background image

Inflammation 


background image

Inflammation

  

is a protective response intended to eliminate 
the initial cause of cell injury as well as the 
necrotic cells and tissues resulting from the 
original insult 


background image

A double edge sword? 

Although inflammation helps clear infections 
and other noxious stimuli and initiates repair, 
the inflammatory reaction and the subsequent 
repair process can cause considerable harm


background image

Injurious stimuli cause a protective 
vascular connective tissue reaction 

called “inflammation” 
 

-Dilute 
-Destroy 
-Isolate 
-Initiate repair 
 


background image

Definition: is the response of living 
tissue to injurious agent.
 


background image

Etiology: 
1- Physical Agents: Mechanical trauma, 
extremes of temperature, radiation. 
2- Chemical Agents and Drugs: Industrial and 
occupational hazards, such as asbestos. 
3- Infectious Agents. 
4- Tissue necrosis. 
5- Immune reaction. 
6- Foreign body. 


background image

Classification of inflammation: 
 
1- Acute 
 
2- Chronic 


background image

Acute inflammation: 
 
Is a rapid host response that serves to 
deliver 

leukocytes

 and 

plasma proteins

such as antibodies, to sites of infection 
or tissue injury. 


background image

Etiology of Acute Inflammation: 

Acute inflammatory reactions may be triggered 
by a variety of stimuli: 

1

• Infections 

(bacterial, viral, fungal, parasitic) and 

microbial toxins. 

2

• Tissue necrosis

 from any cause, including ischemia (as 

in a myocardial infarct), trauma, and physical and 
chemical injury. 

3

• Foreign bodies 

(splinters, dirt, sutures) typically elicit 

inflammation because they cause traumatic tissue injury 
or carry microbes. 

4

• Immune reactions

 (also called hypersensitivity 

reactions). 


background image

Cardinal Signs of Inflammation

 

Redness : Hyperaemia. 

Warm : Hyperaemia. 

Pain : Nerve, Chemical mediators 

Swelling : Exudation 

Loss of Function: Pain 


background image

Tissue oedema 

Neutrophil margination ….  And emigration 


background image

background image

Changes of acute inflammation: 

A- Vascular changes: which includes: 

 

(1) Changes in vascular caliber and blood flow: 

First: 

there is a transient constriction of arterioles, lasting 

a few seconds. 

Second: 

vasodilation which involves the 

arterioles

 and 

then leads to 

opening of new capillary beds

, the result is 

increased blood flow, which is the cause of heat and 
redness (erythema) at the site of inflammation, 

vasodilation is induced by the action of several mediators, 
notably histamine and nitric oxide (NO). 
Third: 

slowing of blood flow (stasis) as a result of 

the loss 

of fluid

increased vessel diameter

, concentration of red 

cells in small vessels, and increased viscosity of the 
blood


background image

background image

(2) Changes in the in vascular structure: (increased 
vascular permeability) 

 
Increased vascular permeability leads to the 
escape of a protein-rich exudate into the 
extravascular tissue, causing edema. Several 
mechanisms are responsible for the increased 
vascular permeability: 


background image

background image

B- Cellular changes: which includes 

(1) Emigration of the leukocytes from the 
microcirculation: 

Leukocyte Adhesion to Endothelium. 
Leukocyte Migration through Endothelium. 

(2) Accumulation of the leukocytes in the 
focus of injury: 

Chemotaxis of Leukocytes. 

(3) Activation of the leukocytes to 
eliminate the offending agent: 

Recognition of Microbes and Dead Tissues 
Removal of the Microbes and Dead Tissues 


background image

(1) Emigration of the leukocytes from 
the microcirculation. 

Leukocyte Adhesion to Endothelium. 

Margination: 

is the process of leukocyte 

redistribution, because blood flow slows 
early in inflammation (stasis), more white 
cells assume a peripheral position along 
the endothelial surface. 


background image

Rolling: 

is the process of leukocytes adhesion 

transiently to the endothelium, detach and bind 
again, thus rolling on the vessel wall. 
Rolling is mediated by a family of proteins called 
selectins (adhesion molecules). There are three 
types of selectins: one expressed on leukocytes 
(L-selectin), one on endothelium (E-selectin), and 
one on platelets and on endothelium (P-selectin). 
 

Adhesion: 

is the process of leukocytes adhesion 

firmly to the endothelium, firm adhesion is 
mediated by a family of proteins called integrins 
(VLA-4, LFA-1 and Mac-1) 


background image

Leukocyte Migration through Endothelium. 

The next step is migration of the leukocytes through 
the endothelium, called transmigration or diapedesis. 
Transmigration of leukocytes occurs mainly in 
postcapillary venules. Chemokines act on the 
adherent leukocytes and stimulate the cells to migrate 
through interendothelial spaces toward the chemical 
concentration gradient, (toward the site of injury or 
infection where the chemokines are being produced), 
after traversing the endothelium, leukocytes penetrate 
the basement membrane, by secreting collagenases, 
and enter the extravascular tissue. 


background image

(2) Accumulation of the leukocytes in the 
focus of injury. Chemotaxis of Leukocytes. 

After exiting the circulation, leukocytes emigrate 
in tissues toward the site of injury by 
a process called chemotaxis, which is defined 
as locomotion oriented along a chemical 
gradient. 


background image

Both exogenous and endogenous 
substances can act as chemoattractants. 

The most common exogenous agents are 
bacterial products. 

Endogenous chemoattractants include 
several chemical mediators: 
(1) Cytokines (e.g., IL-8). 
(2) Components of the complement 
system, particularly C5a 
(3) Arachidonic acid (AA) metabolites, 
mainly leukotriene B4 (LTB4). 


background image

All these chemotactic agents bind to specific 
receptors on the surface of leukocytes result in 
increased cytosolic calcium, with actin and 
myosin changes at the leading edge of the cell. 
The leukocyte moves by extending filopodia 
that pull the back of the cell in the direction of 
extension, the net result is that leukocytes 
migrate toward the inflammatory stimulus in the 
direction of the gradient of locally produced 
chemoattractants. 


background image

The nature of the leukocyte infiltrate varies with the: 

1- Age of the inflammatory response. 

In most forms of acute inflammation neutrophils 
predominate in the inflammatory infiltrate during the 
first 6 to 24 hours and are replaced by monocytes in 
24 to 48 hours. After entering tissues, neutrophils are 
short-lived; they undergo apoptosis and disappear 
after 24 to 48 hours. 
Monocytes survive longer and proliferate in the 
tissues, and thus become the dominant population in 
chronic inflammatory reactions. 


background image

2- Type of stimulus. 

In 

certain infections

—for example, those 

produced by Pseudomonas bacteria

— the 

cellular infiltrate is dominated by continuously 
recruited neutrophils for several days. 

In viral infections

, lymphocytes may be the first 

cells to arrive. 
In some 

hypersensitivity reactions

, eosinophils 

may be the main cell type. 


background image

(3) Activation of the leukocytes to eliminate the 
offending agent. 

Recognition of Microbes and Dead Tissues 

Leukocytes express several receptors that recognize 
external stimuli: 

• Receptors for microbial products. 

• G protein–coupled receptors. 

• Receptors for opsonins: Leukocytes express 
receptors for proteins that coat microbes. The 
process of coating a microbe, to target it for 
ingestion (phagocytosis) is called opsonization, 
and substances that do this are opsonins. 
These substances include antibodies, complement 
proteins. 


background image

background image

background image

Removal of the Microbes and Dead 
Tissues 
Recognition of microbes or dead cells by 
the receptors induces leukocytes for 
destruction of microbes by phagocytosis 
and intracellular killing. 


background image

Phagocytosis and intracellular killing, 
involves three sequential steps: 

 

(1) Attachment of the particle to be ingested by the 
leukocyte 
(2) Engulfment, with subsequent formation of a 
phagocytic vacuole; by extensions of the 
cytoplasm (pseudopods) around the microbe, and 
the formation of a vesicle (phagosome) that 
encloses the particle. The phagosome then fuses 
with a lysosomal granule, resulting in discharge of 
the granule's contents into the phagolysosome 


background image

(3) Killing or degradation of the ingested material 
within neutrophils and macrophages,

  

     
     microbial killing is accomplished largely by 
reactive oxygen species (ROS, also called 
reactive oxygen intermediates) and reactive 
nitrogen species and action of other substances 
in leukocyte granules such as enzymes ( 
elastase) , lysozyme, which hydrolyzes the bond 
found in the coat of all bacteria. 


background image

background image

Termination (Control) of the Acute 
Inflammatory Response 

Acute inflammation, needs tight controls to 
minimize the damage. 

 

1- Inflammation declines simply because the 
mediators of inflammation have short half-lives, and 
are degraded after their release. 
2- Neutrophils also have short half-lives in tissues 
and die by apoptosis within a few hours after leaving 
the blood. 
3- There are a variety of stop signals that serve to 
terminate the inflammation, including transforming 
growth factor-

β (TGF-β) and IL-10. 


background image

Sequelae of Acute Inflammation 

there are four main possible sequelae of acute 
inflammation: 

● 

Resolution: 

complete resolution occurs following 

short-lived tissue injury in which there has been little 
tissue damage. The bacterium may be neutralized, 
killed and cleared by the acute inflammatory response 
and the affected tissues return entirely to normal. This 
occurs in some acute bacterial infections and is the 
ideal outcome. 

● 

Abscess formation: 

This is characteristically seen 

with certain pyogenic organisms such as staphylococci. 
An abscess may discharge spontaneously or require 
drainage by surgical intervention. 


background image

Healing by fibrosis and scar formation: 

Healing by fibrosis and scar formation 
occurs when substantial tissue destruction is 
seen during the acute inflammation. The 
damaged tissues are unable to regenerate and 
are replaced by fibrous tissue. 

● Progression to chronic inflammation 


background image

background image

Factors affecting outcome of acute 

inflammation 

 

1. Severity of tissue damage  
2. Capacity of cells to divide 
3. Type of agent causing damage 
4. The responsiveness of the host 
5. Site involved 
 


background image

Morphologic PATTERNS 

of Acute INFLAMMATION 

Serous

 (watery)

 

Fibrinous

 (hemorrhagic, 

rich in FIBRIN) 

Suppurative

 (PUS) 

Ulcerative 


background image

BLISTER, “Watery”, i.e., SEROUS 


background image

PUS  

=  

PURULENT 

ABSCESS 

POCKET 

OF 

PUS 


background image

Ulcerative 

 

• Necrotic and eroded epithelial surface 
• Underlying acute and chronic 

inflammation 

• Trauma, toxins, vascular insufficiency 

 


background image

Chemical mediators of inflammation 

• Mediators may be produced 

locally by 

cells at the site of inflammation, 
 

• or may be 

circulating in the plasma as 

inactive precursors that are activated at the site of 
inflammation 


background image

background image

background image

Chronic Inflammation  

Chronic inflammation is inflammation of 

prolonged duration (weeks or months) 

 in which 

  

inflammation, tissue injury, and attempts at 

repair coexist, in varying combinations

 


background image

 

CAUSES OF CHRONIC 

INFLAMMATION 

 

 

1.Persistent Infection  

2. Immune-mediated inflammatory 

diseases 

3. Toxic Agents 

 


background image

Causes of chronic inflammation 

• Acute inflammation

– Progressive: osteomyelitis 
– Recurrent: cholycystitis, gastritis. 

• Primary: (

abinitio

) abinitio means 

 

"from the 

beginning“  

•  Contents  

– TB, fungal inf. 
– HSR. 

• Persistent factor

 : foreign bodies 

 


background image

Primary Chronic Inflammation 

It is the cause of tissue damage in some of the most 

common and disabling human diseases, such as  

 

Rheumatoid arthritis, atherosclerosis, tuberculosis, 

and pulmonary fibrosis. 

