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Alterações do Crescimento celular: Alterações não neoplásicas 1. Introdução As alterações de crescimento celular geralmente estão relacionadas com alguma adaptação que as células precisam fazer para se manterem vivas no organismo. Isso pode ser estimulado, por exemplo, alterações fisiológicas, como uma gestação, mas também pode ser causado por outras situações, como condições patológicas, mudanças do ambiente e um novo estado metabólico. Estágios da resposta celular: Considerando os estágios da resposta celular, vamos pegar o exemplo de uma célula normal, em homeostasia, submetida a estresse fisiológico, ou algum outro tipo de estimulo por aumento ou diminuição de demanda, ou ainda por estímulos patológicos. Essa célula pode fazer uma alteração do tipo lesão celular, ou uma alteração adaptativa. No caso das lesões, quando o estimulo é intenso e progressivo, são desenvolvidas lesões irreversíveis, que culminam em morte celular, seja por apoptose ou necrose. Se esse estimulo for leve e transitório, essas lesões tendem a ser reversíveis, que são denominadas regenerações, onde vai ser evidenciado um acumulo de substancias dentro da célula. Essa célula faz um retorno na sua homeostasia, uma vez que há o fim ou cessa esse estimulo que iniciou a lesão celular. Por outro lado, a célula pode desencadear alterações fisiológicas e estruturais para se adaptar a essa nova demanda, condição fisiológica, essas adaptações são consideradas distúrbios de crescimento. Esses distúrbios podem aumentar o numero de células, estimulando a mitose e proliferação, pode ainda fazer redução do número de células, ou ainda fazer apenas o aumento de organelas e proteínas intracelulares. Tempo de proliferação das células animais O tipo de adaptação que a célula vai sofrer depende de vários fatores, dentre eles, a categoria proliferativa dessa célula, e também o nível de diferenciação e maturidade celular. Com relação ao tempo de proliferação em células animais, existem três categoriais: • Células lábeis: Dividem-se continuamente. o Exemplo: embrionárias, epitélio do intestino delgado (se renovam a cada 3 dias), folículos capilares, medula óssea, e camada basal da epiderme. • Células estáveis: não se dividem continuamente, mas podem retomar o ciclo celular após algum estimulo. o Exemplo: Hepatócitos, fibroblastos da pele, células renais, músculo liso, pâncreas, ovário, pulmão, endotélio, adrenal e osso. • Células permanentes: não possuem capacidade reprodutiva, ou seja, estão em um estágio do ciclo denominado G0, que é a saída do ciclo celular. E essas células estão no seu nível mais diferenciado, em outras palavras, no nível final de maturação. o Exemplo: Neurônios, musculo esquelético e cardíaco. As 4 fases do ciclo celular As adaptações podem envolver um aumento da proliferação celular, ou ainda, uma retomada do ciclo celular considerando as células estáveis. O ciclo celular é dividido em 2 grandes momentos, a interfase, representado pela cor laranja na imagem, onde é dividida em 3 estágios, o G1, S (momento de duplicação do genoma da célula mãe), e a G2 (logo antes da divisão celular chamada de mitose). Ao final da mitose tem-se 2 células idênticas, sendo uma a célula mãe, e a outra a célula filha. É importante lembrar que na fase G1, a célula pode sair do ciclo celular e se tornar uma célula estável, considerando sua entrada e saída em G0, não fazendo todo o movimento para ter uma duplicação celular. 2. Adaptações celulares As adaptações celulares envolvem uma série de mecanismos complexos, que tem como objetivo principal manter aquela população de células dentro de limites fisiológicos. Essas adaptações são consideradas alterações reversíveis, que alteram desde o tamanho da célula (seu volume), até o número, fenótipo, taxa de atividade metabólica e funções. O estimulo para que a célula se adapte pode vir de origem: • Fisiológica: como modificação na dosagem de hormônios e mediadores químicos endógenos; • Patológicas: estresse ou agressão mecânica. Os principais tipos de adaptações são: • Hipertrofia; • Hiperplasia; • Hipotrofia/ Hipoplasia (atrofia); • Metaplasia. ◊ Hipertrofia: É caracterizada pelo aumento no tamanho e volume das células que resulta em aumento do tamanho do órgão. É importante salientar que não existe o estimulo para a formação de novas células, nem de proliferação ou mitose celular. As principais causas podem ser de origem fisiológica, como estímulo hormonal, mas geralmente está relacionado com uma maior demanda funcional daquele grupo de células, ou sea, uma sobrecarga funcional. O mecanismo envolvido nesse aumento de volume celular está relacionado com uma maior produção de proteínas estruturais, e também o aumento no numero de organelas naquela célula. Mas para que isso acontece, é importante que aquele tecido e aquelas células recebem oxigênio, em uma proporção e concentração adequada, uma vez que as células precisam manter seu metabolismo, e consequentemente isso envolve o aumento do numero de mitocôndrias, maior produção de ATP. Se houver limitações de vascularização, lesões mitocondriais, ou alterações na biossíntese de proteínas, pode limitar o processo de hipertrofia. Então, por exemplo, as células precisam ter todo o sistema enzimático e de organelas funcionando de maneira íntegra, além disso, precisam de inervação, ou seja, só conseguem fazer hipertrofia se essa inervação estiver íntegra. O aumento do estimulo para hipertrofia pode causar algumas lesões, dentre elas, as lesões degenerativas, onde haverá o acumulo de substancias intracelular. → Hipertrofia do miocárdio: Um exemplo comum é a hipertrofia do miocárdio, que se trata uma hipertrofia de origem patológica associada a alguma sobrecarga do coração, geralmente por obstáculo ao fluxo sanguíneo, como na hipertensão arterial ou na estenose valva. Macroscopicamente é evidenciado um aumento nas paredes do ventrículo. Microscopicamente evidencia-se um aumento no tamanho e volume das células contrateis, ou seja, a morfologia dela em si não se altera, mas o volume citoplasmático está alterado. No corte transversal, observa-se o diâmetro da célula aumentado também. No caso da hipertrofia cauda pela hipertensão arterial crônica, geralmente, com o passar do tempo, as células vão atingindo um limite máximo de volume e sobrecarga funcional, e elas não conseguirão compensar essa sobrecarga contrátil exigida na hipertensão. Portanto, elas têm uma tendencia a serem conduzidas a alterações degenerativas, que podem culminar na falência do miocárdio. → Tipos de hipertrofia cardíaca: Hipertrofia fisiológica: • Pode ser causada por exercício físico crônico ou durante a gestação; • É denominada hipertrofia excêntrica, pois há um aumento uniforme na parede do ventrículo, e também um aumento da dimensão na câmara ventricular. Isso se deve principalmente no comprimento do miócito, que receberá mais sarcômeros na periferia, e também é evidenciado um pouco de aumento no seu volume celular; • Não há presença de fibrose ou disfunção cardíaca. Hipertrofia patológica: • Pode ser causada devido a uma hipertensão crônica ou estenose valvar; • Tem aumento do comprimento e diâmetro celular, com muita evidencia do aumento do diâmetro da célula; • É possível observar a presença de fibrose, e talvez, uma disfunção cardíaca; • É denominada hipertrofia concêntrica. A parede ventricular aumenta, e reduz o volume da câmara cardíaca; • A condição de adaptação pode culminar a uma dilatação cardíaca. Dilatação cardíaca: • Tem presença de mais complicações, com disfunções cardíacas, morte de miócitos, e fibrose. → Mecanismos de hipertrofia do miocárdio por hipertensão crônica Na imagem, tem três fatores que vão estar relacionados com a hipertrofia do miocárdio por hipertensãocrônica. O primeiro fator importante, são sensores que tem na célula cardíaca, que vão identificar o estiramento mecânico causada pela maior demanda ou carga de trabalho. O segundo fator é a influência e ação de agentes vasoativos, como por exemplo, a angiotensina II, e agonistas α- adrenérgicos. E o terceiro fator, são os fatores de crescimento, que podem ser, por exemplo, o TGF-b e o IGF-1. É importante lembrar que os sensores podem também conduzir uma maior produção de agentes vasoativos e de fatores de crescimento. Independente dessa relação, os três mecanismos vão induzir sinais intracelulares, conduzindo uma serie de modificações e comunicação dentro da célula, que vai culminar na transcrição de determinadas proteínas. Para que haja a transcrição, deve-se aumentar a produção de fatores de transcrição, então alguns desses fatores são GATA4, NFAT, MEF3, etc, que atuam no DNA, que vai induzir a produção e proteínas. Essas proteínas podem ter várias funções, mas já foi evidenciado a produção de proteínas fetais (α- actina cardíaca), aumento em proteínas contrateis, e também em fatores de crescimento. Essa célula aumenta a produção dessas proteínas para que haja uma compensação, tentando aumentar esse desempenho mecânico. → Hipertrofia seletiva do Retículo endoplasmático agranular ou liso (REA): É uma alteração adaptativa, observada principalmente nos hepatócitos, que são células associadas ao processo de desintoxicação, e possuem enzimas denominadas citocromo P-450. Essa hipertrofia geralmente é causada por uso de barbitúricos, ou também ao uso de álcool, que aumenta a demanda dessas células, e esse reticulo endoplasmático se torna maior. ◊ Hiperplasia É caracterizada pelo aumento do numero de células, resultando no aumento de tamanho e volume do tecido/órgão. Essa hiperplasia só vai acontecer se as células daquele tecido forem capazes de fazer mitose, portanto, essas células precisam ser lábeis ou estáveis. É muito comum observar o processo de hiperplasia de forma concomitante com a hipertrofia. As principais causas podem ser de origem; • Fisiológicas: Relacionadas a alterações hormonais, como por exemplo, o aumento da mama durante a puberdade ou durante a lactação. Ou por respostas compensatórias, como por exemplo, após uma nefrectomia, o rim que ficou aumenta de tamanho devido um processo de hiperplasia associado a hipertrofia. • Patológicas: Pode estar relacionada a excesso de hormônios, como por exemplo, excesso de hormônios da hipófise, ou um excesso de fatores de crescimento, ou ainda devido a resposta a infecções virais. Os mecanismos envolvidos nesse processo estão relacionados com o ciclo celular. Então, a célula terá um estímulo, para que haja proliferação dessas células maduras, ou ainda, um estímulo para retomar a proliferação de células troncos teciduais. É importante também fazer uma diferenciação, pois existem alguns critérios para diferenciar uma lesão hiperplásica de uma lesão neoplásicas, mas existe também um limiar muito delicado entre ambos. A hiperplasia pode ser um terreno muito fértil para lesões pré neoplásicas. → Hiperplasia fisiológica: Glândula mamária na puberdade e gravidez: Dentre as hiperplasias fisiológicas, tem a da glândula mamaria durante a puberdade e gravidez. Então, pensando na lactação, a imagem mostra uma comparação esquemática entre uma mama de uma jovem adulta e de uma lactante. Durante a lactação, observa-se que a glândula mamaria aumentasse numero de ductos e células glandulares, para que haja a produção de leite; microscopicamente, esse aumento nas glândulas é bastante evidente. Fibras musculares do útero durante a gravidez: Outra hiperplasia observada durante a gravidez é a das fibras musculares do útero, então as fibras vão sofrer tanto hiperplasia como a hipertrofia, de forma concomitante, e isso fica evidente no tamanho do útero. → Hiperplasia fisiológica compensatória: É interessante voltar ao mundo da mitologia grega, onde é descrito o mito de Prometeu, que é o deus do-criador da raça humana, e que para agradar a sua criação, roubou o fogo divino. Como punição, Zeus, deus do trovão, decretou que Prometeu ficasse acorrentado durante 30.000 anos, e uma águia bicaria seu fígado todos os dias. Apesar dessa agressão diária, o fígado de Prometeu se regenerava constantemente. Então, isso são evidências de histórias mitológicas, mas que hoje sabemos que a hepatectomia parcial de até 60% do tamanho ou volume do órgão, seja para transplante ou ressecção de tumor, é possível e o fígado tem capacidade de retomar suas funções e duplicar de tamanho em até um mês. Apesar do fígado conseguir se regenerar, aumentar o seu volume de parênquima, não há uma reestruturação dos lobos, então a massa aumenta, mas o lobo não se regenera. → Hiperplasia endometrial: • Fisiológica mensal: É considerada fisiológica, onde tem o aumento do endométrio, uma hiperplasia, devido as mudanças hormonais, com a atuação da progesterona, que aumenta a camada endometrial. • Patológica: Pode ser patológica também, em que geralmente tumores ovarianos podem induzir uma hiperplasia patológica do endométrio, provocando uma proliferação exagerada, com atipia celulares, e podendo culminar em um adenocarcinoma no endométrio. → Hiperplasia patológica: Hiperplasia benigna da próstata: Isso acontece de forma muito comum, principalmente em homens a partir de 50 anos. Existe uma série de consequências dessa hiperplasia, pois durante o processo hiperplásico existe uma dificuldade maior ou dor ao urinar, os jatos serão intermitentes, o homem acaba indo mais vezes ao banheiro, a sensação de esvaziamento da bexiga é comprometida, e as principais causas ainda não foram muito bem estabelecidas, mas existe uma evidencia de que essa hiperplasia é causada pelo excesso de testosterona ou genético. ◊ Hipoplasia: É denominada como diminuição do número de células, e em consequência, tem redução do órgão ou do tecido. Essa hipoplasia pode se apresentar de varias formas, então por exemplo, durante a embriogênese pode se observar um defeito a formação do órgão, que é considerado uma hipoplasia. Após o nascimento, esse processo pode estar associado a redução da renovação celular, então aquele grupo de células não conseguem se renovar com tanta velocidade, ou ainda devido ao aumento da destruição de células, geralmente pelo processo de apoptose. As consequências da hipoplasia são muito dependentes da localização onde está acontecendo esse processo de adaptação, e da intensidade da hipoplasia. As causas são divididas em fisiológicas e patológicas: • Fisiológicas: o Involução do timo; o Involução das gônadas durante o climatério; o Senilidade: envolve tanto os processos de redução no numero de células (hipoplasia), tanto como a redução do tamanho dessas células (hipotrofia). • Patológicas: o Anemia aplásica (hipoplásica): ação de agentes tóxicos ou infecções, que causa a diminuição de células na medula óssea; o Ação do vírus HIV (AIDS) em órgãos linfoides. ◊ Atrofia (hipotrofia/ hipoplasia): Na condição de adaptação celular denominada atrofia, ela considera dois processos, que é a diminuição ou tamanho (hipotrofia), e também a diminuição do número de células (hipoplasia) com consequente redução do órgão ou tecido. Os mecanismos envolvidos na atrofia geralmente estão associados a uma menor síntese proteica, e ao aumento na degradação de proteínas intracelulares. Mas é possível também observar a autofagia, associada a atrofia, e como consequência final, um processo de morte celular por apoptose (lesões irreversíveis). As causas da atrofia podem ser: • Fisiológicas: o Perda do estímulo endócrino; o Senilidade: observa-se que pode ser classificada como fisiológica ou patológica, a depender do ponto de vista da literatura. Se estiver classificadacomo patológica, é porque está considerando a presença de isquemia. • Patológicas: o Redução da carga de trabalho (atrofia por desuso); o Perda de inervação; o Isquemia; o Nutrição inadequada: casos de desnutrição severa. o Compressão: Por exemplo, durante o crescimento tumoral, pode haver compressão de órgãos e tecidos adjacentes, com a redução na vascularização desses tecidos, e consequentemente, a atrofia da região em torno do tumor. → Atrofia fisiológica: Perda do estímulo endócrino: É bastante evidente no útero pós-parto. Na imagem, pode-se observar que na primeira imagem tem um útero gravídico ou pós-parto, e a segunda embaixo, são algumas semanas ou meses após o parto, e é notável a redução do tamanho do útero, devido a uma atrofia fisiológica do musculo desse órgão. Então, vai ter uma redução pelo número de células e pelo tamanho das células. Mama e endométrio pós-menopausa: Pensando no exemplo da mama pós-menopausa, tem um exemplo de mama ativa, e uma mama pós-menopausa, em que se observa uma redução no numero e no tamanho dessas mamas. Então, no corte histológico, nota-se que o tecido começa a ser substituído por tecido adiposo, por um aumento no tecido conjuntivo, e as células funcionantes vão ser reduzidas no tamanho e em número. → Atrofia patológica: Desuso: redução da carga de trabalho Pode acontecer devido a uma fratura, imobilização do membro, pessoas acamadas, e consequentemente, pelo fato do músculo não estar sendo utilizado, não estar fazendo contração, começa a reduzir suas fibras musculares, e principalmente, diminuir o tamanho das fibras. Neurogênica: perda de inervação Acontece devido a perda de alguma inervação que controlam os músculos, que pode ser causada por uma lesão, doença degenerativa, neuropatia, síndrome de Guillain-Barré, Poliomielite, etc., que vai evidenciar a atrofia do musculo esquelético. Atrofia senil: pode estar classificada como fisiológica ou patológica, a depender da literatura. Quando ela é considerada patológica, é porque está associada com o processo de isquemia, que