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Mutazioni cellulari

Appunti CSA 2006: Terapisti complementari HOME   .php   .html   .pdf ↓    cartella
Autrice: Bianca Buser Relatori, Dispense: Dott.essa C. Gutti e Dr. A Bernasconi
Illustrazioni, collegamenti: P.Forster Categoria: CSA, Patologia, PatGen, Cellula


1.  Introduzione


Lesione cellulare radiogene

Il danno cellulare può essere:

  • reversibile
  • irreversibile e condurre a morte cellulare principalmente per necrosi o apoptosi

Le principali cause di danno cellulare sono:

  • mancanza di ossigeno:
    • Ipossia: blocca la respirazione aerobica; la glicosi può funzionare e conservare la produzione di energia
    • Ischemia: perdita dell'apporto di sangue arterioso o ostacolo al deflusso venoso in un tessuto. Viene meno l'apporto di substrati metabolici trasportati col sangue (glucosio!!). Danno tissutale più rapido!
  • agenti fisici. traumi meccanici, variazioni di temperatura, ecc.
  • agenti chimici-farmaci
  • agenti infettivi
  • reazioni immunologiche
  • alterazioni genetiche (soprattutto enzimatiche)
  • squilibri nutrizionali

2.  Danni cellulari reversibili


Danno cellulare

Se la cellula fosse un sistema statico e rigido, i cambiamenti ambientali (stress) avrebbero un profondo effetto sulla funzione dei tessuti;é bene ricordare invece che esistono meccanismi omeostatici tali da consentire alle cellule (organismo vivente capace di adattarsi ai cambiamenti) di superare questi stress. La risposta cellulare a stimoli dannosi dipende dal tipo di danno, dalla durata e dalla gravità. Ricordiamo che i sistemi più vulnerabili intracellulari sono:

  • integrità della membrana;
  • respirazione aerobica;
  • sintesi proteica;
  • mantenimento integrità genetica.

La cellula ha una capacità accettabile di adattamento a cambiamenti ambientali.


2.1  Ipertrofia e iperplasia

Importante: Un aumento della richiesta funzionale di un tessuto può essere soddisfatto da un aumento del numero (iperplasia) o da un aumento del volume (ipertrofia) delle cellule.

Ipertrofia (reversibile)


Ipertrofia del miocardio

L'ipertrofia è un aumento di dimensione (volume) delle cellule esistenti, con conseguente aumento delle loro capaticà funzionali.

Iperplasia (reversibile)
L'iperplasia è un aumento del numero delle cellule di un tessuto determinato da un aumento delle divisioni cellulari. Questo fenomeno può verificarsi unicamente nei tessuti che contengono cellule capaci di proliferare, quindi NON nel tessuto muscolare scheletrico o cardiaco nè nelle cellule nervose. Le influenze ormonali sono spesso importanti nel condizionare questo tipo di crescita.


Iperplasia timica

L'ingrandimento delle cellule è attribuibile ad un aumento della sintesi di componenti strutturali, e si associa ad un'accelerazione del metabolismo cellulare, ad un aumento dei livelli di RNA e degli organelli responsabili delle sintesi proteiche.

Un aumento della massa delle cellule funzionanti per ipertrofia o iperplasia può essere una conseguenza di stimoli fisiologici:

L'iperplasia non sempre si presenta in modo uniforme; a volte si manifesta sotto forma di noduli. In questo caso tra aree di tessuto normale possiamo riscontrare noduli di crescita eccessiva (noduli iperplasici) che danno origine ad una iperplasia nodulare (p. es. prostata - tiroide - mammella - surrene).

Nell'iperplasia e ipertrofia l'alterazione della crescita cessa dopo la rimozione dello stimolo ambientale causale, e il tessuto ritorna alle condizioni normali (p. es. gravidanza).


2.2  Metaplasia (reversibile)


Metaplasia squamosa della cervice

La metaplasia è un adattamento a stimoli ambientali che porta a cambiamenti di differenziazione nella cellula. Alcuni stimoli ambientali di lunga durata possono rendere l'ambiente inadatto ad alcuni tipi di cellule specializzate. In risposta, le cellule proliferanti si adattano cambiando il loro tipo di differenziazione orientandolo verso un nuovo tipo di cellula più adatto a sopportare il nuovo stimolo ambientale.
La metaplasia si riscontra soprattutto nei tessuti epiteliali.

Alcuni esempi tra i più frequenti (p. 16): commento:

  • Nei bronchi, per effetto dell'irritazione cronica prodotta dal fumo di sigarette, il normale epitelio cilindrico ciliato mucosecernente è sostituito da epitelio squamoso (metaplasia squamosa).
  • Nella vescica urinaria, in seguito ad un'irritazione cronica dovuta a calcoli vescicali o ad infezioni, il normale epitelio di transizone può essere sostituito da epitelio squamoso.
  • L'epitelio squamoso dell'esofago, in caso di reflusso esogageo e in risposta all'esposizione ad acido gastrico, può essere sostituito da epitelio cilindrico.

La metaplasia si riscontra il più sovente nei tessuti epiteliali, ma può essere osservata anche altrove.
Per esempio aree di tessuto fibroso sottoposto cronicacamente a traumi possono formare osso (metaplasia ossea).


2.3  Deposito cellulare

Quando si verifica un accumulo di materiale all'interno della cellula si parla di deposito cellulare. Normalmente i materiali che si depositano all'interno della cellula possono essere distinti in 3 categorie:

  • componenti normali della cellula si accumulano in eccesso come lipidi, proteine, carboidrati (p.es. glicogeno in caso di diabete)
  • sostanze anomale al solito difetti enzimatici lisosomiali con l'incapacità di ricilaggio di macromolecole
  • pigmenti cioè sostanze colorate o particelle come carbone, metalli (p.es. inalati in certe professioni, il silicio).

Silicosi polmonare

Gli accumuli possono localizzarsi all'interno del nucleo o nel citoplasma (nei lisosomi). L'accumulo può essere "reversibile" (vedi glicogeno nel diabete) o "irreversibile" (vedi carbone nelle cellule polmonari).

Le cause possono essere:

  1. eccessivo ingresso
  2. alterata capacità di mebabolizzazione (deg. grassa)
  3. insufficiente capacità di eliminazione

Citiamo alcuni esempi:

Modificazioni lipidiche


Steatosi epatica

Piccole gocce di grasso (lipidi) si riscontrano in molte cellule normali, ma quando un accumulo di grassi diventa visibile al microscopio a luce, allora si parla di "degenerazione grassa o steatosi".
Di solito la steatosi è osservabile nel fegato come conseguenza di un danno da:

Ipossia
(poco ossigeno), alcool e da un' ampia varietà di aggressioni tossiche o chimiche: essa può essere osservata nel miocardio o nell'epitelio del tubulo renale in caso di ipossia.

L'accumulo di lipidi e la sua disposizione all'interno della cellula può essere così caratteristico da suggerire o addirittura "determinare la diagnosi de una malattia".
(Pag. 28 fig. 3.7, libro di riferimento: Alan Stevens, James Lowe, Patologia, Casa Editrice Amobrosiana).

Accumulo intracellulare di proteine

L'accumulo di depositi proteici è meno comune della degenerazione grassa.
Per esempio: se c'è una grave proteinuria (aumento di proteine nelle urine) si può osservare accumulo proteico del tubulo prossimale renale (fig. 3.62 libro di riferimento).

Accumulo di glicogeno intracellulare


Glicogeno epatico

Il diabete mellito è il principale esempio di alterazione del glucosio e di conseguenza del glicogeno.
L'aumento di glucosio nel sangue, dovuto a una insufficiente quantità di insulina, provoca in esso un forte aumento di glucosio e di conseguenza anche nelle urine (glicosuria). Il glucosio viene immagazzinato sotto forma di glicogeno in quantità eccessive a livello del rene, del fegato, ecc. Il controllo dell'iperglicemia può mobilizzare gli accumuli anormali di glicogeno nelle cellule.


3.  Danni cellulari irreversibili

3.1  Necrosi (irreversibile)

La risposta cellulare agli stimoli dannosi dipende dal tipo di danno, dalla durata dell'aggressione, dalla gravità.
Le conseguenze del danno dipendono dal tipo di cellula, dal suo stato e dalla capacità di adattamento.

Le cellule necrotiche sono cellule morte, ma le cellule morte non sono necessariamente tutte necrotiche.


Decubito stadio II
  • La necrosi è la somma delle alterazioni morfologiche che si hanno in seguito alla morte cellulare nei tessuti viventi.
  • È da tener presente che le cellule muoiono qualche tempo prima che il danno letale possa essere identificato.
  • (Parecchi componenti cellulari interdipendenti sono bersagli primari di stimoli lesivi).

I sistemi cellulari più vulnerabili sono:

  • membrane cellulari (mantenimento integrità)
  • mitocondri (respsirazione aerobia)
  • citoscheletro
  • DNA cellulare

Data l'interdipendenza, il danno di un sistema provoca danno secondario agli altri e infine, quando si è superata una certa soglia di accumulo di danno, si può riscontrare morte cellulare.
(vedi schema: Eventi cellulari nella necrosi)

◦⦆─────⦅◦

Tipi di necrosi


Gangrene diabetico

Esistono vari tipi di necrosi (necrosi coagulativa, necrosi caseosa, ecc.): la morte di una cellula non è sempre seguita dall' immediata dissoluzione della carcassa. Si possono riscontrare vie differenti a seconda del bilancio fra proteolisi o coagulazione delle proteine e calcificazione, dando come risultato la comparsa di vari tipi morfologici di necrosi.

N.B.
L'interesse per i vari tipi di necrosi sorge dal fatto che le caratteristiche istologiche danno talvolta indicazioni sulla causa del danno cellulare (per esempio la medicina legale si serve di queste indicazioni per la determinazione delle cause di morte).

Un altro importante interesse sorge dal fatto che quando le cellule muoiono alcune delle loro proteine e dei loro enzimi sono liberati e possono essere ricercati nel sangue. La loro determinazione può essere utilizzata nella pratica clinica per stabilire se un tipo di tessuto é stato danneggiato oppure no.

E' il caso p.es. nella diagnosi di infarto del miocardio. La determinazione, in un prelievo del sangue venoso, di alcuni enzimi caratteristici del muscolo cardiaco è di grande importanza nella diagnosi di morte di cellule cardiache, quindi di infarto del miocardio e non di sola ischemia in un episodio di angina pectoris (vedi schema "Enzimi utili nella diagnosi di danno tissutale mediante esame del sangue").

N.B. Danno cellulare letale
Definizione: se il danno è massiccio la cellula è uccisa immediatamente, senza passare attraverso gli stadi della necrosi. Ciò accade spesso con stimoli fisici o chimici, quali calore o acidi, che coagulano le proteine cellulari.



3.2  Apoptosi suicidio cellulare (irreversibile)


Apoptosi

L'apoptosi è un processo cellulare programmato, dipendente da energia, disegnato per spegnere la vita delle cellule e facilitarne l'eliminazione.
Questo meccanismo controllato di morte cellulare, detto morte cellulare programmata, è assai diverso da quello che segue l'applicazione di gravi stimoli lesivi di cui si è già parlato .

N.B. L'involuzione
Definizione: l'involuzione è una forma di atrofia fisiologica di un organo che coinvolge il processo di morte cellulare per apoptosi (vedi l'involuzione fisiologica del timo in età adulta).

Fisiologicamente avviene in:

  • sviluppo: embriogenesi; organogenesi;
  • ciclo mestruale (mediata da ormoni)
  • timo
  • dopo un processo infiammatorio (morte dei neutrofili)



3.3  Autrofia e Atrofia


Atrofia del M. tenaris causa
sindrome del tunnel carpale



Nell'autrofia le proteine e gli organuli delle cellule sono distrutti riducendosi parallelamente alla grandezza e alla capacità della cellula (come già visto in "atrofia cellulare").
(vedi schema "autofagia e atrofia cellulare").


3.4  Importanza dei radicali liberi

I radicali liberi (RL) sono atomi o gruppi di atomi che possono facilmente entrare in circolazione formando legame chimico con altri atomi o gruppi di atomi.


Cellula animale

Nascono in maggior parte con il lavoro energetico delle cellule (ciclo di Krebs) nei mitocondri. La concentrazione maggiore si trova in organi ad alto consumo energetico,con la trasfomazione di glucosio C6H12O6 e acidi grassi con ossigeno O2 in anidride carbonica CO2 e acqua H2O.

Il processo di "respirazione cellulare" è maggiormente presente nellle cellule del fegato, dei muscoli e dei neuroni, perché consumano molta energia.
Le cellule dispongono di raffinatissimi meccanismi per neutralizzare questi radicali. La loro durata di vita è di solito di pochi millesimi di secondo.-'

I radicali liberi provocano:

  • perossidazione dei lipidi di membrana
  • frammentazione delle proteine
  • lesioni al DNS

Respirazione cellulare (mitocondri)

I radicali liberi sono estremamene reattivi e di solito sono presenti in basse concentrazioni e per brevissimi tempi.

Esiste comunque un certo numero di sistemi cellulari di difesa (antiossidanti) ad opera della vitamina E e dell'acido ascorbico (vit C) che interrompono la propagazione della catena dei radicali liberi.
Il catrame del tabacco è uno dei più potenti antiossidanti che si conoscono.

Esempi:

  • I radicali liberi hanno la capacità di iniziare il processo di ossidazione dei lipidi della membrana. Questa reazione può provocare un processo a cascata che porta al consumo dei lipidi della membrana cellulare ed alla sua morte.
  • Invecchiamento e radicali liberi : questa teoria presuppone che l'invecchiamento sia dovuto a:
    1. un continuo aumento di radicali liberi causato da agenti ambientali quali ?
    2. una diminuita disponibilità, per ragioni sconosciute, di antiossidanti
    3. una perdita o una diminuzione di attività di alcuni enzimi quali ? e perché ?

4.            Allegati          

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4.2  Commenti, links

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4.4  Commentbox

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