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1 PATOLOGIA- SUMANY 73 LESÃO CELULAR, MORTE CELULAR E ADAPTAÇÕES Etiologia > causa 1.agentes intrínsecos ou endógenos (metabólicos ou genéticos) 2.agentes Patogenia > mecanismos de desenvolvimento Anatomia patológica > lesões Fisiopatologia > alterações funcionais Propedêutica > sinais sintomas Visão geral das respostas celulares ao estresse e aos estímulos nocivos Quando há um estresse fisiológico ou um estímulo patológico, as células podem sofrer uma adaptação, alcançando um novo estado constante, preservando sua viabilidade e função. Sendo as principais respostas adaptativas: ➢ hipertrofia, hiperplasia, atrofia e metaplasia. OBS. 1: Se a capacidade adaptativa é excedida ou se o estresse externo é inerentemente nocivo, desenvolve-se a lesão celular Exemplo: se o aumento da demanda não for atenuado ou se o fluxo sanguíneo for reduzido, esse coração sofrerá infarto (morte celular- irreversível) quais células tem mais capacidade de adaptação? pesquisar. Adaptações celulares ao estresse Podem ser: ➢ adaptações fisiológicas: normalmente representam respostas celulares à estimulação normal pelos hormônios ou mediadores químicos endógenos 2 PATOLOGIA- SUMANY 73 ➢ adaptações patológicas: respostas ao estresse que permitem às células modularem sua estrutura e função escapando, assim, da lesão. Tais adaptações podem ter várias formas distintas. Hipertrofia Aumento do tamanho das células que resulta em aumento do tamanho do órgão. Ou seja, “aumento do volume celular, mantendo nas células um padrão morfofuncional normal” Ou seja, hipertrofia pura não existem células novas, apenas células maiores, contendo quantidade aumentada de proteínas estruturais e de organelas. Já a hiperplasia é uma resposta adaptativa em células capazes de replicação. A hipertrofia e a hiperplasia podem ocorrer juntas. A hipertrofia poder ser fisiológica – gravidez- ou patológica –aumento do coração por hipertensão. Ex.1: aumento da hipertensão arterial, que faz com que o coração trabalhe mais e, assim, sofra hipertrofia do coração, principalmente do ventrículo esquerdo. Só que existe um limite que as fibras do coração não conseguem crescer, entrando em falência e, assim, o paciente começa a apresentar a fisiopatologia da insuficiência cardíaca. Ex.2: Chamamos de cor pulmonale enfisematoso quando ocorre uma lesão no coração como causa de lesão primária no pulmão. “seja qual for a causa ou mecanismos ela alcança um limite depois do qual o aumento da massa muscular deixa de ser capaz de compensar a sobrecarga. Neste momento ocorre lise e perda de elementos contráteis miofibrilares”. um exemplo é a ICC, que causa edema nos membros inferiores, por exemplo. Hiperplasia ocorre se o tecido contém populações celulares capazes de se dividir. São fatos que podem desencadear: Hormônios podem atuar como fatores; Produção de fatores de crescimento; Aumento dos receptores dos fatores; Ativação das vias de sinalização intracelular; Pode ser: Fisiológica: “Aumento da população celular de um tecido ou de um órgão, conservando, nas células, um padrão morfofuncional normal “ ➢ hiperplasia hormonal: proliferação do epitélio glandular da mama feminina na puberdade – ex. crescimento das mamas- e durante a gravidez 3 PATOLOGIA- SUMANY 73 ➢ hiperplasia compensatória: crescimento de tecido residual após a remoção ou perda da porção de um órgão. Ex.: remoção de parte do fígado Patológica: a maioria das formas são causadas por estimulação excessiva hormonal ou por fatores do crescimento. Ex: após o período menstrual há a proliferação do epitélio uterino, que é regulado pelos hormônios hipofisários. Quando há um desequilíbrio estre estrogênio e progesterona, ocorre hiperplasia do endométrio, causa comum de sangramento anormal, metrorragia (aumenta o volume de sangue expelido) e hipermenorragia (aumento da quantidade de tempo que o sangramento permanece). Possível causa: muito comum em pacientes que fazem uso do tamoxifeno no tratamento do câncer de mama. Ex.1: A hiperplasia prostática é considerada patológica porque causa obstrução da uretra