Mediadores químicos de la inflamación: Radicales libres derivados del oxígeno.

Inflamación (del latín inflammatio: encender, hacer fuego) es la forma de manifestarse de muchas enfermedades. Se trata de una respuesta inespecífica frente a las agresiones del medio, y está generada por los agentes inflamatorios. La respuesta inflamatoria ocurre sólo en tejidos conectivos vascularizados y surge con el fin defensivo de aislar y destruir al agente dañino, así como reparar el tejido u órgano dañado. Se considera por tanto un mecanismo de inmunidad innata, estereotipado, en contraste con la reacción inmune adaptativa, específica para cada tipo de agente infeccioso.

La inflamación se identifica en medicina con el sufijo -itis (faringitis, laringitis, colitis, conjuntivitis...). El mayor problema que surge de la inflamación es que la defensa se dirija tanto hacia agentes dañinos como a no dañinos, de manera que provoque lesión en tejidos u órganos sanos. El proceso inflamatorio es complejo y tiene como objetivo hacer llegar proteínas y leucocitos al foco de la lesión. La inflamación aguda está constituida por tres componentes esenciales:

1) Alteraciones del calibre vascular, para aumentar el flujo de sangre.

2) Cambios estructurales en los microvasos, que permiten la salida de la circulación, proteínas y leucocitos.

3) Emigración de los leucocitos de la microcirculacion, acumulación de los mismos en el foco de la lesión y  activación para eliminar el agente lesivo. 

Papel de los mediadores en las diferentes fases de la inflamación

Papel en la inflamación	Mediadores
Vasodilatación	Prostaglandinas Óxido nítrico Histamina
Aumento de la permeabilidad vascular	Histamina y Serotonina C3a y C5a (mediado por vasoaminas) Bradiquinina Leucotrienos C4, D4, E4 Factor activador de las plaquetas (PAF) Sustancia P
Quimiotaxis, reclutamiento de leucocitos y activación	TNF, IL-1 Quimioquinas C3a, C5a Leucotrieno B4 Productos bacterianos, como péptidos N-formilmetil
Fiebre	TNF, IL-1 Prostaglandinas
Dolor	Prostaglandinas Bradiquinina Sustancia P
Daño tisular	Enzimas lisosomiales de los leucocitos Especies reactivas del oxígeno Óxido nítrico

Una vez que el leucocito llega al sitio de la lesión y se produce el reconocimiento del microbio o la célula muerta se inducen varias respuestas que se denominan en conjunto "Activación de los Leucocitos". La activación se produce mediante una serie de vías de transducción de señales que se activan en los leucocitos y que condicionan un incremento del calcio citosólico y la activación de enzimas, como la proteína cinasa C y la fosfolipasa A. Las respuestas funcionales que son mas importantes para la destrucción de los microbios y los agentes ofensivos son las fagocitosis y la destrucción intracelular. 

·                     Fagocitosis

Esta implica tres pasos secuenciales:

1) Reconocimiento y unión de la partícula que se debe ingerir al leucocito

2) Englobamiento de la misma con posterior formación de una vacuola fagocítica.

3) Destrucción o degradación del material ingerido.

 En el link se puede ver un video en el cual los neutrofilos son atraidos hacia un agente quimiotactico y como se polariza y se desplaza .

Fagocitosis ( hacer click aqui)

·                     Destrucción intracelular

En el paso final de la eliminación de los agentes infecciosos y las células necróticas es su destrucción y degradación dentro de los neutrófilos y macrófagos. La destrucción de los microbios se consigue sobre todo gracias a las especies reactivas del oxígeno (ERO) y las especies reactivas del nitrógeno, que derivan principalmente del NO. La generación de ERO se debe al rápido ensamblaje y activación de una oxidasa multicompetente (NADPHoxidasa, también llamada fagocito oxidasa), que oxida NADPH y reduce el oxígeno a anión superóxido. Las ERO son un tipo de sustancia química con un solo electrón impar en la órbita externa. La energía que se crea por esta configuración inestable se libera mediante reacciones con las moléculas adyacentes, como las sustancias químicas, orgánicas o inorgánicas de las células. 

En los neutrofilos esta rapida reaccion oxidativa se activa por señales activadoras, acompaña la fagocitosis y se llama estallido respiratorio. La fagocita oxidasa es un complejo enzimatico construido por al menos siete proteinas. En los neutrofilos en reposo, los distintos componentes del complejo de la enzima se lo caliza en la membrana plasmatica y el citoplasma. En respuesta los estimulos activadores, los componentes citosolicos de la proteina se traslocan a la membrana del fagosoma, donde se ensamblan y dan lugar al complejo enzimatico funcional. Por lo tanto las ERO se producen dentro del lisosoma, donde las sustancias ingeridas se segregan y los propios organulos celulares quedan protegidos de los efectos dañinos de la ERO. Entonces, el anion superoxido se convierte en peroxido de hidrogeno (H₂O₂), sobretodo mediante dismutacion espontanea. H₂O₂, no consigue destruir los microbios de forma eficiente por si solo, sin embargo,  los granulos azurofilos de los neutrófilos contienen la enzima mieloperoxidasa (MPO) que en presencia de haluros, como el cloro, convierte (H₂O₂) en hipoclorito (OCL), potente antimicrobiano, que destruye los microbios mediante halogenación, o mediante oxidación de las proteínas y los lípidos (Peroxidación lipídica). El sistema H₂O_2.MPO-HALURO es el sistema bactericida mas eficiente de los neutrófilos. H₂O₂ se convierte también en radical hidroxilo •HO, otro potente agente destructivo

NO, producida a partir de la Arginina por acción de la oxido nítrico sintasa (NOS), participa también en la participación de microbios. NO, reacciona con superóxido (O₂₎ para generar el radical libre peroxinitrito (ONOO) muy reactivo. Estos radicales libres derivados del oxigeno y del nitrógeno atacan y destruyen los lípidos, las proteínas y los ácidos nucleicos de los microbios igual que las macromoléculas del anfitrión. 