pode acometer, principalmente, o cérebro e coração, associando-se a doenças cerebrovascular e a aterosclerose. Desnutrição proteico-calórica profunda (marasmo): Essa atrofia é causa porque vai haver uma depleção lipídica, um consumo maior de lipídios com fonte principal de energia, e isso vai estar associado com a condição clinica denominada caquexia, em que os órgãos, músculos esqueléticos, cardíaco e fígado, acabam sofrendo atrofia parda ou marrom. ◊ Metaplasia: É a substituição de células diferenciadas por outro tipo celular mais resistente, significa que vai haver mudança de algum tipo de tecido adulto, por outro tipo de tecido da mesma linhagem. A metaplasia é resultado da inativação de alguns genes, e ativação de outros, então as principais causas vão ser estresse, que podem ser estresse metabólico ou oxidativo, agressões mecânicas, irritação persistente ou até mesmo ambiente hostil. Para que a metaplasia aconteça, é necessário que ocorra a reprogramação genética da diferenciação celular, mas não haverá um estimulo para proliferação celular, apenas uma modificação na reprogramação dessa diferenciação da célula. Isso pode envolver células adultas, ou células tronco que já existem naquele tecido. Alguns dos estímulos para essa reprogramação são: • Citocinas; • Fatores de crescimento; • Componentes da MEC. Esses estímulos vão induzir uma modificação do perfil de expressão gênica, induzindo uma diferenciação particular para aquele tipo de tecido. → Metaplasia colunar – escamosa: É bastante comum, que consiste na mudança de epitélios com células colunares para um epitélio escamoso estratificado, que se torna mais resistente as agressões sofridas naquela região. Isso pode ser evidenciado em um corte histológico. Esse tipo de metaplasia pode acometer diferentes regiões do corpo: • Trato respiratório: o As células que compõem o epitélio original dos brônquios vão sofrer uma irritação crônica devido ao tabagismo. Como consequência, elas começam a se reprogramar para formar um epitélio mais resistente, com a perda de cílios, e de células secretoras de muco, tornando a pessoa mais suscetível a infecções respiratórias. • Cálculo nos ductos excretores: o Glândula salivar; o Ductos biliares. • Colo do útero (endocérvice): o O epitélio que reveste o endocérvice, que é um epitélio simples colunar, devido a inflamações crônicas, vai se modificar. O processo de metaplasia é reversível, uma vez que não haja mais estímulos ou agressões, então o epitélio vai retornar a sua origem. Mas também é um campo bastante fértil para alterações e transformações malignas. Portanto, a metaplasia é um limiar muito delicado para uma transformação maligna caso o estimulo não cesse. → Escamo – Colunar: Isso acontece na região do esôfago, muito próximo a região ao estomago, devido ao refluxo de acido gástrico, e se torna uma lesão bastante delicada, uma vez que ela pode predispor a transformações malignas, como a formação de um adenocarcinoma. Macroscopicamente, observa-se uma região mais avermelhada (esôfago de Barrett), vale lembrar que a mucosa normal do esôfago é um epitélio escamoso, e devido esse refluxo, ocorrerá uma modificação nessa região, para um epitélio semelhante ao encontrado no estomago, que é simples e colunar. Outras formas de metaplasia, envolvem, por exemplo, tecido cartilaginoso que se modifica para tecido ósseo, ou ainda, uma forma muito peculiar, que é denominada leucoplasia. A leucoplasia é caracterizada por lesões de mucosa oral, e não é uma mudança no tipo de epitélio, o que ocorre é um acumulo de queratina no epitélio que, teoricamente, não deveria ter essa última camada de queratina. Então, essas leucoplasias ocorrem devido à agressões, por exemplo, de pessoas que usam próteses, e aquela região que está sendo agredida, ao invés de ser um epitélio escamoso não queratinizado, começa a apresentar regiões de queratinização. 3. Considerações finais As células vão sofrer influencias tanto fisiológicas, quanto estímulos nocivos (patológicos), isso para todos os tipos de adaptação celular. As principais adaptações são reversíveis, mas algumas vão ter uma pré-disposição a lesões mais irreversíveis, inclusive transformações malignas. Mas, de maneira geral, tem como processo a mudança seja no tamanho, no numero de células daquele tecido, na morfologia e tecido daquele grupo celular.
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