e apresenta sintomas clínicos, porém, não evolui para câncer de próstata. Ela ocorre no centro, já o câncer ocorre nas margens da próstata. Sintomas: dor ou dificuldade para urinar, jato fraco, incapacidade de esvaziar a bexiga, insuficiência renal nos casos de grave obstrução e hidronefrose, cálculo de bexiga, infecção urinária e entre outros. Ex.2: Hiperplasia da tireoide: o aumento das células funcionais causa alterações funcionais no paciente, sendo considerada patológica. OBS. 2: É importante notar que, em todas essas situações, o processo hiperplásico permanece controlado; se os sinais que a iniciam cessam, a hiperplasia desaparece. É essa sensibilidade aos mecanismos de controle de regulação normal que diferencia as hiperplasias patológicas benignas das do câncer, no qual os mecanismos de controle do crescimento tornam-se desregulados ou ineficazes OBS.3: a hiperplasia mamária causa crescimento da pele, gordura e glândula mamária. O que causa é o aumento de peso, gestação/amamentação e maior sensibilidade hormonal. E suas consequências são dor na coluna, estrias e incômodo – sendo considerada uma doença para a paciente. Lembrando que isso não é um fator de risco para câncer de mama. Ex.3: Ginecomastia é a hiperplasia mamária no homem, devido ao uso de anabolizantes, sobrepreso, cirrose – aumenta o nível de estradiol no fígado- e entre outras causas. O tratamento é a cirurgia. Atrofia Diminuição do tamanho da célula, pela perda de substância celular. Embora as células atróficas tenham sua função diminuída, elas não estão mortas. Atrofias patológicas podem ser causadas por diminuição da carga de trabalho, perda de inervação, diminuição do suprimento sanguíneo, nutrição inadequada etc. Ex.1: pacientes acamados, com Alzheimer no início ocorre hipotrofia e hipoplasia e depois ocorre a atrofia. Os mecanismos da atrofia consistem em uma combinação de síntese proteica diminuída e degradação proteica aumentada nas células. 4 PATOLOGIA- SUMANY 73 Ex.2: atrofia por nutrição inadequada: marasmo, anorexia. Ele tem um quadro de atrofia difuso. Ex.3: caquexia neoplásica – TNF: leva a um quadro de inanição (escutar áudio) Ex.4: atrofia por compressão: rim atrófico, com hidronefrose. Ocorre quando o cálculo comprime o rim, o que leva a sua atrofia. Em todos os casos de atrofia ocorre: ➢ início: redução do tamanho das células e organelas ➢ reduz a necessidade das células = sobrevivência ➢ adapta a menos sangue, nutrição e estímulos ... ➢ função diminui, mas não morre ... ➢ persistência do problema = morte por apoptose Autofagia Ocorre: ➢ por falta do que comer, as células comem suas próprias organelas e componentes ➢ jejuns prolongados ➢ atrofia parda- lipofuscina Metaplasia Alteração reversível na qual um tipo celular adulto (epitelial ou mesenquimal) é substituído por outro tipo celular adulto. Ou seja, fenômeno adaptativo onde há a substituição de um tecido maduro por outro da mesma linhagem embriológica também madura. Perde algumas funções benéficas Uma célula sensível a determinado estresse é substituída por outro tipo celular mais capaz de suportar o ambiente hostil. 5 PATOLOGIA- SUMANY 73 ex.1: em fumantes, o epitélio colunar ciliado da traqueia e dos brônquios é trocado por epitélio estratificado pavimentoso, que é mais resistente às substâncias químicas do cigarro do que o epitélio especializado. Vale salientar que, com essa mudança, mecanismos de proteção são perdidos, como a remoção de sujeira pelos cílios. Como a vitamina A é essencial para a diferenciação normal do epitélio, sua deficiência pode induzir também a metaplasia escamosa no epitélio respiratório. Metaplasia intestinal - Esôfago de barret ➢ Célulacaliciforme ➢ Consequência de refluxo ➢ Agressões crônicas do epitélio que leva a uma resposta inflamatória e pode aumentar as chances de adenocarcinoma, além de laceração do esôfago. ➢ Epitélio do estômago no esôfago Ex.3: metaplasia escamosa do colo uterino. A zona de transformação do epitélio glandular é substituído pelo escamoso Visão geral da lesão celular e morte celular Degeneração: lesão celular reversível e caracterizada