 

 

 It has also been implicated in the progression of 

cancer and in diseases once thought to be purely 
degenerative, such as Alzheimer disease.
 


background image

Mechanism of chronic inf

  

Macrophages 

Cytokines 

Free 

radicals 
Enzymes 
NO 

TGF-B 

FGE 

GCSF 

EGF 

Angiogenesis 

Fibrosis 

Granulation tissue 

Healing 

Activation 


background image

 

MORPHOLOGIC FEATURES 

 

 

Chronic inflammation is characterized by:  

1. Infiltration with mononuclear cells

, which include 

macrophages, lymphocytes, and plasma cells  

2. Tissue destruction

, induced by the persistent 

offending agent or by the inflammatory cells  

3. 

Attempts at healing by connective tissue 

replacement of damaged tissue

, accomplished by 

proliferation of small blood vessels 

(

angiogenesis

) 

and, in particular, 

fibrosis

. 


background image

A, Chronic inflammation in the lung, showing all 

three

 characteristic 

histologic features: (1) collection of chronic inflammatory cells (*), (2) 
destruction of parenchyma (normal alveoli are replaced by spaces 
lined by cuboidal epithelium, arrowheads
), and (3) replacement by 
connective tissue (fibrosis, arrows
).  


background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

background image

GRANULOMATOUS INFLAMMATION  

Granulomatous inflammation 

is a distinctive 

pattern of chronic inflammation that is 
encountered in a limited number of infectious 
and some noninfectious conditions.  

Immune reactions are usually involved in the 

development of granulomas

.  

A granuloma is a cellular attempt to contain an 

offending agent that is difficult to eradicate.  

In this attempt there is often strong activation of 

T lymphocytes leading to macrophage 
activation, which can cause injury to normal 
tissues

 


background image

background image

A granuloma is a focus of chronic 

inflammation 

consisting of 

 

a microscopic aggregation of macrophages  

that are transformed into 

epithelium-like 

cells

surrounded by a collar of 

mononuclear leukocytes, 

principally 

lymphocytes . 

 


background image

background image

background image

Giant Cells 

Older granulomas 

develop an 

enclosing rim 

of 

fibroblasts and connective tissue

.  

Frequently, 

epithelioid cells fuse to form 

giant 

cells 

in the periphery 

or 

sometimes in the 

center of granulomas.  

These giant cells may attain diameters of 

40 

to 50 

μm

They have a large mass of 

cytoplasm containing 

20 or more small 

nuclei 

arranged either 

peripherally

 

(Langhans-type giant cell) 

or 

haphazardly

 

(

foreign body

–type giant cell

). 


background image

Types of Granulomas 

I. Foreign body granulomas 

II. Immune granulomas 


background image

 

Foreign body granulomas

 

Incited by relatively inert foreign bodies.  

Typically, foreign body granulomas form 

around material 

that are large enough to 

preclude phagocytosis by a single 
macrophage and do not incite any specific 
inflammatory or immune response.  

The foreign material can usually be identified 

in the center of the granuloma, 

particularly if 

viewed with 

polarized light

, in which it 

appears 

refractile. 

 


background image

Immune granulomas

 

 Caused by agents that are capable of 

inducing an immune response which 

produces granulomas usually when 
the inciting agent is poorly degradable 
or particulate. 

 


background image

background image

 

Methods of  identification of Specific etiologic 
agent in Granulomatous diseases

 

 

1. 

Special stains for organisms 

 

(e.g., 

acid-fast stains for tubercle bacilli

),  

 2. 

Culture methods  

(e.g., in 

tuberculosis and fungal diseases

),  

3. 

Molecular techniques  

(e.g., 

the  polymerase chain reaction in tuberculosis

)

,  

4. 

Serologic studies  

(e.g., in 

syphilis

). 


background image

background image

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ismail AL Jarrah
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 254 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل