INSULTO
ALTERAZIONE MOLECOLARE
(Patologia Molecolare)
ALERAZIONE DELL’OMEOSTASI CELLULARE
IPERPLASIA
IPERTROFIA
IPOPLASIA
IPOTROFIA
ADATTAMENTO
ALTERAZIONE DI FUNZIONE
(Patologia Cellulare)
Correzione dell’alterazione
PATOLOGIA D’ORGANO
ALTERAZIONI D’ORGANISMO
(Alterazioni dell’ omeostasi d’organismo)
NECROSI
FENOMENI REATTIVI
(Rigenerazione e Riparazione)
OMEOSTASI: capacità di un sistema di mantenere costanti le proprie
caratteristiche.
IN CAMPO BIOLOGICO: capacità di una funzione di mantenere costanti
i propri valori
0MEOSTATICI si dicono i meccanismi che servono a mantenere l’omeostasi
INSULTO
ALTERAZIONE MOLECOLARE
(Patologia Molecolare)
ALERAZIONE DELL’OMEOSTASI CELLULARE
IPERPLASIA
IPERTROFIA
IPOPLASIA
IPOTROFIA
ADATTAMENTO
ALTERAZIONE DI FUNZIONE
(Patologia Cellulare)
Correzione dell’alterazione
PATOLOGIA D’ORGANO
ALTERAZIONI D’ORGANISMO
(Alterazioni dell’ omeostasi d’organismo)
NECROSI
FENOMENI REATTIVI
(Rigenerazione e Riparazione)
IPERTROFIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del volume
delle singole cellule
IPERPLASIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del numero di cellule
che lo compongono
ATROFIA: Dimunuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del volume
delle singole cellule
APLASIA: Diminuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del numero di cellule
che lo compongono
ADATTAMENTO
A livello di cellula
A livello di tessuto
IPERTROFIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del volume
delle singole cellule
ATROFIA: Dimunuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del volume
delle singole cellule
IPERPLASIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del numero di cellule
che lo compongono
APLASIA: Diminuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del numero di cellule
che lo compongono
Cause di ipertrofia/iperplasia
• Aumentata richiesta funzionale (ipertrofia del
muscolo cardiaco e scheletrico)
• Accumulo di sostanze (lipidi nel fegato
[epatomegalia]; altre in diverse cellule)
• Stimolazione ormonale (ipertrofia muscolare
dell’utero in gravidanza e iperplasia della mucosa uterina
durante il ciclo)
• Aumentata nutrizione (aumento del tessuto adiposo)
• Stimolazione delle difese biologiche (iperplasia di
organi linfoidi, per esempio linfonodi)
Cause di atrofia/aplasia
•
•
•
•
•
•
•
•
Ridotta funzione (ipotrofia muscolare)
Ridotto apporto calorico
Ridotta stimolazione ormonale
Ridotta irrorazione o apporto di ossigeno
Ridotta innervazione
Compressione
Malattie febbrili o autoiimunitarie prolungate
Tumori (cachessia)
Figure 1-1 Stages in the cellular response to stress and injurious stimuli.
Downloaded from: Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease (on 15 September 2005 04:26 PM)
© 2005 Elsevier
GLI EVENTI CHE PORTANO ALLA MORTE CELLULARE SONO –
DA UN CERTO PUNTO IN POI – STEREOTIPATI ED INDIPENDENTI
DALL O STIMOLO CHE INDUCE LA MORTE STESSA
IL DANNO – E LA MORTE CELLULARE – SONO SPESSO CAUSATI
DA ACCUMULI DI SOSTANZE DI DIVERSA NATURA ED ORIGINE
ALL’INTERNO DELLA CELLULA
Figure 1-31 A, Schematic representation of heterophagy (left) and autophagy (right). (Redrawn from Fawcett DW: A Textbook of Histology, 11th ed. Philadelphia, WB
Saunders, 1986, p 17.) B, Electron micrograph of an autophagolysosome containing a degenerating mitochondrion and amorphous material.
Downloaded from: Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease (on 15 September 2005 04:26 PM)
© 2005 Elsevier
Figure 1-31 A, Schematic representation of heterophagy (left) and autophagy (right). (Redrawn from Fawcett DW: A Textbook of Histology, 11th ed. Philadelphia, WB
Saunders, 1986, p 17.) B, Electron micrograph of an autophagolysosome containing a degenerating mitochondrion and amorphous material.
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Figure 1-35 Mechanisms of intracellular accumulations: (1) abnormal metabolism, as in fatty change in the liver; (2) mutations causing alterations in protein folding and
transport, as in alpha1-antitrypsin deficiency; (3) deficiency of critical enzymes that prevent breakdown of substrates that accumulate in lysosomes, as in lysosomal
storage diseases; and (4) inability to degrade phagocytosed particles, as in hemosiderosis and carbon pigment accumulation.
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MENTRE LA CELLULA NECROTICA (cellula in necrosi) RILASCIA I SUOI COSTITUENTI ALL’ESTERNO, LA CELLULA
APOPTOTICA (cellula in apoptosi) SI FRAMMENTA E I FRAMMENTI VENGONO RIMOSSI DA CELLULE MACROFAGICHE
In seguito alla necrosi un tessuto può essere RIGENERATO
Per rigenerazione si intende la sostituzione delle cellule andate
perdute con cellule dello stesso tipo
Certi tessuti non possono essere rigenerati e vengono semplicemente
riparati con una cicatrice. La formazione di una cicatrice è uno dei meccanismi
con i quali la “reazione al danno”, innescata dalla necrosi, causa patologia
La rigenerazione e riparazione dei tessuti dipende dalla sviluppo
di una risposta stereotipata che coinvolge componenti cellulari e
Figura 14.5 - Le reazioni a finalità difensiva attivate durante il processo della riparazione delle ferite.
non cellulari implicate anche nelle difese biologiche contro le infezioni
Dal volume: Pontieri “Patologia Generale”
Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Il processo riparativo coinvolge elementi cellulari e non che regolano
la formazione di tessuto connettivo che sostituisce il tessuto che non
è stato rigenerato con la formazione di una “cicatrice” (fibrosi o processo
fibrotico)
La capacità rigenerativa di un tessuto dipende dal suo essere costituito
di cellule perenni, stabili o labili.
Secondo la classica definizione di Bizzozzero la capacità rigenerativa
di un tessuto dipende dal suo essere costituito di cellule
perenni, stabili o labili. Tale definizione è in parte imprecisa.
Cellule Perenni
(non hanno capacità mitotica)
neuroni
Cellule muscolari scheletriche e cardiache
adipociti (?)
Cellule Stabili
(hanno una capacità mitotica limitata, in risposta
a stimoli appropriati)
epatociti
cellule muscolari lisce
Fibroblasti ed endoteli
Cellule labili
(hanno capacità mitotica)
Cellule emopoietiche
(del sangue. Però non tutte le differenziate)
cellule epiteliali:
cute, intestino
I progressi fatti nella caratterizzazione delle cellule staminali suggeriscono una riclassificazione
Delle capacità rigenerative di un tessuto che tiene conto:
1.
Delle capacità proliferative delle cellule differenziate
2.
Dell’entità del comparto di cellule staminali in grado di differenziare
The extent to which the effects of ageing on the resident stem cells determine the phenotype of an aged tissue is
likely to correlate with the extent to which stem cells are responsible for normal tissue homeostasis and repair.
Along this spectrum, tissues generally fall into one of three categories. First, tissues with high turnover (such as
blood, skin and gut) have a prominent stem-cell compartment and, by definition, have high regenerative capacity.
Second, tissues with low turnover but high regenerative potential might use different strategies to ensure
effective repair in the setting of acute injury. In skeletal muscle, for example, differentiated myofibres are
unable to proliferate to generate new tissue, so muscle must rely on resident stem cells for all turnover and repair.
For the liver, it seems that differentiated hepatocytes can proliferate sufficiently to mediate effective tissue
remodelling, repair and replacement normally, whereas stem cells might be recruited in the setting of severe injury.
Third, tissues with low turnover and low regenerative potential might have stem cells that mediate only limited
tissue repair. Although there is much interest in harnessing the potential of stem cells in the brain and heart for
therapeutic purposes, for example, there is limited endogenous repair capacity of these tissues following acute
injuries.
Nature vol. 441 (29 Giugno 2006), pag. 1080
Figura 14.3 - Rapporti esistenti tra tipo cellulare danneggiato, rigenerazione e “restituito ad integrum”.
Dal volume: Pontieri “Patologia Generale”
Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Nell’organismo esistono – forse per tutta la durata della vita “cellule staminali” (stem cells) che sono in grado di formare cellule
differenziate in grado di svolgere specifiche funzioni
Le cellule staminali possono essere “multipotenti” o “unipotenti”
Il concetto che sta emergendo è che la multipotenzialità delle cellule staminali
rappresenta più la regola che l’eccezione.
La multipotenzialità delle cellule staminali potrebbe consentire:
-di isolarle da un tessuto “accessibile”.
-di poterle espandere in coltura senza che perdano la loro staminalità (capacità di auto-rinnovamento).
-di veicolarle (per esempio attraverso il sangue) al tessuto danneggiato.
Le cellule staminali embrionali sono presenti nella massa cellulare interna
della blastocisti, poco prima dell’impianto nella mucosa uterina.
Le cellule staminali embrionali possono essere coltivate
per lunghi periodi e indotte a differenziare in tutti i tessuti
dell’organismo. Per questa caratteristica vengono anche
definite “totipotenti”.
Sono state ottenute cellule staminali embrionali umane e queste
possono differenziare in cellule di diversi tessuti.
Queste però non potrebbero essere trapiantate in altri pazienti
In quanto immunologicamente diverse e quindi rigettabili
Questo inconveniente puo essere teoricamente
aggirato mediante la “clonazione terapeutica”
Clonazione:
Duplicazione di un animale (o
dell’uomo) mediante trasferimento
del nucleo di una cellula somatica
differenziata in un ovocita
enucleato e successivo impianto
nell’utero della cellula risultante in
modo da determinare lo sviluppo
intrauterino di un organismo
completo e la sua successiva
nascita
Qual è la cellula staminale migliore? Quella adulta o quella embrionale?
Risposta scientifica
legislazione
Risposta etica
L’anziano ha modificazioni delle funzioni
endocrine, immunologiche, circolatorie,
muscolari per fattori genetici ed esogeni.
L’invecchiamento non ha una sola causa
INVECCHIAMENTO
E’ un processo programmato ? In tal caso
quali geni sono coinvolti?
E’ un processo acquisito ? Potrebbe
essere la somma di danni più o meno
contrastati da sistemi riparativi. In tal caso,
si può distinguere il processo di
invecchiamento (oggetto di studio della
gerontologia) dalle malattie che si
accompagnano ad esso (oggetto di studio
della geriatria) ?
Durata media della vita (o aspettativa
media di vita) : età cui sopravvive
il 50% dei nati.
E’ aumentata per il miglioramento delle
condizioni igieniche, vaccinazioni, terapia
Durata massima della vita: limite massimo
di durata di vita di una specie (uomo: 90100 anni; topo: 2 anni; cane: 20 anni).
Questa non si è modificata (base genetica ?)
Senescenza replicativa
(fenomeno di Hyflick e teoria dei telomeri)
Ipotesi della programmazione
Esperimento di Hayflick:
- I fibroblasti umani in vitro possono fare circa
50 passaggi in coltura, poi non si replicano
più: è perché si danneggiano o perché c’è un
programma che controlla la replicazione?
- Se a 20 passaggi li congelo e poi li ricoltivo
dopo 1-2 anni, le cellule completano le
divisioni che mancano (arrivano a 50)
- Se prendo i fibroblasti da un adulto o da un
anziano ho meno passaggi che se li prendo da
un embrione o da un bambino.
-Se trapianto i nuclei di cellule già proliferate,
la cellula trapiantata si divide per un numero
di volte che dipende da quanti passaggi ha
fatto la donatrice.
Le cellule di pazienti con Progeria si
comportano come quelle di un anziano
Quindi c’è un orologio biologico che regola
la capacità di divisione cellulare
L’invecchiamento potrebbe derivare dalla
incapacità di sostituire le cellule morte. Però:
La cellula tumorale è immortale e sfugge a
questa regola, continuando a dividersi
all’infinito
Sindrome di Werner: Autosomica recessiva
- Quadro clinico: perdita dei capelli, atrofia cutanea, malattia cardiaca
precoce, neoplasie
-Il gene responsabile codifica per enzimi implicati nella riparazione e/o
replicazione del DNA (conformazione del DNA) Ne consegue instabilità
cromosomica e
accumulo di mutazioni.
Progeria (malattia di Hutchinson-Gilford)
Quadro clinico: Alopecia, atrofia della cute e dello scheletro, aterosclerosi
accelerata
C’è accorciamento dei telomeri, basso livello di enzimi antiossidanti (es.
glutatione perossidasi). Forse c’è ossidazione e accorciamento dei telomeri da
parte dei radicali liberi dell’ossigeno
Il gene responsabile è LMNA che codifica per lamina, proteina dell’involucro
nucleare. In seguito a mutazione di un singolo nucleotide si ha si ha
attivazione di un sito di splicing criptico che comporta la sintesi di una
proteina con 50 AA in meno al C-terminale
Figura 9.3 - Sindrome di Werner in soggetto di 28 anni.
Dal volume: Pontieri “Patologia Generale”
Piccin Nuova Libraria S.p.A.
Eventi esogeni
Eventi endogeni (“usura somatica”)
Senescenza replicativa
(fenomeno di Hyflick e teoria dei telomeri)
Radiazioni e inquinanti
Processi infettivi
Effetti del metabolismo: “glucotossicità”,
Produzioni di radicali dell’ossigeno
Abitudini di vita: alimentazione,
fumo, alcool e droghe, sedentarietà
INVECCHIAMENTO
Sommazione di danni: ridotta produzione
di ormoni; riduzione difese biologiche, alterazione
di funzioni di organi
Cause genetiche vere e proprie