pelo acúmulo de substâncias no interior da célula. Sabemos que a célula está indo para um caminho irreversível quando tem a formação de bolhas, a ruptura das membranas, principalmente dos lisossomos, tendo a capacidade de digerir a célula. Agora, quando a membrana está integra e tiramos o agente, temos uma lesão reversível. Lesão celular- reversível. Morte celular – pode ser de dois tipos: (quando há tumefação mitocondrial, perda das cristas, deposito floculares da matriz, bolhas, solução de continuidade da membrana) ➢ necrose: quando o dano às membranas é acentuado, as enzimas extravasam dos lisossomos, entram no citoplasma e digerem a célula. ➢ Apoptose: quando a célula é privada de fatores de crescimento ou quando o DNA celular ou as proteínas são danificadas sem reparo, a célula se suicida. Dissolução nuclear sem a perda da integridade da membrana. OBS. 4: Enquanto a necrose constitui sempre um processo patológico, a apoptose auxilia muitas funções normais e não está necessariamente associada à lesão celular patológica. Além disso, a apoptose, em certos papéis fisiológicos, não desencadeia uma resposta inflamatória. 6 PATOLOGIA- SUMANY 73 Causas da lesão celular Cada indivíduo tem uma resposta diferente. Por isso, “não há doenças, mas sim doentes ...” A maioria dos estímulos nocivos pode ser agrupada nas seguintes categorias: PRIVAÇÃO DE OXIGÊNIO interfere com a respiração oxidativa aeróbica e constitui uma causa comum e extremamente importante de lesão e mortes celulares. OBS. 5: hipóxia- deficiência de oxigênio. Isquemia- deficiência de fluxo. Isquemia é a causa mais comum de hipóxia AGENTES QUÍMICOS - exógena AGENTES INFECCIOSOS REAÇÕES IMUNOLÓGICAS FATORES GENÉTICOS- endógena DESEQUILÍBRIO NUTRICIONAL AGENTES FÍSICOS- exógena Frio, barulho e calor. Força mecânica, que são as lesões traumáticas. (existem diversos como abrasão, laceração, contusão) Fraturas (tem transversa, longitudinal etc.) -sempre para tecido ósseo Variações da pressão atmosférica (hiperbáricas – síndrome da descompressão- ou altitudes hipobáricas) Variações de temperatura- baixa temperatura: também leva a uma vasoconstricção, levando a hipóxia – piorando o edema no caso dos escaladores de alta altitude. Se <35 graus (hipotermia)- mata por falência cardio-respiratória por congelamento de água celular. 7 PATOLOGIA- SUMANY 73 Alta temperatura- queimaduras: causa vasodilatação, que aumenta a permeabilidade vascular que aumenta a probabilidade de edema. Lesão direta da célula >> degeneração hidrópica (>52 graus) Morte celular – desnaturação protéica (> 55 graus) Hipertermia (>40 graus): altera o sistema térmico no local do bulbo e o paciente começa a ter convulsão e edema cerebral. Eletricidade- disfunção elétrica dos tecidos ou a corrente elétrica leva a distribuição do calor, levando a uma queimadura. Radiações Ruídos ENVELHECIMENTO Morfologia da lesão celular e tecidual Todos os estresses e influências nocivas exercem seus efeitos, primeiro, em nível molecular ou bioquímico. A função celular pode ser perdida antes que ocorra a morte celular, e as alterações morfológicas na lesão (ou morte) celular surgem mais tarde. Ex.: as células miocárdicas tornam-se não contráteis após 1-2 minutos de isquemia, embora não morram até que 20-30 minutos de isquemia tenham decorrido. Esses miócitos não parecem mortos na microscopia eletrônica por 2-3 horas e por 6-12 horas na microscopia óptica. Lesão reversível As duas principais características morfológicas da lesão celular reversível são: • tumefação celular: resultado da falência das bombas de íons dependentes de energia na membrana plasmática, levando a uma incapacidade de manter a homeostasia iônica e líquida. (alteração na produção e consuma de ATP) o mais comum em fígado, rim e coração. o Ex: hipóxia > redução de ATP mitocondrial > diminuição de Na/K > retenção de Na- aumento de osmolaridade > entrada de água (e Ca) = célula tumefeita. Com isso, há tumefação das mitocôndrias com redução das cristas. Redução do K intracelular (essencial para o adequado funcionamento mitocondrial)> respiração anaeróbica> ph