background image

CHRONIC INFLAMMATION

Chronic inflammation is inflammation of prolonged 

duration (weeks to months to years) in which active 

inflammation, tissue injury, and healing proceed 

simultaneously

.

In contrast to acute inflammation, which is distinguished 

by vascular changes, edema, and a predominantly 

neutrophilic infiltrate, chronic inflammation is 

characterized by

:

1.

Infiltration with mononuclear cellsincluding 

macrophages, lymphocytes, and plasma cells

2.

Tissue destructionlargely induced by the products of 

the inflammatory cells

3.

Repair, involving new vessel proliferation (angiogenesis) 

and 

fibrosis


background image

acute inflammation may progress to chronic 

inflammation. This transition occurs when the 

acute response cannot be resolved, either 

because of the persistence of the injurious 

agent or because of interference with the 

normal process of healing. For example, a 

peptic ulcer of the duodenum initially shows 

acute inflammation followed by the beginning 

stages of resolution

.

Alternatively, some forms of injury (e.g., viral 

infections) engender a response that involves 

chronic inflammation from the onset

 .


background image

Causes of chronic inflammation

:

1. Persistent infections

by microbes that are difficult to eradicate. These include 

mycobacteria ,

Treponema pallidum, (

causative 

organism of syphilis), and certain viruses and fungi, all 

of which tend to establish persistent infections and elicit 

delayed-type hypersensitivity

 . In fact, most viral 

infections elicit chronic inflammatory reactions 

dominated by lymphocytes and macrophages

2. hypersensitivity disease

diseases that are caused by excessive and inappropriate 

activation of the immune system are increasingly 

recognized as being important health problems)


background image

under certain conditions, immune reactions develop 

against the individual's own tissues, leading to

autoimmune diseases

 . In these diseases, autoantigens 

evoke a self-immune reaction that results in chronic 

tissue damage and inflammation. Inflammation 

secondary to autoimmunity plays an important role in 

several common and debilitating chronic diseases, 

such as rheumatoid arthritis and inflammatory bowel 

disease. Immune responses against common 

environmental substances are the cause of

allergic 

diseases ,

such as bronchial asthma. 

3. Prolonged exposure to potentially toxic agents .

 :

either exogenous materials such as inhaled 

particulate silica, which can induce 

silicosis

or  

endogenous agents such as chronically elevated 

plasma lipid components, which may contribute to

atherosclerosis

)


background image

Features of chronic inflammation

The three characteristic features of chronic inflammation (in the lung)

1. Chronic inflammatory cells infiltration* 2. destruction of the normal tissue

(normal alveoli are replaced by spaces lined by cuboidal cells (arrow heads)

3. Replacement by fibrosis (arrows)


background image

Chronic Inflammatory Cells and Mediators

chronic inflammation  results from complex interactions between the cells that are 

recruited to the site of inflammation and are activated at this site.

1. Macrophages:

the dominant cells of chronic inflammation, are tissue cells derived from 

circulating blood monocytes after their emigration from the bloodstream. 

Macrophages are normally diffusely scattered in most connective tissues, and are 

also found in organs such as the liver (where they are called Kupffer cells), spleen 

and lymph nodes (called sinus histiocytes), central nervous system (microglial 

cells), and lungs (alveolar macrophages). Together these cells comprise the so-called 

mononuclear phagocyte systemalso known by the older name of reticulo-

endothelial system 

2. Lymphocytes :

are mobilized to the setting of any specific immune stimulus (i.e., infections) as well 

as non-immune-mediated inflammation (e.g., due to infarction or tissue trauma). 

Both T and B lymphocytes migrate into inflammatory sites using some of the same 

adhesion molecule pairs and chemokines that recruit other leukocytes. 

Lymphocytes and macrophages interact in a bidirectional way, and these 

interactions play an important role in chronic inflammation. Macrophages display 

antigens to T cells that stimulate them . Activated T lymphocytes, in turn, produce 

cytokines, and one of these, IFN-γ, is a powerful activator of macrophages


background image

The half-life of circulating monocytes is about 1 day; under the influence 

of adhesion molecules and chemotactic factors, they begin to migrate to 

a site of injury within 24 to 48 hours after the onset of acute 

inflammation,. When monocytes reach the extravascular tissue, they 

undergo transformation into larger macrophages, which have longer half-

lives and a greater capacity for phagocytosis than do blood monocytes. 

Macrophages may also become activated

,

resulting in increased cell size, 

increased content of lysosomal enzymes, more active metabolism, and 

greater ability to kill ingested organisms. By light microscopy, activated 

macrophages appear large, flat, and pink (in H&E stains); this 

appearance may be similar to that of squamous epithelial cells, and cells 

with such an appearance are therefore sometimes called epithelioid cells

.

Activation signals include bacterial endotoxin and other microbial 

products, cytokines secreted by sensitized T lymphocytes (in particular 

the cytokine IFN-γ), various mediators produced during acute 

inflammation, and ECM proteins such as fibronectin. After activation, 

macrophages secrete a wide variety of biologically active products that, if 

unchecked, can result in the tissue injury and fibrosis that are 

characteristic of chronic inflammation

) Fig. 2-21 .(These products 

include


background image

Acid and neutral proteases

.

