Adobe Systems ZÁNĚT Adobe Systems Zánět ̶Reakce živého organismu na poškození. ̶ 3 hlavní funkce: 1.Tvorba akutního zánětlivého exsudátu → přináší proteiny, tekutinu a buňky z krve do poškozené oblasti, kde posiluje lokální obranyschopnost 2.Destrukce a eliminace příčinného činitele (např. bakterií, pokud jsou přítomny) 3.Rozklad a likvidace poškozené tkáně (debris) Adobe Systems Zánět ØSoubor reakcí, které se objevují po tkáňovém poškození / infekci / imunologické stimulaci jako obrana proti cizím (alterovaným vlastním) substancím. ØZánětlivé reakce zahrnují četné biochemické a celulární alterace, jejichž rozsah koreluje s rozsahem iniciálního traumatu. Nevhodná aktivace zánětlivých odpovědí jako bazální příčina nemocí. Adobe Systems Etiologie a patogeneze ̶Fyzikální poškození ̶Chemické látky ̶Biologické poškození (např. mikroorganismy) ̶ ̶Zánětlivá odpověď se skládá z: a)Změn v průtoku krve b)Zvýšení permeability cév a úniku bílkovin, tekutiny a buněk z krve do tkáně Tato reakce je významně stereotypní! Adobe Systems Lokální zánětlivé reakce ̶Zvýšený průtok krve oblastí poškození ̶Zvýšení permeability cév ̶Řízený a přímý influx a selektivní akumulace různých efektorových buněk z periferní krve v místech poškození a)rychlá: nespecifická(antigenně) fagocytární odpověď - neutrofily b)pozdní odpověď: monocyty → makrofágy, specifické T a B lymfocyty + exsudace plasmy Adobe Systems Dynamika zánětlivé reakce ̶Aktivované zánětlivé buňky (M-M, T,B lymfocyty) samy produkují protektivní a prozánětlivé molekuly. ̶Zánětlivé buňky exprimují zvyšující se počet buněčných povrchových proteinů a glykoproteinů, tzv. adhesivních molekul. ̶Aktivované endoteliální buňky exprimují receptory pro adhesivní molekuly. Počet těchto receptorů je regulován a umožňuje precizní směrování požadovaného počtu cirkulujících leukocytů do místa zánětu. ̶Celulární přichycení (“attachment”) imunitních buněk k endotelu v cévách v oblasti zánětu zabraňuje možnosti, že by mohly místo zánětu minout, a je klíčovým krokem pro extravazaci. Adobe Systems Akutní zánět – typy dle exsudátu ̶Serózní ̶Katarální ̶Fibrinózní ̶Hemorhagický ̶Purulentní ̶Membranózní ̶Pseudomembranózní ̶Nekrotizující (gangrenózní) zánět Adobe Systems Příznaky zánětu a korespondující chemické mediátory Zánětlivá odpověď Chemický mediátor Otok, zčervenání, zteplání Histamin, PG, LT, bradykinin Tkáňové poškození Lysosomy, látky z M a dalších zánětlivých buněk Chemotaxe Komplement, chemokin Bolest Prostaglandiny, bradykinin Horečka IL-1 a IL-6 Leukocytóza TNF a IL-8 Adobe Systems Systémové manifestace zánětu Ø Horečka Polymorfonukleáry a makrofágy produkují endogenní pyrogeny, které resetují termoregulační centrum v hypotalamu na vyšší teplotu. Uvolnění endogenních pyrogenů je stimulováno fagocytózou, endotoxiny a imunitními komplexy. Ø Klinické symptomy Únava, anorexie, nausea. Ztráta hmotnosti u chronického zánětu. Zduření lokálních nebo systémových lymfatických uzlin se objevuje pravidelně; splenomegálie u některých specifických infekcí (např. malárie, infekční mononukleóza). Adobe Systems Systémové příznaky akutního zánětu Hematologické změny ̶Zrychlená sedimentace erytrocytů. Častý nespecifický příznak systémového zánětu. ̶Leukocytóza ̶Neutrofilie se objevuje u pyogenních infekcí a tkáňové destrukci; eozinofilie u parazitárních infekcí; ̶Lymfocytóza u chronických infekcí (např. TBC), u mnoha virálních infekcí Monocytóza u infekční mononukleózy a některých bakteriálních infekcí (TBC) ̶Anémie ̶Ztráta do zánětlivého exsudátu (ulcerativní kolitis); ̶Hemolýza (v přítomnosti bakteriálních toxinů) ̶„anémie u chronických zánětlivých onemocnění“ jako důsledek toxického útlumu kostní dřeně. Amyloidóza ̶Dlouhotrvající chronický zánět (např. u revmatoidní artritidy) může zvýšit sérový amyloid A protein (SAA),což může vést k depozici amyloidu do tkání Adobe Systems Systémové a místní klinické symptomy akutního zánětu Systémové příznaky Lokální příznaky horečka calor tachykardie rubor hyperventilace dolor únavnost tumor ztráta chuti k jídlu Functio laesa Adobe Systems Změny při zánětu Zvýšení Pokles Buněčné Fagocytující buňky (v krvi i místně) erytrocyty Metabolické Proteiny akutní fáze serová C katabolismus bílkovin glukoneogeneze sérové Fe sérový Zn syntéza albuminu, transtyretin, transferin Endokrinní glukagon insulin ACTH GH T4 kortisol aldosteron vasopressin T3 TSH Adobe Systems SYSTÉMOVÉ MANIFESTACE ZÁNĚTU 1)Horečka 2)Reakce akutní fáze Adobe Systems Reakce akutní fáze ØSystémová reakce na lokální nebo systémový imunologický stres způsobený infekcí, tkáňovým poškozením, traumatem nebo neoplastickým růstem. ØV místě léze uvolňují lokální prozánětlivé buňky (neutrofily a makrofágy) do krve prozánětlivé cytokiny (TNF-α/β, IL-1α/β, IL-6, INF-α/γ a IL-8) Ø ØTyto cytokiny aktivují různé cílové buňky, což vede k aktivaci hypotalamu, redukci sekrece růstového hormonu a dalším dějům charakterizovaným jako horečka, anorexie a katabolismus svalových buněk. Ø ØPři dostatečně vysoké hladině prozánětlivých cytokinů (zejména IL-6) v periferní krvi játra odpovídají změnou exprese proteinů akutní fáze. Adobe Systems Reakce akutní fáze ØMetabolické změny: pokles LDL a HDL v krvi, nárůst ACTH a glukokortikoidů, aktivace komplementu, pokles hladin Ca2+, Zn2+, Fe3+, vitaminů rozpustných v tucích a změny v koncentracích proteinů akutní fáze. ̶ Smysl reakce: zábrana mikrobiálního růstu a pomoc při obnově homeostázy (limitace poškození navozených vlastním zánětlivým procesem) 15 Adobe Systems Proteiny akutní fáze ̶Třída proteinů, jejichž plasmatická koncentrace stoupá (pozitivní proteiny akutní fáze) nebo klesá (negativní proteiny akutní fáze) v odpovědi na tkáňové poškození. ̶Tato reakce se nazývá reakce akutní fáze (AFR). 16 Adobe Systems Pozitivní proteiny akutní fáze 1)ceruloplamin a složka komplementu C3 2)haptoglobin, fibrinogen, α-globuliny a LPS-binding proteinázy 3)C-reaktivní protein (CRP) a sérový amyloid A ̶Funkce: ̶Opsonizace a vychytávání bakterií a jejich produktů ̶Aktivace komplementu ̶Vychytávání volného hemoglobinu a radikálů 17 Adobe Systems Funkce Protein akutní fáze Nárůst v průběhu Inhibitory proteáz α1-antitrypsin α1-antichymotrypsin 4× 6× Koagulační proteiny (serin proteinázy) fibrinogen prothrombin faktor VIII plasminogen 8× Složky komplementu C1s C2b C3, C4, C5 C9 C5b 2× Transportní proteiny haptoglobin hemopexin feritin 8× 2× 4× Scavengerové proteiny ceruloplasmin 4× Různé α1-kyselý glykoprotein (orosomukoid) Sérový amiloid A C-reaktivní protein 4× 1000× 1000× 18 Adobe Systems C-reaktivní protein ̶CRP aktivuje komplement ̶CRP se váže na chromatin pocházející z mrtvých buněk a na zbytky buněk, který je nutno z cirkulace odstranit fagocytózou, a to přímo, vazbou na receptory Fc, C3b nebo CRP. ̶Inhibice destičkové agregace snižuje riziko trombózy. ̶CRP se váže na LDL. 19 Adobe Systems Negativní proteiny