diminui> síntese proteica diminuída > detrimento nos ribossomos > menor ainda produção de proteína > acúmulo de lipídio. o Morfologia: é a primeira manifestação de quase todas as formas de lesão celular. Causa palidez (resultante da compressão dos capilares), aumento do turgor e aumento do peso do órgão. No exame microscópio pode revelar pequenos vacúolos claros dentro do citoplasma que representam segmentos distendidos e separados do retículo endoplasmático. • degeneração gordurosa: ocorre na lesão hipóxica e em várias formas de lesão metabólica ou tóxica e manifesta-se pelo surgimento de vacúolos lipídicos, grandes ou pequenos, no citoplasma. o Nos órgãos parenquimatosos. o Principais causas: toxinas; desnutrição proteica (se não tem proteína, aumenta a produção de ácido graxo); diabetes melito (diminuição a ação de glicogênio, o 8 PATOLOGIA- SUMANY 73 que acaba diminuindo a sua utilização e aumenta a concentração de lipídio); obesidade e anóxia (respiração anaeróbica e aí concentração de ácido graxo). o Nós acumulamos normalmente lipídios nos adipócitos. Quando essa gordura começa a se acumular nos órgãos, chamamos de esteatose. o Morfologia: encontrada principalmente em células que participam do metabolismo da gordura (p. ex., hepatócitos e células miocárdicas). As células lesadas podem exibir também coloração eosinofílica que se torna muito mais pronunciada com a progressão para a necrose. PATOGÊNESE – mecanismos que acumulamos AG nas células 1) Entrada excessiva de AG a. Desnutrição por KAWASHIORKOR- não tem o que comer i. Fome, jejum e doenças consumptivas – estimularia a mobilização de lipídeos mas sem proteínas, carboidratos e lipídeos – não dá!!! O resto de lipídeo que ele tem, ele transforma em AG, fígado cheio de TG b. Dieta rica em carboidrato. c. Aumento da ingestão de alimentos i. Dieta hipercalórica ii. Feijoada- esteatose transitória d. Adrenalina, GH e corticosteróides 2) Decréscimo da síntese proteica a. Tetracloreto de carbono – atua não só no mecanismo da respiração celular, mas atua na transcrição de proteína G, prejudicando a formação de proteínas. Encontramos nos derivados de petróleo b. Outros: Etionina e fósforo; Álcool; Falta de metionina; Hepatotoxinas (colite, pancreatite); Drogas (tetraciclina) 3) Diminuição da oxidação dos AG (se diminui, aumenta sua concentração) a. Hipóxia (aumenta AG livre porque não há sua oxidação, então aumenta a concentração. b. Álcool 4) Aumento da formação de TG a. Álcool- esterifica os AG em grande quantidade e acumula no fígado 5) Aumento dos TG plasmáticos a. Álcool – aumenta n so o TG, quanto o colesterol à custa do aumento dos AG livres b. Ação da insulina- inibe a lipólise c. Pouco uso da glicose- aumenta AG 6) Obstáculo na liberação de lipoptn no fígado- impede a conjugação de TG a proteínas a. Alcool b. Ácido orótico (vitamina B13) Vemos que o álcool é a pior das toxinas. Ele acarreta A hepatotoxina que altera função mitocondrial. Aumento da síntese e redução de degradação. Etanol oxidado gera acetilcoA – AG. Transporte de lipoproteínas prejudicado (Agravada pela desnutrição. No fim= Esteatoestatitealcoolica. Morfologia: aumento de peso e volume do fígado, com diminuiçãoda consistência e elasticidade e coloração amarelada; No rim, aumento de peso; No coração, depósitos de gordura no endocárdio (coração trigróide) e com aspecto uniformemente amarelado com flacidez muscular. Lembrar que 3 substâncias podem deixar aspecto vacuolizado na célula: Glicogênio -PAS; Gordura – SUDAN 4 ou OIL RED; Água- por exclusão Em algumas situações, lesões potencialmente nocivas induzem alterações específicas nas organelas celulares, como o retículo endoplasmático. O retículo endoplasmático agranular está envolvido no metabolismo de vários agentes químicos, e as células expostas a esses agentes 9 PATOLOGIA- SUMANY 73 exibem a hipertrofia do retículo endoplasmático como uma resposta adaptativa que pode ter consequências funcionais importantes. Ex.: Se pacientes que utilizam fenobarbital para epilepsia, aumentam a ingestão de álcool, sofrem uma queda dos níveis de concentração sanguínea do medicamento a níveis subterapêuticos, por causa da indução do retículo endoplasmático agranular em resposta ao álcool. As alterações intracelulares associadas a lesão reversível incluem: (1) alterações na membrana plasmática, como bolhas, apagamento ou distorção das microvilosidades e perda das adesões intercelulares; (2) alterações mitocondriais, como tumefação e presença de densidades amorfas ricas em fosfolipídios; (3) dilatação do RE com destacamento dos ribossomos e dissociação dos polissomos; (4) alterações nucleares, com condensação da cromatina. Necrose perda da integridade da membrana e extravasamento dos conteúdos celulares, culminando na dissolução das células, resultante da ação degradativa de enzimas nas células lesadas letalmente. Ocorre em indivíduo vivo e é seguida de autólise Morfolofia: ➢ Alterações citoplasmáticas. As células necróticas exibem aumento da eosinofilia devido proteínas desnaturadas e perde de RNA citoplasmático. ➢ Alterações nucleares. As alterações nucleares assumem um dos três padrões, todos devidos à degradação da cromatina e do DNA. A basofilia da cromatina pode esmaecer (cariólise), provavelmente devido à atividade da desoxirribonuclease (DNase). Um segundo padrão é a picnose (condensação do núcleo), caracterizada pela retração nuclear e aumento da basofilia; o DNA se condensa em uma massa sólida e encolhida. No terceiro padrão, a cariorrexe, o núcleo picnótico sofre fragmentação. Dentro de 1-2 dias, o núcleo da célula morta desaparece totalmente (cariólise). A microscopia eletrônica mostra profundas alterações nucleares que culminam na dissolução do núcleo; ➢ Destino das células necróticas. As células necróticas podem persistir por algum tempo ou ser digeridas por enzimas e desaparecer. As células mortas são substituídas por figuras de mielina que são fagocitadas por outras células ou, mais tarde, degradadas em ácidos graxos. Esses ácidos graxos se ligam a sais de cálcio, resultando em células mortas calcificadas 10 PATOLOGIA- SUMANY 73 Padrões de necrose tecidual Perda da integridade da membrana, digestão enzimática da célula, extravasamento do conteúdo da célula e uma reação do hospedeiro Existem diversos tipos de necrose tecidual. Necrose coagulativa: a arquitetura dos tecidos mortos é preservada por um intervalo de alguns dias. Essas células necróticas são removidas posteriormente por fagocitose dos leucócitos e ação das enzimas destes leucócitos. Ex: obstrução de um vaso > necrose de coagulação dos tecidos de um órgão (única exceção é o cérebro, explicação mais adiante) Ex.: O pulmão tem uma necrose isquêmica coagulativa, mas ele enche de sangue, pois tem circulação dupla. Na macroscopia será vermelha. (outros exemplos são no TGI. Obstrução venosa) Área localizada de necrose de coagulação = infarto Na macroscopia, a área de hiperemia reativa (fica branco) Necrose liquefativa: digestão das células mortas > transformação do tecido em uma massa viscosa líquida (tem pus). Ex.: infecções bacterianas focais (microrganismos estimulam o acúmulo de leucócitos e liberação de suas enzimas, as quais digerem o tecido) Não consegue identificar o tecido, diferente da necrose coagulativa No cérebro sempre é esse porque ele não tem estrutura para aguentar uma necrose isquêmica, então ele se liquefaz. Necrose gangrenosa: não é um padrão específico de morte celular, mas o termo ainda é usado na prática clínica. É aplicado a um membro, comumente a perna, que tenha perdido seu suprimento sanguíneo e que sofreu necrose de coagulação, envolvendo várias camadas de tecido. Ex.: Quando uma infecção bacteriana se superpõe, a necrose de coagulação é modificada pela ação liquefativa das bactérias e dos leucócitos atraídos (resultando na chamada gangrena úmida). 