Logo após a implantação de um biomaterial, são desencadeadas uma série de reações com o propósito de prevenir o dano do tecido, isolar e destruir o material estranho e iniciar o processo de reparação. Um dos primeiros processos é a resposta de fase aguda, que pode levar à destruição ou rejeição do material, ou à inflamação crónica (Anderson, 2001).
A interação entre o biomaterial e o sangue leva a uma alteração na concentração de alguns componentes do plasma como a proteína amilóide A sérica, proteína C-reativa, fibrinogénio ou alfa-1-antitripsina (Fournier et al., 2003). O sangue começa a coagular à volta do implante, consequentemente as proteínas sanguíneas e do tecido (imunoglobulinas, componentes do complemento, transferrina, albumina) entram em contacto com o material (Rihova, 2000). Posto isto, ocorre a adsorção de proteínas à superfície do biomaterial (Wilson
et al., 2005). Durante esta fase, sinais de estímulo no local do implante, mediados pelas
integrinas, dão início ao recrutamento de leucócitos, bem como a sua adesão na superfície do implante e à sua ativação (McNally e Anderson, 2002).
As células polimorfonucleares (neutrófilos, eosinófilos e basófilos) são o principal tipo de leucócitos presentes na fase aguda, sendo os neutrófilos os mais representativos pelo facto de serem as células brancas mais numerosas e por isso serem rapidamente recrutadas para o local do implante. Estas células migram dos vasos sanguíneos para os tecidos perivasculares e para o local do implante (Anderson, 2001; Anderson et al., 2008).
As células polimorfonucleares (PMNs) e as plaquetas associadas ao extravasamento sanguíneo libertam vários fatores que amplificam a resposta inflamatória e que são responsáveis pelo recrutamento de outras células da inflamação (Szpaderska et al., 2003).
Figura 4 - Variação temporal da inflamação aguda, crónica e tecido de granulação em resposta ao implante de
Algumas citocinas pro-inflamatórias ativam neutrófilos que migram através da parede de células endoteliais para o local da lesão, levando à expressão de vários tipos de moléculas fundamentais para a adesão e diapedese de leucócitos. Quando as PMNs entram em contacto com as proteínas e integrinas que revestem a superfície do implante iniciam o processo de fagocitose, libertando vários tipos de substâncias ativas e proteases (Nimeri et al., 2003; Eming et al., 2007). Normalmente, alguns dias depois da lesão o número de PMNs reduz-se significativamente sendo gradualmente substituídas por macrófagos e monócitos (Anderson et
al., 2008).
O efeito da lesão e do biomaterial in situ conduz as células a produzir fatores químicos que medeiam as respostas celulares da inflamação. Os principais mediadores químicos responsáveis pela fase aguda da inflamação são as citocinas IL-1, IL-6 e o factor de necrose tumoral (TNF)-α (Preshaw e Taylor, 2011).
4.3.1.1. Mediadores químicos na resposta inflamatória
Os mediadores químicos possuem a capacidade de guiar a resposta do tecido após o implante de um biomaterial, ou seja, ajudam a direccionar a ação das células inflamatórias e de cicatrização. Os principais mediadores químicos envolvidos nestes processos são as citocinas, as quimiocinas e os fatores de crescimento. O progresso da inflamação e o sucesso da cicatrização dependem destes mediadores químicos que consistem em polipéptidos biologicamente ativos que alteram o crescimento, diferenciação e metabolismo das células alvo (Barrientos et al., 2008).
As citocinas são uma grande família de proteínas, péptidos e glicoproteínas que desempenham um papel de sinalização intercelular (Gonzales-Simon e Eniola-Adefeso, 2012). As citocinas são produzidas por uma grande diversidade de células como macrófagos, linfócitos, fibroblastos, células endoteliais e monócitos, e influenciam o comportamento de outras células através da sua ligação a recetores específicos. As quimiocinas são citocinas que possuem propriedades quimioatrativas e juntamente com as citocinas desempenham um papel fundamental na iniciação e manutenção da resposta inflamatória e no processo de cicatrização (Tabela 5) (Esche et al., 2005; Gonzales-Simon e Eniola-Adefeso, 2012). Os fatores de crescimento atuam como moléculas de sinalização entre células e estimulam o crescimento celular, a proliferação, a cicatrização e a diferenciação celular (Barrientos et al., 2008).
Tabela 5 - Citocinas e quimiocinas envolvidas na inflamação (adaptada de Janeway et al., 2001).
Efeitos inflamatórios
Citocinas
IL-1 α e IL-1β Resposta da fase aguda
Aumento da produção de neutrófilos Libertação de prostaglandinas
TNF-α Ativação de macrófagos
Indução de moléculas de adesão
Ativação de neutrófilos e a sua ligação ao endotélio
IL-6 Resposta da fase aguda
IFN-α (interferão alfa) e IFN-β (interferão beta) Ativação de macrófagos
Induz a citotoxicidade dos linfócitos natural killers (NK) Quimiocinas
IL-8 Agente quimiotático para neutrófilos
Promove aderência de neutrófilos a células endoteliais
MCP-1 (proteína quimiotática de monócitos) Ativação de macrófagos
MIP-1 α (proteína inflamatória de macrófagos) Agente quimiotático para neutrófilos e linfócitos NK
As citocinas, os fatores de crescimento e a quimiocinas envolvidas no processo de inflamação e cicatrização podem ser classificadas como “pro” e “anti” em termos de cicatrização e inflamação. A interleucina 2 (IL-2), a IL-6, a IL-8 e o TNF-α são classificados como pró-inflamatórias e anti-cicatrização, uma vez que promovem a inflamação através da ativação celular das células inflamatórias (Brodbeck et al., 2002; Brodbeck et al., 2003). As quimiocinas MIP-1 α e a MCP-1 possuem a mesma classificação das citocinas anteriores pois impulsionam o recrutamento de monócitos, macrófagos e linfócitos T (Brodbeck et al., 2003). Já o antagonista do recetor da IL-1 (IL-1RA), a IL-4, a IL-13 e o fator de transformação do crescimento beta (TGF-ß) inibem a resposta inflamatória e promovem a cicatrização do tecido. A IL-1ß é uma citocina pró-inflamatória e pró-cicatrização pelo facto de ativar as células inflamatórias e de cicatrização, ao passo que a IL-10 atua de maneira oposta à IL-1ß (Brodbeck et al., 2002). O fator de crescimento endotelial vascular (VEGF) é classificado como pró-inflamatório e pró-cicatrização já que está envolvido na vasodilatação, de modo a manter a inflamação, e na angiogenese (Schutte et al., 2009).
As citocinas pró-inflamatórias IL-1b, TNF-α, e IFN-g participam no recrutamento de neutrófilos e as restantes PMNs para o local da inflamação. As PMNs representam também
uma fonte significativa de sinais imunorreguladoras pois sintetizam os seus próprios mediadores químicos como a IL-8. Algumas citocinas como a IL-1 e a IL-6, são libertadas no início da reação inflamatória por células do tecido lesado. Mais tarde, depois da chegada de leucócitos ao local da inflamação, estes são ativados pelos seus antigénios e começam a secretar as suas próprias citocinas, que favorecem e potenciam a ativação de migração de outras células para o local da inflamação (Anderson et at., 2008).