Mediador químico
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Mediadores químicos da inflamação são compostos derivados do hospedeiro que são secretados por células ativadas e servem para ativar ou aumentar aspectos específicos da inflamação. Estes compostos são ditos pró-inflamatórios, significando que eles promovem ou retroalimentam o processo de inflamação.
Mediadores Químicos da Inflamação
Patologia - Mediadores Químicos da Inflamação
Mediadores inflamatórios são compostos derivados do hospedeiro que são secretados por células ativadas e servem para ativar ou aumentar aspectos específicos da inflamação. Estes compostos são ditos pró-inflamatórios, significando que eles promovem inflamação. Muitas das citocinas atuam como mediadores da inflamação. Estes, por sua vez, são classificados em 4 grupos:
aqueles com propriedades vasoativas e de leve contração muscular; aqueles que atraem outras células e são chamados de quimiotáticos; enzimas; proteoglicanos.
Estas categorias não são mutuamente exclusivas e muitos mediadores podem ser designados para mais de um grupo.
MEDIADORES VASOATIVOS E CONSTRITORES DO MÚSCULO LISO 1. Histamina: encontra-se amplamente distribuída nos tecidos e sua fonte mais rica são os mastócitos normalmente presentes no tecido conjuntivo adjacente aos vasos; também é encontrada em basófilos e em plaquetas sangüíneas. A histamina pré-formada está presente nas granulações dos mastócitos e é liberada como resposta a diversos estímulos ( traumatismos, reações imunes que envolvam a ligação de Ac aos mastócitos, etc.). É considerada como o principal mediador da fase imediata, e exerce seus efeitos fisiológicos através da interação com 3 diferentes tipos de receptores da célula-alvo, designados H1, H2 e H3. Efeitos da ligação com tais receptores: - H1: contração da musculatura lisa dos brônquios, intestino e útero, e aumento da permeabilidade do capilar venoso. Drogas anti-histamínicas bloqueiam estes receptores. - H2: aumenta a secreção de ácido gástrico e de muco nas vias aéreas. ,
- H3: afeta principalmente a síntese da histamina e sua liberação.
2. Metabólitos do Ácido Araquidônico (AA): O metabolismo do AA segue 2 vias principais. Uma delas, a via da Ciclooxigenase, conduz à geração de prostaglandinas (PGE2, PGD2, PGF2, PGI2 e Tromboxane TXA2):
- TXA2: principal produto das plaquetas, é um potente agregador plaquetário e vasoconstritor. - PGI2: causa vasodilatação e potencializa a formação do edema. - PGE2: envolvida na patogenia da febre e da dor na inflamação. - PGD2: principal produto da via da ciclooxigenase nos mastócitos, promove a dilatação vascular local e permeabilidade vascular (em menor extensão que a histamina), e também é quimiotático de neutrófilo.
Drogas anti-inflamatórias não esteróides como a aspirina agem bloqueando a síntese de prostaglandinas, inibindo a enzima COX-1, porém, farmacos mais novos como o Celebra atuam inibindo a enzima COX-2. Ambas as enzimas estão presentes na via da ciclooxigenase. A outra via constitui a Via da Lipooxigenase cujos produtos principais são os leucotrienos LTB4, LTC4, LTD4 e LTE4.
- LTB4: poderoso agente quimiotático; - LTC4, LTD4 e LTE4: estimulam a contração da musculatura lisa, broncoconstrição, secreção mucosa das vias aéreas e rubor da pele.
Os 2 últimos, quando injetados intravenosamente, podem causar hipotensão e disritmia cardíaca. Inibidores de leucotrienos têm sido testados e mostraram-se eficientes no tratamento da asma.
3. Fator de Agregação Plaquetária (PAF): é liberado por mastócitos e plaquetas, podendo também ser produzidos por outras células ativadas. Efeitos: 1) estimula a agregação plaquetária; 2) ativação e desgranulação de neutrófilos e eosinófilos; 3) ativação de complemento; 4) estimula síntese de prostaglandinas e LTC4; 5) estimula produção de colagenases e outras proteínases que degradam a matriz extracelular, promovendo a destruição da cartilagem nas artrites inflamatórias; 6) é o mais potente quimiotático de eosinófilos conhecido; 7) quando injetado na pele, causa rubor e infiltração leucocitária; 8) quando inalado, causa broncoconstrição aguda, infiltração de eosinófilos, e um estado de hiper-reatividade brônquica não específica; 9) injetado intravenosamente, pode causar uma ampla ativação de neutrófilos, plaquetas e basófilos, assim como uma profunda hipotensão. O PAF atua diretamente na célula-alvo através de receptores específicos. Deste modo, o PAF é capaz de desencadear a maioria das características cardeais da inflamação.
4. Adenosina: é liberado através da desgranulação dos mastócitos e pode se ligar a receptores de superfície de muitos tipos celulares. Causa broncoconstrição e estimula a secreção de fluido do epitélio intestinal.
5. Óxido Nítrico: é um mediador relativamente 'moderno' da inflamação. Em 1980 foi demonstrado que a vasodilatação produzida pela acetilcolina pressupunha um endotélio íntegro. Como resposta, as células endoteliais produziam um Fator de Relaxamento Derivado do Endotélio (EDRF), que levava a um relaxamento da musculatura lisa. Posteriormente, foi demonstrado que o endotélio vascular produzia NO, que apresentava propriedades físicas e biológicas do EDRF. O No aumenta a concentração de GMPc intracelular, que medeia o relaxamento e produz vasodilatação. A produção de NO é ativada pela entrada de Cálcio no interior da célula. Além de promover o relaxamento da musculatura lisa, o NO desempenha papéis importantes na inflamação: reduz a agregação plaquetária; produzido pelos macrófagos, atua como radical livre sendo citotóxico para determinados micróbios e células tumorais. A produção descontrolada de NO pelos macrófagos no choque séptico pode levar a uma vasodilatação periférica maciça e a choque.
6. Outros mediadores: os neuropeptídeos, como a substância P, causam dilatação e aumento da permeabilidade vascular, tanto diretamente como através do estímulo à liberação e à produção de eicosanóides (prostaglandinas e leucotrienos) pelos mastócitos.
MEDIADORES QUIMIOTÁTICOS
Quimiotaxia: locomoção orientada das células em direção a um gradiente de concentração de uma molécula quimiotática, ou no caso, em direção ao local de inflamação ou resposta imune. Tanto substâncias exógenas ( como produtos bacterianos) quanto substâncias endógenas podem atuar como quimioatratores. Os mastócitos e basófilos produzem e liberam compostos capazes de interagir com outros leucócitos, aumentando assim sua migração em direção ao local de liberação desses compostos, sendo portanto, chamados mediadores quimiotáticos. Além de estimular a locomoção, muitos fatores quimiotáticos ( principalmente quando presentes em altas concentrações), induzem outras respostas nos leucócitos, denominadas de ativação leucocitária. Estas respostas incluem:
Produção de metabólitos do ácido aracdônico ( como já citado); Desgranulação e secreção de enzimas lisossômicas e ativação do surto oxidativo (induzidos pela ativação da proteinoquinase mediada pelo diacilglicerol, produzido pela ligação do quimioatrator à membrana da célula); Modulação das moléculas de adesão leucocitária ( levando a uma firme adesão dos leucócitos, necessária à posterior transmigração através do endotélio).
Com relação ao aspecto quimiotaxia, são os seguintes compostos os mais importantes:
Citocinas: IL-1, IL-8, TNFa e TNFb ; Componentes do Complemento: especificamente C5a; PAF ( direcionado a neutrófilos e eosinófilos); Produtos da via lipoxigenase, basicamente LTB4.
1. Citocinas IL-8: poderoso quimioativador e ativador de neutrófilos, com atividade limitada sobre monócitos e eosinófilos. Indutores mais importantes: IL-1 e TNFa . Pertence a uma família de pequenas proteínas estruturalmente semelhante, denominadas atualmente de QUIMIOQUINAS, que incluem, além do IL-8:
Proteína quimioatratora de monócitos ( MCP-1); RANTES, quimiotático para timócitos; PAF 4: atividade quimiotática para neutrófilos, monócitos e principalmente eosinófilos ( atividade liberadora de histamina em mastócitos).
