Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

24.8: Onsteking
INHOUDSOPGAVE

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Inflammation
 
TRANSCRIPT

24.8: Inflammation

24.8: Onsteking

Overview

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.

Overzicht

Als reactie op weefselschade en infectie initiëren mestcellen een ontsteking. Mestcellen geven chemicaliën af die de doorlaatbaarheid van aangrenzende bloedcapillairen vergroten en extra immuuncellen naar de wond of infectieplaats trekken. Neutrofielen zijn fagocytische leukocyten die de bloedbaan verlaten en binnendringende microben overspoelen. Bloedstollende bloedplaatjes sluiten de wond af en vezels vormen een schavot voor wondgenezing. Macrofagen overspoelen verouderende neutrofielen om de acute ontstekingsreactie te beëindigen.

Acute ontsteking beschermt het lichaam

Weefselletsel en infectie zijn de belangrijkste oorzaken van acute ontsteking. Ontsteking beschermt het lichaam door de oorzaak van weefselschade weg te nemen en de verwijdering van celresten als gevolg van de aanvankelijke schade en de daarmee verband houdende immuuncelactiviteit te starten. Ontsteking omvat bemiddelaars van zowel het aangeboren als het adaptieve immuunsysteem. Een goede regulatie van ontsteking is cruciaal om de ziekteverwekker te verwijderen en celresten te verwijderenzonder daarbij gezond weefsel overdreven te beschadigen. Als ontstekingsprocessen niet goed worden gereguleerd, kunnen chronische ontstekingen ontstaan die vaak fataal zijn.

Mastcellen initiëren en reguleren ontstekingen

Mestcellen zijn de eersten die reageren op weefselletsel, omdat ze zich voornamelijk bevinden in gebieden die in contact staan met de buitenkant: de huid, darmen en luchtwegen. Mestcellen hebben een arsenaal aan receptoren op hun celoppervlak en kunnen daarom worden geactiveerd door een breed scala aan stimuli, zoals microbiële antigenen, producten van complementactivering, dierlijk gif en schade-geassocieerde moleculaire patronen, die cellulaire schade of stress signaleren.

Na activering gaan mestcellen complexe bidirectionele interacties aan met macrofagen, mesenchymale stamcellen, dendritische cellen, natuurlijke killercellen en B- en T-cellen. Deze interacties worden gemedieerd door een cocktail van chemische signalen die mestcellen afgeven aan het omringende weefsel. Het effect van deze chemicaliën is twee-fold: ze trekken effectorcellen van het immuunsysteem aan die het chemische spoor (chemotaxis) volgen en de omliggende bloedvaten aantasten. Een van de chemicaliën die vrijkomt door mestcellen is bijvoorbeeld histamine, dat de doorlaatbaarheid van haarvaten verhoogt in een proces dat vasodilatatie wordt genoemd. Deze uitzetting van lokale bloedvaten vergemakkelijkt op zijn beurt de bloedstroom naar het beschadigde weefsel, wat resulteert in roodheid en warmte.

Neutrofielen richten zich op vreemde elementen met geavanceerde methoden

Vasodilatatie zorgt er ook voor dat fagocytische neutrofielen de bloedbaan kunnen verlaten, een proces dat leukocyt-extravasatie of diapedese wordt genoemd. Neutrofielen volgen het chemische spoor achtergelaten door mestcellen en komen het weefsel binnen door zich door de nu verwijde knooppunten in de haarvaten te persen. Op de plaats van infectie vangen ze pathogenen op via neutrofiele extracellulaire vallen (NET's) die zijn gevormd uit DNA-vezels en eiwitten. Neutrofielen overspoelen indringers (in een proces dat bekend staat als fagocytose) of geven antimicrobiële components (degranulatie). Neutrofielen zijn van korte duur (uren of dagen) en worden in latere fasen van de ontstekingsreactie vervangen door macrofagen en lymfocyten.

Bloedplaatjes bevorderen het sluiten van wonden en genezing

Bloedplaatjes (ook wel trombocyten genoemd) zijn celfragmenten zonder kernen die een bestanddeel van bloed zijn en afkomstig zijn van megakaryocyten in het beenmerg. Ze volgen ook het chemische signaal van mestcellen naar het aangetaste weefsel. Bloedplaatjes geven groeifactoren af om wondgenezing te induceren, verstoord weefsel te herstellen door te aggregeren als reactie op schade aan bloedvaten en kunnen zelfs pathogenen overspoelen.

Chronische ontsteking is de meest voorkomende doodsoorzaak

Drie van de vijf mensen in de wereld sterven als gevolg van chronische ontstekingsziekten, zoals beroerte, chronische aandoeningen van de luchtwegen, hartaandoeningen, sommige vormen van kanker, obesitas en diabetes. Een goede regulering van ontstekingsprocessen is daarom cruciaal voor een goede lichaamsfunctie.

Atherosclerose is de vernauwingg slagaders als gevolg van de vorming van plaques langs de bekleding van de bloedvaten. Smallere vaten transporteren minder bloed, wat de zuurstofstroom belemmert. De verminderde zuurstofstroom is een probleem dat wordt veroorzaakt door atherosclerose. Een bijkomend probleem is de mogelijke scheuring van de plaque, waardoor bloedstolling wordt veroorzaakt, waardoor de bloedstroom verder wordt verminderd of volledig wordt geblokkeerd. Afhankelijk van welke slagaders zijn aangetast, kan de functie van het hart, de hersenen, de armen, de benen, het bekken en de nieren worden aangetast, met mogelijk fatale gevolgen.

De vorming van plaques begint met een kleine verwonding van het vat, waardoor een acute ontstekingsreactie ontstaat, waaronder vaatverwijding. Neutrofielen en monocyten kunnen dan via diapedese onder het endotheel (de bekleding van het bloedvat) bewegen. Monocyten differentiëren tot macrofagen en beginnen via fagocytose vrij low-density lipoprotein (LDL) op te nemen. Het proces gaat door totdat macrofagen beladen zijn met vet, waarna ze schuimcel worden genoemdls. Een opeenhoping van schuimcellen wordt een vette streep genoemd, het eerste visuele teken van atherosclerose dat later kan veranderen in een verharde plak.

Bij atherosclerose stopt de initiële ontstekingsreactie niet, maar wordt deze chronisch, waardoor steeds meer immuuncellen worden aangetrokken. Ontstekingsremmende signalen vervangen geen pro-inflammatoire signalen en dode effectorcellen worden niet voldoende verwijderd, waardoor een massa dode cellen (necrotisch centrum) in de vetstreek ontstaat. Het begin en de progressie van atherosclerose kunnen worden vertraagd door de hoeveelheid LDL-cholesterol in het bloed te minimaliseren, een gematigde lichaamsbeweging aan te houden, niet te roken en bepaalde medicijnen te nemen.


Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter