Craiova Medicală Vol 10, Nr 3, 2008

Transcription

1 Referat general Bazele celulare ale inflamaţiei căilor respiratorii în bronhopneumopatia cronică obstructivă (BPCO) F. PETRESCU (1), V. BICIUŞCĂ (1), ILEANA PETRESCU (2) (1) Disciplina de Semiologie Medicală, Universitatea de Medicină şi Farmacie din Craiova, (2) Clinica Pediatrie II, Spitalul Clinic Judeţean de Urgenţă, Universitatea de Medicină şi Farmacie din Craiova Basic inflammatory pathways in chronic obstructive pulmonary disease (COPD) REZUMAT Bronhopneumopatia cronică obstructivă este o problemă majoră de sănătate, caracterizată prin alterarea progresivă şi ireversibilă a funcţiei pulmonare. Aceasta se asociază cu inflamaţia cronică a căilor respiratorii, remodelarea structurală a acestora şi distrugerea parenchimului pulmonar. Celulele inflamatoare pot contribui la hipersecreţia de mucus şi remodelarea căilor respiratorii prin secreţia de proteaze, citokine sau factori de creştere sau factori mitogeni. Neutrofilele, macrofagele şi limfocitele T au fost cercetate în multiple studii, stabilindu-se rolurile acestora în procesul inflamator cronic al bronhiilor. Identificarea tuturor factorilor declanşatori ai acestui proces inflamator, definirea mediatorilor inflamaţiei şi precizarea interacţiunilor dintre aceştia, vor permite dezvoltarea unor strategii terapeutice eficiente, care vor avea ca scop reducerea inflamaţiei şi ameliorarea simptomatologiei bolii. CUVINTE CHEIE celule inflamatoare, inflamaţia căilor respiratorii, bronhopneumopatia cronică obstructivă (BPCO) Introducere În prezent, se acceptă că inflamaţia bronşică ocupă locul central în producerea distrucţiei parenchimului pulmonar şi remodelarii bronşice din cadrul BPCO. (1) Cea mai precoce şi constantă modificare anatomopatologică din căile respiratorii întâlnită la fumători, este reprezentată de infiltratul inflamator celular din peretele bronşic.(2) Acest proces inflamator poate fi singur răspunzător de obstrucţia bronşică moderată. (3-5) De asemenea, inflamaţia bronşică poate conduce la bronhioloconstricţie prin eliberarea unor mediatori, care pot acţiona direct pe musculatura netedă bronşică.(6) Persistenţa inflamaţiei va produce şi alte modificări ca fibroza bronşică, precum şi hiperplazia musculaturii netede, fie direct ca efect a inflamaţiei, fie indirect ca rezultat al hipertoniei musculaturii netede. Toate aceste modificări produc îngroşarea peretelui bronşic, care va genera o îngustare a lumenului bronşic şi o limitare a fluxului aeric. Pe de altă parte, inflamaţia căilor respiratorii poate juca un rol ABSTRACT Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major health problem, caracterized by a progressively and irreversible change in lung function. This is associated with chronic airways inflammation, structural remodalation, and alveolar wall destruction. Inflammatory cells may contribute to mucus hypersecretion, the airways remodeling by the secretion of proteases, cytokines, and fibrotic or mitogenic growth factors. Neutrophils, macrophages, and T cells have implicated in many studies, indicating their roles in the chronic inflammatory process of airways. The identification of risk factors, inflammatory mediators, and understading their interactions are important for the development of anti-inflammatory treatments, that may reduce the inflammation and alleviate the clinical symptoms of COPD. KEY WORDS inflammatory cells, inflammation, Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) important în distrucţia pereţilor alveolari care în mod normal sunt ancoraţi pe bronhiole, acest lucru cauzând scăderea reculului elastic pulmonar, care în mod suplimentar va contribui la limitarea fluxului aeric prin deformarea şi îngustarea lumenului bronşic. (7) Cu toate că stimulii care induc inflamaţia căilor respiratorii sunt parţial cunoscuţi, se consideră că alterarea epiteliului bronşic de către fumul de ţigară, promovează şi perpetuează inflamaţia din arborele bronşic. (8) Fumul de ţigară activează macrofagele arborelui bronşic care eliberează factorii chemetactici neutrofilici (IL8 şi LT B4). Neutrofilele eliberează proteaze care produc distrugerea ţesutului conjunctiv din parenchimul pulmonar generând emfizemul pulmonar şi stimulează secreţia de mucus. Enzimele proteolitice neutrofilice sunt contracarate de către inhibitorii proteazici (α1-antitripsina, I PLS şi I TMP). De asemenea, pot fi recrutate celulele T citotoxice (CD8), care sunt implicate în Conf Univ Florin Petrescu, Catedra de Semiologie Medicală, Imunologie şi Farmacologie Clinică, UMF Craiova 137

2 F. Petrescu şi colab: Bazele celulare ale inflamaţiei căilor respiratorii în bronhopneumopatia cronică obstructivă (BPCO) distrugerea peretelui alveolar. Fibroblastele pot fi activate de către factorii de creştere macrofagici şi epiteliali. IL8 interleukina 8; LTB4 leucotriena B4; FCTC factorul de creştere al ţesutului conjunctiv; BOC bronşiolita cronică obstructivă; IPLS inhibitorul leucoproteazei secretorii; ITMP inhibitorul tisular al metaloproteinazelor matriceale (9). Fig. 1 Mecanismele inflamaţiei din BPOC Celulele epiteliului bronşic reprezintă un exemplu de celule structurale care acţionează ca celule inflamatoare, ele făcând parte din sistemul imun de apărare nespecifică a organismului. Sub acţiunea unor substanţe iritante inhalate din mediul exterior, epiteliul bronşic poate produce o serie de mediatori ai inflamaţiei cu rol în recrutarea leucocitelor, care contribuie la iniţierea şi susţinerea procesului inflamator bronşic. (10) Un indicator suplimentar al activităţii proinflamatorii a epiteliului bronşic este reprezentat de expresia crescută a factorului de transcripţie asociat inflamaţiei (NF-kb). De asemenea, epiteliul bronşic poate produce şi factori profibrotici (β-tgf; factorul de creştere tisular-β) (11) Celulele mucipare produc mucus care are ca rol sechestrarea bacteriilor şi particulelor inhalate. Elevatorul mucociliar asigură îndepărtarea microorganismelor înglobate în mucus. De asemenea, celulele epiteliului bronşic secretă o serie de enzime care au efecte antimicrobiene şi care intervin în procesele de apărare locală. Celulele epiteliale secretă factori protectori antioxidanţi şi antiproteazici, care au ca efect limitarea efectelor exercitate de enzimele proteolitice granulocitare. Fumatul poate induce un proces inflamator local, doar dacă mecanismele protectoare sunt afectate. La persoanele nefumătoare, fumătorii fără obstrucţie bronşică şi la cei cu BPOC, celulele predominante din lichidul de lavaj bronhoalveolar sunt macrofagele alveolare. (12) Totuşi, fumătorii conţin concentraţii mult mai mari de macrofage în lichidul de lavaj, comparativ cu nefumătorii. Expunerea la produsele din fumul de ţigară va determina acumularea în plămâni şi creşterea activităţii macrofagelor la acest nivel. (13) Creşterea numărului de macrofage pulmonare la fumătorii şi pacienţii cu BPOC rezultă în urma recrutării de monocite din circulaţie, ca răspuns la chemokinele chemotactice ale monocitelor.(14) Astfel în sputa şi lichidul de LBA al pacienţilor cu BPOC s-au înregistrat nivele crescute ale MCP-1α (proteina chemotactică monocitară 1α) şi GRO α. (15) Macrofagele iau naştere din celulele stem din măduva hematogenă, care se diferenţiază în precursori ai monocitelor medulare. Din măduvă, monocitele trec în sânge unde rămân circa 60 ore şi apoi prin diapedeză trec în ţesutul conjunctiv al căilor respiratorii şi alveolelor, unde se transformă în macrofage pulmonare. Monocitele sangvine care prezintă granulaţii peroxidazo-pozitive, al căror conţinut enzimatic este asemănător granulaţiilor azurofile ale neutrofilelor, reprezintă aproximativ 15% din totalul monocitelor sangvine şi poartă numele de monocite proinflamatoare. Aceste monocite sintetitează proteinaze serice de tipul elastazei neutrofilice şi catepsinei G. De asemenea, monocitele circulante pot sintetiza cantităţi semnificative de lizină matriceală (MMP 7), cantităţi reduse de colagenază 1 (MMP 1), şi gelatinază B (MMP 9) şi nu pot sintetiza stromelizină (MMP 3) şi elastază macrofagică (MMP 12). (16) Fig 2. Rolurile macrofagelor în BPOC. Macrofagele pot juca un rol esenţial în patogeneza BPOC, atât timp cât ele sunt activate de către fumul de ţigară şi secretă o serie de proteine inflamatorii care pot orchestra procesul inflamator din BPOC. Neutrofilele pot fi atrase de către IL-8, GRO-α, LTB4, MCP-1α, iar limfocitele CD8 de către IP-10, Mig şi I-TAC. Prin eliberarea de enzime proteolitice (MMP şi catepsine) produc liza ţesutului conjunctiv cu eliberarea de TGF-β1 şi CTGF(factorul de creştere a ţesutului conjunctiv). Eliberarea de TGF-α de 138

3 către macrofagele alveolare va determina activarea EGFR care stimulează hipersecreţia de mucus. De asemenea, macrofagele vor genera radicali liberi de oxigen şi oxid nitric, care împreună vor forma nitricperoxidul, contribuind la rezistenţa la cortizon. NOS oxid nitric-sintetaza; NO oxid nitric; GRO- α (growth-regulated oncogene-α); Mig monokina indusă de γ-interferon; IP-10 proteina - 10 indusă de γ-interferon; I-TAC α- chemoatractantul limfocitelor T indus de interferon. Când monocitele se diferenţiază în macrofage, ele pierd depozitele de proteinaze serice şi dobândesc capacitatea de a sintetiza şi secreta metaloproteinaze matriceale. Macrofagele alveolare umane răspund la particulele atmosferice prin eliberarea unor multipli mediatori proinflamatori, precum: MCP-1α, IL 1β, IL 6, IL 8, factorul de stimulare a coloniilor de macrofage şi granulocie (GM-CSF) şi factorul de necroză tisulară α (TNF α ). Eliberarea de MCP-1α şi IL 8 va favoriza recrutarea ulterioară de macrofage în plămâni, iar monocitele pacienţilor cu BPOC vor exprima o capacitate crescută de migrare când sunt expuse la diferite produse derivate din macrofage (GOR α). Ceilalţi factori proinflamatori (IL 8, LT B4 şi IL 1 β) sunt importanţi pentru recrutarea neutrofilelor la locurile de agresiune pulmonară. Mai mult, neutrofilele exprimă răspunsuri la TNF α incluzând activarea, producţia şi degranularea de chemokine. În plus, TNF α are rol în adeziunea neutrofilelor şi migrarea acestora prin endoteliul vascular. Câteva din citokinele macrofagice formate în plămâni vor exercita efecte sistemice, cum ar fi stimularea ficatului în producţia de proteine de fază acută (TNF α, IL 1β) şi/sau influenţarea măduvei hematogene în eliberarea de leucocite (IL 6, GM-CSF). Macrofagele au rol potenţial în patogenia emfizemului şi BPOC, în primul rând prin producerea MMP care pot degrada proteinel matriceale. Astfel s-a arătat că macrofagele alveolare sunt capabile să sintetizeze: elastaza macrofagică (MMP 12), colagenaza 1 (MMP 1), gelatinaza B (MMP 9) şi cantităţi reduse de stromelizină (MMP 3) şi matrilizină(mmp7). Deşi macrofagele nu pot sintetiza elastază neutrofilică aceste celule pot capta şi elibera mai târziu aceste enzime, amplificând degranularea matriceală indusă de MMP. (17, 18) Pe de altă parte, macrofagele pot juca rolul de celulă prezentatoare de antigen. Macrofagele alveolare funcţionează drept fagocite în conexiune cu răspunsul imun înnăscut la particule străine şi microbi, ingerând şi procesând particulele extracelulare şi exprimând complexele antigenice pe suprafaţa celulară. LT CD4+ pot asista la degradarea microbilor prin recunoaşterea acestor antigene şi secreţia de IFNγ. Această interacţiune dintre macrofag şi limfocit potenţează răspunsul imun. Polimorfonuclearul neutrofil este unul dintre celulele granulocitare care joacă un rol important în patogeneza BPOC. Această celulă intervine atât în răspunsul inflamator iniţial, dar şi-n stadiile tardive ale mecanismelor de apărare imunologică. Rolurile neutrofilelor în patogeneza BPOC sunt incomple elucidate. Deşi, s-a observat creşterea numărului de neutrofile în sputa şi lichidul de lavaj bronhoalveolar al acestor pacienţi, numărul neutrofilelor este sensibil egal în peretele bronşic şi parenchimul pulmonar atât la pacienţii cu BPOC, cât şi la fumătorii fără fenomen obstructiv bronşic. Acest fapt poate fi explicat prin timpul de pasaj foarte scurt al neutrofilelor prin peretele bronşic către lumenul căilor respiratorii.(19) Implicarea neutrofilelor în patogeneza BPOC este sugerată şi de alte observaţii clinice precum: existenţa unei corelaţii între numărul neutrofilelor circulante şi reducerea VEMS-ului; demonstrarea unei relaţii directe între numărul neutrofilelor din sputa şi lichidul de lavaj bronhoalveolar al pacienţilor cu BPOC şi rata declinului funcţiei pulmonare; (20) creşterea procentului de neutrofile în timpul acutizărilor bolii obstructive bronşice, care se corelează cu limitarea fluxului aeric prin căile respiratorii. Neutrofilul se formează în măduva hematogenă, unde se diferenţiază într-un interval de 7-10 zile, pornind de la stadiul de promieloblast. În această perioadă, neutrofilul produce echipamentul său enzimatic de elastază neutrofilică şi proteinază 3 şi depozitează enzimele în granulaţiile sale primare sau azurofile. Sinteza acestor enzime începe precoce în timpul diferenţierii în stadiul de promielocit şi încetează în stadiul de mielocit. Neutrofilele mature sunt eliberate în circulaţie, unde rămân timp de 6-8 ore. După acest interval, ele sunt recrutate în diverse ţesuturi, unde îşi desfăşoară activitatea şi sunt distruse, fiind fagocitate de către macrofage. Recrutarea neutrofilelor în căile repiratorii şi parenchimul pulmonar apare, cel puţin în parte, ca răspuns la fumul de ţigară, care are ca efect creşterea numărului de neutrofile circulante şi promovarea sechestrării acestor celule în capilarele pulmonare. De asemenea, fumatul exercită un efect direct pe măduva hematogenă, stimulând producţia de neutrofile printr-un macanism care pare să implice factorii de stimulare a formării coloniilor de granulocite şi neutrofile.(fsc-gm) eliberaţi de către macrofage.(21) Principalele semnale chemotactice care au efect de recrutare a neutrofilelor în BPOC 139

4 F. Petrescu şi colab: Bazele celulare ale inflamaţiei căilor respiratorii în bronhopneumopatia cronică obstructivă (BPCO) sunt: LT B4, IL 8 şi GORα mediatori proveniţi din macrofagele alveolare şi celulele epiteliului alveolar. Ajuns în vecinătatea stimulului, neutrofilul circulant aderă ferm la celulele endoteliale şi vor migra prin peretele vascular la locul injuriei. Ataşarea şi deplasarea de-a lungul peretelui vascular se realizează datorită legăturilor reversibile care se stabilesc între neutrofile şi celulele endoteliale la nivelul unor glicoproteine transmembranare (selectine). Neutrofilele contribuie la producerea BPOC prin creşterea secreţiei de mucus şi distrucţia parenchimului pulmonar. Aceste efecte sunt mediate prin eliberarea din granulele neutrofilelor activate a unor substanţe precum: elastaza neutrofilică, catepsina G, metaloproteinazele matriceale (MMP 8, MMP 9), mieloperoxidaza, lipocalina neutrofilică umană şi lactoferina. (22) Mecanismele degranulării sunt incomplet studiate. Eliberarea conţinutului granular este dependentă de o protein-kinază C sau de o 3`5` GMPc-kinază, dependentă de 3`5`-GMPc. (23) Granulele neutrofilelor conţin peptide cu efect toxic asupra bacteriilor, fungilor şi virusurilor, precum şi enzime cu efect bactericid. Odată ce granulele şiau eliberat conţinutul, aceste substanţe vor produce efecte majore asupra căilor respiratorii şi parenchimului pulmonar, responsabile de o distrucţie importantă a alveolelor şi remodelarea bronhiilor caracteristică BPOC. Elastaza neutrofilică reprezintă un semnal pentru celulele epiteliale de a elibera IL 8, care are ca efect recrutarea mai multor celule inflamatoare la locul injuriei. Acestă elastază induce şi hipersecreţia de mucus a glandelor bronşice, degradarea epitelială şi o reducere a activităţii elevatorului muco-ciliar. Pe de altă parte, elastaza neutrofilică are efect de degradare a imunoglobulinei A secretorii şi a unui important receptor care participă la opsonizare (C3b1), contribuind la alterarea mecanismelor de apărare, ceea ce favorizează colonizarea bacteriană a căilor respiratorii, chiar şi la pacienţii care se află în faza stabilă a bolii, determinînd recrutarea suplimentară a neutrofilelor. Degradarea ţesutului conjunctiv de către elastaza neutrofilică poate fi redusă de către α1antitripsina. În condiţii normale, apariţia şi extinderea leziunilor până la apariţia emfizemului este influenţată de natura şi numărul neutrofilelor recrutate în plămâni. În cazul deficitului congenital de α1antitripsina, dezechilibrul dintre proteaze şi antiproteaze va favoriza apariţia mult mai precoce şi mai extinsă a emfizemului pulmonar. În acelaşi timp, neutrofilele contribuie la creşterea stressului oxidativ, care apare ca răspuns direct la fumul de ţigară. Aceasta se datorează faptului că activarea acestor celule determină creşterea nivelului extracelular al oxigenului activ şi producţiei de oxid nitric prin stimularea oxid-nitric-sintetazei. Stressul oxidativ poate produce nu numai distrucţia tisulară, dar poate amplifica răspunsul inflamator şi să inhibe efectele antiinflamatoare ale steroizilor (prin reducerea activităţii histon-deacetilazei, HDAC). Rolul limfocitelor în producerea BPOC este incert, dar intens cercetat în ultimii ani. S-a observat că o stimulare imună cronică se însoţeşte de creşterea numărului de limfocite la nivelul căilor respiratorii şi parenchimului pulmonar. Acest lucru este susţinut şi de explorarea căilor respiratorii inferioare ale bolnavilor cu BPOC, care a evidenţiat o creştere a infiltrării mucoasei bronşice cu limfocite B, precum şi hiperplazia foliculilor limfatici bronşici (BALT), ceea ce relevă faptul că la fumătorii cu BPOC se observă o activare a reacţiilor imune adaptative (dobândite), urmată de o infiltrare a pereţilor alveolari şi bronşiolari cu LT CD4+ şi CD8+. (24) Recrutarea şi activarea acestor celule la nivelul căilor respiratorii şi plămânilor este precedată de un răspuns imun innăscut susţinut, caracterizat prin creşterea numărului de neutrofile şi macrofage în mucoasa bronşică. Aceste reacţii imune presupun migrarea celulelor prezentatoare de antigen din epiteliul bronşic în foliculii limfatici bronşici, cu prezentarea substanţelor antigenice limfocitelor T, urmată de o proliferare clonală a LT CD4+ şi CD8+. (25) Pentru ca LT să ajungă şi să prolifereze în plămâni, trebuie ca mai întâi să fie activate de către un antigen şi abia apoi să ajungă în organul care a produs antigenul. Limfocitele T neactivate (virgine) nu rămân timp îndelungat în plămâni, ele trecând în torentul sanguin sau fiind distruse de către macrofagele alveolare. (26) Prezenţa unei concentraţii mari de macrofage în plămâni şi corelaţia semnificativă, la fumători, între numărul de LT CD3 şi macrofagele pulmonare, sugerează că în acest proces sunt implicate atât LT CD4+, cât şi LT CD8+. γifn va stimula suplimentar macrofagele alveolare, care la rândul lor vor secreta IP-10, Mig, I-TAC şi IL 12, care vor exercita un feed back pe linia limfocitară, care promovează diferenţierea LTh1, stimulând astfel producerea de citokine de către LT CD4+ şi CD8+.Celulele epiteliale bronşice şi macrofagele alveolare în urma stimulării de către antigenele existente în fumul de ţigară sau neoantigenelor apărute datorită proceselor degenerative locale induse de către enzimele macrofagice şi neutrofilice, pot atrage LT în plămâni prin exprimarea unor concentraţii crescute de CXCL-10 (proteina

5 indusă de γ-interferon; IP-10). (27) S-a observat că celulele epiteliului bronşic de la pacienţii cu BPOC exprimă concentraţii crescute de CXCL-10 şi aceasta se asociază cu o creştere a concentraţiei de LT CD8+ care exprimă receptori pentru CXCL-10 (CXCR-10). Fig. 3 Acumularea şi activarea limfocitelor T helper 1şi T citotoxice 1 în ţesutul pulmonar periferic conduce la apariţia emfizemului. Alte exemple de chemoatractanţi care acţionează pe receptorii CXCR10 de pe suprafaţa LTc1 sunt CXCL-9 (Mig; monokina indusă de γ- interferon) şi CXCL-11 (I-TAC; α- chemoatractantul limfocitelor T indus de interferon). Macrofagele alveolare activate exercită o serie de funcţii: generarea radicalilor liberi de oxigen (oxid nitric), iniţiază o reacţie inflamatorie acută prin secreţia unor mediatori inflamatori cu durată scurtă de viaţă (eicosanoizi) şi devin celule prezentatoare de antigen, mult mai eficiente după activare. Concentraţiile crescute de macrofage şi LT din plămânii fumătorilor cu BPOC, sugerează că în acest proces sunt implicate atât LTh 1, cât şi LT CD8+. LTh1 CD4+ produc γifn care este cea mai puternică citokină activatoare de macrofage. Aceasta poate fi produsă şi de către LT CD8+. γifn va stimula suplimentar macrofagele alveolare care la rândul lor vor secreta IL 12, care exercită un feed back pe linia limfocitară care promovează diferenţierea LTh1, stimulând astfel producerea de citokine de către LT CD4+ şi CD8+ şi diferenţierea LT CD8+. Concentraţiile LT CD4+ şi CD8+ cresc semnificativ în plămânii fumătorilor abia după 30 ani de fumat, sugerând că LT CD4 joacă un rol esenţial în procesul inflamator. (28) Pentru menţinerea memoriei imune şi asigurarea unei supravieţuiri îndelungate a LT CD4+, aceste celule trebuie să primească răspunsuri de la LT CD8+. Deci pantru apariţia infiltratului inflamator cu LT CD8+ evident la fumătorii cu BPOC este esenţial să existe mici concentraţii de LT CD4+ în plămânii acestor subiecţi. Pe de altă parte, LT activate pot altera microcirculaţia pulmonară. Sub acţiunea citokinelor secretate de LT activate de antigen, celulele endoteliale ale capilarelor pulmonare realizează o serie de funcţii care contribuie la intensificarea inflamaţiei. Vasodilataţia în microcirculaţia pulmonară va furniza un aflux şi mai mare de neutrofile la nivelul