IL- 1: é produzida praticamente por todas as células nucleadas, incluindo membros da linhagem monócito-macrófago, NK, clones de LT, queratinócitos, células dendríticas, fibroblastos, neutrófilos, células endoteliais e do músculo liso. São encontradas nas formas IL-1a e IL-1b , que possuem 26% de similaridade na seqüência de aminoácidos e são codificados por diferentes genes. Contudo, suas atividades biológicas são idênticas e ambos se ligam com a mesma afinidade aos receptores de membrana. Algumas células também expressam o gene Para a proteína IL-1Receptor Antagonista ( IL-1RA ) que compete biologicamente pela ligação aos receptores de IL-1, sendo portanto um inibidor competitivo de IL-1a e IL-1b . Alguns tecidos, como a pele, possuem sempre certa quantidade de IL-1, assim como o líquido amniótico, suor e urina. Em contraste, macrófagos e a maioria das células produzem IL-1 em resultado a um estímulo como LPS, urato, toxinas , etc. Durante a resposta imunológica a produção de IL-1 é inicialmente desencadeada pelo contato com LT e pode ser aumentado em resposta a TNF, IL-2 (liberada pela célula T quando ativada ) ou leucotrienos. Os receptores para IL-1 estão presentes em quase todas as células nucleadas. Há dois tipos de receptores: o tipo I (IL-1RI) transmite sinais intracelularmente, sendo responsável pela sinalização de IL-1 nas células responsivas. Agora o receptor tipo II (IL-1RII)não passa sinais intracelularmente , mas possui um domínio extracelular que é liberado nos locais da inflamação e no soro durante as inflamações sistêmicas. Funciona então como um inibidor endógeno da inflamação, principalmente porque se liga fortemente a IL-1b - que é o tipo de IL-1 produzida em maior quantidade pelos monócitos. Os receptores para IL-1 são sempre expressos nas células responsivas , mas seus níveis podem ser modulados por IL-3, IL-4 e corticosteróides, que aumentam a expressão de IL-1RII e assim diminuem a responsividade a IL-1. TNF: é expresso em duas formas: TNFa e TNFb ( ou linfotoxina ). TNFa foi descoberto em animais tratados com LPS induzindo a formação de necrose hemorrágica; é produzida predominantemente por macrófagos ativados, enquanto TNFb é primariamente um produto de linfócitos T ativado. TNFa e b se ligam aos mesmos receptores de membrana e tem efeitos semelhantes. Contudo, não idênticos porque o TNFb se liga a LTb ( receptor de MB expresso em linfócitos T e B e em algumas células mielomonocíticas). O complexo TNFb /LTb estimula intracelularmente o desenvolvimento de órgão linfóides. Foram detectados dois tipos de receptores para TNFa e b ; o tipo I promove atividade citotóxica, enquanto o tipo II promove a proliferação de linfócitos T.
Ações de Ll-1 e TNF: IL-1 e TNF são citocinas que, embora com diferenças estruturais, compartilham muitos efeitos biológicos. São produzidas por macrófagos ativados e sua secreção pode ser estimulada por complexos imunológico, toxinas, lesão física entre outros desencadeantes do processo inflamatório. No endotélio, induzem uma série de mudanças ( segundo o nível de estímulo para a transcrição de genes) chamado de ativação do endotélio, ocorre aumento da produção de moléculas de adesão e mediadores químicos ( citocinas, quemoquinas, fatores de crescimento, NO ). Promovendo assim a marginação e migração dos leucócitos para o local da inflamação. IL-1 e TNF também induzem as respostas da fase aguda associados a infecção ou a lesão, incluindo-se febre, perda de apetite, sono de ondas curtas, liberação de neutrófilos na circulação, liberação de ACTH e corticosteróides e particularmente TNF está relacionado com hipotensão, aumento dos batimentos cardíacos e abaixamento do pH sangüíneo. IL-1 e TNF são secretados por CAA em contato com Ag e moléculas de MHC de células T helper, promovendo então sinal coestimulatório para a ativação da célula T. Também agem paracrinamente nas células Th aumentando a secreção de IL-2, além de promover o crescimento e diferenciação de células B.
Componentes do Complemento: C5a é um poderoso agente quimiotático para neutrófilos, monócitos, eosinófilos e basófilos.
