AZ AKUT GYULLADÁS ÉS AKUT-FÁZIS VÁLASZ

A veleszületett immunválasz gyuIladásos állapotot hoz létre a fertőzés helyén Az ábra a bőr horzsolását követő eseményeket mutatja be. Baktériumok jutnak be a sérülés helyén keresztül a kötőszövetbe, melyek a veleszületett immunválaszt stimulálják.

Akut gyulladás Az ártalmas anyaggal szemben fellépő gyors válasz, melynek során leukocita, plazma protein és folyadék áramlás történik a sérülés helyére. Fertőzések és szöveti sérülések esetén a veleszületett immunválasz legfőbb reakciója az akut gyulladás kialakítása, melynek során leukociták, plazma proteinek és folyadék kerül a vérből a sérült vagy fertőzött extravaszkuláris szövetek közé.

Az akut gyulladás kiváltó okai • Fertőzések (bakteriális, virális, gombás, parazitás) & mikrobiális toxinok • Szöveti nekrózis: ischemia, trauma, fizikiai és kémiai sérülések (pl. hősérülések; sugárzás; vegyi anyagok a környezetünkben) • Idegentest (szálka, piszok, varrat) • Immunreakciók (hiperszenzitivitási és autoimmun reakciók)

A gyulladás fő elemei – Vaszkuláris változások • Vazodilatáció • Vaszkuláris permeabilitás • Fehérvérsejtek fokozott adhéziója – Celluláris változások • Neutrofilek aktivációja (polimorfonukleáris leukociták) és monociták toborzása

Az akut gyulladás klasszikus tünetei Pír (rubor) Duzzanat (tumor) Forróság (calor) Fájdalom (dolor) Károsodott működés (functio laesa)

A mononukleáris fagociták és dendritikus sejtek érése A dendritikus sejtek és a monociták a csontvelőben közös mieloid prekurzor sejtből származnak. Monocitává illetve dendritikus sejtté való differenciációjuk monocita kolónia-stimuláló faktor és Flt3 ligand hatására történik (nincs az ábrán). A dendritikus sejtek további differenciációjuk alapján altípusokba oszthatók, a két legfőbb ezek közül a konvencionális dendritikus sejtek és a plazmacitoid dendritikus sejtek. Dendritikus sejtek gyulladt szövetekben monocitákból is kialakulhatnak. A vérből a szövetekbe kilépő monociták makrofágokká differenciálódnak. A hosszú élettartamú rezidens makrofágok minden szövettípusban jelen vannak. A vérben lévő monocitáknak legalább két populációja létezik (nincs az ábrán), melyek különböző makrofág típusok prekurzorai lehetnek. Így pl. azoké a makrofágoké, melyek fertőzések hatására akkumulálódnak, illetve azoké, melyek a normál szövetben állandóan jelen vannak. Fertőzés és szöveti sérülés hatására a makrofágok aktiválódnak a szövetekben, melynek során képesek lesznek antimikrobiális és szövetei regenerációs feladatok végrehajtására. A makrofágok a különböző szövetekben más-más specializált típusú makrofágokká differenciálódnak. CNS, központi idegrendszer, DC, dendritikus sejt. Cellular and Molecular Immunology, 7th ed., 2014 Elservier

A makrofágok a patogénekre receptor aktiváción keresztül fagocitózissal és citokin szekrécióval válaszolnak Az ábra bal oldalán a baktériumok receptor-mediált fagocitózisa látható makrofágban. A baktérium (piros) a makrofág sejtfelszíni receptoraihoz (kék) kötödik, ennek hatására a makrofág citoplazmájában található internális vezikulába, az ún. fagoszómába “nyelődik el”. A fagoszóma és a lizoszóma fúziójának eredményeként savas vezikulum, ún. fagolizoszóma keletkezik, mely a baktériumok lebontására szolgáló kis toxikus molekulákat és hidrolitikus enzimeket tartalmaz. Az ábra jobb oldalán az látható, hogy a baktérium egy adott komponense hogyan kötődik sejtfelszíni receptorához, és ez a folyamat a makrofág sejtmagjában a gyulladásos citokin gének transzkripciójához szükséges jelet indítja el. Ezek a citokinek a citoplazmában szintetizálódnak és az extracelluláris térbe szekretálódnak.