akutní fáze ̶ Pokles albuminu, transferinu, kortisol-binding globulinu, transthyretinu a vitamin A binding proteinu vedou dočasně ke zvýšené nabídce volných hormonů, které se na tyto bílkoviny obvykle vážou. ̶Transthyretin (prealbumin vážící thyroxin, transportuje hormony štítné žlázy z plexus choroideus do mozkomíšního moku) inhibuje produkci IL-1β monocyty a endoteliálními buňkami. Jeho pokles je tedy možno považovat za prozánětlivý mechanismus. Tyto změny krevních bílkovinných profilů zřejmě částečně souvisí s hladověním a katabolismem ve svalech. Jde také o nabídku aminokyselin pro produkci pozitivních proteinů akutní fáze. 20 Adobe Systems Časový průběh změn v některých hlavních proteinech akutní fáze Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Definujte zápatí – název prezentace nebo pracoviště 21 Upraveno a reprodukováno z Barrett, K.E., et al., Ganong's Review of Medical Physiology, 24th Edition. 2012: Mcgraw-hill. Adobe Systems Cytokiny ̶Definice je problematická. ̶Dle dnešních kritérií se považuje za generické jméno velmi variabilní skupiny solubilních proteinů a peptidů, které fungují jako humorální působky v piko- až nano-molárních koncentracích a které modulují funkční aktivity jednotlivých buněk a tkání za fyziologických a patofyziologických podmínek. Tyto procesy také modifikují interakci mezi buňkami přímo a ovlivňují procesy v extracelulární matrix. Adobe Systems Cytokiny ØPůsobí také jako růstové faktory (mitogenně nebo antimitogenně), jako celulární „survival“ faktory (zabraňující apoptóze) a jako faktory transformační. Ø ØGlykoproteiny sekretované buňkami klasickými sekrečními cestami. Mnohé ve formě vázané na membrány. Rovnováha mezi membránovými a solubilními formami zřejmě sama o sobě regulujícím faktorem. Většina se neskladuje v buňkách (kromě TGFb a PDGF v destičkách). h_cytokinePathway Cytokinová síť h_inflamPathway Cytokiny a zánět h_il6Pathway[1] Signální transdukce pro IL-6 Adobe Systems Rozdíly mezi cytokiny a peptidovými hormony ØCytokiny působí na širší spektrum buněk než hormony ØCytokiny nejsou produkovány specializovanými buňkami organizovanými do specializovaných žláz Ø ØMísta jejich sekrece primárně neurčují místo jejich cílového působení (některé cytokiny jsou totožné s enzymy-PD-ECGF) Cytokiny ØNenavozují odpověď přímo. Stimulují nebo inhibují produkci specifických DNA vazných proteinů, které kontrolují expresi dalších genů. Cytokin ve vazbě na receptor vyvolává (hod) expresi immediate early response genes (IEG, několik set). Genové produkty těchto genů se pak vážou na promotorové elementy tzv. delayed early response genes (DEG). Adobe Systems Cytokiny ØTéměř všechny jsou pleiotropní, tj. vykazují několikeré biologické aktivity. Cytokiny s mnohonásobnými účinky se čato ve svých aktivitách přesahují a jednotlivé buňky vstupují do interakce s nimi zdánlivě identickým způsobem. Jsou tedy funkčně nahraditelné, nebo alespoň částečně funkčně kompenzovatelné. Adobe Systems Cytokiny ØÚčinné modulátory během embryogeneze a organogeneze. Jejich aktivity v pozdějším životě se mohou od působení v tomto období výrazně lišit. ØTypy cytokine: názvy často podle buněčného původu nebo první objevené funkce (interleukiny, lymfokiny, monokiny, interferony, CSF aj.) Adobe Systems Chemotaxe ØŘízený pohyb buněk v koncentračním gradientu solubilních extracelulárních látek. ØChemotaktické faktory, chemotaxiny nebo chemoatraktanty. ØPozitivní