punctelor de inflamaţie pulmonară prin intermediul prostaciclinei şi oxidului nitric. (29) De asemenea, celulele endoteliale vor exprima nivele crescute ale unor proteine de adeziune, contribuind la aderarea leucocitelor la nivelul venulelor postcapilare. Aceste celule endoteliale, sub influenţa LT activate, vor produce IL8 şi proteină 1 chemotactică pentru monocite, favorizând extravazarea leucocitelor. Citokinele produse de LT activate vor determina modificări de formă a celulelor endoteliale şi modelarea membranei bazale, urmate de scurgerea macromoleculelor şi extravazarea celulelor în spaţiul interstiţial. Cunoscut fiind faptul că una dintre funcţiile efectoare ale LT CD8+ este apoptoza celulară celulară, nu este surprinzător faptul că apoptoza poate juca un rol important în distrucţia parenchimului pulmonar la pacienţii cu emfizem pulmonar. Cel puţin teoretic, LT CD8+ pot avea efect distructiv asupra ţesutului pulmonar prin eliberarea unor substanţe litice, precum perforina şi granzima B. În acest sens, s-a observat că LT CD8+ citotoxice, din sputa pacienţilor cu BPOC, exprimă concentraţii mai mari de perforină decât la martori. Majo şi colaboratorii au arătat că gradul apoptozei şi numărul de LT CD8+ alveolare cresc paralel cu cantitatea de fum inhalată la fumătorii cu emfizem. (30)Acest fapt sugerează că fumatul poate induce distrugerea parenchimului pulmonar pe calea apoptozei celulelor structurale, în urma proliferării LT citotoxice. Alţi autori au arătat o corelaţie importantă între numărul de LT din peretele alveolar şi extinderea emfizemului, după cum în alte articole se supraestimează rolul LT în patogenia acestei boli. Totuşi rolul propus pentru LT în patogenia BPOC la fumători nu exclude şi rolurile macrofagelor şi neutrofilelor. Cosio şi colaboratorii consideră că fumatul produce o inflamaţie neutrofilică şi macrofagică iniţială, care prin diverse mecanisme (proteolitice şi oxidative), distruge celulele pulmonare şi degradează interstiţiul pulmonar (elastina, colagenul şi proteoglicanii). Injuria pulmonară poate conduce la alterări structurale ale propriilor antigene care crează noi antigene cross-reactive şi eliberarea de antigene sechestrate anatomic, care vor fi recunoscute de LT autoreactive, inducându-se 141

6 F. Petrescu şi colab: Bazele celulare ale inflamaţiei căilor respiratorii în bronhopneumopatia cronică obstructivă (BPCO) activarea şi proliferarea acestora. Prin funcţiile lor efectoare, LT CD4+ şi CD8+ pot distruge plămânii prin stimularea suplimentară a inflamaţiei celulare (neutrofilic-macrofagică), distrugând celulele ţintă direct prin necroza indusă de perforine sau prin apoptoza indusă de perforină sau Fas-Fal şi eventual, produc distrugere tisulară şi remodelare observată la pacienţii cu BPOC. Dacă LT singur sau împreună cu alte celule inflamatoare sunt responsabile de injuria pulmonară şi progresia observată la pacienţii cu BPOC, acest mecanism pare să semene cu un răspuns la un stimul antigenic, originar în plămâni care este indus de către fumat. Astfel, putem considera BPOC ca o boală autoimună care este declanşată de fumat. Din punct de vedere inflamator şi imunologic, se pare că după ani de inflamaţie redusă a componentelor pulmonare, unii fumători produc o reacţie imună dobândită la stimulii antigenici din plămânul afectat, care apar în urma expunerii la fumat. În acest sens pledează: infiltrarea plămânilor cu LT doar la pacienţii cu BPOC, nu şi la fumătorii fără boală; dacă în trecut neutrofilele erau considerate că participă singure la producerea emfizemului, dat fiind faptul că neutrofilele erau principalele componente celulare ale lichidului de lavaj bronhoalveolar, în prezent există dovezi că LT sunt implicate în producerea emfizemului şi că ele cooperează cu neutrofilele şi macrofagele la producerea leziunilor de emfizem. Limfocitele T natural killer reprezintă o populaţie distinctă de LT citotoxice specializată în distrugerea celulelor transformate sau infectate cu virusuri. Există studii care arată prezenţa unui număr crescut de limfocite NK în submucoasa căilor respiratorii mari a fumătorilor cu BPOC, emiţându-se ipoteza că acumularea crescută a acestor celule la pacienţii cu BPOC apare datorită infecţiilor virale sau bacteriene repetitive. Un studiu recent care a evaluat subpopulaţiile limfocitare la nefumători, fumătorii sănătoşi şi fumătorii cu emfizem nu a remarcat o concentraţie crescută de celule NK la pacienţii cu emfizem pulmonar. Celulele dendritice care formează o reţea celulară bogată dispusă la nivelul epiteliului şi mucoasei bronşice din căile respiratorii şi parenchimul pulmonar, joacă un rol important în homeostazia imună a arborelui bronşic, datorită capacităţii lor de a activa LT native imunologic. (31) Ca celule prezentatoare de antigen, celulele dendritice au rolul de supraveghea antigenele inhalate care se depun pe suprafaţa mucoasei bronşice şi care apoi vor fi epurate prin endocitoză. De asemenea, celulele dendritice pot activa o serie de celule inflamatoare şi imune precum: neutrofile, macrofage, limfocite T şi limfocite B (32). Recent, în fumul de ţigară a fost izolată o glicoproteină cu acţiune imunostimulantă puternică. Se pare că celulele dendritice joacă un rol important în răspunsul plămânilor la fumul de ţigară şi alţi agenţi nocivi inhalaţi. S-a observat o creştere a concentraţiei de celule dendritice în căile respiratorii şi alveolele fumătorilor cu BPOC. Factorul de creştere a coloniilor de granulocite şi macrofage produs de către macrofagele din mucoasa respiratorie a pacienţilor cu BPOC este principalul factor stimulator şi activator al celulelor dendritice. La rândul lor aceste celule exprimă căteva molecule de adeziune care mediază interacţiunea lor cu limfocitele T. Până în prezent sunt cunoscute 5 combinaţii între receptorii celulelor dendritice şi receptorii echivalenţi de pe limfocitele T: antigenele clasei I CHM şi CD8; antigenele clasei II CHM şi CD4; CD 54 şi CD11a; I CAM şi CD11a; 2FA-3 şi CD2. Deci, celulele dendritice ocupă un rol central în iniţierea răspunsului imun înnăscut şi adaptativ, datorită interacţiunilor cu limfocitele T. Inflamaţia eozinofilică a mucoasei bronşice a fost descrisă şi la unii pacienţii cu BPOC. Persoanele cu această suferinţă, care au o obstrucţie bronşică parţial reversibilă la corticoizi, prezintă o creştere a numărului de eozinofile în spută, lichidul de lavaj bronhoalveolar şi mucoasa bronşică, precum şi creşterea nivelelor proteinei cationice eozinofilice (PCE) în spută şi lichidul de lavaj bronhoalveolar.(33) De asemenea, în perioadele de exacerbare a BPOC, concentraţia de eozinofile din mucoasa bronşică este asemănătoare cu cea întâlnită la astmatici şi s-a asociat cu o creştere a expresiei RANTES în celulele epiteliale şi subepiteliale.(34) Influxul acestor celule în mucoasa bronşică este iniţiată de către procesul inflamator indus de fumat prin intermediul IL 8. Acest fapt este demonstrat de existenţa unei relaţii directe între nivelele PCE şi nivelele IL 8 în lichidul de lavaj bronhoalveolar al pacienţilor cu BPOC.(35) Pe de altă parte, astmaticul care prezintă o limitarea parţială a fluxului aeric la bronhodilatatoare prezintă aspecte inflamatorii bronşice diferite decât cele ale pacienţilor cu BPOC clasic indus de fumat. Deci, cele 2 afecţiuni par a fi două boli distincte, mai mult decât două expresii diferite ale aceluiaşi mecanism patogenic. Bibliografie 1. O` Donnell, Breen D, Wilsin S (2006) Inflammatory cells in the airways in COPD.Thorax; 61, Barnes P (2004) Mediators of chronic obstructive pulmonary disease. Pharmacol Rev 56, Cosio, MG, Ghezzo, H, Hogg, JC, et al (1998) The relations between structural changes in small airways and pulmonary-function tests. N Engl J Med 298,

7 4. Petty, TL, Silvers, GW, Stanford, RE, et al (1980) Small airway pathology is related to increased closing capacity and abnormal slope of phase III in excised human lungs. Am Rev Respir Dis 121, Vanhoutte, PM (1997) Airway epithelium and bronchial reactivity. Can J Physiol Pharmacol 20. Tedder, TF, Steeber, DA, Chen, A, et al (1995) The selectins: vascular adhesion molecules. FASEB J 9, Belaaouaj, A, McCarthy, R, Baumann, M, et al (1998) Mice lacking neutrophil elastase reveal impaired host defense against gram negative bacterial sepsis. Nat Med 4, , Adler, KB, Fischer, BM, Li, H, et al (1995) Hypersecretion of mucin in response to inflammatory mediators by guinea pig tracheal epithelial cells in vitro is blocked by inhibition of nitric oxide synthase. Am J Respir Cell Mol Biol 13, Berend, N (1991) Lobar distribution of bronchiolar inflammation in emphysema. Am Rev Respir Dis 124, Saetta, MP (1985) Loss of alveolar