A makrofágok effektor funkciói A makrofágok mikrobiális eredetű anyagokkal (pl. LPS) és NK-sejt eredetű IFNg-val aktiválhatók. Ennek eredményeként transzkripciós faktorok lépnek működésbe, melyek a sejtek funkcióit befolyásoló számos gén transzkripcióját, fehérjék szintézisét segítik elő. Az adaptív, sejt-közvetített immunválaszban a T-sejtektől érkező stimulusok (CD40 ligand és IFNg) aktiválják a makrofágokat és hasonló választ váltanak ki.

A makrofágok a fertőzések hatására gyulladásos citokineket szekretálnak Az IL-1β, TNF-α, IL-6, IL-8 (CXCL8) és az IL-12 a makrofágok által szekretált legfontosabb öt citokin. Ezek a citokinek toborozzák a fertőzött szövetekhez az effektor sejteket és a plazma proteineket, ahol egymással együttműködve létrehozzák a gyulladásos állapotot.

A citokinek szisztémás hatásai gyulladás során A TNF, IL-1 és IL-6 a gyulladás során a szisztémás védekező hatásokat mediálja, pl. láz, a májban akut-fázis fehérjék szintézise, fokozott fehérvérsejt-képzés a csontvelőben. A TNF szisztémásan patológiás abnormalitásokat okozhat, amelyek szeptikus sokkot idézhetnek elő csökkent kardiális funkciókkal, trombózissal, a kapillárisok fokozott áteresztőképességével, és metabolikus zavarokkal, mint pl. az inzulin rezisztencia.

A neutrofilek az adhéziós molekulák közötti kölcsönhatások révén a fertőzés helyére irányítódnak Az ábra felső része egy neutrofi és a vaszkuláris endotélium gördülő kölcsönhatását mutatja, mely az endotélium szelektinje és a leukocita sialyl-Lewisx (s-Lex) közötti ideiglenes kapcsolat eredménye. Az ábra alsó fele azt mutatja, hogy ez a gördülő adhézió szoros kötéssé alakul át és a leukocita a fertőzött szövetbe migrál. Az extravazáció négy lépésből áll. A szoros kötődés a leukocita integrinje (LFA-1 /Lymphocyte-function associated antigen-1/ az ábrán) és az endotélium adhéziós molekulái (ICAM-1) között jön létre. Ezeknek az adhéziós molekuláknak az expresszióját is citokinek indukálják, mint pl. a fertőzés helyéről származó kemoattraktáns citokinek (az ábrán a CXCL8 kemokin szerepel). Ezek az extracelluláris mátrix proteoglikánjain és sejtek felszínén helyezkednek el, gradienst alakítva ki a leukocita útjának mentén. A kemokinek irányításával a neutrofil átpréselődik az endotél sejtek között és a kötőszövetbe penetrál (diapedezis). Ezt követően a fertőzés középpontjába migrál az IL-8 (CXCL8) gradiens mentén. Jobb oldalon az elektronmikroszkópos kép egy neutrofilt mutat, mely éppen elkezdett migrálni a szomszédos endotél sejtek között, de még át kell törnie a fotó alján látható alapmembránt. A kék nyíl a neutrofil pszeudopodiumát mutatja, melyet az endotél sejtek közé illesztett be. A sötét folt a jobb oldali sarok alján egy vörösvértest, melyet neutrofil ejtett csapdába. Fotó (× 5500) - I. Bird és J. Spragg.