Recall that the latter were also implicated as 

mediators of tissue damage in acute inflammation. Other enzymes, such as

plasminogen activator

,

greatly amplify the generation of proinflammatory 

substances

.

ROS and NO

AA metabolites.

Cytokines

such as IL-1 and TNF, as well as a variety of growth factors that 

influence the proliferation of smooth muscle cells and fibroblasts and the 

production of ECM

After the initiating stimulus is eliminated and the inflammatory reaction 

abates, macrophages eventually die or wander off into lymphatics. In chronic 

inflammatory sites, however, macrophage accumulation persists, and 

macrophages can proliferate. Steady release of lymphocyte-derived 

chemokines and other cytokines is an important mechanism by which 

macrophages are recruited to or immobilized in inflammatory sites. IFN-γ can 

also induce macrophages to fuse into large, multinucleated cells called giant 

cells


background image

3. Eosinophils

are characteristically found in inflammatory sites around parasitic 

infections or as part of immune reactions mediated by IgE, typically 

associated with allergies

.

Their recruitment is driven by adhesion molecules similar to those used by 

neutrophils, and by specific chemokines (e.g., eotaxin) derived from 

leukocytes or epithelial cells. Eosinophil granules contain major basic 

protein, a highly charged cationic protein that is toxic to parasites but also 

causes epithelial cell necrosis

 .

4. Mast cells

are sentinel cells widely distributed in connective tissues throughout the 

body, and they can participate in both acute and chronic inflammatory 

responses. In atopic individuals (individuals prone to allergic reactions), 

mast cells are "armed" with IgE antibody specific for certain 

environmental antigens. 

When these antigens are subsequently encountered, the IgE-coated mast 

cells are triggered to release histamines and AA metabolites that elicit the 

early vascular changes of acute inflammation. IgE-armed mast cells are 

central players in allergic reactions, including anaphylactic shock.

Mast cells can also elaborate cytokines such as TNF and chemokines and 

may play a beneficial role in some infections. 


background image

Mediators of chronic inflammation 

Agent

Action 

Source 

Migration 

inhibition factor 

(MIF)

Aggregation of 

macrophages at 

site of injury

Activated T 

lymphocytes

Macrophage 

activating

factor (MAF) 

Increased 

phagocytosis by 

macrophages 

Activated T 

lymphocytes 

Complement C5a 

Chemotatic for 

macrophages 

Complement 

system 

Eosinophil 

chemotactic

factor of

anaphylaxis (ECF 

A) 

Chemotactic for 

eosinophils in 

metazone 

infection 

Mast cells and 

basophils 


background image

Granulomatous inflammation

is a distinctive pattern of chronic inflammation 

characterized by aggregates of activated macrophages 

that assume an epithelioid appearance. 

Granulomas are encountered in certain specific 

pathologic states; consequently, recognition of the 

granulomatous pattern is important because of the 

limited number of conditions (some life-threatening) 

that cause it

 .

Granulomas can form in the setting of persistent T-cell 

responses to certain microbes (such as Mycobacterium 

tuberculosis, T. pallidum

,

or fungi), where T-cell-

derived cytokines are responsible for chronic 

macrophage activation

 .

Tuberculosis is the prototype of a granulomatous 

disease caused by infection and should always be 

excluded as the cause when granulomas are identified

.


background image

Granulomas may also develop in response to 

relatively inert foreign bodies (e.g., suture or 

splinter), forming so-called foreign body 

granulomas

.

The formation of a granuloma effectively "walls 

off" the offending agent and is therefore a useful 

defense mechanism. 

However, granuloma formation does not always 

lead to eradication of the causal agent, which is 

frequently resistant to killing or degradation, 

and granulomatous inflammation with 

subsequent fibrosis may even be the major 

cause of organ dysfunction in some diseases, 

such as tuberculosis

 .


background image

Causes of granulomatous inflammation:

granulomatous inflammation is encountered in a number of 

immunologically mediated infectious and non-infectious 

conditions, these include:

1.

Tuberculosis

2.

Sarcoidosis

3.

Cat-scratch disease

4.

Lymphogranuloma inguinale

5.

Leprosy

6.

Brucelosis

7.

Syphilis

8.

Some fungal infection

9.

Reactions of irretant lipid


background image

Recognition of granuloma in biopsy specimen is 

important because it shorten the list of differetial 

diagnosis .agranuloma is a focus of chronic 

inflammation consist of aggregation of 

macrophages that are transformed into epithelioid 

cells surrounded by a collar of mononuclear 

leukocytes principally lymphocytes and 

occasionally plasma cells.older granulomas 

develop an enclosing rim of fibroblasts and 

connective tissue .frequently , epithelioid cells fuse 

to form multinucleated giant cells in periphery or 

some time in the center of the granuloma.they 

have 20 or more small nuclei arranged either 

peripherally (Langhans-type giant cell) or 

haphazardlly ( foreign body 

–type giant cell ) 


background image

Diagram of typical TB granuloma

Caseation

Epithelioid cells

Multinucleated GC

Lymphocytes 

Fibroblasts


background image

This is a low power view showing two, adjacent, well-defined, rounded granulomas . From this power 

the presence of multinucleated giant cells is obvious (arrow). 

TB granulomas lung


background image

This is a high power view showing a portion of  typical TB granuloma. Note the amorphous, pinkish 

central caseation, which is surrounded by a rim of epithelioid cells.

TB granulomas 

Epithelioid cells

Caseation


background image

Two foreign body giant cells are seen, where there is a bluish strand of suture material (arrow) from a 

previous operation

Foreign body giant cells in suture granuloma


background image

Sarcoidosis is a granulomatous inflammatory disease which affects many tissues, including  lymphoid 

tissue. The capsule of the node is on the left. The normal architecture of the node has been largely 

destroyed,  with some blue-staining lymphoid tissue surviving beneath the capsule and between the 

round  sarcoid granulomas. The latter vary widely in size, from a few cells to very large collections 

(right)  several mm in diameter. They consist of epithelioid histiocytes. There is no caseation, but some  

contain calcified laminated Schaumann bodies (arrows). 

Sarcoidosis lymph node


background image

SYSTEMIC EFFECTS OF INFLAMMATION

the systemic effects of inflammation, collectively called the acute-

phase reaction, or the systemic inflammatory response syndrome. The 

cytokines TNF, IL-1, and IL-6 are the most important mediators of the 

acute-phase reaction. 

The acute-phase response consists of several clinical and pathologic 

changes:

1. Fever 

is produced in response to substances called pyrogens that act by 

stimulating prostaglandin (PG) synthesis in the vascular and 

perivascular cells of the hypothalamus. 

2.  Acute-phase proteins:

which are plasma proteins, mostly synthesized in the liver, whose 

concentrations may increase several 100-fold as part of the response to 

inflammatory stimuli Three of the best-known of these proteins are C-

reactive protein (CRP), fibrinogen, and serum amyloid A (SAA) protein . 


background image

CRP and SAA, bind to microbial cell walls, and they may act as opsonins and fix complement, 

thus promoting the elimination of the microbes. Fibrinogen binds to erythrocytes and 

causes them to form stacks (rouleaux) that sediment more rapidly at unit gravity than do 

individual erythrocytes

 .

3.

Leukocytosis

is a common feature of inflammatory reactions, especially those induced by bacterial 

infection. The leukocyte count usually climbs to 15,000 or 20,000 cells/μL, but sometimes it 

may reach extraordinarily high levels, as high as 40,000 to 100,000 cells/μL. These extreme 

elevations are referred to as leukemoid reactions because they are similar to the white cell 

counts obtained in leukemia. The leukocytosis occurs initially because of accelerated 

release of cells from the bone marrow postmitotic reserve pool (caused by cytokines, 

including TNF and IL-1) and is therefore associated with a rise in the number of more 

immature neutrophils in the blood (shift to the left). Prolonged infection also stimulates 

production of colony-stimulating factors (CSFs), leading to increased bone marrow output 

of leukocytes, which compensates for the loss of these cells in the inflammatory reaction. 

Most bacterial infections induce an increase in the blood neutrophil count, called 

neutrophilia. Viral infections, such as infectious mononucleosis, mumps, and German 

measles, are associated with increased numbers of lymphocytes (lymphocytosis). Bronchial 

asthma, hay fever, and parasite infestations all involve an increase in the absolute number 

of eosinophils, creating an eosinophilia. Certain infections (typhoid fever and infections 

caused by some viruses, rickettsiae, and certain protozoa) are paradoxically associated with 

a decreased number of circulating white cells (leukopenia), likely because of cytokine-

induced sequestration of lymphocytes in lymph nodes. 


background image

4. Other manifestations of the acute-phase response include 

increased heart rate and blood pressure; decreased sweating, 

mainly because of redirection of blood flow from cutaneous to 

deep vascular beds, to minimize heat loss through the skin; and 

rigors (shivering), chills (perception of being cold as the 

hypothalamus resets the body temperature), anorexia, and 

malaise, probably because of the actions of cytokines on brain 

cells. Chronic inflammation is associated with a wasting syndrome 

called cachexia

,

which is mainly the result of TNF-mediated 

appetite suppression and mobilization of fat stores

5.   In severe bacterial infections (sepsis), the large amounts of organisms and 

LPS in the blood or extravascular tissue stimulate the production of 

enormous quantities of several cytokines, notably TNF, as well as IL-12 and 

IL-1. As a result, circulating levels of these cytokines increase, and the 

nature of the host response changes. High levels of TNF cause 

disseminated intravascular coagulation (DIC), hypoglycemia, and 

hypotensive shock. This clinical triad is described as septic shock.


background image

Thank you




رفعت المحاضرة من قبل: Ali Ahmed
المشاهدات: لقد قام عضوان و 59 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