MEDIATORY

OGÓLNOUSTROJOWEJ

REAKCJI ZAPALNEJ

ROLA CYTOKIN

W

PATOMECHANIŹMIE

ZESPOŁU SEPTYCZNEGO

ZAPALENIE

ODPOWIEDŹ UKŁADU

IIMMUNOLOGICZNEGO NA CZYNNIK

ZEWNĘTRZNY INGERUJĄCY W

NATURALNĄ HOMEOSTAZĘ USTROJU

TUMOR, COLOR, DOLOR, FUNCTIO

LAESA

(Celsus, Virchow)

STRUKTURA UKŁADU

IMMUNOLOGICZNEGO

Narządy:
szpik, grasica, węzły chłonne,

migdałki,

śledziona, wątroba, grudki chłonne

Komórki:
granulocyty, monocyty-makrofagi,

limfocytyB,

T, NK, T cytotoksyczne

MEDIATORY

ZAPALENIA

Czynniki fizjologicznie aktywne
• układy krzepnięcia, kinin, dopełniacza
Czynniki obecne w komórkach aktywowane

stanem zapalnym

• histamina, serotonina, enzymy

lizosomalne

Czynniki syntetyzowane w stanie zapalnym
• metabolity kwasu arachidonowego, PAF,

cytokiny

Produkty bakteryjne lub rozpadu

komórek

Makrofagi

tkankowe

IL-
1

TNF
α

monoc

yt

y

śródbłone

k

IL-

6
IL-

8

wątrob

a

 albuminy
 pre-albuminy
 transferyny
 lipoproteiny

Białka: wiążące LPS,

SAA
lipoproteina a

Pentraksyny
; CRP, SAP

habtoglobina

ceruloplazmi

na

ferytyna

dysmutaza

Inhibitory

proteinaz

α1-antytrypsyna

α2-antyplazmina

inhibitor

aktywatora

plazminogenu

Czynniki

krzepnięcia

Układ
dopełniacza

śródbłon
ek

fibroblast
y

FUNKCJA

MEDIATORÓW

ZAPALENIA

• wspomagają miejscową reakcję obronną

(opsonizacja, chemotaksja, krzepnięcie)

• rozszerzają naczynia włosowate

zwiększając ich przepuszczalność celem
umożliwienia migracji makrofagów do
przestrzeni pozanaczyniowej

• przekazują informacje o zadziałaniu

czynnika zapalnego i zagrożeniu
homeostazy wszystkim komórkom ustroju

AKTYWACJA UKŁADU

MEDIATORÓW

CHEMICZNYCH

Zależy od czynnika wywołującego

odczyn zapalny:

• rodzaju czynnika szkodliwego
• siły i intensywności bodźca
• czasu
• miejsca działania

AKTYWACJA

MEDIATORÓW

ZAPALENIA

MIEJSCOWA

• ma na celu

przywrócenie

homeostazy

• wspomaga

gojenie ran

• zwalcza lokalne

zakażenie

• sprzyja

zdrowieniu

OGÓLNOUSTROJOWA

• drogą krwionośną

stymuluje odczyn

zapalny w narządach

nie dotkniętych

pierwotnie

działaniem bodźca

• powoduje zapalenie

śródbłonka naczyń

• aktywuje

krzepnięcie,

metabolizm,

ischemię

endotoks
yna

Aktywacja
śródbłonka

Ekspresja molekuł
adhezyjnych,
indukcja syntezy
NO

Aktywacja
czynnika
XII

fibrynoliza

krzepnięc
ie

Aktywacja
kontaktowa

bradykina

zatorowość wlośniczek
rozsiane

wewnątrznaczyniowe

wykrzepianie

Aktywacja
monocytów

TNFα

IL-1A
IL-1B
IL-6
IL-8
PAF
IFNγ

WSTRZĄS

MODS

ODPOWIEDŹ ZAPALNA

ZESPOŁY KLINICZNE

Z AKTYWACJĄ

MEDIATORÓW ZAPALENIA

SIRS, posocznica - sepsis,

wstrząs septyczny, MODS

w przebiegu

• zakażenia
• choroby nowotworowej
• po ciężkich urazach i zabiegach

operacyjnych

SIRS

SEPSI
S

Wstrz
ąs

Uraz

OZT

Wstrzą

s

septycz

ny

MOD
S

NEO

OGÓLNOUSTROJOWA

REAKCJA ZAPALNA

BODZIEC







ukł. krzepnięcia aktywacja ukł. dopełniacza

komórkowa



pierwotne mediatory

TNFα, IL-1β, PAF



wtórne mediatory endogenne

Il-6, IL-8, C5a, TNFβ, IFNγ, CSFs



miejscowe mediatory

PAF, leukotrieny, wolne rodniki, NO

elastyna, katepsyna, cząsteczki adhezyjne



objawy kliniczne SIRS, ARDS, ONN, DIC

TNF-α

IL-1

Czynniki

komplement

u

Peptydy

wazoakty

wne

Histamin

a

serotonin

a

PGI
PGE
PGF

IL-6
IL-2
IL-8

PAF

WSTRZĄS
SEPTYCZNY

makrofag

Produkty bakteryjne

LPS

REAKCJA ZAPALNA

OGÓLNOUSTROJOWA REAKCJA

ZAPALNA - efekty mediatorów

• CARS

- zespół kompensacyjnej reakcji

przeciwzapalnej

(compensatory

anti-

inflammatory syndrome)

• MARS

- zespół mieszanej antagonistycznej

reakcji

(mixed

antagonists

response

syndrome)

Teoria oparta o różnorodne efekty działania

cytokin pro- i przeciwzapalnych.

Stosunek IL-6 / IL-10

STOSUNEK IL-6/IL-10

Tanigushi T et al.: Crit Care Med. 1999

10

20

0 1 2 3 4 dni

zmarli

wyleczeni

+

-

Stopień
aktywacji

Odpowiedź
Immunologiczna

Reakcja
pozapalna

hyporeaktywnoś
ć

Reakcja przeciwzapalna

czas

Bodziec

WARIACJE AKTYWACJI

ZAPALNEJ

PATOMECHANIZM

SIRS

C

zaburzenia krążeniowe (cardiovascular

compromise) – dominuje SIRS

H

homeostaza – przywrócenie stanu

zdrowia –

równowaga między SIRS i

CARS - MARS

A

apoptoza – nie dominuje ani SIRS ani

CARS

O

niewydolność narządowa (organ

dysfunction)

– dominuje SIRS

S

supresja układu odpornościowego –

dominuje CARS

JAK ZDIAGNOZOWAĆ

MOMENT EWOLUCJI

SIRS?



w ogólnoustrojowe

zakażenie?



MODS?

NA JAKIEJ PODSTAWIE

PODEJMOWAĆ DECYZJE

O IMMUNOTERAPII?

STAN KLINICZNY

• Ocena zaburzeń fizjologicznych

APACHE, SAPS II

• Ocena ciężkości urazu ISS
• Ocena wydolności narządowej
• Skale punktowe SOFA, MOF
• Analiza mikrobiologiczna

BADANIA UKŁADU

BIAŁOKRWINKOWEGO

• leukocyty obojętnochłonne
• cytometria przepływowa -

limfocyty B i T, CD4/CD8

• antygeny powierzchniowe

monocytów (HLA-DR)

• molekuły adhezyjne

CZYNNIKI

KRZEPNIĘCIA

• antytrombina III
• aktywowany czynnik VII
• fragmenty protrombiny i D-

dimery

• białko C
• liczba płytek

BIAŁKO C-REAKTYWNE

Białko ostrej fazy produkowane w

wątrobie.

Wskaźnik zapalenia i zakażenia o

działaniu pro- i antyzapalnym.

Wzrasta po 24 godzinach i

pozostaje podwyższone kilka dni.

Podwyższone także w chorobach

autoimmunologiczych i

reumatycznych.

CYTOKINY

PARAKRYNY

Hormonopodobne peptydy i

niskocząsteczkowe białka wpływające na

funkcję komórek i warunkujące ich

wzajemne oddziaływanie.

Wytwarzane są głównie przez aktywowane

limfocyty i makrofagi.

Nadprodukcja cytokin na skutek silnego

bodźca powoduje pojawienie się ich w

osoczu i uogólnienie reakcji zapalnej.

RECEPTOROWE

DZIAŁANIE CYTOKIN

CT

R

rR

KLASYFIKACJA

FUNKCJONALNA

CYTOKIN

Mediatory reakcji odpornościowych

TNFα, Il1, IL6, IL8, IFN typu 1 (α i β).

Prozapalne - aktywujące komórki zapalne

TNFα, TNFβ, IL1, IL8, IL12, IFN typu 2

(γ)

Przeciwzapalne - hamujące cytokiny

IL4, IL10, IL13, TNFβ

Regulujące wzrost

IL2, IL4, IL5, IL12, PDGF, FGF, EDF, TGFβ

Aktywujące hemopoezę szpikową

CSFs, IL6

INTERFERONY

białka zakłócające (interfere)

zapalenie

cytokiny prozapalne

Typu 1 (α i β)
indukują komórki do syntezy białek

hamujących

proliferację wirusów
Typu 2 (γ)
modulują czynność układu immunologicznego
aktywują makrofagi, limfocyty NK, indukują
syntezę IL1 i TNF

CZYNNIKI WZROSTU

(GFs)

Cytokiny regulujące wzrost specyficznych

układów komórkowych: limfocytów

(TGFβ), płytek (PDGF), fibroblastów

(FGF), interleukiny 2, 4, 5 i 12

oraz

stymulujące proliferację komórek

macierzystych szpiku w jego wszystkich

liniach komórkowych (G/M CSF, IL6)

CZYNNIKI MARTWICY

NOWOTWORÓW

TNFα (kachektyna)

endogenny pirogen, działa na sródbłonki

naczyń, fibroblasty, aktywację i

degranulację granulocytów, indukuje

syntezę IL1, PAF, GM-CSF, leukotrienów,

prostaglandyn, redukuje syntezę

trombomoduliny, hamuje lipazę

lipoproteinową

TNFβ (limfotoksyna LT)

lityczne działanie na komórki

nowotworowe,
stymulowanie komórek mieloidalnych

INTERLEUKINY

Mediatory reakcji zapalnej(IL1)

reakcja ostrej fazy w ognisku zapalenia,

zmiany w śródbłonku naczyń, procesy

reperacyjne

Aktywujące komórki nacieku zapalnego (IL8)

chemotaksja i degranulacja granulocytów.

Regulujące wzrost komórek odpornościowych

(IL2, IL4, IL5, IL12) i szpiku (IL6)

Przeciwzapalne - hamujące syntezę cytokin:

IL10

RECEPTORY

CYTOKINOWEE

TNF-ra i IL-1-ra
Stężenie wzrasta w odpowiedzi na

produkcję TNF-alfa i IL-1

Dobrze koreluje z leukocytozą,

CRP i nasileniem reakcji
zapalnej

Synteza stymulowana cytokinami

przeciwzapalnymi

ENDOTOKSYNY

Są najsilniejszym stymulatorem

odpowiedzi zapalnej.

W eksperymencie poziom

endotoksyn dobrze koreluje z
nasileniem zapalenia.

W praktyce klinicznej endotoksyny

często nieoznaczalne w krwi.

PATOGENEZA

USZKODZENIA NARZĄDÓW

W MODS

W wyniku aktywacji sieci mediatorów:
• brak adekwatnej regulacji

naczyniowej w wyniku uszkodzenia

komórek śródbłonka

• miejscowe nagromadzenia substancji

wazoaktywnych

• nieprawidłowe krążenie wlośniczkowe
• mikrozatorowość włośniczkowa
• obrzęk śródmiąższowy

SICK CELL SYNDROME

ZESPOŁY KLINICZNE

Z AKTYWACJĄ

MEDIATORÓW ZAPALENIA

SIRS, posocznica - sepsis,

wstrząs septyczny, MODS

w przebiegu

• zakażenia
• choroby nowotworowej
• po ciężkich urazach i zabiegach

operacyjnych

WEWNĄTRZNACZYNIOWA

REAKCJA ZAPALNA

OBJAWY KLINICZNE

ACCP?SCCM 1992, Brun-Buisson C:Intensive Care

Med.., 2000

Kryteria diagnostyczne SIRS
• gorączka >38 C lub <36 C
• leukocytoza > 12 000 lub <4

000/mm

• tętno > 90/min
• częstość oddychania > 20/min

MAŁO SPECYFICZNE

40-80% HOSPITALIZOWANYCH

PRZYDATNOŚĆ

DIAGNOSTYCZNA

MEDIATORÓW ZAPALENIA

• opracowana metodyka oznaczeń w surowicy

(radio- lub enzymoimmunologiczna)

• udokumentowany wzrost aktywności w SIRS

i sepsie proporcjonalny do ciężkości
przebiegu

• prognostyczne znaczenie skali LPS-

CYTOKINE SCORE (TNFα, IL1, IL6)

• brak powszechnego zastosowania

klinicznego (koszty, krótki okres półtrwania)

LPS - CYTOKINE

SCORE

Roger c.Bone, Crit.Care Med., vol22

0

2

4

LPS

(EU/ml0

< 0.2

0.2 – 2.0

> 2.0

TNFα

(pg/ml)

<40

40 – 80

> 80

Il-1

(pg/ml)

< 40

40 – 200

> 200

IL-6

(pg/ml)

< 250

250 - 500

> 500

BPI

Bactericidal/permeability-increasing

protein

Białko produkowane przez

aktywowane neutrofile – ma
działanie hamujące endotoksyny i
zmieniające przepuszczalność
błony komórkowej bakterii.

Dobrze koreluje z IL-6, CRP i

stanem klinicznym w posocznicy.

NIESPECYFICZNE

WSKAŹNIKI

ZAPALENIA

PROTEINY O ZWIĘKSZONEJ

AKTYWNOŚCI

W OGÓLNOUSTROJOWEJ REAKCJI

ZAPALNEJ O NIEZNANEJ FUNKCJI

MEDIATOROWEJ

• PROKALCYTONINA
• NEOPTERYNA
• PROPEPTYD FOSFOLIPAZY A2 - PROP

PROKALCYTONINA

Marker zakażenia bakteryjnego i

grzybiczego.

Produkowana przez leukocyty

jednojądrowe i komórki wątroby.

Czas połowiczego rozpadu 24

godziny.

Prosta metoda oznaczania.
Dobrze koreluje z przebiegiem

klinicznym zakażenia.

NEOPTERYNA

Syntetyzowana
w monocytach/makrofagach w

przebiegu zakażeń bakteryjnych,
wirusowych i grzybiczych oraz
pierwotniakowych.

Stężenie dobrze koreluje z

ciężkością przebiegu zakażenia i
może mieć wartość prognostyczną.

FOSFOLIPAZA A2

Enzym stymulujący destrukcję

błony komórkowej i uwalnianie

kwasu arachidonowego.

Wczesny marker uszkodzeń

komórki.

Wyniki badań nie są jednoznaczne

z powodu identyfikacji co

najmniej trzech form enzymu

bez określenia najważniejszego.

CO BADAĆ?

• Środowisko zapalenia

- cytokiny
- mediatory lokalne

• Krew

- prokalcytonina
- neopteryna
- cytokiny

KIEDY BADAĆ?

• Przed wystąpieniem objawów

klinicznych
- mediatory pierwotne
- endotoksyny

• W trakcie terapii

- CRP
- Il-6 i Il-10
- PCT, neopteryna, FOSF2

PRZYDATNOŚĆ KLINICZNA

• Zmienność osobnicza genotypu

cytokinowego

• Krótki półokres połowiczego

rozpadu

• Trudności w określeniu poziomów

istotności oznaczanych stężeń

• Wysoki koszt badań

KOMPLEKSOWE

LECZENIE

POSOCZNICY

1.Zwalczanie zakażenia

- leczenie chirurgiczne ogniska

- antybiotykoterapia

- immunoglobuliny

2. Terapia wspomagająca

- układ krążenia (płyny, inotropy,

wazoaktywne)

- układ oddechowy (tlenoterapia, WM)

- równowaga metaboliczna, kwasowo-

zasadowa i

wodno-elektrolitowa
3. Immunoterapia SIRS i posocznicy

IMMUNOTERAPIA

POSOCZNICY

Terapia skierowana przeciw endotoksynom
pierwotnym egzogennym mediatorom

kaskady

zapalnej (LPS)

- rozpuszczalne receptory LPS
- przeciwciała anty-LPS (Centoxin, Xomen
E5)
- białka analogiczne do endotoksyn -

kompetencyjny antagonista: lipid X

- białka wiążące lipopolisacharydy (LBP)

MOŻLIWOŚCI INGERENCJI

TERAPEUTYCZNEJ

W SIEĆ CYTOKIN ZAPALNYCH

C
T

Komórka

produkują

ca
CT

Komórka

efektorow

a

Blokowanie

syntezy
przez leki

Przeciwciała

p-

receptorowe

neutralizacja

przez

przeciwciała

lub rR

Blokowanie

syntezy przez

CT

IMMUNOTERAPIA

POSOCZNICY

c.d.

Modulacja syntezy pierwotnych mediatorów
• kortykosteroidy
• inhibitory cyklo- i lipooksygenazy
• prostaglandyna E2
• naturalnie występujące cytokiny

przeciwzapalne

• interferony
• pentoksyfilina i amrinone
• leki potencjalnie hamujące: teofilina, etanol,

thalidomid, laktuloza, antagoniści PAF

IMMUNOTERAPIA

POSOCZNICY

c.d.

Kontrola uwalniania cytokin

• inhibitor proteazy serynowej - α1

antytrypsyna

• GCSF - Granulocyte Colony Stimulating

Factor

• cyklosporyna A

• amrinone

Neutralizacja uwolnionych cytokin

• przeciwciała monoklonalne

• rozpuszczalne receptory cytokin

• immunoadhezyna (receptor + IgG)

• monoklonalne przeciwciała przeciw

molekulom adhezyjnym CD11, CD18

IMMUNOTERAPIA

POSOCZNICY

c.d.

Blokada receptorów cytokinowych

• przeciwciała przeciwreceptorowe

• zmniejszenie ilości receptorów -

kortykosteroidy, Il2, Il4, witamina D3

• białka blokujące receptory
Eliminacja cytokin z osocza

• hemofiltracja (z polimyksyną B)

• plazmafereza
Terapia genowa w oparciu o inżynierię

genetyczną

IMMUNOTERAPIA

POSOCZNICY

Inhibitory proteinaz

• antytrombina III

• białko C

• hirudyna
Ketokenazol - inhibitor lipooksygenazy

Przeciwzapalne działanie β 2 agonistów

• izoprenalina

• salbutamol

• salmeterol

LECZNICZE

ZASTOSOWANIE CYTOKIN

Granulocyte Colony Stimulating Factor G-

CSF

• neutropenia, anemia aplastyczna, AIDS

• przeszczep szpiku
Interleukiny

• onkologia (IL2,IL3, TNF)

• przeciwzapalnie IL10
Interferony

• wirusowe zapalenie wątroby

• nowotwory

POLIMORFIZM GENÓW

CYTOKIN PROZAPALNYCH

Bernal W. 1999 Yearbook IICEM

IL-1
związek z colitis ulcerosa, chorobami przyzębia,
łysieniem plackowatym

TNFα
związek z malarią, ciężkim przebiegiem

posocznicy

W ostrej niewydolności wątroby polimorfizm

genów IL-1 i TNFα

MEDIATORY A MIKROORGANIZMY

Karzai W.et al.. 1999 Yearbook ICEM

• toksyny w różnym stopniu indukują

odpowiedź zapalną

• niektóre toksyny same uszkadzają narządy

(toxic shock syndrome toxin, E.coli

hemolizyna, streptolizyna, alfatoksyna)

• mikrokiny (bakteriokiny) modulują sieć

cytokin

• Yersina enterocolitica powoduje supresję

mediatorów zapalenia

• proteaza Pseudomonas aeruginosa

powoduje degradację IFN

MEDIATORY ZAPALENIA

A LEKI STOSOWANE W IT

Kellum j.A. et al.., 1999 Yearbook ICEM

LEKI BEZ ZAMIERZONEGO DZIAŁANIA

IMMUNOLOGICZNEGO MOGĄ STYMULOWAĆ

CYTOKINY

prozapalne

przeciwzapalne

α - agoniści

β - agoniści

β - antagoniści

α - antagoniści

NSAIDs

metyloksantyny
blokery kanałów Ca

peniciliny

vancomycin

cefalosporyny

trovafloksacyna

aztreonam

CYTOKINY A

ZNIECZULENIE

• wziewne środki znieczulenia ogólnego

działają supresyjnie na uwalnianie cytokin (in

vitro)

• w znieczuleniu TIVA pooperacyjne uwalnianie

cytokin prozapalnych zmniejszone (IL-6) w

porównaniu z znieczuleniem wziewnym

• znieczulenie zewnątrzoponowe bez wpływu na

stężenie IL-6 po zabiegu ale występuje

później

• znieczulenie hamuje aktywność TGF -

obniżenie aktywności fibroblastów,

utrudnienie gojenia ran

Badanie genotypu cytokin przed znieczuleniem

może wskazać grupy ryzyka.

PRAKTYCZNE

ZNACZENIE WIEDZY

O REAKCJI ZAPALNEJ

• Zrozumienie patofizjologii objawów

klinicznych

• Potencjalne znaczenie diagnostyczne
• Zastosowanie terapeutyczne

- efekty zależne od modelu badania

- wyważenie obronnych i

destrukcyjnych

efektów zapalenia

- konieczne dalsze badania