mediadores químicos da inflamação

MEDIADORES QUÍMICOS DA INFLAMAÇÃO
Os princípios gerais dos mediadores são:
- OS MEDIADORES SE ORIGINAM DE PROTEÍNAS PLASMÁTICAS OU DE CÉLULAS – Os mediadores derivados do plasma, como as
proteínas do complemento e cininas, estão presentes no plasma na forma de precursores que devem ser ativados para adquirir
suas propriedades biológicas. Os mediadores derivados de células normalmente estão armazenados em grânulos intracelulares que
precisam ser secretados, como a histamina nos grânulos dos mastócitos, ou são sintetizados de novo como as prostaglandinas e
citocinas, em resposta a um estímulo. As principais fontes são plaquetas, neutrófilos, monócitos/macrófagos e mastócitos, mas
células mesenquimatosas (endotélio, músculo liso, fibroblasto) e a maioria dos epitélios também podem ser induzidos a elaborar
alguns mediadores.
- A PRODUÇÃO DE MEDIADORES ATIVOS É DESENCADEADA POR PRODUTOS MICROBIANOS OU POR PROTEÍNAS DO HOSPEDEIRO, TAIS
COMO AS PROTEÍNS DO SISTEMA DE COMPLEMENTO, CININAS E COAGULAÇÃO, QUE SÃO POR SUA VEZ, ATIVADAS POR
MICROORGANISMOS E TECIDOS DANIFICADOS.
- A maioria dos medidores desempenha a sua atividade biológica ligando-se, inicialmente, a receptores específicos nas células-alvo.
- Um mediador pode por si só estimular a liberação de outros mediadores pelas células-alvo.
- Os mediadores podem agir em um ou em alguns tipos de células, ter vários alvos ou mesmo apresentar efeitos diferentes em
tipos celulares diferentes.
- Uma vez ativados e liberados pelas células, a maioria desses mediadores têm uma meia-vida curta.
- A maioria dos mediadores tem potencial para causar efeitos danosos.
AMINAS VASOATIVAS
Histamina
A principal fonte de histamina são os mastócitos presentes no tecido conjuntivo e próximos aos vasos sanguíneos. Ela é também
encontrada nos basófilos e nas plaquetas do sangue. A histamina pré-formada está presente nos grânulos dos mastócitos e é
liberada pela degranulação dessas células em respostas a vários estímulos: (1) lesão física como trauma, frio ou calor, (2) reações
imunológicas envolvendo a ligação de anticorpos aos mastócitos; (3) pelos fragmentos do complemento chamados anafilotoxinas
(C3a e C5a); proteínas leucocitárias que liberam a histamina; (5) neuropeptídeos, como a substancia P; e citocinas (IL-1, IL-8).
A histamina causa a dilatação das arteríolas e aumenta a permeabilidade das vênulas (no entanto, ela causa constrição das
artérias de maior calibre). Ela é o principal mediador da fase transitória imediata do aumento da permeabilidade vascular,
causando as fendas venulares. Ela age na microcirculação principalmente por meio de sua ligação com os receptores H1 nas células
endoteliais.
Serotonina
A serotonina é um mediador vasoativo pré-formado com ações semelhantes às da histamina. Está presente nas plaquetas e nas
células enterocromoafim.
A liberação de serotonina pelas plaquetas é estimulada quando ocorre a agregação plaquetária após contato com colágeno,
trombina, ADP e complexos antígeno-anticorpo. A agregação plaquetária e a liberação de seus mediadores também é estimulada
pelos PAF derivado de mastócitos durante as reações mediadas pela IgE. Assim, a liberação das plaquetas resulta em um aumento
da permeabilidade durante as reações imunológicas.
PROTEÍNAS PLASMÁTICAS
O sistema do complemento
Atua tanto na imunidade natural quanto na adquirida contra agentes microbianos. No processo de ativação do complemento, são
elaborados vários componentes que causam aumento da permeabilidade vascular, quimiotaxia e opsonização. As funções biológicas
do sistema de complemento se enquadram em duas categorias: lise celular pelo MAC e os efeitos dos fragmentos proteolíticos do
complemento. Fatores derivados do complemento participam de vários fenômenos da inflamação aguda:
- FENÔMENOS VASCULARES – C3a, C5a e, em menor extensão, C4a, são produtos da clivagem dos componentes do complemento que
estimulam a liberação de histamina pelos mastócitos, aumentando, assim, a permeabilidade vascular e causando vasodilatação. Elas
são chamadas de anafilotoxinas, pois têm efeitos semelhantes aos mediadores dos mastócitos envolvidos na reação anafilática. O
C5a também ativa a via da lipoxigenase do metabolismo do ácido aracdônico nos neutrófilos e monócitos, causando liberação de
mais mediadores da inflamação.
- ADESÃO, QUIMIOTAXIA E ATIVAÇÃO DOS LEUCÓCITOS – O C5a é um agente quimiotático potente para neutrófilos, monócitos,
eosinófilos e basófilos.
- FAGOCITOSE – O C3b e o produto de sua clivagem iC3b, quando fixados à parede bacteriana, agem como opsoninas e facilitam a
fagocitose por neutrófilos e macrófagos, que apresentam receptores de superfície para esses fragmentos do complemento.
Além dos mecanismos já abordados, C3 e C5 podem ser ativados por varias enzimas proteolíticas presentes no exsudato
inflamatório. Elas incluem a plasmina e as enzimas lisossomais liberadas pelos neutrófilos. Assim, seus efeitos quimiotáticos e de
ativação dos neutrófilos podem desencadear um ciclo de migração de neutrófilos que se perpetua.
A ativação do complemento é rigorosamente controlada por proteínas celulares e circulantes . A presença desses inibidores na
membrana de células protege o hospedeiro de dano indevido durante as reações protetoras geradas contra os microorganismos. A
ativação do complemento pode ser regulada de duas maneiras:
- REGULAÇÃO DAS CONVERTASES DE C3 E C5. Esses reguladores aumentam a aceleração de decaimento do complexo da convertase
(ex: a molécula de DAF) ou pela clivagem proteolítica de C3b.
- LIGAÇÃO DE COMPONENTES ATIVOS DO COMPLEMENTO por proteínas plasmáticas específicas. A primeira etapa da via clássica, que
é desencadeada pela ligação de C1 a um complexo imune, é bloqueada pela proteína plasmática C1INH, que interfere na atividade
enzimática de duas proteínas do complexo C1.
Obs: Lúpus eritematoso sistêmico (auto-imune) – deficiência de C2 e C4.
Obs: Hemoglobinúria paroxística noturna – doença causada por mutações no gene que codifica a enzima necessária para sintetizar
as ligações de fosfatidilinositol para as proteínas da membrana. Como resultado, as células apresentam uma expressão defeituosa
das proteínas da membrana ligadas ao fosfatidilinositol, incluindo DAF e CD59, e o resultado é uma ativação descontrolada do
complemento nessas células. A doença é caracterizada por episódios recorrentes de hemólise intravascular mediada pelo
complemento, levando à anemia hemolítica crônica.
Sistema de cininas
O sistema de cininas gera peptídeos vasoativos a partir de proteínas plasmáticas, os cininogênios, através de proteases
específicas chamadas calicreínas. A ativação desse sistema resulta na liberação de bradicinina, um peptídeo vasoativo. A
bradicinina aumenta a permeabilidade vascular e causa contração do músculo liso, dilatação de vasos sanguíneos e dor quando
injetada na pele. A cascata de que produz as cininas é desencadeada pela ativação do fator de Hageman (fator XII da via intrínseca
da coagulação) quando entra em contato com superfícies de carga negativa, como o colágeno e as membranas basais, É produzido
um fragmento do fator XII que converte a pré-calicreína plasmática em sua forma proteolítica, a enzima calicreína. Esta cliva um
precursor do plasma, o cininogênio de alto peso molecular, para produzir a bradicinina. O cininogênio de alto peso molecular
também atua como um co-fator ou catalisador da ativação do fator de Hageman. A própria calicreína é um ativador potente do fator
de Hageman, permitindo a amplificação autocatalítica do estimulo inicial. A calicreína tem atividade quimiotática e também converte
C5 diretamente no produto C5a.
