16 interaccion neutrófilo endotelio
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
RELACIÓN NEUTRÓFILO–ENDOTELIO
Dra. Lay Salazar Torres
Leucocitos polimorfonucleares neutrófilos (PMN-Neutrófilos)
Son unos de los responsables primarios en las defensas
contra los microorganismos invasores (procesos agudos).
Están capacitados para seleccionar, ingerir y destruir la
mayoría de los invasores extraños (extracelulares), lo cual
requiere una serie de pasos.
- Migración dirigida hacia las partículas que van a ser
ingeridas (quimiotaxis).
- Reconocimiento y adherencia de las partículas por las
membranas.
- Englobamiento de los cuerpos extraños (fagocitosis).
- Fusión de lisosomas con las vacuolas fagocíticas.
Degranulación con descarga de constituyentes lisosómicos
de las vacuolas y un estallido de metabolismo oxidativo que
destruyen las partículas extrañas.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Adherencia de los Neutrófilos al endotelio vascular y
migración extravascular. (Figura 1)
Figura 1
La inflamación aumenta la marginación de Neutrófilos
circulantes y su posterior adherencia al endotelio vascular con
la subsiguiente diapédesis (migración dirigida por gradiente
de estímulo a través del endotelio hacia la circulación
extravascular).
La adherencia de Neutrófilos marginales al endotelio
vascular puede ser aumentada por sustancias quimiotácticas
como péptidos sintéticos (N formilmetionina), derivados del
complemento (C’)(C3a, C5a, C5b67¯). Las sustancias
quimiotácticas también favorecen la diapédesis. Tales
sustancias quimiotácticas están entre tejidos inflamados y los
vasos sanguíneos.
Algunos factores quimiotácticos de Neutrófilos
1. Bacterianos
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
- Activan C’ : - Vía clásica
- Vía alterna
- Actuación directa de ciertas proteasas bacterianas no
específicas sobre C3 y C5 que produce C3a y C5a.
- Endotoxinas de gérmenes gram-negativos en presencia de
suero, las proteínas y
- Lípidos de algunas bacterias (E. coli, S. Albus y los filtrados
de cultivos bacterianos).
2. Séricos:
- Derivados del C’: - vía clásica
- vía alterna
- Derivados de la activación del factor de Hageman (Fig 2)
Figura 2
3. Productos celulares:
- Derivados de Neutrófilos, Linfocitos y macrófagos
4. Otros: Leucoagresina, péptidos sintéticos, lípidos, colágeno,
colagenasa bacteriana, GMP cíclico, prostaglandina (PGE-1)
y el tromboxano B-2, caseína, un fragmento derivado de la
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Se generan factores quimiotácticos: C3a, C5a, C5b67, C3 convertasa
Interacción Neotrófilo-Endotelio
fracción Fc de la IgM, mellitina (sustancia derivada del
veneno de abeja).
5. Factores granulocitarios:
- Receptores de superficie celular del Neutrófilo.
- Serinesterasas
- Mecanismos contráctiles
Factores antiquimiotácticos:
1. Inactivadores de las citotoxinas. En el suero humano
normal se han hallado agentes que inactivan los principales
factores quimiotácticos derivados del C’, de la kalicreína y
del activador del plasminógeno.
2. Inhibidores de la quimiotaxis (inmovilizan los Neutrófilos).
AMPc, agentes que interfieren con las funciones de los
microtúbulos (colchicina, vincristina y vinblastina) y de los
microfilamentos (citochalasina B); fármacos
(glucocorticoides, antiinflamatorios no esteroideos, algunos
antibióticos, alcohol, ciertos productos bacterianos, la Hb,
alteraciones fisico-químicas, cambios de pH, osmolaridad,
temperatura y las radiaciones ionizantes).
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Factores séricos que influyen en la adhesión de los
Neutrófilos.
Cuadro 1
Células endoteliales venulares e inflamación.
Las células endoteliales venulares en los lugares de
administración del antígeno (Ag), regulan la infiltración de
leucocitos dentro de la reacción inflamatoria.
