Sepsi e trombosi: esempio paradigmatico del legame tra infiammazione, infezione ed emostasi

La sepsi è la risposta dell’organismo (sotto forma di SIRS, Sindrome da Risposta Infiammatoria Sistemica) all’invasione di tessuti, fluidi o cavità corporee normalmente sterili da parte di microrganismi patogeni o potenzialmente tali, è spesso associata a ipercoagulabilità, che contribuisce all’insorgenza di trombosi localizzata, alla CID (Coagulazione Intravascolare Disseminata, caratterizzata da trombosi microvascolare diffusa) e alla conseguente sindrome di disfunzione multiorgano.

Per definizione, la CID è un processo patologico dinamico caratterizzato da una marcata e continua attivazione della coagulazione. Ciò porta a diffusi depositi di fibrina nel microcircolo (trombosi e disfunzione dell’organo) e consumo di piastrine e proteine della coagulazione (con conseguenti emorragie). Nella pratica clinica, è difficile arrivare al sanguinamento perché le piastrine devono essere inferiori a 30.000 e i fattori della coagulazione inferiori al 30% ; l’evenienza più drammatica nelle unità d’emergenza è la trombosi, che può portare alla disfunzione multiorgano (MODs). La sepsi si associa, solitamente, ai batteri Gram -, ma può verificarsi anche a causa dei Gram + (in realtà, recenti studi clinici hanno dimostrato che l’incidenza tra Gram + e Gram – è praticamente uguale).

La fisiopatologia della CID associata alla sepsi è estremamente complessa e ancora oggetto di studi; l’evento chiave è la risposta infiammatoria sistemica all’agente infettivo: in altri termini, in seguito alla presenza in circolo di un microrganismo si verifica una over-espressione dei mediatori infiammatori (una vera tempesta citochinica). I patogeni e/o le citochine attivano la coagulazione e quando la fibrina supera il 5% del fibrinogeno questa si deposita nel microcircolo.

Nella sepsi, l’agente patogeno e la risposta infiammatoria associata portano alla formazione di fibrina e alla sua deposizione mediante tre meccanismi simultanei: 1) up-regolazione dei pathway procoagulanti, 2) down-regolazione dei meccanismi anticoagulanti fisiologici e 3) soppressione della fibrinolisi.

Il TF (Tissue Factor) riveste un ruolo centrale nella CID associata alla sepsi; alcuni studi hanno dimostrato che se viene bloccato il TF (ad esempio mediante l’uso di anticorpi) è possibile prevenire la CID e gli effetti letali della sepsi sugli animali. Se invece si inibisce l’attivazione del sistema di contatto, l’animale sviluppa comunque la CID, ma in forma meno grave (l’ipotesi è che bloccando il sistema di contatto si formi meno bradichinina). In aggiunta a ciò, alti livelli plasmatici di TF in pazienti con sepsi sono associati ad un aumento dei marker plasmatici dell’attivazione della coagulazione (come il complesso Trombina-Antitrombina).

Da dove viene il TF?

Quando i monociti e le cellule endoteliali vengono incubati con stimoli infiammatori (citochine, LPS, C5a, chemochine), il TF viene espresso sulla loro superficie. I neutrofili esprimono il TF se stimolati con P-selectina, FMLP e C5a, le piastrine invece se stimolate con antagonisti come ADP, collagene e trombina. Anche le cellule attivate che andranno poi incontro ad apoptosi sono in grado di formare microvescicole o microparticelle che trasportano il TF. Queste microvescicole possono interagire con altre cellule (le piastrine, ad esempio) e tramite la fusione tra la piastrina e la microparticella il TF viene espresso dalla piastrina stessa. Sappiamo che la piastrina esprime la P-selectina, mentre il leucocita ha sulla sua superficie la PSGL-1, ma al tempo stesso anche l’endotelio attivato può esprime la P-selectina.  

Nonostante tutte le cellule appena citate possano contribuire ad un’anomala espressione del TF in vivo, molti studi indicano l’attivazione dei monociti-macrofagi come principale trigger della coagulazione durante la sepsi. In modelli animali con sepsi o endotossiemia, l’espressione del TF (in termini di mRNA e proteina) risulta aumentata in importanti organi target dove spesso si verifica la deposizione della fibrina durante la CID; tra questi ricordiamo il fegato, i reni, la milza e il cervello.