attachment. Am Rev Respir Dis 132, Cosio M, Mojo J, Cosio Monica (2002) Inflammation of the airways and lung parenchyma in COPD. Role of T cells. Chest 121,160S-165S 23. Ahmad, A, Sapsford, RJ, Devalia, JL, et al (1998) Human neutrophil elastase does not increase IL-8 production in bronchial epithelial cell lines [abstract]. Thorax 53,A56 9. Barnes P (2000) Mechanisms in COPD. Chest 117, 2: 10S-15S 24. Barnes JP, Cosio M G (2004) Characterization of T 10. Takizawa H, Tanaka M, Takami K et al (2001) lymphocytes in COPD Plos Medicine 1; e Increased expression of transforming growth beta1 in small airway epithelium from tobacco smokers and patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Am J Respir Crit Care Med 163: Saetta M, Marianni M (2002) Increased expression of the chemokine receptor CXCR3 and its ligand CXCL10 in peripheral airways of markers with COPD. Am J Resp Crit Care Med 165; Di Stefano Caromari G, Capelli A (2004) STAT 4 activation in smokers and patients with chronic obstructive pulmonary disease. Eur Resp J 24; Adler KB and Li Y (2001) Airway epithelium and mucus: intracellular signaling pathways for gene expression and secretion. Am J Respir Cell Mol Biol 25: Majo, J, Ghezzo, H, Cosio, MG (2001) Lymphocyte 12. Retamales I, Elliott WM, Meshi B, et al (2001) population and apoptosis in the lungs of smokers Amplification of inflammation in emphysema and its and their relation to emphysema. Eur Respir J association with latent adenoviral infection. Am J 17, Respir Crit Care Med 164: Frasca, L, Piazza, C, Piccolella, E (1998) CD4 & T- 13. Capelli A, Di Stefano A, Gnemmi I, et al (1999). Increased MCP-1 and MIP-1ß in bronchoalveolar lavage fluid of chronic bronchitis. Eur Respir J ;14: Traves SL, Smith SJ, Barnes PJ, Donnelly LE ncreased migration of monocytes from COPD patients towards GRO- is not mediated by an increase in CXCR2 receptor expression [abstract]. Am J Respir Crit Care Med;165(Suppl):A Lim S, Roche N, Oliver BG, Mattos W, et al (2000). Balance of matrix metalloprotease-9 and tissue inhibitor of metalloprotease-1 from alveolar macrophages in cigarette smokers, regulation by interleukin-10. Am J Respir Crit Care Med;162: cells orchestrate both amplification and deletion of CD8+ T-cells. Crit Rev Immunol 18, Abbas, AK, Lichtman, AH, Pober, JS (2000) Cellular and molecular immunology Saunders Text and Review Series 4th ed., New York, NY WB Saunders. 30. Majo, J, Ghezzo, H, Cosio, MG (2001) Lymphocyte population and apoptosis in the lungs of smokers and their relation to emphysema. Eur Respir J 17, Holt PG and Stumbles PA (2000) Regulation of immunologic homeostasis in peripheral tissues by dendritic cells: the respiratory tract as a paradigm. J Allergy Clin Immunol 105: Huang Q, Liu D, Majewski P, Schulte et al (2001) The plasticity of dendritic cell responses to pathogens and their components. Science (Wash DC) 294: Ohnishi, K, Takagi, M, Kurokawa, Y, et al (1998) Matrix metalloproteinase-mediated extracellular matrix protein degradation in human pulmonary emphysema. Lab Invest 78, Turato G, Zuin R, and Saetta M (2001) 17. Keatings VM and Barnes PJ (1997) Granulocyte activation markers in induced sputum: comparison between chronic obstructive pulmonary disease, asthma and normal subjects. Am J Respir Crit Care Med 155: Lacoste JY, Bousquet J, and Chanez P (1993) Eosinophilic and neutrophilic inflammation in asthma, chronic bronchitis and chronic obstructive pulmonary disease. J Allergy Clin Immunol 92: Stanescu D, Sanna A, Veriter C, et al(1996) Airways obstruction, chronic expectoration and rapid decline in FEV 1 in smokers are associated with increased levels of sputum neutrophils. Thorax 51: Pathogenesis and pathology of COPD. Respiration 68: Saetta M, Di Stefano A, Maestrelli P, Turato G, et al(1996) Airway eosinophilia and expression of interleukin-5 protein in asthma and in exacerbations of chronic bronchitis. Clin Exp Allergy 26: Keatings VM, Jatakanon A, Worsdell YM, and Barnes PJ (1997) Effects of inhaled and oral glucocorticoids on inflammatory indices in asthma and COPD. Am J Respir Crit Care Med 155: Adresa pentru corespondenţă: Conf Univ Florin Petrescu, Catedra de Semiologie Medicală, Imunologie şi Farmacologie Clinică, Universitatea de Medicină şi Farmacie din Craiova, Str. Petru Rareş nr. 2, Craiova, Dolj, semio@umfcv.ro 143