chemotaxe = buňky směřují do míst s vyšší koncentrací chemotaktických faktory (CHF). ØNegativní chemotaxe = buňky se pohybují od míst s vyšší koncentrací CHF. ØChemokineze = buňky se pohybují neřízeně ØChemoinvaze = buňky se pohybují přes bazální membránu Adobe Systems Chemotakticky aktivní faktory ̶Funkce: a) Účast v imunitní odpovědi b) Zánět c) Hojení ran d) Celkové systémové reakce po tkáňovém nebo orgánovém poškození ̶ Adobe Systems Chemotakticky aktivní faktory ØC5A ØOligopeptidy bakteriálního původu ØIntermediální produkty lipidových metabolismů (AA a LTB4) ØCytokiny, růstové factory ØChemokiny Adobe Systems Chemotakticky aktivní faktory ØBiologická aktivita těchto faktorů je řízena pomocí specifických receptorů na buněčném povrchu, jejich exprese je pozitivně nebo negativně modulována téměř všemi cytokiny. ØV chemotaktické odpovědi buněk se aktivně účastní také extracelulární matrix, celulární adhesivní molekuly, cytoskelet a některé nízkomolekulární substance. Adobe Systems Chemokiny ØTvoří rodinu cytokinů, indukovatelných prozánětlivou aktivací. Velikost 8-10kDa, 20-50% sekvenční homologie, podobná genetická a terciární struktura. Všechny tyto proteiny poskytují množství konzervovaných cysteinových zbytků, které se účastní v tvorbě intramolekulárních disulfidových vazeb. Adobe Systems Funkce chemokinů 1)esenciální mediátory normálního pohybu leukocytů 2)podpora zánětu 3)indukce chemotaxe 4)aktivace zánětlivých buněk a)aktivace granulocytů a makrofágů s následným oxidativním vzplanutím, degranulací a releasem lysosomálních enzymů b)ovlivnění imunitních buněk k odpovědi na suboptimální množství zánětlivých mediátorů c) mocné uvolňovací faktory pro histamin z bazofilů Adobe Systems Funkce chemokinů 5)indukce proliferace a aktivace NK (CHAK-chemokine-activated killer) 6)modulace hemopoézy (BFU-E, CFU-GH, CFU-GEMM) 7)modulace angiogenezy 8)modulace nádorového růstu 9)účast v patogeneze infekcí viry HIV (chemokiny mohou suprimovat infekci HIV-1) Adobe Systems Hojení ran ̶Je opravný proces, který navazuje na poškození kůže a měkkých tkání. ̶Hojení je interakce komplexní kaskády buněčných reakcí, které vedou k obnovení povrchu, rekonstrukci a o obnovení napětí poškozené tkáně. ̶Hojení je systémový proces, tradičně popisovaný třemi fázemi: zánět, proliferace, remodelace Adobe Systems Hojení ran Zánětlivá fáze: •vytváří se trombus a zánětlivé buňky odstraní debris poškozené tkáně. ̶ Proliferační fáze: •epitelizace, fibroplazie a angiogeneze •vytváří se granulační tkáň a rána se začíná stahovat. ̶ Remodelační fáze: •kolagenní vlákna vytváření pevné vazby s jinými kolagenními vlákny a molekulami bílkovin: tím se zvyšuje napětí v jizvě Full Size Image Adobe Systems I. Zánětlivá fáze ̶ ̶Trvání:od poškození 2-5 dní ̶Hemostáza ̶Vazokonstrikce ̶Agregace destiček ̶Koagulace ̶Zánět ̶Vazodilatace ̶Fagocytóza ̶ Adobe Systems II. Proliferační fáze ̶Trvání: 2 dny až 3 týdny ̶Granulace ̶fibroblasty vytvářejí kolagen ̶tkáň vyplňuje defekt a vede k neovaskularizaci ̶Kontrakce ̶konce ran se slepují a redukují defekt ̶Epitelizace ̶se uskutečňuje ve vlhkém prostředí ̶buňky cestují až 3 cm ve všech směrech ̶ Adobe Systems III. Remodelující fáze ̶tři týdny až 2 roky ̶vytváří se nový kolagen, který zvyšuje tenzní napětí v jizvě ̶jizevnatá tkáň je přesto nanejvýš z 80% stejně silná jako tkáň původní Adobe Systems Tvorba jizvy ̶Proces hojení je velmi podobný ve všech tkáních a je relativně