Las células endoteliales son activadas por varias citokinas
inflamatorias como el factor de necrosis tumoral (FNT), la IL-1,
el TGF-β1, y otras citokinas producidas por células T y los
macrofagos que responden al Ag, realizando cuatro funciones
que contribuyen a la inflamación:
1. Mediante la producción de sustancias vasodilatadoras
como la prostaciclina (PGI2) y el óxido nítrico, las células
endoteliales aumentan el flujo de sangre y optimizan el
transporte de leucocitos a los lugares de inflamación. El
FNT aumenta la expresión de enzimas en las células
endoteliales que sintetizan prostaciclina y junto al
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
interferón ganma (IFNγ), aumenta la producción de óxido
nítrico (NO).
2. Mediante la expresión de ciertas proteínas de superficie,
nuevas o en mayores cantidades, las células endoteliales
se hacen adherentes a los leucocitos. Estas proteínas de
superficie se nombran moléculas de adhesión. En este
estado de adhesividad, el encuentro aleatorio de un
leucocito circulante con una célula endotelial dará lugar al
aumento del tiempo de estancia de los leucocitos en la
superficie venular, lo cual sirve para aumentar la
probabilidad de extravasación. La haptotaxis es el
movimiento a favor de un gradiente de moléculas de
adhesión. Las citokinas inducen diversas moléculas de
adhesión de leucocitos sobre el endotelio vascular en los
tejidos periféricos. El TGF-β1 tiene actividad
proinflamatoria en células endoteliales humanas y juegan
un rol importante de la regulación de la adherencia
leucocitaria y extravasación. Se han caracterizado tres
moléculas de adhesión endotelial inducidas por citokinas
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
que han demostrado ser importantes en el desarrollo de la
inflamación inducida por Ag.
La selectina E (llamada también molécula de adhesión
leucocito-endotelio-1 ó ELAM-1) es la primera molécula
inducida por el FNT (aparece en una a dos horas). En las
vénulas de los tejidos periféricos, la selectina E, media, la
unión inicial de los Neutrófilos. En áreas de flujo sanguíneo,
las interacciones mediadas por las selectinas E con los
Neutrófilos pueden dar lugar al movimiento de éstos.
La molécula de adhesión celular vascular-1 (VCAM-1) se
induce algo más lentamente (inicio en 4 a 6 horas) y media la
unión inicial de las células T de memoria y de otros leucocitos
que expresan la integrina ULA-4.
La molécula de adhesión intercelular (ICAM-1 ó CD54) se
induce en un momento parecido al de la VCAM-1 y es más
importante para la transmigración de los leucocitos.
Los Neutrófilos se unen sobre todo a la ICAM-1 a través de
su Mac-1.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Estos cambios secuenciales en la superficie de la célula
endotelial están producidos por citokinas que conducen a la
adhesión secuencial, primero de Neutrófilo y después de
Linfocitos y monocitos.
3. El FNT hace que las células endoteliales secreten
quimokinas como la IL-8 y la proteína quimiotáctica de
monocitos-1 (MCP-1). Las quimokinas secretadas se unen a
los glucosaminoglicanos de la superficie celular, donde
interactúan de forma preferente con leucocitos que se han
unido a las moléculas de adhesión endotelial. Las
quimokinas aumentan la afinidad del Mac-1 por la ICAM-1,
transforman al leucocito de una forma redonda inmóvil a
una forma migratoria plana y estimulan al movimiento de
las células. Estos cambios desencadenan la extravasación
de los leucocitos.
4. El FNT actuando junto al IFN-γ, hace que las células
endoteliales cambien de forma y remodelen su membrana
basal para que favorezcan el paso de macromoléculas y la
extravasación de células; las células endoteliales de planas
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
se ponen redondeadas (altas) que en la sección transversal
hacen prominencia a la luz del vaso y la membrana basal
se degrada. El paso de macromoléculas plasmáticas
especialmente del fibrinógeno, es la base de la induración.
El depósito de fibrinógeno (y de su producto de escisión, la
fibrina y de fibronectina plasmática en los tejidos forma un
andamiaje que facilita la migración de los leucocitos y su
posterior retención en los tejidos extravasculares. El paso
de plasma también sirve para reducir la fuerza separadora
que imparte el flujo sanguíneo, favoreciendo la unión de los
leucocitos al endotelio.
Una vez que los Neutrófilos entran en los tejidos
(primeras 4 horas), mueren a los pocos días (son células de
inflamación aguda).
La migración de leucocitos a los tejidos, esencial en las
respuestas inmune e inflamatorias, tiene lugar a través de
una serie de interacciones moleculares, entre las que las
moléculas de adhesión juegan un papel fundamental.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Etapas:
1. Rodamiento de Neutrófilo. Marginación.
2. Activación endotelial.
3. Adhesión de leucocitos al endotelio.
4. Extravasación de leucocitos.
La primera etapa es el rodamiento de los leucocitos sobre la
pared endotelial, que da lugar a la marginación de las
mismas. Este fenómeno mediado por la interacción entre las
selectinas P y E de endotelio y su contrareceptor Slex (Sialo
lewisx) del leucocito y entre la selectina L del leucocito y
adresinas del endotelio como Gly CAM-1. También se induce
su expresión como consecuencia de la liberación de citokinas
proinflamatorias (IL-1, FNTα, IL-8, etc). A continuación una
señal de activación (Quimiotácticos, citokinas) induce un
cambio conformacional en los dominios extracelulares de las
integrinas del leucocito, dando lugar a una adherencia más
firme, mediada por LFA-1/ICAM-1 y VLA-4/VCAM-1.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Proceso Inflamatorio Agudo
Primeras 4 horas
Llegada de Neutrófilos
- Atraen Neutrófilos
Factores quimiotácticos - Estimulan la marginación del
Neutrófilo y adherencia al
Endotelio.
- Activan células endoteliales que secretan
citokinas.
- Las células endoteliales se vuelven más
Citokinas adherentes a leucocitos.
Proinflamatorias - Se inducen moléculas de adhesión
(ICAM1,2) y las constitutivas se
sobreexpresan (E selectivas).
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Mecanismos de activación: Se induce por citokinas como la
IL-8, que es un potente quimiotáctico y activador de
Neutrófilos producida por células endoteliales, Neutrófilos y
otras células como: monocitos-macrofagos, eosinofilos,
células T, células NK, fibroblastos, keratinocitos, hepatocitos,
astrocitos y condrocitos. Provoca adherencia de Neutrófilos a
las células endoteliales y proteínas de matriz subendotelial e
induce la expresión de moléculas de adhesión LFA1 en el
Neutrófilo.
Fig. 3
Los Neutrófilos son o pueden ser atraídos al sitio de
inflamación por diversas sustancias quimiotácticas como:
- Derivados del C’: C3a, C5a,C5b67¯.
- Derivados de la activación del factor de Hageman
provenientes de la activación del sistema de coagulación,
activación del sistema fibrinolítico o activación del
sistema de las cininas; como son:
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
a. Kalicreína, activador de plasminógeno, fibrinopéptidos B,
derivado del fibrinógeno y los productos de degradación
de la fibrina.
b. Mediadores liberados por otras células como Mastocitos,
Leucocitos, plaquetas. Ej. PAF (factor activador de
plaquetas, LTB4 (leucotrieno B4), PDGF de crecimiento
dependiente de plaquetas).
c. Otros: Colágeno, GMPc, PGE1, TXB2, un fragmento
derivado de la fracción fc de la IgM.
Los factores quimiotácticos atraen a los Neutrófilos y
favorecen su adherencia al endotelio; las citokinas (IL-8,
FNTα) activan células endoteliales que además de secretar
citokinas expresan o sobreexpresan moléculas de adhesión.
Todos estos factores conducen a la adherencia de los
Neutrófilos marginales al endotelio vascular, después se
produce diapédesis y salen al espacio extravascular formando
exudado inflamatorio. También estos factores estimulan el
metabolismo oxidativo de Neutrófilos y provoca una descarga
selectiva de sus constituyentes lisosómicos (mieloperoxidasa)
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
así como de los metabolitos reactivos de O2, directamente
sobre la superficie colágena. Los Néutrófilos adherentes a
ciertas superficies no fagocitables (superficies recubiertas con
inmunocomplejos (IC), agregados de IgG o fragmentos
opsonicos (C3b) aumentan su metabolismo oxidativo
provocando la degranulación de Neutrófilos por endocitosis
inversa. (figura 4)
Figura 4
La endocitosis inversa ocurre cuando:
- El Neutrófilos se encuentra IC o agregados
inmunoglobulínicos depositados sobre superficies sólidas.
Ej. Sobre membranas colágenas (no fagocitables). A esto se
le denomina fagocitosis frustrada.
- El Neutrófilo es estimulado por C5a del C’.
Los Neutrófilo se adhieren a estas superficies y descargan
selectivamente sus gránulos junto con la membrana
plasmática directamente al exterior como si fuera una vacuola
fagocítica, sin alterarse su viabilidad.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Mecanismos inmunitarios de daño tisular.
La insuficiencia múltiple de órganos es una complicación
común de la sepsis y shock séptico. En respuesta inicial a
endotoxinas se detecta, en la microcirculación, una respuesta
inflamatoria caracterizada por la liberación de Neutrófilos
activados, se activa endotelio vascular, se producen varias
citokinas inflamatorias (FNT-α, IL-8, TGF-β1, IL-6, etc.) se
induce expresión de moléculas de adhesión endotelial,
aumenta la adherencia de Neutrófilos y plaquetas, aumentan
los niveles de moléculas de adhesión solubles (SELAM-1, S
VCAM-1); se inducen mediadores (liberación de metabolitos
reactivos de oxígeno altamente tóxicos) que dañan tejidos y
órganos y consecuencia de daño tisular (exposición de la
colágena se puede activar todo el sistema de amplificación
activación del sistema de la coagulación, sistema de las
cininas, sistema de C’ y sistema fibrinolítico, todo lo cual
podrá terminar en una CID.
Mecanismos inmunitarios de daño tisular. (Figura 5)
Daño por isquemia-reperfusión
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
Los Neutrófilos y las citokinas inflamatorias están implicadas
en el fenómeno isquemia-reperfusión.
El daño por isquemia ocurre cuando el suplemento de
sangre a un tejido es suspendido, causando infarto
miocárdico, eventos trombóticos (AVE). El daño por isquemia
ocurre durante algunas cirugías y trasplantes de órganos.
Los tejidos pueden sobrevivir privados de oxígeno un corto
tiempo después del cual el tejido isquémico se convierte en
necrótico. La restauración de sangre debía minimizar los
daños, pero la reperfusión del tejido después de una
trombosis conduce a aumentar la extensión del daño. Este
daño adicional (daño por reperfusión) se debe a la acción de
los radicales libres liberados por el Neutrófilo.
Reperfusión
La actividad del Neutrófilo está implicada en el daño por
reperfusión. Los Neutrófilos usan sus capacidades
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Carencia de óxigeno
Acumulación de metabolitos intermediarios
Aumentan las radicales libres
Interacción Neotrófilo-Endotelio
destructivas de radicales libres para atacar bacterias en el
tejido reperfundido. En biopsias de tejido que han sufrido
isquemia/reperfusión muestran infiltrado de granulocitos
mayormente Neutrófilos y un incremento de estos en la
circulación.
Los Neutrófilos contribuyen a la isquemia cuando se
acumulan un tal número que bloquean la microvasculatura.
La actividad de Neutrófilos parece estar asociada al daño
endotelial y es parte de la respuesta inflamatoria, coordinado
con la labor de las citokinas inflamatorias y quimokinas. En
modelos animales de isquemia/reperfusión se han encontrado
un aumento dramático de IL-1, IL-6 y FNTα en la reperfusión.
El FNT-α y la IL-1 tienen su pico después de las dos horas de
reperfundir el tejido y la IL-6 continúa subiendo a lo largo de
las cuatro horas del período registrado.
Cuando grandes volúmenes de tejido son reperfundidos se
desarrolla el síndrome de post-isquemia. Este tiene muchos
rasgos en común con el síndrome de respuesta inflamatoria
sistémica que ocurre en sepsis incluyendo distress
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
respiratorio agudo e insuficiencia de órganos y esto está
similarmente asociado con el ascenso de citokinas
inflamatorias en la circulación.
Las moléculas de adhesión son necesarias para la
extravasación de Neutrófilos y muchos estudios han mostrado
que estos se incrementan durante la isquemia/reperfusión.
Secuencias de eventos en el daño por isquemia/reperfusión
(Figura 6)
Al reperfundir un órgano isquémico un fenómeno de los más
característicos es la producción de una extravasación de
fluido hacia el espacio intersticial donde los metabolitos
activos derivados del oxígeno (MADO) parecen jugar un papel
importante como mediadores de las alteraciones tisulares.
