo. (Cortesía del Dr. Guido Majno).
Acontecimientos celulares: extravasación y función de fagocitosis de los
leucocitos Una de las funciones más características e importantes de la inflamación es el aporte de leucocitos a la zona de lesión. Los leucocitos fagocitan los agentes patógenos, destruyen las bacterias y otros microorganismos, y degradan el tejido neerótico y los antígenos extraños. Los leucocitos también pueden prolongar la inflamación e inducir lesión tisular al liberar enzimas, mediadores quimicos y radicales tóxicos del oxígeno. La secuencia ele acontecimientos que se produce desde que los leucocitos salen de la luz vascular hasta que alcanzan el tejido intersticial (extravasación) se puede dividir en los siguientes pasos: I. En la luz vascular: marginación, rodamiento y adhesión.
- Transmigración a través del endotelio (también denominada diapédesis).
- Migración en los tejidos intersticiales hacia un estímulo quimiotáctico (Fig. 3-6). Cuando el flujo de la sangre es normal en las vénulas, los eritrocitos permanecen confinados en una columna axial central y desplazan a los leucocitos hacia la pared del vaso (Fig. 3-7). A medida que disminuye la velocidad del flujo sanguíneo en las fases iniciales de la inflamación (debido al incremento de la permeabilidad vascular), se modifican las condiciones hemodinámicas (disminuye la fuerza de cizallamiento sobre la pared) y un número cada vez mayor de leucocitos se sitúa en la periferia, a lo largo de la superficie endotelial. Este proceso de acumulación de leucocitos se denomina marginación. Más tarde, los leucocitos, de forma individual y en filas, se colocan sobre el endotelio y se adhieren al mismo de forma transitoria (un proceso que se denomina rodamiento) para, finalmente, descansar en algún punto en el que se adhieren firmemente al endotelio (con tina imagen semejante a la de «guijarros sobre los que corre el agua del arroyo sin llegar a moverlos»). Con el tiempo, el endotelio puede quedar literalmente revestido por leucocitos, lo que se ha denominado pavimentación. Tras su adhesión firme al endotelio, los leucocitos dirigen sus pseudópodos hacia las uniones que existen entre las células endoteliules, se introducen apretadamente a través de las mismas, y quedan situados entre la célula endotelial y la membrana basal. Finalmente, atraviesan la propia membrana basal y salen al espacio extravascular. Este mecanismo de salida lo utilizan los neutrófilos, los monocitos, los linfocitos, los eosinófilos y los basófilos. Se describirán a continuación los mecanismos moleculares de cada uno de estos pasos.
ADHESIÓN Y TRANSMIGRACIÓN
Se sabe con certeza en la actualidad que la adhesión y trasmigración de leucocitos están determinadas principalmente por la fijación de moléculas complementarias ele adhesión a la superficie de los leucocitos y células endoteliales, y que los mediadores quínucos (factores quimiotácticos y ciertas citocinas) influyen en estos procesos regulando la expresión de superficie y la intensidad de fijación de estas moléculas de adhesión. Los receptores de adhesión implicados pertenecen a cuatro familias de moléculas: las selectinas, las inmunoglobulinas, las integrinas y las glucoproteínas de tipo mucina. Las moléculas de adhesión más importantes de estas familias se muestran en la Tabla 3-1.
Las .selectinas, cuya denominación se debe a que se caracterizan por presentar una región N-terminal extracelular relacio- nada con las lectinas de mamífero fiadoras de azúcares, son: la E-selectina (CD62E. previamente conocida como ELAM-1), que está confinada al endotelio; la P-selectina (CD62P, previamente denominada GMP140 o PADGEM), que está presente
solubles de la misma inhiben la transmigración in Vitro y en modelos animales experimentales. La diopédesis leucocitarias igual que el incremento de la permeabilidad vascular; se produce predominantemente en las vénulas (excepto en los pulmones, en los que también se puede observar en los capilares). Después de atravesar las uniones endoteliales, los leucocitos son retrasados temporalmente en su trayecto por la membrana basal continua: no obstante, al final logran atrave- sarla debido probablemente a la secreción de colagenasas que degradan dicha membrana basal.
El tipo de leucocito que presenta migración depende de la fase de evolución de la lesión inflamatoria y del tipo de estímulo lesivo. En la mayor parte de los casos de inflamación aguda, los neutrófilos predominan en el infiltrado inflamatorio durante las prinietas 6 a 24 horas, y posteriormente son sustituidos por monocitos a las 24 a 48 horas (Fig. 3-10). Esta secuencia se puede explicar por la activación o inducción de diferentes parejas de moléculas de adhesión o de factores quimiotácticos específicos en las distintas fases de la inflamación. Además, los neutrófilos tienen una vida muy corta y desaparecen, por apoptosis, a las 24 a 48 horas, mientras que los monocitos sobreviven más tiempo. No obstante, existen excepciones a este patrón de exudación celular. En ciertas infecciones, por ejemplo, en las producidas por microorganismos del género Pseudomonas los neutrófilos predominan durante 2 a 4 días: en las infecciones vivales, los linfocitos son las células que pueden llegan en primer lugar a la zona de lesión: en algunas reacciones ele hipersensibilidad, los granulocitos eosinófilos pueden ser el tipo celular principal.
Selectinas Integrinas / Inmunoglobulinas
(P.E.L) (LFA 1, MAC 1 / ICAM 1)
(VLA-4 / VCAM-1)
PECAM-1, otros
Rodamiento -- Activación - Adhesión - Transmigración
Figura 3.6 Secuencia de los acontecimientos leucocitarios en la inflamación referidos a los neutrófilos en el esquema. En primer lugar los leucocitos presentan rodamiento, más tarde son activados y se adhieren al endotelio, después presentan una transmigración a través del endolelio, atraviesan la membrana basal y y migran hacia los factores quimiotácticos que proceden de la fuente de lesión. Se pueden observar el papel de las selectinas en el rodamiento: los taciores quimiotácticos en la activación de los neutrólilos para incrementar la fuerza de unión de las integrinas (en verde): ICAM-1 y VCAM-1 en adhesión firme y PBCANI-1 en transmigración.
s
Figura 3.7 El flujo, sanguíneo laminar mantiene los leucocitos pegados a la pared de la vénula. (Modificado y redibujado de Majno G. Joris 1: Cclls. Tissues, and Disease. Principies orGeneral Pmhology. Canibridge. MA. Blackwell Science. 1966.)
Tabla 3-1. MOLÉCULAS DE ADHESIÓN LEUCOCITO-ENDOTELIO
Molécula endotelial Receptor leucocitario (^) Función principal
P-Se leenna Iswis X sialidada Rodamiento (nemrólilos, monocitos, linfociau) PSGL- E- selectina Lewis X sialidada Rodamiento, adhesión al endotelio activado (neutrófilos. monocitos. células T) ESL-I, PSGL-I ICAM-1 CD I I /CD 18 (integrinas) Adhesión. detención. tlaosmignicido (todos los leucocitos) (LFA-f. Mac-1) VCAM-I (VLA4) (integrinas) Adhesión (eosinófilos, monocitos,tinfocitos) a..(3-(LPAM-I ) Ola Cam-l L-selectiva Alojamiento de los linfocitos en el endotelio venular CD34 Rodamiento de neutrófilos v monocitos
ICAM-1 y VICAM-1 pertenecen a la familia de la inmunoglobulinas ESL-1, ligador de la E-selectina; PSGL ligador glucoproteina de la P-selectina.
Figura 3-
Después de la extravasación, los leucocitos migran en los tejidos hasta alcanzar la zona de lesión, mediante un proceso que se denomina quimiotaxis que se puede definir como la locomoción orientada según un gradiente químico. Todos los granulocitos, monocitos y, en menor grado, linfocitos responden a los estímulos quimiotácticos con grados diferentes de velocidad. Diversas sustancias exógenas y endógenas pueden actuar como factores quimiotácticos. Los agentes exógenos más co- munes son los productos bacterianos. Algunos de ellos son péptidos que poseen un aminoácido terminal N-formil-me- tionina. Otros tienen una naturaleza lipídica. Los mediadores químicos endógenos, que serán descritos con detalle más adelante, son: 1) los componentes del sistema del complemento, especialmente C5a; 2) los productos de la vía de la lipooxigenasa, principalmente el leucotrieno B 4 (LTB 4 ), y 3) las citocinas, en particular las de la familia de las quimiocinas (p. ej.. IL-8). ¿Qué es lo que hace que el leucocito vea (o huela) a los agentes quimiotácticos, y cómo estas sustancias son capaces de inducir el movimiento celular dirigido? Aunque no conocemos las respuestas a todas las preguntas, se han puesto en claro algunos importantes mecanismos y segundos mensajeros (Fig. 3-11) (Capítulo 4). La fijación de los agentes quimio- tácticos a receptores específicos situados en la membrana celular del leucocito da lugar a la activación de la fosfolipasa C (efecto mediado por proteínas G exclusivas), lo que, a su vez, produce la hidrólisis del fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP 2 ) en inositol-1.4.5-trifosfato (IP 3 ) y diacilglicerol (DAG). así como la liberación de calcio: esta última se produce inicialmente a partir de las reservas intracelulares de calcio, y más adelante por la afluencia de calcio extracelular. Es precisamente el incremento del calcio citosólico el factor que desencadena el ensamblaje de los elementos contráctiles responsables del movimiento celular. El leucocito se mueve extendiendo un pseudópodo (lamelipodo) que tira del resto de la célula en la dirección de la exten- sión, como un coche con tracción delantera cuyo movimiento se debe a la acción de las ruedas delanteras (Fig. 3-12). En el interior del pseudópodo existe una trama ramificada de filamentos constituidos por (tetina y por la proteína de actividad contráctil miosina. La locomoción implica el ensamblaje rápido de monómeros de actina en polímeros lineales en el borde delantero del pseudópodo, la formación de entrecruzamientos entre los filamentos y, finalmente, el desensamblaje de los fi- lamentos en la parte del pseudópodo más alejada del borde delantero del mismo. Estas complejas funciones están contro- ladas por los efectos de los iones calcio y del fosfoinositol sobre diferentes proteínas reguladores de la actina, como la fi- lamina, gelsolina, profilina y caldomodulina. Estos componentes interactúan con la actina y la miosina en el pseudópodo pa- ra producir la contracción. Los leucocitos que migran en los tejidos encuentran patrones complejos de múltiples señales de quimiotácticas, algunas de ellas endógenas (p. ej., quimiocinas) y otras procedentes del agente causante de la lesión (p. ej.. productos bacterianos). ¿Cómo resuelve el leucocito este difícil problema de navegación y es capaz de llegar hasta la localización extravascular correcta? Los leucocitos migran paso a paso en respuesta a un agonista después de otro, quedando determinada su posición por el patrón de receptores para las sustancias de atracción que expresan y por la secuencia de gradientes de quimiocinas que se encuentran. Además, las quimiotactinas procedentes del foco de lesión anulan los gradientes derivados del huésped, facilitando de esta manera la guía del movimiento hasta el estímulo original`.
ACTIVACIÓN LEUCOCITARIA
Además de estimular la locomoción, muchos factores quimiotácticos, especialmente con concentraciones elevadas de los mismos, inducen otras respuestas en los leucocitos, que se encuadran bajo la denominación común de activación leucitaria (Fig. 3-11). Estas respuestas, que también pueden ser inducidas por la fagocitosis y por los complejos antígeno- anticuerpo, son las siguientes: Producción de metabolitos del ácido aroyuidónico a partir de los fosfolípidos. debido a la activación de la fosfolipasa A; por el DAG y al incremento del calcio intracelular. Degranulación y secreción de enzimas lisosomales, y activación del estallido oxidativo (véase más adelante bajo el epígrafe Fagocitosis). Estos dos procesos están inducidos por la activación de la proteína cinasa mediarla por el DAG. La activación de la fosfolipasa D intracelular debida al incremento de la afluencia de calcio contribuye a la acumulación mantenida de DAG. Modulación de las moléculas de adhesión leucocitaria. Ciertos factores quimiotácticos producen un incremento en la expresión de superficie y, como ya se ha señalado previamente, en la avidez de adhesión de la integrina LEA-1, lo que permite la adhesión firme de los neutrófilos activados a la ICAM-1 en el endotelio. Por el contrario, los neutrófilos liberan selectina L a través de su superficie, lo que les hace menos adherentes al ligador selectina L en la superficie del endotelio. Otro fenómeno en la activación ele los linfocitos es el denominado cebado, que consiste en el aumento de la velocidad e intensidad de la activación leucocitaria por la exposición de esta célula a un mediador que, por sí mismo, produce una acti- vación muy escasa. En particular, la citocina TNF incrementa de forma importante la activación de los leucocitos por otros agentes quimiotácticos, lo que explica sus potentes efectos in viro, que se describen más adelante en este capítulo.
FAGOCITOSIS
La fagocitosis y la liberación de enzimas por los neutrófilos y macrófagos constituyen dos de los principales efectos beneficiosos de la acumulación de leucocitos en el foco de inflamación. La fagocitosis se lleva a cabo a través de tres pasos distintos, aunque relacionados entre sí (Fig. 3-13A): 1) reconocimiento y fijación de la partícula que va a ser ingerida por el leucocito; 2) englobamiento de la partícula, con formación posterior de una vacuola fagociraria, y 3) destrucción o degradación del material fagocitado.
Reconocimiento y fijación
En ocasiones, los neutrófilos y los macrófagos reconocen y fagocitan bacterias y cuerpos extraños (p. ej., partículas de látex) en ausencia de suero. Sin embargo, la mayor parte de los microorganismos no son reconocidos hasta que están recu- biertos de factores naturales denominados opsoninas, que se unen a receptores específicos situados en los leucocitos. La opsonización de partículas como las bacterias incrementa de forma importante la eficiencia de la fagocitosis. Las opsoninas más importantes son: 1) el fragmento Fc de la inmunoglobulina G (IgG), que es un anticuerpo de probable origen natural y
que está dirigido contra la partícula ingerida, 2) el C3b, también denominado fragmento opsónico de C3 (y su forma estable C3bi), que es generado por la activación del complemento a través de mecanismos inmunitarios o no inmunitarios, tal y como se describe más adelante, y 3) las proteínas plasmáticas de fijación de carbohidratos (lectinas) denominadas colecti- vas, que se unen a las paredes celulares de los microorganismos (p. ej., proteína de fijación de manosa) y que están impli- cadas en la inmunidad innata. Los receptores correspondientes situados en los leucocitos son: el FcγR, que reconoce el fragmento Fc de la IgG; los receptores del complemento 1, 2 y 3 (CR1, 2, 3), que interactúan con C3b y C3bi; y los receptores Clq, que se unen a las colectivas. CR3, que reconoce a C3bi, es un receptor especialmente importante: es idéntico al complejo integrina β 2 –Mac-l (CDllb), que está implicado en la adhesión al endotelio. Este receptor fija ciertas bacterias debido a que reconoce los lipopolisacáridos bacterianos, y esta fijación la lleva a cabo sin la intervención de anticuerpos ni del complemento, en lo que se conoce como fagocitosis no opsónica. CR3/Mac- 1 también fija los componentes de la matriz extracelular fibronectina y laminina. Además de implicar al ligador, las señales de los FcγR están implicadas en la activación metabólica de los fagocitos, incrementando la subsiguiente degradación intracelular del material ingerido así como la liberación de proteasas por estas células.
Englobamiento
La fijación de la partícula opsonizada al receptor FcγR es suficiente para poner en marcha el englobamiento, proceso que se intensifica de forma importante en presencia de los receptores del complemento. No obstante, la fijación aislada a los receptores C3 requiere la activación de los mismos, por su unión simultánea a la fibronectina y laminina extracelulares, o por ciertas citocinas, antes de que se pueda producir el englobamiento. Durante el englobamiento, el citoplasma emite extensiones (pseudópodos) que rodean a la partícula que va a ser fagocitada, proceso que finalmente hace que la partícula quede incluida completamente en el interior de un fagosoma cuya membrana procede de la membrana citoplásmica de la célula. Posteriormente, la membrana limitante de esta vacuola fagocítica se fusiona con la de un gránulo lisosomal, de manera que el contenido de este último se descarga en el fagolisosoma (Fig. 3-13A). En el transcurso de este proceso, el leucocito o el monocito se desgranulan de forma paulatina. Muchos de los acontecimientos bioquímicos implicados en la fagocitosis y la desgranulación son similares a los descritos en la quimiotaxis (véase Fig. 3-11). El proceso se lleva a cabo a través de la fijación receptor-ligador, la activación de la fos- folipasa C. la producción de DAG y de IP3, la activación de la proteína cinasa C y el incremento de la concentración citosóli- ca de calcio: la proteína cinasa C y el calcio citosólico actúan como segundos mensajeros en la iniciación de la secuencia de acontecimientos celulares.
Destrucción o degradación
El paso final en la fagocitosis de las bacterias es su destrucción y degradación. La destrucción de las bacterias se consi- gue principalmente por mecanismos dependientes del oxígeno (Fig. 3-13B). La fagocitosis estimula un fuerte incremento en el consumo de oxígeno, la glucogenólisis, el aumento en la oxidación de la glucosa a través de la derivación hexosa- monofosfato, y la producción de metabolitos reactivos del oxígeno. La producción de metabolitos del oxígeno se debe a la activación rápida de una oxidasa (NADPH oxidasa), que oxida al NADPH (nicotinamida-adenina dinucleótido fosfato reducido) y, en el proceso, reduce el oxígeno a ion superóxido (O 2 -).
2 O 2 + e Æ2 0,• + NADP+^ + H + NADPH oxidasa Posteriormente, el superóxido se convierte en H 2 O 2 sobre todo mediante dismutación espontánea:
2 O, ~ + 2 H'Æ H 2 O 2 + O,
La NADPH oxidasa es un complejo sistema enzimático multiproteico constituido por al menos siete proteínas. En los neutrófilos en reposo, estos componentes proteicos de la NADPH oxidasa se separan en compartimientos citoplásmicos y de la membrana plasmática. Durante el ensamblaje y la activación de la oxidasa, los componentes proteicos citosólicos se translocan hasta la membrana plasmática o la membrana del fagosoma, en donde se unen para formar el complejo enzimático funcional (Fig. 3-13B). Por tanto, el peroxido de hidrógeno es producido en el interior del lisosoma. Al separar los componentes de la oxidasa en localizaciones celulares diferentes, los fagocitos son capaces de impedir una activación inapropiada del sistema de la oxidasa y controlar el momento de aparición del estallido respiratorio. El complejo NADPH oxidasa de los fagocitos constituye un componente esencial de la respuesta inmunitaria y también participa en la lesión tisu- lar inespecífica que se produce en muchas enfermedades inflamatorias, como se verá más adelante. Las cantidades de H 2 O 2 que se producen en el fagolisosoma son insuficientes para permitir el efecto de destrucción eficaz de las bacterias. Sin embargo, los gránulos azurófilos de los neutrófilos contienen la enzima mieloperoxidasa (MPO) que, en presencia de un haluro como el Cl convierte el H 2 O 2 , en HOCI. Este último es un agente antimicrobiano que destruye las bacterias mediante halogenación (en la que el haluro se une de forma covalente a los constituyentes celulares) o mediante la oxidación de las proteínas y lípidos (peroxidación lipídica). El sistema H 2 O 2 -MPO-haluro es el sistema bactericida más eficaz de los neutrófilos. Existe un mecanismo similar que también es eficaz frente a hongos, virus, protozoos y helmintos. La mayor parte del H 2 O 2 es descompuesto finalmente por la catalasa en H 2 O y O 2 mientras que una pequeña parte del mismo es destruida por acción de la glutatiónoxidasa. Los microorganismos muertos son degradados más tarde por acción de las hidrolasas lisosomales. Los leucocitos con déficit de MPO también son capaces de destruir las bacterias (aunque más lentamente que las células control), a través de la formación de superóxido, radicales hidroxilo y oxígeno monoatómico (Fig. 3-13). Es importante recordar que el peróxido de hidrógeno también puede ser reducido y convertido en el radical hidroxilo fuertemente reactivo ('OH) que, a su vez, da lugar a la formación de agua (Capítulo 1). La destrucción de las bacterias también se puede conseguir por mecanismos independientes del oxígeno, por acción de sustancias contenidas en los gránulos de los leucocitos. Estas sustancias son: la proteína bactericida por incremento de la permeabilidad (BPI), que se localiza en los gránulos, es fuertemente catiónica y da lugar a la activación de la fosfolipasa, la
Figura 3.11 Acontecimientos bioquímicos en la activación 1eueocitaria. Los acontecimientos clave son: 1) unión del receptor al ligados: 2) activación de la fosfolipasa C. 3) incremento del calcio intracelular y 4) activación de la proteína cinasa C. Las actividades biológicas 5) resultantes de la activación leucocitaria son: la quimiotaxis, la regulación de las moléculas de adhesión, la elaboración de los metabolitos del ácido araquidónico, la secreción/degranulación y el estallido oxidativo. PI P 3 lfosdfoinocitol bifosfato.
Figura 3.12 Microfotografíu de barrido en la que se observa un leucocito en movimiento, en cultivo, que muestra un pseudópodo (parte superior izquierda) y una cola de arrastre. (Cortesía del Dr. Morrís J. Karnovsky. Harvard Medica) School. Boston.)
CITOPLASMA
VACUOLA AUTOFÁGICA
Figura 3.13 A. La fagocitosis de una partícula (p. ej.. una bacteria) implica la fijación y unión de Fc y C3b a receptores situados en la membrana leucocitaria, el englobamiento y la fusión de los gránulos (en rojo) con las vacuolas fagocíticas, seguido de la desgranulación. Se puede observar que, durante la fagocitosis, el contenido de los gránulos puede ser liberado al medio extracelular. En la inmunidad innata, las colectinas también actúan como opsoninas. B, Resumen de los mecanismos bactericidas dependientes del oxígeno en el interior de la vacuola fagocítica, tal y como se describe en el texto.
LIBERACIÓN DE PRODUCTOS LEUCOCITARIOS Y LESIÓN TISULAR INDUCIDA
POR LOS LEUCOCITOS
Las alteraciones que sufren el metabolismo y las membranas de los leucocitos durante la quimiotaxis, la activación y la fagocitosis dan lugar a la liberación de productos, no sólo hacia el interior del fagolisosoma, sino también, en ocasiones, hacia el espacio extracelular. Las más importantes de estas sustancias en los neutrófilos son: 1) enzimas lisosomales, pre- sentes en los gránulos: 2) metabolitos activos del oxígeno, y 3) productos del metabolismo del ácido araquiidónico, como las prostaglandinas y los leucotrienos. Estos productos son potentes mediadores de la lesión endotelial y tisular, y amplifican los efectos del estímulo inflamatorio inicial. Los productos derivados de monocitos/macrófagos y de otros tipos de leucocitos producen efectos perjudiciales adicionales, que se describen en la exposición sobre la inflamación crónica. Por ello, cuando evoluciona de forma persistente e incontrolada, el propio infiltrado leucocitario se convierte en el agente lesivo, de manera que la lesión tisular producida por los leucocitos constituye un mecanismo patogénico básico en muchas enfermedades agudas y crónicas del ser humano (Tabla 3-2). Estos mecanismos serán comentados más extensamente en la exposición de los trastornos específicos a lo largo de todo el libro. La forma de secreción de los gránulos y enzimas lisosomales presenta variaciones. La liberación se puede producir si la vacuola fagocitaria permanece abierta hacia el exterior de forma transitoria antes del cierre completo del fagolisosoma (re- gurgitación durante la alimentación). En las células expuestas a materiales de muy difícil o imposible digestión como los inmunocomplejos, en superficies planas (p. ej., la membrana basa) glomerular), la unión de los inmunocomplejos al leuco- cito activa el movimiento de la membrana aunque, debido a la lisura de la superficie, no se produce la fagocitosis y las enzi- mas lisosomales se liberan hacia el medio (fagocitosis frustrada). Las hidrolasas lisosomales también pueden ser liberadas durante la fagocitosis en superficie, un mecanismo por el que los fagocitos facilitan la ingestión de bacterias y otros mate- riales extraños al mantenerlos atrapados contra una superficie resistente. La liberación citotóxica se observa después de la fagocitosis de sustancias con capacidad de lisis de las membranas, como los cristales de urato. Además, existen indicios de que ciertos gránulos, especialmente los gránulos específicos (secundarios) de los neutrófilos, pueden ser secretados di- rectamente mediante exocitosis. Tras la fagocitosis, los neutrófilos sufren rápidamente muerte celular apoptótica y son ingeridos por los macrófagos o eliminados a través de los vasos linfáticos. Esta muerte celular inducida por fagocitosis depende de la presencia de la integrina Mac-1 (CDI Ib) en la superficie de los neutrófilos, lo que se añade al importante pa- pel que desempeña esta molécula en los acontecimientos de la inflamación aguda.