Produtos da via lipoxigenase, basicamente LTB4: o leucotrieno B4 , causa agregação e adesão dos leucócitos ao endotélio venular, além de ser um poderoso agente quimiotático. Alguns outros mediadores quimiotáticos:
ECF-A: fator quimiotático de eosinófilos da anafilaxia; HMW-NCF: fator de quimiotaxia para neutrófilo de alto peso molecular.
MEDIADORES ENZIMÁTICOS I) PROTEASES PLASMÁTICAS O conjunto das proteases plasmáticas compreende 3 sistemas que se inter-relacionam: 1. Sistema Complemento Complemento é um termo coletivo, usado para designar um grupo de proteínas do plasma e da membrana celular que desempenham um papel fundamental nos processos de defesa do hospedeiro. O Sistema Complemento compõe-se de mais de 25 proteínas que são encontradas em maior concentração no plasma e também nas membranas celulares. Este sistema funciona no sistema imunológico mediando uma série de reações biológicas todas elas servindo para a defesa contra agentes microbianos. As conseqüências fisiológicas da ativação do complemento são:
opsonização: preparo de células estranhas para a fagocitose; ativação celular: geração de fragmentos peptídicos que regulam aspectos das respostas imune e inflamatória; lise dos organismos-alvo (células, bactérias, vírus com envoltório).
As proteínas do Sistema Complemento podem atuar através de 2 vias: - Via Clássica: que é ativada por complexos Ag-Ac e é mais rápida. Os componentes da Via Clássica são: C1q, C1r, C1s, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 e C9. O componente C3 é ode maior concentração no plasma - Via Alternativa: que não precisa dos Ac para sua ativação e sim de uma série de estímulos, em grande parte não-imunológicos. É mais lenta. Os componentes da Via Alternativa são: properdina, fator B e fator D. Os componentes principais do Sistema Complemento que possuem atividade biológica na inflamação são C3a e C5a. C3a é produzido pelas vias Clássica e Alternativa através da clivagem do componente C3 por enzimas encontradas em vários tecidos e em bactérias. O C3a aumenta a permeabilidade vascular na microcirculação (pequenas arteríolas, capilares e vênulas) e conseqüente exsudação de proteínas plasmáticas, caracterizando o edema inflamatório. C5a é liberado pela ativação do complemento ou por clivagem direta do componente C5 pela tripsina, proteases bacterianas e enzimas encontradas nos lisossomos neutrofílicos e nos macrófagos. O C5a induz o aumento da permeabilidade vascular e é altamente quimiotático aos neutrófilos, basófilos e monócitos. Ele também aumenta a adesão dos leucócitos ao endotélio. Os componentes C3a e C5a que aumentam a permeabilidade são chamados anafilatoxinas. Eles agem principalmente pela liberação de histamina dos mastócitos e das plaquetas. O C5a também ativa a via lipoxigenase do metabolismo do ácido aracdônico nos neutrófilos e macrófagos levando à formação de outros mediadores de maior permeabilidade e quimiotaxia a partir dessas células. Além do C3a e C5a, há outros componentes do Sistema Complemento envolvidos na inflamação:
- C3b e C3bi que são importantes opsoninas que reconhecem os receptores nos neutrófilos, macrófagos e eosinófilos. - C5b-9: o CAM (Complexo de ataque à membrana). Ele é o componente lítico final do complemento e está envolvido na lesão das células parenquimatosas.
2. Sistema Cinina O sistema gerador de cinina é também importante na formação de mediadores no sangue. Esse sistema resulta na liberação de bradicinina, um nonapeptídeo que aumenta a permeabilidade vascular, provoca vasodilatação, hipotensão, dor, contração de muitos tipos de músculo liso e ativação de fosfolipase A2 com ativação auxiliar do metabolismo celular do ácido aracdônico. A ação da bradicinina tem curta duração porque ela é rapidamente inativada por uma enzima chamada cininase.
3. Sistema de Coagulação O passo final da cascata de coagulação é a conversão do fibrinogênio em fibrina através da ação da trombina. Durante essa conversão são formados fibrinopeptídeos, os quais induzem um aumento da permeabilidade vascular e da atividade quimiotática leucocitária.