A livello cellulare, l’espressione del TF è principalmente rilevata nei monociti del microcircolo e macrofagi infiltrati nei tessuti coinvolti. Negli stessi animali, i monociti del sangue periferico e macrofagi di diversa origine esprimono una notevole attività del TF. In aggiunta a ciò, un deficit genetico del TF o la delezione del gene che codifica per il TF in cellule emopoietiche riduce la CID indotta da LPS, l’infiammazione e la mortalità nei topi.

Un’aumentata espressione del TF nei monociti-macrofagi è stata anche documentata in soggetti volontari dopo la somministrazione di basse dosi di endotossine. I pazienti con sepsi e endotossiemia sono stati collegati a MODs gravi, con esito letale (più alti sono i livelli di TF e più probabile è il rischio di morte). Ulteriori evidenze dell’importante ruolo dei monociti-macrofagi provengono da studi sulle microvescicole; in topi con endotossiemia, l’attività del TF delle microparticelle era collegata all’attivazione della coagulazione. In aggiunta a ciò, l’aumentata circolazione di microparticelle TF-positive provenienti da monociti è stata rilevata in pazienti con sepsi meningococcica. Sorprendentemente, e in contrasto con quanto dimostrato in vitro, le cellule endoteliali erano negative per il TF in molti studi animali (tranne poche eccezioni). Inoltre, la delezione del gene per il TF nelle cellule endoteliali non ha un effetto significativo sull’attivazione della coagulazione in topi con endotossiemia. Inoltre, anche il ruolo dei neutrofili e delle piastrine, come fonte diretta di TF in vivo durante la sepsi, rimane controverso.

RIDUZIONE DEI MECCANISMI ANTICOAGULANTI FISIOLOGICI

In condizioni fisiologiche, le cellule endoteliali esprimono molecole coinvolte in un pathway anticoagulante, ovvero la trombomodulina (TM), il recettore endoteliale della proteina C (EPCR), la proteina S (PS), l’inibitore del tissue factor (TFPI) e l’eparan solfato, proteoglicano simile all’eparina.

Poiché l’endotelio gioca un ruolo fondamentale per quanto concerne la risposta dell’ospite alla sepsi e poiché è il target dei mediatori dell’infiammazione, il meccanismo con il quale l’endotelio blocca la coagulazione, nello specifico il pathway della proteina C, è stato ampiamente studiato in relazione alla sepsi. In primis, diciamo che la proteina C è una proteina vitamina K-dipendente, precursore dell’enzima anticoagulante APC. La proteina C è attivata dalla THR con un’efficienza catalitica molto bassa: è necessario l’intervento del cofattore trombomodulina, glicoproteina di membrana associata alle cellule endoteliali.

In aggiunta a ciò, il fattore endoteliale EPCR lega la proteina C velocizzando ulteriormente la reazione. La proteina C attivata (APC) si lega ai fosfolipidi, con il suo cofattore proteina S, e degrada tramite più tagli il fattore Va e VIIIa. Ora, quando l’endotelio è stimolato da citochine o endotossine accade che la trombina si lega meno alla trombomodulina e non è più in grado di attivare la proteina C.

Quindi, gli stessi agenti che stimolano il TF nei monociti possono ridurre meccanismi anticoagulanti, perché influenzano l’endotelio e abbassano i livelli di inibitori. Per quanto riguarda la proteina C, si è riscontrata nei pazienti con sepsi una ridotta espressione di TM/EPCR e sintesi di PS nelle cellule endoteliali in risposta agli stessi stimoli che inducono il TF. Si è riscontrata anche una riduzione dei livelli plasmatici di PC per consumo (livelli bassi sono associati ad un alto tasso di mortalità). In aggiunta a ciò, sempre in condizioni di sepsi, si è riscontrata una ridotta espressione di eparan-solfato endoteliale in risposta agli stessi stimoli che inducono il TF e bassi livelli plasmatici di antitrombina per consumo (associati ad alto tasso di mortalità).

INIBIZIONE DEL PATHWAY FIBRINOLITICO

Fisiologicamente, l’endotelio produce t-PA e PAI-1: il t-PA ha una concentrazione di circa 5 ng/ml mentre il PAI-1 circa 10-20 ng/ml ed è una SERPIN (serin proteasi inibitor). Quando l’endotelio è esposto a stimoli pro infiammatori i livelli di t-PA diminuiscono e si verifica una sintesi eccessiva di PAI-1: in altri termini, la fibrinolisi non parte.

Alla luce di tutto ciò, si fa chiara l’idea che approfondire il legame tra sepsi, processo infiammatorio e coagulopatie potrebbe portare a nuove strategie terapeutiche e diagnostiche.

Fabrizio Visino

Fonte: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26305237

 

 

 

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