Sistema de coagulação
O sistema de coagulação está dividido em duas vias que convergem, culminando na ativação da trombina e na formação de
fibrina. A via intrínseca é composta de várias proteínas plasmáticas que podem ser ativadas pelo fator de Hageman (fator XII), uma
proteína sintetizada pelo fígado que circula em sua forma inativa até entrar em contato com o colágeno, a membrana basal ou
plaquetas ativadas (como ocorre em locais de lesão endotelial). O fator XII sofre então alterações em sua conformação (se
tornando fator XIIa), expondo um centro ativo contendo serina que pode, subsequentemente, clivar substratos protéicos e ativar
uma variedade de sistemas mediadores.
A trombina é a principal ligação entre o sistema de coagulação e a inflamação. A ativação do sistema de coagulação resulta na
ativação da trombina (fator IIa) a partir de seu precursor, a protrombina (fator II). A trombina é a enzima que cliva o fibrinogênio
solúvel e circulante para gerar o coágulo insolúvel de fibrina. Ela se liga a receptores chamados receptores ativados por proteases
(PARs). Esses receptores são expressos por plaquetas, células endoteliais e musculares lisas e estão ligados à proteína G. A ligação
do receptor do tipo 1 (PAR-1) pela trombina desencadeia varias repostas que induzem à inflamação. Elas incluem a mobilização da Pselectina, produção de quimiocinas e expressão de moléculas de adesão endotelial para as integrinas dos leucócitos; indução da
ciclooxigenase-2 e produção de prostaglandinas, produção de PAF e óxido nítrico; e alterações no formato do endotélio. Essas
respostas promovem o recrutamento de leucócitos e outras reações do processo inflamatório.
No contexto do processo inflamatório, o fator IIa converte a pré-calicreína em calicreina. Essa calicreína realiza então duas
funções: converte o cininogênio de alto peso molecular em bradicinina e converte o plasminogênio em plasmina. A plasmina, por sua
vez, converte C3 em C3a e também degrada a fibrina, para formar produtos de degradação da fibrina, que podem possuir
propriedades que induzem à permeabilidade. A plasmina também pode ativar o fator de Hageman, que inicia várias cascatas,
amplificando a reposta.
METABOLITOS DO ÁCIDO ARACDÔNICO: PROSTAGLANDINAS, LEUCOTRIENOS E LIPOXINAS
Quando as células são ativadas por diversos estímulos, os lipídeos em suas membranas são rapidamente remodelados para
gerar mediadores lipídicos que irão atuar como sinais intracelulares ou extracelulares em tanto na inflamação quanto na
homeostasia. São por isso conhecidos como autacóides, ou hormônios de curto alcance.
O ácido aracdônico não se encontra livre nas células, mas sim em uma forma esterificada nos fosfolipídios da membrana, sendo
liberado desses fosfolipídios através principalmente da ação da fosfolipase A2, que é ativada por mediadores como o C5a. Os sinais
bioquímicos envolvidos na ativação da fosfolipase A2 incluem o aumento de cálcio citoplasmático e a ativação de várias cinases em
resposta a estímulos externos. Os metabólitos do ácido aracdônico, também chamados de eicosanóides, são sintetizados por duas
classes principais de enzimas: as ciclooxigenases (prostaglandinas e tromboxanos) e as lipoxigenases (leucotrienos e lipoxinas). Os
eicosanóides se unem aos receptores ligados à proteína G de vários tipos celulares e podem mediar praticamente cada processo
da inflamação. Agentes que suprimem a atividade da ciclooxigenase (aspirina, antiinflamatórios não-esteróides e inibidores da COX2) reduzem a inflamação.