Neutrofil kemotaxis Az aktivált makrofágok mátrix metalloproteinázokat szabadítanak fel, melyek a kollagén mátrixot hasítják. A kollagén fragment, az N-acetil prolin-glicin-prolin indukálja a CD11b/CD18-dependens neutrofil adhéziót. acPGP: N-acetyl Proline-Glycine-Proline – neutrofil kemoattraktáns MMP: mátrix metalloproteináz

Neutrofil granulociták A keringő fehérvérsejtek 68%-a, a keringő granulociták 99%-a Fagocita sejtek Egészséges szövetekben nincsenek jelen Migráció  patogének eliminálása (enzimek, reaktív oxigén intermedierek) Az akut gyulladásos folyamatok fő résztvevői Felső panel: a neutrofil sejtnek számos különböző receptora van a mikrobiális eredetű anyagok kötésére. Alsó panel: a fagocitózis mechanizmusa a CD14 és a CR4 receptorokon keresztül, melyek a bakteriális lipopoliszacharidra (LPS) specifikusak. A baktérium kötődése ezekhez a receptorokhoz stimulálja saját fagocitózisát és lebontását.

A neutrofilek baktérium ölése két granulum típus, a lizoszóma és a fagoszóma fúzióját foglalja magában Fagocitózis után (első panel), a neutrofil belsejében lévő fagoszómába kerül. A neutrofil sejt azurofil és specifikus granulumai fúzionálnak a fagoszómával, felszabadítják a bennük lévő antimikrobiális proteineket és peptideket (második panel). A specifikus granulumok NADPH oxidázainak működése révén fokozott ROS termelés jön létre, mely a fagoszóma pH-ját növeli (harmadik panel). Antimikrobiális proteinek és peptidek aktiválódnak, melyek károsítják és elpusztítják a baktériumot. Ezután a pH csökkenése és a fagoszóma fúziója a savas hidrolázokat tartalmazó lizoszómával a baktérium teljes lízisét eredményezi (negyedik panel). Végül a neutrofil is elpusztul, makrofág fagocitálja (ötödik panel).

A neutrofilek baktérium ölése a légzési lánctól függ Ha nincs fertőzés, az antimikrobiális proteinek és peptidek a neutrofil granulumokban alacsony pH-n, inaktív állapotban tárolódnak. Miután a granulumok fúzionálnak a fagoszómával, a fagoszómán belüli pH emelkedik az első két reakció révén, melyekben NADPH oxidáz és szuperoxid dizmutáz enzimek játszanak szerepet. Minden egyes reakció alkalmával egy hidrogén ion eliminálódik, ezáltal csökken a fagoszóma savassága. A két reakció egyik terméke a hidrogén-peroxid, mely képes a humán sejteket károsítani. (Fodrász szalonokban és papírgyárakban erős szőkítő/fehérítő szerként használják.) A harmadik reakcióban a kataláz vesz részt, a leghatékonyabb enzim,mely azonnal lebontja a neutrofilok „légzési robbanása” révén keletkező hidrogén-peroxidot, emelve ezzel a fagoszóma pH-ját és lehetővé tévei az antimikrobiális peptidek és proteinek aktivációját.

A neutrofilek a csontvelőben “tárolódnak”, majd nagy számban kerülnek a fertőzés helyére, ahol elvégzik effektor funkciójukat, majd elpusztulnak A baktérium bekebelezése és elpusztítása után a neutrofil elpusztul. Az elpusztult neutrofileket végső soron a hosszú életidejű szöveti makrofágok “takarítják el”, majd lebontják őket. A gennynek nevezett krémes anyag részben elpusztult neutrofilekből áll.

GENNY A genny fehéressárga, sárga vagy sárgásbarna váladék, Genny = transsudatum (liquor puris) + elpusztult patogének + elpusztult neutrofilok + elpusztult szöveti sejtek A genny fehéressárga, sárga vagy sárgásbarna váladék, ami a gerinceseknek gennykeltő baktériummal való fertőzése során termelődik. A genny krémes állagú, protein-gazdag folyadékból, más néven liquor puris-ból, és elpusztult sejtekből áll.

A myocardium akut sérülése 1. Exudatum lép ki az erekből. 2. Nagy számú neutrofil, ezt követően monocita sejtek toborzása a vérből. Ezek a fertőzések és szöveti sérülések esetén fellépő tipikus akut gyulladásos válasz elemei.

TNF, IL-1, és IL-6 általi lázkeltés proinflammatorikus citokinek testhőmérséklet hipotalamikus szabályzása ‘set-point’ érték megemelése láz A TNF, IL-1 és IL-6 a hipotalamuszra hatva kiváltják a testhőmérséklet emelkedését, ezért ezeket a citokineket endogén pyrogéneknek is nevezik.

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ Máj IL-6 Az ábra az akut-fázis válasz során fokozott mennyiségben képződő különböző típusú plazma proteinekre és azok funkcióira mutat példákat.

AKUT-FÁZIS REAKCIÓ Pentraxin család: CRP – opszonizáció, komplement aktiváció SAP – opszonizáció, komplement aktiváció, mannóz/galaktóz kötés Kollektincsalád: MBL – komplement rendszer tagja (SP-A/D – tüdő kollektinjei) Komplement proteinek (C1-C9) Fibrinogen  véralvadás Az akut-fázis fehérjék megnövekedett szintjének a detektálását a klinikumban széles körben használatosak fertőzések és más gyulladásos folyamatok kimutatására. A pentraxin CRP és SAP a fertőzésekkel szembeni védelemben játszik szerepet. A fibrinogen, mely a fibrin prekurzora, a homeosztázis fenntartásában és a szöveti regenerációban vesz részt. CRP: C-reaktive protein SAP: serum amyloid P MBL: mannose binding lectin SP-A/D: surfactant proteins A és D

Az akut-fázis proteinek kinetikája a vérben A grafikon öt protein vérplazma koncentrációjának változásait mutatja gyulladás kiváltása után. A C-reactive protein és a serum amyloid A akut-fázis proteinek mennyisége erőteljesen megugrik, a C3 és a fibrinogen szintje viszont csak kis mértékben nő. A serum albumin -mely a leggyakoribb plazma protein- koncentrációja csökken akut-fázis válasz során. Az adatok J.I. Gitlin és H.R. Colten munkájából származnak, mely a Lymphokine Reports Volume 1-ben jelent meg, szerkeszette Edgar Pick and Morris Landy (1980), pp. 123–153.

Kémiai mediátorok Vazodilatáció Prosztaglandinok (PG), nitrogén oxid (NO) Fokozott vaszkuláris permeabilitás Vazoaktív aminok (hisztamin, szerotonin), C3a és C5a (komplement rendszer), bradikinin, leukotriének (LT), PAF Kemotaktikus leukocita aktiváció C3a, C5a, LTB4, kemokinek (pl. IL-8) Láz IL-1, IL-6, TNFα, PGE2 Fájdalom Prosztaglandinok, braikinin Szöveti károsodás Neutrofil és makrofág termékek Lizoszomális enzimek Reaktív oxigén gyökök(ROS) NO NSAID-ok és Paracetamol: iCOX-1 és COX-2 gátlás  prosztaglandin-szintézis megelőzése

Az akut gyulladás kimenetele Ez egy sematikus ábra a gyulladásos válaszban részt vevő celluláris komponensekről, a gyulladás kimenetelének folyamatáról. Az akut gyulladás korai fázisára a neutrofilok (PMN) extravaszkuláris akkumulációja és az ödéma képződés jellemző. Később a mononukleáris sejtek, makrofágok akkumulálódnak és járulnak hozzá ahhoz, hogy a szövetben a gyulladás megszűnhessen. A makrofágok eltávolítják az elpusztult sejteket, majd elhagyják a gyulladás helyét. A sztromális sejtek, pl. a fibroblasztok is szerepet játszanak a gyulladás megszűnéséhez vezető folyamatokban. A túlélési szignálok visszavonásával hozzájárulnak az infiltrálódó leukociták apoptózisához, a kemokin gradiens normalizálásával pedig lehetővé teszik, hogy a gyulladásos sejtek elhagyják a nyirok keringés révén a szövetet. Ezek az egymást követő folyamatok a gyulladás teljes megszűnéséhez, a szövet gyulladás előtti funkcióinak helyreállításához vezetnek.

