Inflamação

Introdução e Sinais Clássicos

A inflamação é um conjunto complexo de respostas à infeção e lesão, com envolvimento de leucócitos, sendo estes os principais mediadores celulares na defesa do organismo contra microrganismos patogénicos. A inflamação também pode ser observada como resposta a lesões de tecidos no processo de cicatrização de feridas.

Respostas inflamatórias

Tipos:

• Fisiológica (e.g., cicatrização de feridas, infeção localizada)
• Patológica (e.g., malignidade, inflamação crónica)

Desencadeantes da inflamação aguda:

• Infeções/toxinas microbianas:
  • Bacteriana (maioritariamente)
  • Vírica
  • Fúngica
  • Parasitária
• Lesões físicas ou químicas:
  • Lesão térmica
  • Radiação
  • Químicos ambientais
• Corpos estranhos:
  • Farpas
  • Sujidade, vidro ou ferrugem em feridas
  • Suturas cirúrgicas
• Tecido necrótico por isquemia ou trauma
• Trombo
• Ácido úrico (pela degradação do DNA nas células)
• Mediadores de mastócitos, macrófagos e fibroblastos

Características da inflamação aguda:

• Início imediato (minutos)
• Curta duração: resolução em poucos dias
• Sinais e sintomas clássicos
• Resposta primária dos neutrófilos:
  • Remoção de agentes patogénicos e células/tecidos necróticos
  • Ponte para a imunidade inata
  • Início da reparação tecidual
  • Libertação de proteases que podem danificar tecidos normais

Características da inflamação crónica:

• Início lento (dias)
• Longa duração: meses ou anos
• Sinais ou sintomas mais específicos
• Os monócitos em circulação transformam-se em macrófagos nos tecidos → degradam detritos e medeiam o processo de resolução versus cicatrização

Inflamação inata:

• Com controlo e equílibrio da resposta pró-inflamatória e anti-inflamatória
• Com potencial para causar dano

Sinais clássicos (termos latinos)

• Rubor (vermelhidão): por ↑ fluxo sanguíneo e acumulação no local de lesão ou inflamação
• Calor: pela combinação do fluxo sanguíneo e da reação local
• Tumor (edema/tumefação): pelos mediadores inflamatórios →↑ extravasamento de líquido → edema
• Dor (dolor): mediada por citocinas, bradicinina e prostaglandinas
• Perda de função (functio laesa): resulta de danos nos tecidos

Mediadores da Inflamação

Existem vários mediadores da inflamação que atraem células inflamatórias para os locais de lesão e se sobrepõem à imunidade inata em resposta a estímulos prejudiciais.

Resposta celular primária (leucócitos)

• Neutrófilos
• Macrófagos e monócitos
• Mastócitos e basófilos

Mediadores da inflamação

• Proteínas de fase aguda (e.g., proteína C reativa (PCR))
• Citocinas: proteínas de sinalização libertadas pelas células imunes
  • Interleucinas:
    • Pró-inflamatórias: IL-1β, IL-6, IL-8, interferão (IFN)-γ
    • Anti-inflamatórias: IL-4, IL-10, IL-13
  • Fator de necrose tumoral (TNF, pela sigla em inglês)
• Espécies reativas de oxigénio (ROS, pela sigla em inglês)
• Fator ativador de plaquetas:
  • Constituído por fosfolípidos de membrana
  • Provoca vasodilatação, ↑ permeabilidade vascular e ativação plaquetária
  • Também é uma citocina
• Metabolitos do ácido araquidónico (AA):
  • Prostaglandinas → vasodilatação; aumento da permeabilidade vascular
  • Prostaciclina (prostaglandina I2 (PGI2)) → vasodilatação; inibe a agregação plaquetária
  • Tromboxano A2 → vasoconstrição; promove a agregação plaquetária (efeito oposto da prostaciclina)
  • Leucotrienos (pró-inflamatórios) → vasoconstrição, broncoespasmo, ↑ permeabilidade vascular