A ciclooxigenase e a lipoxigenase produzem mediadores diferentes a partir do ácido aracdônico:
- CICLOOXIGENASE - A via da ciclooxigenase, iniciada por duas enzimas diferentes (a COX-1, constitutivamente expressa e a COX-2,
uma enzima induzida), leva à geração de prostaglandinas. As prostaglandinas mais importantes na inflamação são a PGE2, PGD2,
PGF2a, PGI2 (prostaciclina) e TxA2 (tromboxano). Algumas dessas enzimas apresentam uma restrição na distribuição tecidual. Por
exemplo, as plaquetas contém a enzima tromboxano sintase e, consequentemente, o TxA2 é o principal produto dessas células. O
endotélio vascular possui, por sua vez, prostaciclina sintase, que leva à formação de prostaciclina.
As prostaglandinas também estão envolvidas na patogenia da dor e da febre na inflamação. A PGE2 causa hiperalgesia, pois
torna a pele hipersensível a estímulos dolorosos. Ela causa um aumento da dor produzida pela injeção intradérmica de doses baixas
de histamina e bradicinina e está envolvida na febre induzida por citocinas durante as infecções. A PGD2 é o principal metabólito da
via da ciclooxigenase nos mastócitos; junto à PGE2 e PGF2a, ela causa vasodilatação e aumenta a permeabilidade das vênulas póscapilares, potencializando assim o edema.
O fato de a COX-1, diferentemente da COX-2 que é induzida por estímulos inflamatórios e não é encontrada na maioria dos
tecidos em condições normais de “repouso”, expressar-se constitutivamente levou ao conceito de que a COX-1 é responsável não
somente pela produção de prostaglandinas envolvidas na inflamação, mas também atua na homeostasia (ex: balanço eletrolítico dos
rins, proteção celular no trato gastrointestinal). Por outro lado, a COX-2 só estimula a produção de prostaglandinas envolvidas na
reação inflamatória.
- LIPOXIGENASE – as lipoxigenases estão presentes apenas em alguns tipos de células. Nos neutrófilos, há a 5-lipoxigenase (5-LO),
que produz o 5-HETE, que é convertido em uma família de compostos chamados coletivamente de leucotrienos. O LBT4 é um potente
agente quimiotático e ativador das respostas dos neutrófilos, tais como agregação e adesão dos leucócitos so endotélio venular,
geração de radicais livres do oxigênio e liberação de enzimas lisossomais. Os leucotrienos LTC4, LTD4 e LTE4 causam intensa
vasoconstricção, broncoespasmo e aumento da permeabilidade vascular. O extravasamento vascular, assim como ocorre com a
histamina, é restrito às vênulas. Os leucotrienos são muito mais potentes do que a histamina com relação ao aumento da
permeabilidade vascular e broncoespasmo. Eles atuam através dos receptores CysLT1 e CysLT2. Eles são importantes na patogenia
da asma.
- LIPOXINAS- Duas populações de células participam do processo de produção das lipoxinas: Os leucócitos, especialmente os
neutrófilos, produzem intermediários da síntese das lipoxinas que são convertidos a lipoxinas pelas plasquetas que interagem com
eles. As lipoxinas A4 e B4 são geradas pela ação da lipoxigenase-12 das plaquetas no LTA4 derivado dos neutrófilos. O contato direto
entre as células aumenta o metabolismo transcelular, enquanto o bloqueio da adesão inibe a produção de lipoxina. As principais
ações das lipoxinas são a inibição di recrutamento leucocitário e dos componentes celulares da inflamação. Elas inibem a
quimiotaxia dos neutrófilos e sua adesão ao endotélio.
Resumindo as ações inflamatórias dos eicosanóides
- Vasoconstricção: Tromboxano A2 e leucotrienos C4, D4 e E4.
- Vasodilatação: PGI2, PGE1, PGE2, PGD2
- Aumento da permeabilidade vascular – Leucotrienos D4, D4 e E4.