11 PATOLOGIA- SUMANY 73 Necrose caseosa: (parece um queijo) mais encontrada em focos de infecção tuberculosa. Tem aparência friável branco- amarelada da área de necrose. A arquitetura do tecido é completamente obliterada, e os contornos celulares não podem ser distinguidos. Geralmente é encerrada dentro de uma borda inflamatória nítida; essa aparência é característica de um foco de inflamação conhecido como granuloma. É extremamente acidófila, contendo alguns núcleos pcnóticos e, principalmente na periferia, núcleos fragmentados (cariorrexe). É característica de um (voltar 38 min) Necrose gordurosa/esteatonecrose: áreas focais de destruição gordurosa, tipicamente resultantes da liberação de lipases pancreáticas ativadas na substância do pâncreas e na cavidade peritoneal. (não confundir com degeneração gordurosa). Desencadeia uma resposta no hospedeiro, sendo a gordura interpretada como corpo estranho, formando granuloma. Ela acontece nos adipócitos (ou seja, necrose do adipócito), a esteatose NÃO! Ex.: pancreatite aguda. O que ocorre é que após uma série de acontecimentos, ácidos graxos são liberados e se combinam com cálcio, produzindo áreas brancas gredosas macroscopicamente visíveis (saponificação da gordura), que permitem ao cirurgião e ao patologista identificar as lesões. É comum na mama também. Na macro: aspecto pingo de vela. Na micro: massa acidófila Evolução das necrose: regeneração, cicatrização, encistamento, eliminação, calcificação, gangrena (é uma forma especial da necrose isquemica ver (53min) APOPTOSE NECROSE Afeta células individuais Afeta um grupo de células Não induz resposta inflamatória Induz resposta inflamatória Retração celular Tumefação celular Mantêm integridade da membrana celular Rompimento da membrana celular Gasto de energia – ATP Sem gasto de energia – ATP Corpos apoptóticos fagocitados por células vizinhas Célula lisada é fagocitada por macrófagos Relembrando – Alterações morfológicas nas células lesadas. • Lesão celular reversível: tumefação celular, alteração gordurosa, bolhas na membrana plasmática e perda das microvilosidades, tumefação das mitocôndrias, dilatação do RE, eosinofilia (devida à diminuição do RNA citoplasmático). • Necrose: aumento da eosinofilia; retração, fragmentação e dissolução nuclear; rompimento da membrana plasmática e das membranas das organelas; abundantes figuras de mielina; extravasamento e digestão enzimática dos conteúdos celulares 12 PATOLOGIA- SUMANY 73 • Padrões de necrose tecidual: sob diferentes condições, a necrose tecidual assume padrões específicos: de coagulação, liquefativa, gangrenosa, caseosa, gordurosa e fibrinoide Mecanismos da lesão celular A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de lesão, sua duração e sua gravidade. As consequências de um estímulo nocivo dependem do tipo, status, adaptabilidade e fenótipo genético da célula lesada. A lesão celular resulta de alterações bioquímicas e funcionais em um ou mais dos vários componentes celulares essenciais. As múltiplas alteraçõesbioquímicas podem ser disparadas por qualquer lesão nociva. A seguir, serão apresentados os principais mecanismos de lesão celular. Depleção de ATP ATP- estoque de energia da célula. Produzido, principalmente, pela fosforilação oxidativa do difosfato de adenosina (ADP) durante a redução do oxigênio no sistema de transporte de elétrons das mitocôndrias. Os tecidos com maior capacidade glicolítica (como o fígado) são capazes de sobreviver melhor à perda de oxigênio e ao decréscimo de fosforilação oxidativa do que os tecidos com capacidade limitada para a glicólise (p. ex., o cérebro). A diminuição de ATP na célula pode desencadear diversas consequências: ➢ A atividade da bomba de sódio na membrana plasmática dependente de ATP é reduzida, resultando em acúmulo intracelular de sódio e efluxo de potássio. ➢ Ocorre aumento compensatório na glicólise anaeróbica, na tentativa de manter as fontes de energia celular. ➢ A falência na bomba de Ca2+ leva ao influxo de Ca2+, com efeitos danosos em vários componentes celulares, descritos adiante. ➢ A depleção prolongada ou crescente de ATP causa o rompimento estrutural do aparelho de síntese proteica 13 PATOLOGIA- SUMANY 73 Danos e disfunções mitocondriais As mitocôndrias produzem ATP e são componentes críticos de lesão e morte celular. Sensíveis a vários tipos de estímulos nocivos, sendo hipóxia, toxinas químicas e radiação. Danos causados na mitocôndria podem resultar em: • Falha na