Reagentes de fase aguda (RFAs)

• Sob a influência de citocinas (IL-6), os hepatócitos produzem RFAs.
• São produzidos > 30 RFAs.
• Utilizados como marcadores laboratoriais de inflamação aguda

Fisiologia da Inflamação Aguda

Processo geral

• Reconhecimento da lesão → fase de resposta vascular → fase de resposta celular (recrutamento de neutrófilos, fagocitose e morte, libertação de mediadores) → edema tecidual
• Fases da defesa:
  • 1.º: os macrófagos residentes iniciam a fagocitose.
  • 2.º: extravasamento de neutrófilos induzido por quimiocinas
  • 3.º: extravasamento de monócitos → macrófagos teciduais (fagocitose)
  • 4.º: ↑ produção de células pela medula óssea

Reconhecimento de lesão tecidual

• Dano tecidual → estimulação de padrões moleculares associados a agentes patogénicos (PAMPs, pela sigla em inglês)
• Os neutrófilos migram em resposta à infeção e reconhecem estas moléculas:
  • PAMPs (de agentes patogénicos, como bactérias):
    • RNA de cadeia dupla (dsRNA, pela sigla em inglês)
    • Zonas de DNA não metilado (presente em bactérias, não em humanos)
    • Lipopolissacarídeos
    • Manose
    • Fosforilcolina
  • Padrões moleculares associados a danos (DAMPs, pela sigla em inglês):
    • Presentes em tecido morto; os neutrófilos respondem para degradar este tecido
    • Parte do sistema de defesa do hospedeiro
    • Também podem promover respostas inflamatórias patológicas em doenças inflamatórias crónicas (e.g., artrite reumatóide, lúpus eritematoso sistémico, aterosclerose, doença de Alzheimer e cancro)
  • Opsoninas: proteínas que induzem a fagocitose
    • IgG
    • Fragmentos de complemento
  • Recetores de reconhecimento de padrões (RRPs):
    • TLR: expresso em células sentinela, como os macrófagos
    • Pentraxinas: proteínas envolvidas em respostas imunológicas, incluindo a PCR e a amilóide sérica
  • Recetores imunológicos: recetores Fc, recetores do complemento
• PAMPs e DAMPs → ativam citocinas e quimiocinas pró-inflamatórias →
  • As células endoteliais nos vasos sanguíneos libertam prostaglandinas e óxido nítrico.
  • Os mastócitos e os basófilos libertam histamina.
  • As plaquetas libertam prostaglandinas e serotonina.

Fase de resposta vascular

Vasodilatação:

• Promove maior fluxo sanguíneo para o tecido
• Permite a entrega de células e mediadores ao tecido lesado para resposta
• Mediadores da resposta vascular:
  • Desgranulação de mastócitos → libertação de histamina → relaxamento do músculo liso (vasodilatação) → ↑ fluxo sanguíneo
  • Óxido nítrico (sintetizado pelo endotélio e macrófagos) → vasodilatação → ↑ fluxo sanguíneo
  • Eicosanóides (prostaglandinas e leucotrienos): também causam vasodilatação

Aumento da permeabilidade:

• Causa deslocamento do líquido extracelular
• Atrasa o fluxo sanguíneo e permite o recrutamento de células
• Depósito de mediadores circulantes no local da lesão
• Resposta precoce (em minutos) → lesão endotelial direta e mediada por:
  • Histamina
  • Bradicinina
  • Leucotrienos
• A resposta tardia (horas mais tarde) ocorre por dano mediado por leucócitos através de:
  • Citocinas:
    • IL-1
    • TNF
  • ROS
  • Prostaglandinas
• O edema ocorre por:
  • ↑ Permeabilidade endotelial
  • Dano endotelial
  • Vasodilatação e estase

A libertação celular de substâncias químicas provoca:

• Vasoconstrição transitória devido à contração das células endoteliais
• Seguida por retração das células endoteliais → vasodilatação
• ↑ Permeabilidade vascular → exsudação de fluido e células no tecido → deslocamento de fluido

Fase de resposta celular

Recrutamento de neutrófilos:

• Substâncias quimiotáticas:
  • N-formil metionina (na parede das células bacterianas)
  • Leucotrieno B4
  • Complemento C5a
  • Fator ativador de plaquetas
  • Quimiocinas:
    • Ativação de integrinas leucocitárias
    • Atração de leucócitos para remoção da corrente sanguínea
    • Ativação de funções antimicrobianas
• Movimento e adesão:
  • As células endoteliais expressam E-seletina e P-seletina sob a influência de TNF e IL-1 →
  • Ligação à glicoproteína sialyl-Lewis X nos neutrófilos →
  • As células endoteliais expressam ICAM-1 (molécula de adesão intercelular 1, uma glicoproteína também conhecida como CD54) e quimiocinas que ativam as integrinas nos neutrófilos →
  • Ativação e adesão de neutrófilos
• Transmigração:
  • Quimiotaxia: neutrófilos ativados por quimiocinas
  • Diapedese (também conhecida como extravasamento de leucócitos): os neutrófilos movem-se para o local da inflamação

Fagocitose e morte:

• Transmigração de neutrófilos →
• Fagocitose: os neutrófilos ligam-se aos RRPs → a membrana envolve o microrganismo →
• Morte de leucócitos → destruição dos microrganismos por:
  • Explosão oxidativa: as ROS causam a morte dos agentes patogénicos
  • As proteases lisossómicas degradam os agentes patogénicos
• Via do complemento → morte celular pela formação de um complexo de ataque à membrana (CAM)
  • Definição de complemento:
    • Uma coleção de proteínas circulantes do fígado e proteínas sintetizadas pelos macrófagos
    • Uma cascata de ativação desencadeada por complexos antigénio-anticorpo, polissacarídeos bacterianos, agregação de IgA
  • Os fragmentos do complemento ativados provocam:
    • Vasodilatação
    • ↑ Permeabilidade
    • Adesão leucocitária
    • Quimiotaxia
    • Ativação de neutrófilos
  • Os fragmentos do complemento são pró-inflamatórios:
    • C3a e C5a são agentes quimiotáticos potentes (recrutam e ativam neutrófilos).
    • C3b induz opsonização (reconhecimento e direcionamento de partículas invasoras para a fagocitose) → neutrófilos e macrófagos ligam-se e promovem a morte de agentes patogénicos
    • C3b e clivagem de outros fatores do complemento formam um CAM → lise de microrganismos

Libertação do mediador:

• Estímulos inflamatórios nos fosfolípidos da membrana → cascata de metabolitos do AA:
  • A via COX é pró-inflamatória e produz:
    • Prostaglandinas → vasodilatação, ↑ permeabilidade vascular
    • PGI2 → vasodilatação, inibição da agregação plaquetária
    • Tromboxano A2 → vasoconstrição, promoção da agregação plaquetária (efeito oposto da prostaciclina)
  • A via da lipoxigenase produz:
    • Leucotrienos (pró-inflamatórios) → vasoconstrição, broncoespasmo, ↑ permeabilidade vascular
    • Lipoxinas (anti-inflamatórias) → inibição da adesão de neutrófilos e quimiotaxia
• ROS: associadas a morte de leucócitos
• Fator ativador de plaquetas: plaquetas ativadas desencadeiam cascatas de cininas e fatores da coagulação → dor e coagulação

Edema tecidual

• O fluido no espaço intersticial apresenta ↑ quantidades de proteína e fibrinogénio:
  • O fibrinogénio promove a coagulação para conter o agente patogénico
  • Migração de granulócitos e monócitos → extravasamento para o tecido → edema
• Fator XIIa (fator Hageman):
  • Ativa a cascata de cininas → bradicinina →
    • Dor
    • ↑ Permeabilidade vascular → edema
  • Ativa a via da coagulação → formação de coágulo
  • Ativa indiretamente o sistema fibrinolítico (anticoagulação) ao mesmo tempo que a coagulação →
    • Degradação da fibrina para limitar a coagulação
    • Ativação da cascata do complemento envolvida na fagocitose e morte
• Fator IIa (trombina):
  • Desencadeia inflamação aguda
  • Clivagem do fibrinogénio em fibrina → produtos de divisão da fibrina

Consequências da Inflamação Aguda

A inflamação pode resolver, formar abcessos ou tornar-se crónica.

• Resolução:
  • Mediada por IL-10 e fator de crescimento transformador beta (TGF-beta, pela sigla em inglês; citocinas anti-inflamatórias)
  • A maioria dos mediadores inflamatórios decompõe-se autonomamente (e.g., eicosanóides).
  • Neutrófilos:
    • Morte cerca de 10 horas após o extravasamento
    • Sofrem apoptose
    • Digestão por macrófagos
  • Os macrófagos teciduais removem os agentes patogénicos e detritos celulares → reparação tecidual → cicatrização de feridas
  • Sistema linfático → resolução do edema
• A cicatrização pode ocorrer devido a:
  • Ausência de células estaminais
  • Substituição por tecido fibrótico
• A formação de abcesso pode ocorrer:
  • Por microrganismos piogénicos
  • Mediada por IL-1 e TNF-alfa
  • Morte de neutrófilos, macrófagos e tecido necrosado resultam na formação de pus.
  • O pus é rodeado por tecido fibrótico com formação de uma cápsula fibrosa → abcesso
• Efeitos sistémicos da inflamação aguda:
  • Sépsis
  • Hipotensão (pela vasodilatação induzida por citocinas)
  • Trombose (pelos mediadores que promovem a ativação de plaquetas e fatores de coagulação)
• Inflamação crónica:
  • Mediada por IL-6 e IL-12
  • Associada à ativação de células T auxiliares → infiltração de tecido
  • Inflamação contínua e não controlada → dano tecidual e necrose

Inflamação Crónica

A inflamação aguda com lesão persistente pode condicionar inflamação crónica. A inflamação crónica também pode ocorrer em infeções víricas e patologias autoimunes.

Descrição geral da inflamação crónica

• Os linfócitos e macrófagos são as principais células envolvidas.
• Pode ser prolongada (semanas a anos)
• É um componente central de várias patologias crónicas:
  • Doenças autoimunes, como:
    • Artrite reumatóide
    • Lúpus eritematoso sistémico
    • Esclerose múltipla
  • Doenças neurodegenerativas
  • Inflamação granulomatosa, como a tuberculose (TB)
  • Cancro
  • Doença pulmonar obstrutiva crónica (DPOC)
  • Doença inflamatória intestinal:
    • Doença de Crohn
    • Colite ulcerosa

Etiologia

• Falha na remoção completa do agente patogénico (e.g., TB)
• Estímulos persistentes (e.g., um corpo estranho inalado, como a sílica)
• Resposta inflamatória com produção de dano oxidativo contínuo estimulando a inflamação crónica (e.g., aterosclerose)

Mediadores da inflamação crónica

• Macrófagos:
  • Fonte de citocinas e quimiocinas
  • Produção de complemento e fatores de coagulação
  • Também produzem:
    • Proteases
    • ROS
    • Eicosanóides
• Linfócitos T
• Células B (células plasmáticas)
• Eosinófilos, mastócitos
• Citocinas:
  • IL-12
  • TNF

Tipos de inflamação crónica

• Não específica:
  • Proliferativa
  • Tecido de granulação inespecífico → sobrecrescimento de fibroblastos
• Inflamação granulomatosa:
  • Os granulomas são:
    • Uma agregação de macrófagos, células epitelióides e células gigantes
    • Rodeados por fibroblastos e linfócitos
  • Manutenção por TNF-alfa secretado por células epitelióides
  • Granuloma caseoso: núcleo necrotizante devido a material infecioso (e.g., TB)
  • Granuloma não caseoso: núcleo não necrotizante devido a dano celular imunomediado (e.g., sarcoidose)

Consequências da inflamação crónica

• Cicatrizes e fibrose dentro do órgão → dano e perda de função
• Inflamação contínua → neoplasia
• Amiloidose

Relevância Clínica

Exemplos de inflamação com transformação em resposta patológica:

• Aterosclerose: uma forma comum de doença arterial em que ocorre a deposição de lípidos com formação de uma placa nas paredes dos vasos sanguíneos. A aterosclerose inicia-se com uma lesão endotelial secundária ao fluxo turbulento, seguida pela retenção lipídica através da resposta monocítica, levando à formação de células espumosas. Este processo acaba por resultar na formação de uma placa fibrosa. Esta placa diminui o lúmen e pode causar isquemia, resultando em enfarte do miocárdio, acidente vascular cerebral, doença renal crónica (DRC) e compromisso de outros órgãos.
• Esclerose múltipla (EM): doença autoimune inflamatória crónica que provoca desmielinização do SNC. A inflamação ocorre quando os oligodendrócitos reconhecem a própria mielina como um antigénio estranho, resultando na remoção da bainha de mielina. Os sintomas surgem devido ao edema e à perda da função do tecido e incluem sintomas neurológicos que atingem a visão, a função motora, a sensibilidade e a função autonómica.
• Fibrose pulmonar: um tipo de doença pulmonar intersticial. A exposição ambiental a inalantes, como o fumo, poluentes e poeiras, provoca um processo inflamatório no tecido pulmonar, resultando em fibrose com a reparação da lesão. Os indivíduos geralmente apresentam-se num estadio moderado a avançado com dispneia progressiva e tosse não produtiva. O diagnóstico é realizado com base nos achados de imagem e testes de função pulmonar. O transplante pulmonar é a única intervenção curativa.

Patologias por défice de certos mediadores da resposta inflamatória:

• Defeitos na adesão: deficiência na adesão leucocitária I (LAD I, pela sigla em inglês) ocorre por defeito na síntese de integrina na fase de resposta celular e ligação deficiente às imunoglobulinas, resultando em infeções recorrentes. A deficiência na adesão leucocitária II (LAD II, pela sigla em inglês) é um distúrbio raro onde os neutrófilos apresentam défice na expressão de sialyl-Lewis X, necessária para o movimento na fase de resposta celular da inflamação. A deficiência na adesão leucocitária II é caracterizada por infeções recorrentes, leucocitose persistente e défices graves no desenvolvimento e crescimento.
• Defeito na formação do fagolisossoma: a síndrome de Chediak-Higashi é uma doença autossómica recessiva causada por mutações que afetam uma proteína reguladora do tráfego lisossómico, em que as bactérias fagocitadas não são destruídas por enzimas lisossómicas. A quimiotaxia também é interrompida, resultando num fraco recrutamento e função dos neutrófilos. Os indivíduos apresentam infeções piogénicas recorrentes, hemorragia fácil, hematomas e manifestações neurológicas. O diagnóstico é baseado na análise do esfregaço sanguíneo ou de medula óssea do indivíduo e testes genéticos.
• Defeito na atividade microbicida: doença granulomatosa crónica (DGC), observada em indivíduos com uma mutação genética na NADPH oxidase, responsável pela explosão oxidativa em leucócitos fagocitários. As infeções podem ser contidas; no entanto, não ocorre a lise, resultando na formação de granulomas crónicos. Os indivíduos com DGC apresentam maior risco de infeções potencialmente fatais por fungos e bactérias catalase-positivas.