Szeptikus sokk Eredmények: Kiváltó faktorok: szisztémás fertőzések (bakteraemia) mikrobiális sejtfal termékek és/vagy a patogénekből a vérkeringésbe felszabaduló toxinok. Eredmények: Neutrofilok és makrofágok szisztémás aktivációja  Nagyfokú citokin (TNF-alfa) termelés: „citokin vihar” Rendkívüli, túlzott gyulladásos válasz A súlyos bakteriális szepszis komplikációja lehet a szeptikus sokknak nevezett szindróma, melyet a gram-negatív baktériumokból származó LPS (ebben az esetben endotoxin sokkról beszélünk) vagy a gram-pozitív baktériumok lipoteikolsavja okoz. A szeptikus sokk jellemzője a keringés összeesése, disszeminált intravaszkuláris koaguláció és a metabolikus zavarok. A szindrómát az LPS vagy a lipoteikolsav által elindított TLR jelátvitel eredményeképpen felszabaduló TNF és más citokinek, pl. IL-12, IFN-γ, és IL-1 okozzák. A szérum TNF koncentrációja előre jelezheti a súlyos bakteriális fertőzések kimenetelét.

A folyamat kulcs molekulája: TNF-alfa Szeptikus sokk A folyamat kulcs molekulája: TNF-alfa TNF-alfa és más gyulladásos citokinek kapilláris permeabilitás vérnyomás DIC Magas láz „multiorgan failure”-több szervet érintő elégtelenség A TNF legfontosabb szisztémás hatásai: - TNF a miokardiális kontraktilitást és a vaszkuláris simaizom tónust gátolja, ezáltal súlyosan csökken a vérnyomás, sokk alakulhat ki. - TNF intravaszkuláris trombózist okozhat, mely főleg az endotélium véralvadásban betöltött szerepének zavara miatt alakul ki. A TNF fokozza az endotél sejt általi termelését a szöveti faktornak, a véralvadás erőteljes aktivátorának, ugyanakkor gátolja a trombomodulin expresszióját, mely a véralvadás inhibitora. Az endoteliális változásokat fokozza a neutrofilek aktivációja, ezáltal az erek eltömődhetnek. A TNF nevéhez híven képes a tumor nekrózisának előidézésére, mely főként a tumor ereinek trombózisával valósul meg. - A hosszantartó TNF termelés izom és zsírsejt veszteséget okoz, ez a sorvadás. Ennek során a TNF étvágycsökkenést és a lipoprotein lipáz szintézisének csökkenését okozza, mely enzim a keringő lipoproteinekből való zsírsav felszabaduláshoz szükséges, amelyet a szövetek használnak fel. disseminated intravascular coagulation Terápia: anti-TNF-alfa antitest

DIC Disseminated Intravascular Coagulation a véralvadási kaszkád kóros mértékű aktivációja a véralvadási rendszer kimerülése, vérzések egyéb okok: kígyómarás, szeptikus abortusz, akut szülészeti komplikációk, malignus tumorok, leukémiák Proinflammatorikus citokinek (IL-1, TNFα) és LPS/endotoxin a Tissue Factor (TF) sejtekből való felszabadulásához vezet, mely a véralvadási kaszkádot stimulálja. A komplement rendszernek is hatása van a véralvadásra.

DIC: Disseminated Intravascular Coagulation