Tabla 3-2. EJEMPLOS CLÍNICOS DE LESIÓN INDUCIDA POR LEUCOCITOS
Aguda Crónica
Síndrome de diticullad respiratoria muda Artritis Rechazo agudo de trasplante Asma Asma Aterosclerosis Glomerulonefritis Neuniopatía crónica Lesión por reperfusión Rechazo crónico Shock séptico Otros Vasculitis
DEFECTOS EN LA FUNCIÓN LEUCOCITARIA
De los datos que se acaban de exponer se puede deducir obviamente que los leucocitos desempeñan un papel crucial en las defensas del huésped. Por tanto, no es sorprendente el hecho de que los defectos en la función de los leucocitos, tanto genéticos como adquiridos, den lugar al aumento de la vulnerabilidad frente a las infecciones (Tabla 3-3). Se han
tisular.
MEDIADORES QUÍMICOS DE LA INFLAMACIÓN Tras haber descrito los acontecimientos de la inflamación aguda, podemos comenzar a describir los mediadores químicos que son la causa de dichos acontecimientos. Se han identificado abundantes mediadores, Aunque la mayor parte de los mismos son útiles para la supervivencia del organismo (y también para los investigadores que trabajan en esta área y las compañías farmacéuticas que investigan nuevos fármacos), para los estudiantes son muy difíciles de recordar. En esta sec- ción se revisarán los principios generales de todos ellos y las características más destacadas de algunos de los mediadores más importantes. Los mediadores se originan del plasma o de las células (Fig. 3-14). Los mediadores derivados del plasma (p. ej., el complemento) están presentes en el plasma en formas precursoras que deben ser activadas, habitualmente a través de una serie de fragmentaciones proteolíticas, para adquirir sus propiedades biológicas. Los mediadores derivados de las células permanecen normalmente secuestrados en gránulos intracelulares (p. ej. la histamina en los gránulos de los mastocitos) que deben ser secretados o son sintetizados de novo (p. ej. las prostaglandinas, citocinas) en respuesta a un estímulo. Las principales células que secretan o sintetizan mediadores son las plaquetas, los neutrófilos, los monocitos/macrófagos y los mastocitos, aunque las células mesenquimales (endotelio, músculo liso, fibroblastos) y la mayor parte de los epitelios también pueden ser inducidos para elaborar alguno de los mediadores. La mayor parte de los mediadores realizan su actividad biológica uniéndose inicialmente a receptores específicos si- tuados en las células diana. No obstante, algunos de ellos presentan actividad enzimática directa (p. ej. las proteasas lisosomales) o producen una lesión de tipo oxidativo (p. ej., los metabolitos del oxígeno). Un mediador químico puede estinudar la liberación de mediadores por parte de las propias células diana. Estos segundos mediadores pueden ser idénticos o similares a los iniciales, aunque también pueden dar lugar a efectos opuestos a éstos. Su acción es la de amplificar, o contrarrestar en ciertas circunstancias, la acción del mediador inicial. Los mediadores pueden actuar sobre uno o algunos tipos de célula diana, o sobre múltiples tipos de células; a su vez, su efecto puede ser diferente según el tipo de célula y tejido sobre el que actúan. Una vez activados y liberados de la célula, la mayoría de los mediadores duran muy poco tiempo. Rápidamente se de- gradan (p. ej. los metabolitos del ácido araquidónico) o son inactivados por acción de enzimas (p. ej., la cininasa inactiva la bradicinina), o bien son «barridos» (los antioxidantes «barren» los metabolitos tóxicos del oxígeno) o inhibidos (p. ej., los inhibidores del complemento). Por tanto, existe un sistema de control y equilibrio en la regulación de las acciones de los mediadores. La mayor parte de los mediadores pueden producir efectos perjudiciales.