- Quimiotaxia, adesão leucocitária – Leucotrieno B4, HETE, lipoxinas.
A terapia antiinflamatória pode ser direcionada a vários alvos ao longo da via de biossíntese dos eicosanóides:
- INIBIDORES DA CICLOOXIGANASE – Aspirina e outros antiinflamatórios não-esteróides. Inibem a síntese de prostaglandinas
- INIBIDORES DA LIPOXIGENASE – Agentes farmacológicos que inibem a produção de leucotrienos ou bloqueiam os receptores de
leucotrienos (CysLT1 e CysLT2) são úteis no tratamento da asma.
- INIBIDORES DE AMPLO ESPECTRO – Incluem os glicocorticóides, que agem por meio da diminuição da expressão de genes
específicos, como os genes que codificam a COX-2, fosfolipase A2, citocinas inflamatórias (como a IL-1 e TNF) e a sintase do oxido
nítrico (iNOS). Os glicocorticóides também estimulam os genes que codificam proteínas antiinflamatórias, como a lipocortina 1, que
inibe a liberação de acido aracdônico dos fosfolipídios da membrana.
- Modificação da ingestão e composição dos lipídios na dieta, aumentando-se a ingestão de óleo de peixe, baseado no fato de que os
ácidos graxos do óleo de peixe não são bons substratos para serem convertidos a metabólitos ativos nem pela via da
ciclooxigenase nem pela da lipoxigenase.
FATOR DE ATIVAÇÃO DAS PLAQUETAS (PAF)
O PAF também é um mediador derivado dos fosfolipídios. É produzido por plaquetas, basófilos, mastócitos, neutrófilos,
monócitos/macrófagos e células endoteliais. Além de estimular a agregação plaquetária, o PAF causa vasocontricção e
broncocontricção, mas em doses baixas, estimula a vasodilatação e o aumento da permeabilidade vascular de maneira muito mais
potente que a histamina. Ele também causa um aumento da adesão leucocitária ao endotélio (aumentando a ligação dos leucócitos
mediada pelas integrinas), quimiotaxia e degranulação. O PAF também aumenta a síntese de outros mediadores, especialmente os
eicosanóides.
CITOCINAS E QUIMIOCINAS
Fator de necrose tumoral (TNF) e interleucina-1
O TNF e a IL-1 são as duas principais interleucinas que participam do processo inflamatório. Elas são produzidas principalmente
pelos macrófagos ativados. A secreção de TNF e IL-1 pode ser estimulada por endotoxina e outros produtos microbianos, complexos
imunes, lesão física e vários tipos de estímulos inflamatórios. No endotélio, promovem a transcrição de genes (ativação endotelial),
induzindo a síntese de moléculas de adesão endotelial e mediadores químicos, incluindo outras citocinas e quimiocinas, fatores de
crescimento, eicosanóides e NO; produção de enzimas associadas ao remodelamento da matriz; e aumento na trombogenicidade da
superfície endotelial.
A IL-1 e o TNF induzem as respostas sistêmicas da fase aguda associadas a infecções ou traumas. Essas respostas incluem
febre, perda de apetite, sono, liberação de neutrófilos na circulação, liberação de corticotrofina e corticosteróides e, especialmente
em relação ao TNF, efeitos hemodinâmicos do choque séptico – hipotensão, redução da resistência vascular, aumento na freqüência
cardíaca e redução do pH do sangue. O TNF também regula a massa corporal, promovendo a mobilização de lipídios e proteínas e
suprimindo o apetite. A contribuição continuada contribui para a caquexia, caracterizada pela perda de peso e anorexia que
acompanha algumas infecções e doenças neoplásicas.
Quimiocinas
- A IL-8 é secretada por macrófagos e células endoteliais e causa a ativação e quimiotaxia de neutrófilos. Seus indutores mais
importantes são os produtos microbianos e a IL-1 e o TNF.
- MCP-1, eotaxina, MIP-1α e RANTES atraem monócitos, eosinófilos, basófilos e linfócitos, mas não neutrófilos.
As quimiocinas estimulam o recrutamento leucocitário na inflamação e controlam a migração normal de células através de
vários tecidos.
OXIDO NÍTRICO
Gás solúvel liberado pelas células endoteliais, macrófagos e alguns neurônios do cérebro que causa vasodilatação, relaxando o
músculo liso vascular. Ele age de forma parácrina nas células-alvo iniciando uma serie de eventos intracelulares que levam ao
relaxamento das células musculares lisas.
O NO é sintetizado a partir da L-arginina pela enzima oxido nítrico sintase (NOS). Existem três tipos diferentes de NOS –
endotelial (eNOS), neuronal (nNOS) e induzível (iNOS). O NO desempenha um papel importante nos componentes vascular e celular
das reações inflamatórias. Ele é um potente vasodilatador devido a sua ação no músculo liso vascular. Além disso, o NO reduz a
agregação e a adesão plaquetárias, inibe ações induzidas pelos mastócitos e funciona como um regulador endógeno do
recrutamento leucocitário. Em condições normais, o bloqueio da produção do NO promove o rolamento e a adesão leucocitária nas
vênulas pós-capilares, enquanto sua presença reduz o rolamento leucocitário. Assim, a produção de NO é um mecanismo
compensatório endógeno que reduz as respostas inflamatórias. Ocorrem anormalidades na produção endotelial de NO na
aterosclerose, no diabetes e na hipertensão.
O NO e seus derivados são microbicidas e, assim, o NO também é um mediador na defesa do hospedeiro contra infecções.
COMPONENTES LISOSSOMAIS DOS LEUCÓCITOS
- PROTEASES ÁCIDAS – degradam bactérias e fragmentos dentro dos fagossomos.
- PROTEASES NEUTRAS – degradam componentes extracelulares como o colágeno, a membrana basal, a fibrina, a elastina e a
cartilagem, resultando na destruição tecidual que acompanha o processo inflamatório. Também clivam C3 e C5.
Devido aos efeitos destrutivos das enzimas lisossomais, o infiltrado leucocitário inicial, se não for controlado, pode aumentar
mais ainda a permeabilidade vascular e o dano tecidual. Entretanto, essas proteases destrutivas são controladas por um sistema
de antiproteases no soro e no liquido tecidual. A principal delas é a α1-antitripsina, que é o maior inibidor da elastase neutrofílica.
RADICAIS LIVRES DERIVADOS DO OXIGÊNIO
São liberados pelos leucócitos no meio extracelular após a exposição a microorganismos, quimiocinas e complexos imunes. A
liberação desses potentes mediadores em maiores quantidades pode ser danosa para o hospedeiro. Eles estão presentes nas
seguintes reações:
- Lesão à célula endotelial com o conseqüente aumento da permeabilidade vascular.
- Inativação de antiproteases, como a α1-antitripsina. Isso faz com que as proteases não sejam contidas, causando um aumento da
destruição da matriz extracelular.
- Lesão a outros tipos de células (células parenquimatosas, eritrócitos).
Soro, fluidos corporais e células do hospedeiro possuem mecanismos antioxidantes que os protege contra esses radicais
derivados do oxigênio potencialmente deletérios, que incluem: (1) a ceruloplasmina, (2) a transferrina, (3) e enzima superóxido
desmutase, (4) a enzima catalase, que detoxifica o superóxido de hidrogênio e (5) a glutatião peroxidase, outro destoxificador de
superóxido de hidrogênio.
NEUROPEPTÍDIOS
Participam, junto com os eicosanóides e as aminas vasoativas, da deflagração e propagação da resposta inflamatória. A
substância P, produzida por fibras nervosas presentes nos pulmões e no trato gastrointestinal, é responsável pela transmissão de
sinais dolorosos, regulação da pressão sangüínea, estimulação da secreção pelas células endócrinas e aumento da permeabilidade
vascular.