nezávislý na typu poškození, malá variabilita je v relativním podílu různých elementů, které se na výsledku hojení podílejí. ̶Konečným produktem hojení je jizva. Jedná se o relativně avaskulární a acelulární masu kolagenu, která slouží k obnovení tkáňové integrity, síly a funkce. ̶Zpoždění v procesu hojení vede k dlouhodobému nezhojenému defektu, zatímco abnormální proces hojení vede k tvorbě abnormálních jizev. Adobe Systems Zánětlivá fáze ̶Tělo rychle odpovídá na jakékoliv narušení kožního povrchu. ̶Na začátku procesu hojení se rozvíjí vaskulární a celulární odpověď na poškození. ̶Hlubší poranění kůže vede k poškození mikrocirkulace a následnému krvácení. ̶Během sekund se dochází k vazokonstrikci v místě poškození, která má za cíl omezit místně krvácení. ̶V průběhu minut se krvácení zastavuje pomocí aktivace primární hemostázy (aktivace a agregace destiček) a koagulace (tvorba trombu). Adobe Systems Zánětlivá fáze ØVazokonstrikce rozvíjející se v důsledku incize kůže, se rozvíjí pod vlivem adrenalinu, noradrenalinu, prostaglandinů, serotoninu a tromboxanů. Způsobí dočasné vyblednutí rány a slouží k redukci krvácení po tkáňovém poškození. ØEndoteliální buňky se retrahují a tím odkrývají subendoteliální kolagen, na němž jsou schopny se uchytit krevní destičky ØAdheze destiček na exponovaný kolagen a adhezivita destiček vůči ostatním destičkám se uskutečňuje prostřednictvím adhezívních glykoproteinů (fibrinogenu, fibronektinu, von Willebrandova factoru a trombospondin). ü Adobe Systems Zánětlivá fáze ̶Destičky také uvolňují chemoatrakční faktory pro: ̶Neutrofily ̶omezují infekci ̶povolávají makrofágy. ̶Makrofágy ̶štěpí a odstraňují tkáňovou debris ̶aktivují odpověď fibroblastů ̶Zánětlivá fáze trvá asi 24 hod. ̶Navazuje na ni proliferativní fáze hojivého procesu Adobe Systems Zánětlivá fáze Adhese, aktivace a agregace destiček vede k tvorbě bílého trombu (destičky+fibrin). ØAdhese destiček na exponovaný kolagen vede k jejich aktivaci, jejímž důsledkem je degranulace. V průběhu degranulace se uvolňují chemotaktické a růstové faktory: a)platelet-derived growth factor (PDGF) b)proteázy c)vazoaktivní látky (ADP, serotonin, histamin). Adobe Systems Zánětlivá fáze ̶Následuje aktivace koagulační kaskády. Vnější i vnitřní cesta koagulační kaskády vedou k aktivaci trombinu, který aktivuje fibrinogen na fibrin. ̶Trombin podporuje také migraci zánětlivých buněk do místa poškození prostřednictvím zvýšené cévní permeability. ̶Produkce fibrinu je pro proces hojení ran zcela zásadní a je primární složkou ranné matrix, do které migrují zánětlivé buňky, destičky a plasmatické proteiny. Odstranění fibrinu komplikuje hojení ran. Adobe Systems Zánětlivá fáze ̶Výsledkem aktivace primární (destičky) a sekundární hemostázy (aktivace koagulačních kaskád) v průběhu procesu hojení ran je tvorba sraženiny v místě poškození. ̶ ̶Tvorba sraženiny se omezuje na trvání a místo tkáňového poškození. ̶ ̶Tvorba sraženiny ustává, jak ustává aktivace hemostázy. Následně je plasminogen aktivován na plasmin, který stimuluje fibrinolýzu a dále pomáhá v lýze buněk v místě poškození. ̶ ̶Tvorba sraženiny je místně omezována prostřednictvím endoteliálních buněk, které produkují prostacyklin PGI2 (antiagregační a vazodilatační účinky). V místě poškození se uplatňují také faktory přirozené antikoagulace (antitrombin III vyvazuje aktivované vitamin-K dependentní koagulační faktory, protein C a protein S vážou