fosforilação oxidativa > ↓ ATP > necrose • Fosforilação oxidativa anormal > formação de espécies reativas de O2 > efeito danoso • Lesão mitocondrial > lesão da membrana > formação de um poro de transição de permeabilidade mitocondrial > alteração de ph e perda de potencial > fosforilação comprometida • Lesão mitocondrial > saída de proteínas para avisar lesão > apoptose Influxo de cálcio A isquemia e certas toxinas causam aumento da concentração do cálcio citosólico, inicialmente por causa da liberação de Ca2+ armazenado intracelularmente e, mais tarde, do cálcio que resulta do influxo aumentado através da membrana plasmática. O aumento do cálcio citosólico ativa várias enzimas, com efeitos celulares potencialmente prejudiciais – fosfolipases e proteases. O aumento dos níveis de Ca2+ intracelular resultam, também, na indução da apoptose, através da ativação direta das caspases e pelo aumento da permeabilidade mitocondrial Acúmulo de radicais livres derivados do oxigênio (estresse oxidativo) Os radicais livres de oxigênio atacam os ácidos nucleicos, bem como proteínas e lipídios celulares. Eles iniciam reações auto catalíticas; além disso, as moléculas que reagem com eles se transformam em radicais livres, propagando, assim a cadeia de danos. Espécies reativas de oxigênio (ERO) são perigosas para o corpo, mas são produzidas pelo corpo nas reações de oxidação e redução. Além disso podem ser produzidas pelos leucócitos, principalmente neutrófilos e macrófagos, como uma arma para destruição de micróbios e outras substâncias durante a inflamação e defesa do hospedeiro. As ERO são geradas nos fagossomas e fagolisossomas dos leucócitos por 14 PATOLOGIA- SUMANY 73 um processo similar à respiração mitocondrial, conhecido como surto respiratório (ou surto oxidativo). O dano causado por esses radicais depende de 2 fatores: produção e remoção. Se a remoção for menor que a produção, ocorrerá estresse oxidativo. A produção de radicais livres pode aumentar pela absorção de energia radiante, metabolismo enzimático de substâncias químicas exógenas e em inflamações – em que os leucócitos que produzem, como foi dito anteriormente. A remoção é feita por diversos mecanismos do nosso corpo, sendo eles: aumento da taxa de decomposição espontânea do superóxido (estudar), por meio das glutationa peroxidases, a catalase – a mais importante enzima capaz de degradar milhões de H2O2 por segundo- e antioxidantes endógenos e exógenos – removem ou impedem a formação de radicais livres. As espécies reativas do oxigênio causam lesão celular através de três principais reações: • Peroxidação lipídica das membranas • Ligação cruzada e outras alterações das proteínas- resulta em degradação ou perda da atividade enzimática. • Lesões do DNA – causa quebra no filamento de DNA, implicando na morte celular, envelhecimento celular e transformação maligna das células. Além do papel das ERO na lesão celular e destruição de micróbios, baixas concentrações de ERO estão envolvidas em numerosas vias de sinalização celular e em muitas reações fisiológicas. Portanto, essas moléculas são produzidas normalmente, mas, para evitar seus efeitos lesivos, suas concentrações intracelulares são rigorosamente reguladas nas células saudáveis. Defeitos na permeabilidade da membrana O aumento da permeabilidade da membrana, levando posteriormente a lesão franca da membrana, é uma característica consistente da maioria das formas de lesão celular que culmina em necrose. Danos na membrana podem ser causados por isquemia, toxinas microbianas, além de mecanismos bioquímicos como a diminuição da síntese de fosfolipídeos – se houver queda de ATP-, aumento da degradação dos fosfolipídios – pela ativação das fosfolipases devido aumento de cálcio-, EROS, entre outros. Os sítios mais importantes da membrana, durante a lesão celular, são as membranas mitocondriais, a membrana plasmática e as membranas lisossômicas. 1. Danos na membrana mitocondrial > diminuição de ATP > necrose 2. Danos à membrana plasmática > perda do equilíbrio osmótico e influxo de fluidos e íons 3. Danos às membranas lisossômicas > ativação de enzimas que levam a digestão enzimática dos componentes celulares, e a célula morre por necrose. 