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24.8: Inflamación

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24.8: Inflammation

24.8: Inflamación


In response to tissue injury and infection, mast cells initiate inflammation. Mast cells release chemicals that increase the permeability of adjacent blood capillaries and attract additional immune cells to the wound or site of infection. Neutrophils are phagocytic leukocytes that exit the bloodstream and engulf invading microbes. Blood clotting platelets seal the wound and fibers create a scaffold for wound healing. Macrophages engulf aging neutrophils to end the acute inflammatory response.

Acute Inflammation Protects the Body

Tissue injury and infection are the primary causes of acute inflammation. Inflammation protects the body by eliminating the cause of tissue injury and initiating the removal of cell debris resulting from the initial damage and related immune cell activity. Inflammation involves mediators of both the innate and adaptive immune system. Proper regulation of inflammation is crucial to clear the pathogen and remove cell debris without overly damaging healthy tissue in the process. If inflammatory processes are not properly regulated, chronic inflammation can arise that is often fatal.

Mast Cells Initiate and Regulate Inflammation

Mast cells are the first to respond to tissue injury, as they are primarily located in areas that have contact with the exterior: the skin, gut, and airways. Mast cells have an arsenal of receptors on their cell surface and can hence be activated by a wide variety of stimuli, such as microbial antigens, products of complement activation, animal venom and damage-associated molecular patterns, which signal cellular damage or stress.

Upon activation, mast cells engage in complex bidirectional interactions with macrophages, mesenchymal stem cells, dendritic cells, natural killer cells, and B and T cells. These interactions are mediated by a cocktail of chemical signals that mast cells release into the surrounding tissue. The effect of these chemicals is two-fold: they attract effector cells of the immune system that follow the chemical trail (chemotaxis) and affect surrounding blood vessels. For instance, one of the chemicals released by mast cells is histamine, which increases the permeability of capillaries in a process called vasodilation. This expansion of local blood vessels, in turn, facilitates blood flow to the injured tissue, resulting in redness and warmth.

Neutrophils Target Foreign Elements with Sophisticated Methods

Vasodilation also allows phagocytic neutrophils to leave the bloodstream, a process called leukocyte extravasation, or diapedesis. Neutrophils follow the chemical trail left by mast cells and enter the tissue by squeezing through the now widened junctions in the capillaries. At the site of infection, they capture pathogens via neutrophil extracellular traps (NETs) that are formed of DNA fibers and proteins. Neutrophils engulf invaders (in a process known as phagocytosis) or release antimicrobial components (degranulation). Neutrophils are short-lived (hours or days) and are replaced by macrophages and lymphocytes in later phases of the inflammatory response.

Platelets Promote Closure of Wounds and Healing

Platelets (also called thrombocytes) are cell fragments with no nuclei that are a constituent of blood and derived from bone marrow megakaryocytes. They also follow the chemical signal of mast cells to the affected tissue. Platelets release growth factors to induce wound healing, patch disrupted tissue by aggregating in response to blood vessel damage and can even engulf pathogens.

Chronic Inflammation Is the Most Common Cause of Death

Three of five people in the world die due to chronic inflammatory diseases, such as stroke, chronic respiratory diseases, heart disorders, some cancers, obesity, and diabetes. The proper regulation of inflammatory processes is therefore crucial for proper bodily function.

Atherosclerosis is the narrowing of arteries due to the formation of plaques along the lining of the blood vessels. Narrower vessels transport less blood, which hinders oxygen flow. The reduced oxygen flow is one problem caused by atherosclerosis. An additional issue is the potential rupture of the plaque, which triggers blood clotting, further reducing or totally blocking the blood flow. Depending on which arteries are affected, the function of the heart, brain, arms, legs, pelvis, and kidneys can be impaired, with potentially fatal consequences.

The formation of plaques starts with a small injury of the vessel, initiating an acute inflammatory response, including vasodilation. Neutrophils and monocytes can then move beneath the endothelium (the lining of the blood vessel) via diapedesis. Monocytes differentiate into macrophages and start to take up free low-density lipoprotein (LDL) via phagocytosis. The process continues until macrophages are laden with fat, at which point they are referred to as foam cells. An accumulation of foam cells is called a fatty streak, the first visual sign of atherosclerosis that might later turn into a hardened plaque.

In atherosclerosis, the initial inflammatory response does not stop, but becomes chronic, recruiting more and more immune cells. Anti-inflammatory signals do not replace pro-inflammatory signals, and dead effector cells are not adequately removed, creating a mass of dead cells (necrotic center) in the fatty streak. The onset and progression of atherosclerosis can be delayed by minimizing the amount of LDL cholesterol in the blood, maintaining a moderate physical exercise regimen, refraining from smoking, and taking certain medications.

Visión general

En respuesta a la lesión e infección tisular, las células del mástil inician la inflamación. Las células del mástil liberan sustancias químicas que aumentan la permeabilidad de los capilares sanguíneos adyacentes y atraen células inmunitarias adicionales a la herida o al lugar de la infección. Los neutrófilos son leucocitos fagocíticos que salen del torrente sanguíneo y envuelven microbios invasores. Las plaquetas de coagulación de la sangre sellan la herida y las fibras crean un andamio para la cicatrización de heridas. Los macrófagos envuelven neutrófilos de envejecimiento para poner fin a la respuesta inflamatoria aguda.

La inflamación aguda protege el cuerpo

La lesión e infección tisular son las principales causas de inflamación aguda. La inflamación protege el cuerpo eliminando la causa de la lesión tisular e iniciando la eliminación de los desechos celulares resultantes del daño inicial y la actividad de las células inmunitarias relacionadas. La inflamación involucra mediadores del sistema inmunitario innato y adaptativo. La regulación adecuada de la inflamación es crucial para eliminar el patógeno y eliminar los desechos celulares sin dañar excesivamente el tejido sano en el proceso. Si los procesos inflamatorios no están adecuadamente regulados, puede surgir inflamación crónica que a menudo es mortal.

Las células del mástil inician y regulan la inflamación

Las células del mástil son las primeras en responder a lesiones tisulares, ya que se encuentran principalmente en áreas que tienen contacto con el exterior: la piel, el intestino y las vías respiratorias. Las células del mástil tienen un arsenal de receptores en su superficie celular y por lo tanto pueden ser activados por una amplia variedad de estímulos, tales como antígenos microbianos, productos de activación de complemento, veneno animal y patrones moleculares asociados al daño, que señalan daño celular o estrés.

Tras la activación, las células del mástil participan en interacciones bidireccionales complejas con macrófagos, células madre mesenquimales, células dendríticas, células asesinas naturales y células B y T. Estas interacciones están mediadas por un cóctel de señales químicas que las células del mástil liberan en el tejido circundante. El efecto de estas sustancias químicas es doble: atraen células efectores del sistema inmunitario que siguen el rastro químico (quimiotaxis) y afectan los vasos sanguíneos circundantes. Por ejemplo, uno de los productos químicos liberados por las células del mástil es la histamina, que aumenta la permeabilidad de los capilares en un proceso llamado vasodilatación. Esta expansión de los vasos sanguíneos locales, a su vez, facilita el flujo sanguíneo al tejido lesionado, lo que resulta en enrojecimiento y calor.

Los neutrófilos se dirigen a elementos extraños con métodos sofisticados

La vasodilatación también permite que los neutrófilos fagocíticos salgan del torrente sanguíneo, un proceso llamado extravasación de leucocitos o diapedesis. Los neutrófilos siguen el rastro químico dejado por las células del mástil y entran en el tejido apretando a través de las uniones ahora ensanchadas en los capilares. En el lugar de la infección, capturan patógenos a través de trampas extracelulares de neutrófilos (NET) que se forman de fibras y proteínas de ADN. Los neutrófilos envuelven a los invasores (en un proceso conocido como fagocitosis) o liberan componentes antimicrobianos (degranulación). Los neutrófilos son de corta duración (horas o días) y son reemplazados por macrófagos y linfocitos en fases posteriores de la respuesta inflamatoria.

Las plaquetas promueven el cierre de heridas y la curación

Las plaquetas (también llamadas trombocitos) son fragmentos celulares sin núcleos que son un componente de la sangre y derivados de megacariocitos de médula ósea. También siguen la señal química de las células del mástil al tejido afectado. Las plaquetas liberan factores de crecimiento para inducir la cicatrización de heridas, parchear el tejido alterado mediante la agregación en respuesta al daño de los vasos sanguíneos e incluso puede engullir patógenos.

La inflamación crónica es la causa más común de muerte

Tres de cinco personas en el mundo mueren debido a enfermedades inflamatorias crónicas, como accidente cerebrovascular, enfermedades respiratorias crónicas, trastornos cardíacos, algunos tipos de cáncer, obesidad y diabetes. Por lo tanto, la regulación adecuada de los procesos inflamatorios es crucial para una correcta función corporal.

La aterosclerosis es el estrechamiento de las arterias debido a la formación de placas a lo largo del revestimiento de los vasos sanguíneos. Los vasos más estrechos transportan menos sangre, lo que dificulta el flujo de oxígeno. La reducción del flujo de oxígeno es un problema causado por la aterosclerosis. Un problema adicional es la posible ruptura de la placa, que desencadena la coagulación de la sangre, reduciendo aún más o bloqueando totalmente el flujo sanguíneo. Dependiendo de las arterias afectadas, la función del corazón, el cerebro, los brazos, las piernas, la pelvis y los riñones puede verse afectada, con consecuencias potencialmente mortales.

La formación de placas comienza con una pequeña lesión del vaso, iniciando una respuesta inflamatoria aguda, incluyendo vasodilatación. Los neutrófilos y monocitos pueden moverse por debajo del endotelio (el revestimiento del vaso sanguíneo) a través de la diapedesis. Los monocitos se diferencian en macrófagos y comienzan a tomar lipoproteínas de baja densidad (LDL) libres a través de la fagocitosis. El proceso continúa hasta que los macrófagos están cargados de grasa, momento en el que se conocen como células de espuma. Una acumulación de células de espuma se llama una raya grasa, el primer signo visual de aterosclerosis que más tarde podría convertirse en una placa endurecida.

En la aterosclerosis, la respuesta inflamatoria inicial no se detiene, sino que se vuelve crónica, reclutando cada vez más células inmunitarias. Las señales antiinflamatorias no reemplazan las señales proinflamatorias, y las células efectores muertas no se eliminan adecuadamente, creando una masa de células muertas (centro necrótico) en la raya grasa. La aparición y progresión de la aterosclerosis puede retrasarse minimizando la cantidad de colesterol LDL en la sangre, manteniendo un régimen de ejercicio físico moderado, absteniéndose de fumar y tomando ciertos medicamentos.

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