Los radicales libres derivados del oxigeno se pueden liberar a nivel extracelular de los leucocitos tras su exposicion a los microbios, las quimiocinas y los inmunocomplejos, o tras la estimulacion fagocitica. Su produccion depende del sistema NADPH oxidasa y algunas ERO pueden combinarse con NO para producir especies reactivas del nitrogeno. La liberacion extracelular de bajas concentraciones de estos potentes mediadores puede aumentar la exprecion de quimicinas ( IL-8), citocinas y moleculas de adherencia leucocitaria, de modo que se amplifica la respuesta inflamatoria.  

Las ERO estan implicadas en las sigueintes respuestas de la inflamacion :

1. Lesion de las celulas endoteliales, con el consiguiente aumente de la permeabilidad vascular.Los neutrofilos adherentes , cuando se activan , no solo producen sus propias especies toxicas, sino que estimulan la produccion de ERO en las celulas endoteliales.
2. Lesiones de otros tipos de celulas (celulas parenquimatosas,eritrocitos)
3. Inactivacion de antiproteasas como la alfa-1-antitripsina. Esto permite que exista una actividad proteasa no compensada con aumento de la destruccion de la matriz extracelular. En el pulmon esta inhibicion de las antiproteasas contribuye a la destruccion de los tejidos elasticos, como sucede en el enfisema. 

• ·   La Acumulación de Radicales libres derivados del oxigeno Produce Estrés Oxidativo, un mecanismo de lesión celular, importante en muchos procesos patológicos

• Para evitar el daño celular la celula dispone de macanismos antioxidantes :

La capacidad antioxidante celular está dada por mecanismos a través de los cuales la célula anula la reactividad y/o inhibe la generación de radicales libres. Estos mecanismos son adecuados a la muy corta vida media de los radicales libres y comprenden moléculas pequeñas, endógenas y exógenas con capacidad antioxidante. Los antioxidantes exógenos provienen de la dieta, y dentro de este grupo se incluyen la vitamina E, la vitamina C y los carotenoides. La vitamina C constituye el antioxidante hidrosoluble más abundante en la sangre, mientras que la vitamina E es el antioxidante lipofílico mayoritario. El selenio, el más tóxico de los minerales incluidos en nuestra dieta, actúa junto con la vitamina E como antioxidante . La vitamina E se encuentra presente en aceites vegetales, aceites de semilla, germen de trigo, maní, carnes, pollo, pescados y algunas verduras y frutas, en tanto la vitamina C se puede encontrar en frutas y verduras. Los carotenoides son compuestos coloreados tales como los betacarotenos, presentes en verduras y frutas amarillas y anaranjadas, y en verduras verdes oscuras, los alfacarotenos en la zanahoria, los licopenos en el tomate, las luteínas y xantinas en verduras de hojas verdes como el brócoli, y las beta criptoxantinas en frutas cítricas.

• Radicales Libres y su Papel en La Lesión por Isquemia-Reperfusión :  

La recuperación del flujo sanguíneo hacia los tejidos isquémicos puede fomentar la recuperación de las células con lesiones reversibles. Sin embargo, en determinadas circunstancias, cuando se recupera el flujo hacia células que han sufrido isquemia, pero no han muerto, se produce una exacerbación paradójica de la lesión y evoluciona de forma acelerada. En consecuencia, los tejidos reperfundidos pueden sufrir una pérdida adicional de células, ademas de las que sufrieron lesión irreversible al final de la isquemia. Este fenómeno que se llama lesión por isquemia reperfusion, es importante a nivel clínico , porque contribuye a las lesiones tisulares durante los infartos de miocardio y cerebrales y tras los tratamientos orientados a recuperar el flujo sanguíneo.

    La repuesta a como se produce este fenómeno, no esta del todo clara pero se han propuesto varios mecanismos lesivos, que provocarían la muerte de células que se podrían haber recuperado . Uno de ellos propone que pueden iniciarse lesiones nuevas durante la reoxigenacion por  aumento de la producción de ERO y de especies reactivas del nitrogeno en las células parenquimatosas y endoteliales y los leucocitos que infiltan la zona.Estos radicales podrian producirse por las lesiones en las mitocondrias, que determinarían la reduccion incompleta del oxigeno, o por acción de las oxidasas en los leucocitos.

La lesión Isquemica se asocia con Inflamación por la producción de citocinas y el aumento de la expresión de las moléculas de adhesion por parte de las celulas parenquimatosas y endoteliales hipoxicas que reclutan neutrofilos circulantes hacia los tejidos reperfundidos . La inflamación produce daños tisulares adicionales . La importancia de la llegada de los neutrofilos en las lesiones por reperfusion se ha demostrado de forma experimental mediante la capacidad de las intervenciones antiinflamatorias, como el tratamiento con anticuerpos inhibidores de las citocinas o las moléculas de adhesión,de reducir la magnitud de las lesiones.