aktivované faktory V a VIII). Adobe Systems Proliferační fáze ̶ ̶Na povrchu rány se během 24-72 hodin epidermální buňky dostávají do mitotické aktivity. Tyto buňky pak migrují přes povrch rány. ̶Fibroblasty proliferují v hlubších vrstvách rány. Tyto fibroblasty začínají syntetizovat malé množství kolagenu, který představuje jakési “lešení“ usnadňující migraci a další proliferaci fibroblastů. ̶ Adobe Systems Proliferační fáze ̶ ̶Granulační tkáň se skládá ̶z kapilárních kliček nově vznikajících ve vyvíjející se kolagenní matrix ̶objevuje se v hlubších vrstvách rány. ̶Proliferační fáze trvá od 24 do 72 hodin a přechází do remodelační fáze procesu hojení Adobe Systems Proliferační fáze ̶ ̶Za 4 až 5 dní od poškození začínají fibroblasty produkovat velké množství kolagenu a proteoglykanů. ̶ ̶Kolagenní vlákna leží původně náhodně, později jsou organizována do pevných svazků. ̶ ̶Proteoglykany podporují tvorbu kolagenních vláken, ale přesně není jejich role dosud známa. Za 2-3 týdny zhojená rána odolává normální zátěži, ale odolnost rány se buduje ještě několik dalších měsíců. Fibroblastická fáze trvá 15-20 dní a potom se rána dostává do remodelační fáze hojení. Picture%2004 Adobe Systems Proliferační fáze: Migrace; Angiogeneze ̶Tvorba cév ̶Začíná jako pupeny endoteliálních buněk ̶Proces progreduje směrem k ráně podél kyslíkového gradientu ̶Nezralé cévy se diferencují do kapilár, arteriol a venul ̶Makrofágy a keratinocyty poskytují angiogenetické stimuly Adobe Systems Proliferační fáze: Epitelizace ̶Epidermis se rekonstruuje z okrajů ran a zbytků vlasových folikulů (z keratinocytů) ̶Keratinocyty putují přes místo rány ̶Během migrace a po ní se neodermis diferencuje a stratifikuje ̶Epitelizaci pomáhá vlhké prostředí ̶ Adobe Systems Proliferační fáze - Fibroplasie Fibroblasty ̶migrují do místa rány a replikují se ̶jsou dominantním typem buněk v okrajích rány ̶syntetizují a ukládají kolagen a proteoglykany Depozice matrix závisí na ̶dostupnosti kyslíku ̶substrátů ̶růstových faktorů ̶ Adobe Systems Remodelační fáze ̶Během remodelační fáze fibroblasty opustí místo rány a kolagen je remodelován do organizovanější matrix. ̶Tenzní napětí zhojené rány se zvyšuje až do jednoho roku po poškození. ̶Kožní defekty mají výsledně 70-80 % původní „síly“. Adobe Systems Hojení se může zpozdit několika faktory: ̶Ischémie ̶Suché okolí rány ̶Infekce ̶Cizí tělesa ̶Protizánětlivá terapie ̶Nutriční deficity ̶ Adobe Systems Místní faktory ovlivňující hojení ran ̶Mechanické poškození ̶Infekce ̶Edém ̶Místní podmínky (vlhkost, pH, …) ̶Ischémie/nekróza ̶Ionizující záření ̶Nízká pO2 ̶Cizí tělesa Adobe Systems Regionální faktory ovlivňující hojení ran ̶Arteriální insuficience ̶Venózní insuficience ̶Neuropatie Adobe Systems Systémové faktory ovlivňující hojení ran ̶Neadekvátní perfúze ̶Zánět ̶Výživa ̶Metabolické nemoci ̶Imunosuprese ̶Nemoci pojivové tkáně ̶Kouření Adobe Systems Hojení: akutní rány ̶Akutní rána se obvykle hojí kontinuálně a v odhadnutelném časovém horizontu ̶Obyčejně se hojí per primam ̶Zvýšená reaktivita během hojení akutních ran: ̶Keloidy ̶Hypetrofické jizvy Adobe Systems Hojení: chronické defekty ̶V případě selhání nebo opoždění hojivého procesu ̶Neodpovídavost na normální růstové signály ̶Opakované trauma, špatná perfúze /oxygenace tkání, excesivní zánět ̶Systémová onemocnění ̶Genetické faktory Adobe Systems Děkuji za pozornost! ̶ Definujte zápatí – název prezentace nebo pracoviště 65