LAUREA TRIENNALE
IN TECNICHE DI NEUROFISIOPATOLOGIA AUDIOMETRICHE E
AUDIOPROTESICHE
Anno accademico 2007-2008
C.I. SCIENZE BIOMEDICHE II
PATOLOGIA GENERALE
Prof. Lina Matera
Lezione 5.
Il danno cellulare
IL DANNO CELLULARE
Le cellule sono dotate di meccanismi per far fronte
ai cambiamenti ambientali mantenendo così la
propria omeostasi. Talvolta questi meccanismi sono
superati dall’entità dei cambiamenti. Si osserva
quindi un danno, che può essere reversibile o
irreversibile.
Il “punto di non ritorno” non è stato identificato
ed è oggetto di interpretazioni diverse.
LE TAPPE EVOLUTIVE DEL
DANNO CELLULARE
Paradigma: l’ipossia
Rigonfiamento idropico
Caratteristiche
Il rigonfiamento idropico è una risposta
ad uno stimolo lesivo esogeno,
reversibile se lo stimolo cessa.
Rigonfiamento idropico
Meccanismo e cause
La membrana plasmatica rappresenta una barriera al flusso
di Na+ all’interno e al flusso di K+ all’esterno della cellula.
La relativa permeabilità a Na+ ne permette l’ingresso che
deve essere perciò contrastato da una pompa ATP
dipendente (Na+/K+ ATPasi)
Un’ interferenza con uno di questi tre meccanismi (ad es.
ipossia) fa aumentare la concentrazione intracellulare di Na+
L’iperosmolarità richiama quindi acqua all’interno.
ACCUMULO DI INSULTI
INTRACELLULARI DANNOSI
• L’ipossia oltre a bloccare la produzione di ATP
induce accumulo di piruvato nel citosol e
conseguente abbassamento del pH.
• Lo scambiatore ionico H+/Na+ pompa H+ fuori
dalla cellula scambiandolo con Na+.
• Lo squilibrio ionico di Na+ attiva lo scambiatore
Na+/Ca2- aumentando l’entrata di calcio.
• Data la bassa attività di ATP, il calcio non può
essere pompato fuori e si accumula all’interno
della cellula
CONSEGUENZE DELL’ACCUMULO DI CALCIO
• Attivazione della fosfolipasi A2 (PLA2)
e degradazione dei fosfolipidi di
membrana (acidi grassi di
lisofosfolipidi che solubilizzano le
membrane)
• Attivazione di proteasi che attaccano il
citoscheletro
Le specie reattive dell’ossigeno(ROS)
nel danno cellulare
Superossido (O2-): prodotto da falle nel trasporto
mitocondriale di elettroni o durante il processo
infiammatorio
Perossido di idrogeno. Gli anioni O2- vengono catabolizzati
dalla supeossido dismutasi (SOD) a produrre H2O2, che in
concentrazioni normali Æ H2O, in eccesso OH*. Nei
meutrofili mieloperossidasi H2O2 Æ ipoclorito (OCl-)
letale.
Radicale idrossilico (OH) : è la forma più reattiva tra le
ROS. Si forma per radiolisi dell’H2O (un effetto delle
radiazioni ionizzanti), ma non solo. Il suo danno è riferibile
a:
Perossidazione lipidica fino a radicale lipoperossido
Degradazione proteica. Gli aminoacidi contenenti solfo
(metionina, cisteina, arginina, prolina e istidina sono i più
vulnerabili).
Danno al DNA (bersaglio importante)
Perossinitrito (ONOO-) si forma dall’interazione del
superossido O2-con l’ossido nitrico (NO+)
ALTRE CONSEGUENZE DELL’IPOSSIA
• La generazione di ROS aumenta a
causa della diminuita disponibilità dei
substrati necessari per la catena di
trasporto degli elettroni
• Apertura continua dei pori
mitocondriali con fuoriuscita di
citocromo C
Gli organi, i tessuti e le loro componenti
devono essere in grado di rispondere a
stimoli quali:
cambiamento del loro programma
modifiche della funzione
danno cellulare
morte
Quando la cellula non riesce più a
mantenersi come un’unità metabolica
funzionante sopravviene la morte
Apoptosi/necrosi
Circostanze:
•
•
•
•
•
•
•
•
spesso in casi di morte programmata
Atrofia
Uccisione immunitaria cellulo-mediata
Tossine (basse dosi)
Mai in condizioni fisiologiche
Complemento
Ipossia
Tossine (alte dosi)
Apoptosi
• E’ un processo legato allo sviluppo. Avviene infatti prima
dell’impianto dell’embrione, durante l’impianto e in tutti gli
stadi dell’organogenesi, in particolare nella involuzione dei
dotti del Muller e di Wolff e nella formazione del lume interno
degli organi cavi, come per esempio il cuore. Vi sono numerosi
altri esempi nel normale ricambio cellulare che caratterizza
epiteli stimolati ciclicamente (mammella ed endometrio umani),
induzione della tolleranza intratimica, involuzione tissutale che
si determina durante la metamorfosi degli Anfibi.
• Nell’adulto:
– in casi di morte programmata
– Atrofia
– Uccisione immunitaria cellulo-mediata
Apoptosi/necrosi
• Attivata da segnali extra ed intracellulari
• Attivata da segnali extracellulari
Apoptosi/necrosi
• Istologia:
• Colpisce cellule isolate in tessuti vitali.
• Colpisce gruppi di cellule distruggendo la
struttura del tessuto
Apoptosi/necrosi
Citologia:
• nuclei picnotici, citoplasma condensato, frammenti
cellulari rotondi. Granuli nucloplasmatici osmiofili. Le
cellule colpite appaiono al microscopio ottico come
piccoli corpi citoplasmatici densamente eosinofili
contornati da membrane contenenti un singolo nucleo
altamente picnotico (pyknosis: addensamento e riduzione
della cromatina) o diversi frammenti nucleari.
• Edema cellulare
• Nuclei intatti, ma colorati debolmente
Apoptosi/necrosi
Test di esclusione del colorante:
• i coloranti sono inizialmente esclusi
• i coloranti entrano
Apoptosi/necrosi
Ultrastruttura del citoplasma:
• compatto,con granuli intatti.
• Reticolo plasmatico dilatato
• Membrana plasmatica intatta (ma esternalizzazione
fosfolipidi: fosfatidilserina)
• I mitocondri mostrano un rigonfiamento di grande
entità e corpi densi nella matrice
• Profili degli organuli dilatati
• Rottura della membrana plasmatica e delle membrane
interne
KIND OF TUMOR DEATH
chemotherapics
TUMOR
Stained with
Annexin & PI
Apoptosis:Annexin PI
Necrosis: Annexin PI
Buttiglieri et al, Int.J.Cancer, 2003
Apoptosi/necrosi
Effetti sui tessuti:
Nessuna infiammazione
Fagocitosi ad opera di cellule adiacenti
Rapida involuzione senza il collasso della
struttura dell’intero tessuto
Infiammazione acuta
Cicatrizzazione tardiva
Cinetica dell’apoptosi
L’apoptosi inizia bruscamente.
La generazione di corpi apoptotici dura pochi minuti.
Se non fagocitata immediatamente la cellula
subisce una graduale perdita di densità, che
coincide con la perdita della integrità di
membrana, come dimostrato a livello
ultrastrutturale e con l’assunzione di coloranti.
Il periodo di tempo durante il quale il corpo
apoptotico, una volta formato, rimane riconoscibole
all’interno di un tessuto è stato stimato tra le 4 e
le 9 ore, e coincide esattamente con il periodo di
tempo che i macrofagi impiegano per degradare
completamente le strutture biologiche
eventualmente contenute all’interno dei loro
fagosomi.
Apoptosi precoce (bubbling) in cellule
di coltura dopo actinomicina D
Cellule epatiche di ratto dopo resezione
della vena porta
Sviluppo
degli spazi
interdigitali
nell’
embrione di
ratto
involuzione della ghiandola
mammaria dopo l’allattamento
Centro germinativo selezione B linfocitaria
cheratinociti in graft-versus-host disease
T lymphocyte
killing
a
b
c
Prostata dopo deprivazione di androgeni
TIPI DI NECROSI
• Necrosi coagulativa. Le cellule morte
conservano i contorni intatti
• Necrosi colliquativa: si osserva quando
cellule sono digeritge da idrolasi prodotte
dai granulociti neutrofili (infezione
batterica con ascesso). Nel cervello seguita
da dissoluzione con formazione cavità.
• Necrosi caseosa: lesione tipica de lla
tubercolosi. E’ il risultato della morte di
cellule mononucleate operta da peptido
glicolipidi della parete batterica.
• Necrosi grassa
Fig.2
Necrosi da infarto del
miocardio
Fig.3
Necrosi dell’encefalo da trauma
Fig.4
Fig.4
Necrosi renale da avvelenamento acuto
Fig. 5
Fig. 7a
Fig.8a
Fig.7b
Fig. 8c
Fig. 9a
Fig. 9c
Fig. 9b
Fig. 9d
Gangrena in diabetici e
fumatori che si sviluppa come
conseguenza di ostruzioni
vascolari gravi
Tubercolosi
polmonare
Fig. 12a
necrosi caseosa
Fig. 12b
L’esame istologico dimostra
la perdita dei contorni degli
istiociti. Questa perdita è
caratteristica della necrosi
caseosa e non si trova in
quella coagulativa