II) PROTEASES LISOSSOMAIS Os neutrófilos e monócitos possuem grânulos lisossômicos que, quando liberados, podem contribuir para a resposta inflamatória. Os neutrófilos possuem em seus grânulos específicos, além de outras enzimas, proteínas catiônicas, hidrolases ácidas e algumas proteases neutras.
Proteínas catiônicas: grupo heterogêneo de proteínas que aumentam a permeabilidade vascular, causam quimiotaxia dos monócitos e inibem a movimentação de outros monócitos e eosinófilos. Hidrolases ácidas: degradam bactérias e restos de material em pH ácido, dentro dos lisossomos onde o pH ácido é rapidamente alcançado. Proteases neutras: Essas enzimas (colagenase , elastase, catepsinas, etc ) são capazes de degradar vários constituintes extracelulares como o colágeno, a membrana basal, a fibrina, a elastina e a cartilagem, resultando em destruição tissular.
Os monócitos também contem hidrolases ácidas, colagenase e elastase. Os mastócitos e basófilos possuem em seus grânulos tipos específicos de proteases neutras e hidrolases lisossômicas.
Proteases neutras - Triptase: Pode clivar C3 originando C3a, além de poder alterar muitas das proteínas da cascata de coagulação. Também é um potente fator de crescimento para os fibroblastos. Hidrolases lisossômicas - beta hexosaminidase e beta glicoronidase: têm-se especulado que essas enzimas são capazes de degradar substâncias tais como os sulfatos de condroitina, mas suas funções específicas ainda são desconhecidas.
PROTEOGLICANAS Os grânulos dos mastócitos e basófilos são ricos em proteoglicanas, que formam a matriz estrutural desses grânulos e que também servem de sítios de ligação para a heparina e outros mediadores. Essas devem ser as funções primárias do sulfato de condroitina que está presente em tais grânulos. Outras proteoglicanas, entretanto, também têm uma atividade regulatória intrínseca. Por exemplo, a principal proteoglicana granular nos mastócitos humanos é a heparina, que tem atividade anticoagulante e também é capaz de modular a atividade da triptase.
RADICAIS LIVRES DERIVADOS DO OXIGÊNIO
Os principais radicais são: o ânion superóxido, o peróxido de hidrogênio e o radical hidroxila. Esses metabólitos podem se combinar com o NO para formar outros intermediários reativos do nitrogênio. A liberação extracelular de baixos níveis desses potentes mediadores pode aumentar a expressão de quemoquinas (por exemplo, IL-8), citocinas e moléculas de adesão endotelial de leucócitos, amplificando a cascata que culmina na resposta inflamatória. Em níveis altos, a liberação desses potentes mediadores pode ser prejudicial ao próprio organismo. Eles estão envolvidos com as seguintes respostas: lesão endotelial, com conseqüente aumento da permeabilidade vascular; inativação de antiproteases, favorecendo a ação das proteases e aumentando a destruição da matriz extracelular; danos a outros tipos de células.
PDGF (Platelet-derived growth factor): É uma família de dímeros de 30kD que consistem de duas cadeias (A e B). Todas as três isoformas de PDGF (AA, AB e BB) são secretadas e são biologicamente ativas. PDGF causa tanto a migração como a proliferação de fibroblastos, células musculares lisas e monócitos e também tem outras propriedades inflamatórias.
TGF-b : funciona tanto como um fator de inibição como de estímulo. TGF-b é um inibidor de crescimento para a maioria das células epiteliais em cultura. Seu efeito sobre os fibroblastos e as células musculares lisas depende da concentração e das condições de cultura. Em baixas concentrações, ele induz a síntese e a secreção de PDGF, sendo portanto indiretamente um mitogênico . Em altas concentrações, é um inibidor do crescimento, devido à sua capacidade de inibir a expressão dos receptores da PDGF. TGF-b também estimula a quimiotaxia e a produção de colágeno e fibronectina pelas células, enquanto inibe a degradação de colágeno pela diminuição de proteases e o aumento de inibidores de proteases. Todos esses efeitos favorecem a fibrogênese, e há cada vez mais evidências de que a TGF-b esteja envolvida no desenvolvimento de fibrose numa variedade de condições de inflamação crônica.
BIBLIOGRAFIA:
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