Recientes evidencias experimentales sugieren que el
endotelio podría participar de forma activa en las fenómenos
de formación de edema, al menos en circunstancias
fisiopatológicas, de hecho, la contracción endotelial,
favoreciendo la extravasación de fluido, jugaría un papel
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
relevante en el edema local producido por la inyección de
histamina.
Los MADO, liberados en cantidades masivas tras la
reperfusión de órganos isquémicos, tienen la capacidad de
provocar la contracción significativa de las células
endoteliales (efecto independiente del calcio y dependiente
de proteína quinasa (PKC) a nivel de la microcirculación,
favoreciendo la extravasación de líquido desde el
compartimento intravascular a los tejidos, condicionando la
aparición de edema.
CONCLUSIONES:
La interaccion del Neutrófilo y el endotelio es fundamental en
la inflamación y en la defensa del huésped. El reclutamiento
endotelial directo de Neutrófilos al sitio extravascular de la
infección bacteriana es esencial en la defebnsa del huésped.
El centro de esta respuesta es la regulación positiva por parte
de bacterias o mediadores proinflamatorios del huésped,
complementarios a moléculas de adhesión y a ligandos de
Neutrófilos y endotelio. La interaccion de estas moléculas trae
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
consigo la localización y la adherencia de los Neutrófilos
circulantes a las celulas del endotelio, seguido por la
activacion de Neutrófilos y su migración directa al sitio de la
infección.
Los Neutrófilos son imprescindibles en la fagocitosis y
destrucción bacteriana ( aclaración bacteriano); dado que los
productos del Neutrófilo pueden lesionar al huésped, las
moléculas de adhesión tienen la importante funcion de
concentrar la liberación de estos productos en el sitio de la
infección, minimizando el daño innecesario del tejido no
infectado.
En muchas infecciones, los mecanismos locales de defensa
pueden ser inadecuados y bacterias o productos bacterianos
pueden entrar al torrente sanguíneo y producir una respuesta
inflamatoria generalizada; si es excesiva esta respuesta,
puede resultar en sepsis y Shock séptico con cambios
hemodinamicos, daño a los tejidos y disfunción múltiple de
organos. Muchos de los mediadores proinflamatorios que
estimulan la expresión de moléculas de adhesión durante la
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
localización de la infección se incrementan en el espacio
intravascular en pacientes con sepsis y Shock séptico; la
sepsis se asocia a una amplia dispersión de las moléculas de
adhesión de ambos, Neutrófilos y endotelio, relacionados con
una variedad de diferentes mediadores proinflamatorios
activados y liberados durante la sepsis. Estos mediadores
proinflamatorios circulantes y diseminados, pueden provocar
la adherencia de Neutrófilos a las celulas endoteliales en
tejidos no infectados causando respuesta inflamatoria en ese
tejido, contribuyendo al daño de organos, que ocurre durante
la sepsis y Shock séptico, bajo estas circunstancias la
inhibición de las moléculas de adhesión, pudiera ser una meta
en la terapia de la sepsis grave.
En el Shock séptico, los LPS aumentan la expresión de ICAM-1
en celulas endoteliales y de MAC-1 (CD11b/CD18 ) en
Neutrófilos, por lo que el bloqueo de CD11b/CD18 atenua los
daños inducidos por LPS. Por ejemplo : un raton deficiente de
ICAM-1 es resistente a los efectos letales de altas dosis de
LPS.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
En estudios preclínicos realizados, la administración de
agentes que directamente inhiban las moléculas de adhesión
o inhiban los mediadores proinflamatorios importantes, en la
expresión de moléculas de adhesión no ha sido beneficoso en
pacientes con sepsis. En deficiencia de funcion de moléculas
de adhesión los pacientes incrementan el riesgo de infección
y la capacidad de desarrollar sepsis y Shock séptico.
Aunque las moléculas de adhesión pueden contribuir a
lesionar el tejido relacionado con muchos mediadores
proinflamatorios (Ej, FNT-) su efecto neto durante la
infección es protector, tiene un rol mas importante en la
defensa del huésped y en la reparación del tejido.
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Interacción Neotrófilo-Endotelio
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