A continuación se describen los mediadores específicos más importantes.
Aminas vasoactivas
Las dos aminas, histamina y serotonina, son especialmente importantes debido a que están disponibles en reservas preformadas y son de los primeros mediadores liberados durante la inflamación.
HISTAMINA La histamina está ampliamente distribuida en los tejidos, aunque es más abundante en los mastocitos que están presentes normalmente en el tejido conjuntivo adyacente a los vasos, sanguíneos (Fig. 3-15). También se puede observar en los ba- sófilos y plaquetas de la sangre. En los gránulos de los mastocitos existe histamina que es liberada por la degranulación que presentan estas células en respuesta a diversos estímulos: 1) lesiones de tipo físico como los traumatismos, el frío y el calor: 2) las reacciones inmunitarias en las que se produce la unión o fijación de anticuerpos a los mastocitos (Capítulo 7);
- los fragmentos del complemento denominados anafilotoxinas (C3a y (15a); 4) proteínas liberadoras de histamina y derivadas de los leucocitos; 5) neuropéptidos (p. ej., sustancia P), y (6) citocinas (IL-I. IL-8). En el ser humano, la histamina causa la dilatación de las arteriolas y el incremento de la permeabilidad vascular de las vénulas; sin embargo, produce constricción de las arterias de mayor calibre. Se considera que es el principal mediador de la fase inmediata de incremento de la permeabilidad vascular, dando lugar a contracción endotelial y ensanchamiento de las uniones entre las células endoteliales de las vénulas, como ya hemos visto. Actúa sobre la microcirculación principalmente a través de los receptores H 1.
SE ROTO NINA La serotonina (5-hidroxitriptamina) es un mediador vasoactivo cuyas acciones son similares a las de la histamina. Se encuentra en las plaquetas y células enterocromafines, así corno en los mastocitos de los roedores pero no en los del ser humano. La liberación de serotonina (e histamina) de las plaquetas se estimula cuando las plaquetas se agregan tras su contacto con el colágeno, la trombina, la adenosina difosfato (ADP) y los complejos antígeno-anticuerpo. La agregación plaquetaria y, por tanto, la liberación de serotonina e histamina también son estimuladas por el factor activador de plaquetas (PAF) derivado de los mastocitos durante las reacciones mediadas por IgE. De esta forma, la reacción de liberación plaquetaria produce un aumento de la permeabilidad durante las reacciones inmunitarias. Como se comentará más adelante, el propio PAF presenta muchas propiedades inflamatorias.
Proteasas plasmáticas
Diversos fenómenos de la respuesta inflamatoria están mediados por tres factores relacionados entre sí y derivados del plasma: los sistemas del complemento, de las cininas y de la coagulación (Figs. 3-16 y 3-17).
SISTEMA DEL COMPLEMENTO
El sistema del complemento está constituido por 20 proteínas (junto a sus productos de fragmentación) cuya concentración mayor se observa en el plasma. Este sistema actúa en los procesos inmunitarios innatos y adaptativos de defensa frente a microorganismos, y su objetivo final es la lisis de los mismos a través del denominado complejo de ataque de membrana (MAC). En el proceso, se elaboran diversos componentes del complemento, que producen aumento de la permeabilidad vascular, quimiotaxis y opsonización (Fig. 3-16). Los componentes del complemento presentes en forma inactiva en el plasma se numeran desde el C1 al C2 Aunque no es nuestra intención describir de forma detallada la secuencia de la activación de la cascada del complemento, revisaremos brevemente las características más sobresalientes de la misma. El paso más importante para la realización de las funciones biológicas del complemento es la activación de su tercer componente, o C3. La fragmentación del C3 se puede producir a través de la denominada vía clásica, que se inicia por la fijación del C1 a un anticuerpo (1gM o LgG) unido a un antígeno, o a través de la vía alternativa, que se puede activar por las superficies de los microorganismos (p. ej., endotoxinas), las lg agregadas, polisacáridos complejos, endotoxinas, el veneno de cobra, etc. La vía alternativa implica la participación de un grupo específico de componentes séricos denominado sistema de properdína (properdina P, factores B y D). Además, las colectinas descritas a propósito de las opsoninas, se unen a las proteínas que contienen carbohidratos sobre las bacterias y virus, y activan el complemento principalmente a través de los componentes iniciales de la vía clásica, C1r, C1s (la vía alternativa). En ambas vías, la C3 convertasa divide al C3 en dos fragmentos importantes: el C3a, que es liberado, y el C3b. Más adelante, este último se une a los fragmentos generados previamente para formar C5 convertasa, que a su vez interactúa con C5 para liberar C5a e iniciar de este modo la formación del MAC (C5 a C9). El MAC produce lisis mediante unión hidrófoba inicial a la bicapa lipídica de las células diana, formando finalmente canales cilíndricos transntembrana. Las funciones biológicas del sistema de complemento se incluyen en dos categorías generales: lisis celular por el MAC, como ya se ha expuesto, y los efectos biológicos de los fragmentos proteolíticos del complemento. Los factores derivados del complemento afectan a diversos fenómenos en la inflamación aguda:
Fenómenos vasculares. C3a, C5a y, en menor medida, C4a (denominados anafilotoxinas) son los productos de fragmen- tación de los componentes correspondientes del complemento (Fig. 3-16). Estos productos incrementan la permeabilidad vascular y producen vasodilatación principalmente mediante la liberación de histamina desde los mastocitos. C5a también activa la vía de la lipoxigenasa del metabolismo del ácido araquidónico (AA) en los neutróftlos y monocitos, dando lugar a un incremento en la liberación de mediadores inflamatorios. Adhesión, quimiotaxis y activación de los leucocitos. C5a es un potente agente quimiotáctico para neutróftlos, mono- citos, eosinófilos y basófilos. También incrementa la adhesión de los leucocitos al endotelio mediante la activación de los propios leucocitos y el aumento de la intensidad de unión de las integrinas de superficie a su ligador endotelial. Fagocitosis. C3b y C3bi, cuando se fijan a la pared celular bacteriana, actúan corno opsoninas y favorecen la fagocitosis por parte de neutrófilos y macrófagos, que presentan receptores para C3b en su superficie.
Entre los componentes del complemento, C3 y C5 son los mediadores inflamatorios más importantes. Su importancia queda resaltada por el hecho de que, además de los mecanismos que ya hemos expuesto, C3 y C5 pueden ser activados por diversas enzimas proteolíticas presentes en el exudado inflamatorio. Entre ellas se encuentran la plasmina y enzimas ti- sosomales liberadas por los neutrófilos (se exponen más adelante en este capítulo). Por tanto, el efecto quimiotáctico del complemento y los efectos de activación del complemento que inducen los neutróftlos pueden instaurar un ciclo auto- perpetuado de migración de neutrófilos. El mecanismo de ensamblaje del complemento esté fuertemente controlado por proteínas inhibidoras. La presencia de estos inhibidores en la membrana celular del huésped es útil para distinguir al huésped de la mayor parte de los microorga- nismos, y le protege frente a una lisis celular inadecuada. Debido a estos mecanismos reguladores, se alcanza un equilibrio que da lugar a la destrucción efectiva de organismos extraños, impidiendo la lesión de las células del huésped. Estos meca- nismos reguladores son los siguientes:
Regulación de las convertasas C3 y C5. Como ya se ha visto, la formación de C3 convertasa y la generación de C3b son la característica central de ambas vías, clásica y alternativa. No es sorprendente que la mayor parte de las proteínas reguladoras estén dirigidas hacia el control de estas actividades. Estos reguladores actúan incrementando la disociación (aceleración del deterioro) del complejo de la convertasa (p. ej., factor de aceleración del deterioro (DAF), o por fragmentación proteolítica de C3b (p. ej. factor I). Fijación de los componentes activos del complemento por proteínas plasmáticas específicas. El primer paso de la vía clásica, en el que C1 se une a un inmunocomplejo queda bloqueado por un inhibidor específico denominado inhibibidor C1 (C1 INH). La activación excesiva del complemento también se impide por diversas proteínas que actúan sobre la formación de MAC (p. ej. CD59, también denominado inhibidor de membrana de la lisis reactiva.
La importancia de estos inhibidores puede deducirse a partir del estudio de los pacientes con déficit de alguna de estas proteínas. Por ejemplo, la hemoglobinuria paroxística noctarna es una enfermedad en la que las células carecen de la capa- cidad para expresar proteínas de membrana relacionadas con el fosfatidilinositol, entre ellas el DAF. La hemoglobinuria pa- roxística nocturna se caracteriza por crisis recurrentes de hemólisis intravascular, debidas a la lisis de los hematíes mediada por el complemento, con aparición de anemia hemolítica crónica (Capítulo 14). El déficit de C1 INH se asocia al síndrome de edema angioneurótico hereditario, caracterizado por edema episódico en la piel y las extremidades, así como también en la mucosa intestinal y laringea, y que es provocado por el estrés emocional o los traumatismos.
SISTEMA DE LAS CININAS
El sistema de las cininas genera péptidos vasoactivos a partir de proteínas plasmáticas denominadas cininógenos y me- diante proteasas específicas llamadas calicreinas. El sistema de las cininas produce la liberación del nonapéptido vasoacti- vo bradicinina, un potente agente que incrementa la permeabilidad vascular. La bradicinina también causa contracción del