15 PATOLOGIA- SUMANY 73 CORRELAÇÕES CLINICOPATOLÓGICAS: EXEMPLOS DE LESÃO CELULAR E NECROSE Lesão isquêmica e hipóxica Isquemia ou redução do fluxo sanguíneo para um tecido é a causa mais comum de lesão celular aguda na doença humana. Ao contrário da hipóxia, na qual a produção de energia através da glicólise anaeróbica continua (embora menos eficientemente do que pelas vias oxidativas), a isquemia, por causa da redução do fluxo sanguíneo, também compromete a distribuição de substratos para a glicólise A isquemia lesa os tecidos mais rapidamente que a hipóxia A alteração bioquímica mais importante nas células hipóxicas que leva a lesão celular é a redução da geração de ATP intracelular, como consequência do suprimento reduzido de oxigênio. (lembrar das consequências descritas anteriormente) Se a isquemia persistir, sobrevirá lesão irreversível e necrose. A lesão irreversível está associada à intensa tumefação das mitocôndrias, lesão intensa das membranas plasmáticas e tumefação dos lisossomos. Pode ocorrer influxo maciço de cálcio para dentro da célula e acumulação de ERO. A morte é principalmente por necrose, mas a apoptose também contribui. Lesão de isquemia-Reperfusão A reperfusão de um tecido isquêmico pode resultar em restauração das células. No entanto, sob certas circunstâncias, a restauração do fluxo sanguíneo para tecidos isquêmicos, mas não mortos, resulta, paradoxalmente, em morte das células que não estavam irreversivelmente lesadas. Fatores que podem ser responsáveis: • Uma nova lesão pode ser iniciada durante a reoxigenação devido a uma produção aumentada de ERO pelas células endoteliais, do parênquima e dos leucócitos infiltrantes • A inflamação, que é induzida pela lesão isquêmica, pode aumentar com a reperfusão devido ao influxo aumentado de leucócitos e proteínas plasmáticas. Os produtos dos leucócitos ativados podem causar lesão adicional ao tecido 16 PATOLOGIA- SUMANY 73 Lesão química Algumas substâncias químicas atuam diretamente pela combinação com um componente molecular crítico ou com uma organela celular OBS 2. Em alguns casos, o maior dano é mantido pelas célulasque usam, absorvem, excretam ou concentram os compostos. Muitas outras substâncias químicas não são biologicamente ativas, mas devem ser primeiro convertidas a metabólitos tóxicos reativos, que então agem sobre as células-alvo. APOPTOSE via de morte celular, induzida por um programa de suicídio estritamente regulado no qual as células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam seu próprio DNA e as proteínas nucleares e citoplasmáticas. A membrana plasmática da célula apoptótica permanece intacta, mas é alterada de tal maneira que a célula e seus fragmentos se tornam alvos atraentes para os fagócitos. Rapidamente, as células mortas e seus fragmentos são removidos antes que seus conteúdos extravasem e, por isso, a morte celular por essa via não induz uma reação inflamatória no hospedeiro (morte silenciosa). OBS.: a apoptose e a necrose algumas vezes coexistem, e a apoptose induzida por alguns estímulos patológicos progride para a necrose. Causas da apoptose Pode ser fisiológica ou patológica Apoptose em situações fisiológicas A morte por apoptose é um fenômeno normal que funciona para eliminar as células que não são mais necessárias e para manter, nos tecidos, um número constante das várias populações celulares. É importante na Destruição programada de células durante a embriogênese, Involução de tecidos hormônios-dependentes sob privação de hormônio e Perda celular em populações celulares proliferativas. Entre outras Apoptose em condições patológicas A apoptose elimina células que estão geneticamente alteradas ou lesadas de modo irreparável, sem iniciar uma reação severa no hospedeiro, mantendo mínima a lesão tecidual. Pode ser causada por lesão celular; acúmulo de proteínas anormalmente dobradas; lesão celular em certas infecções; atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de ducto. 17 PATOLOGIA- SUMANY 73 Mecanismos da apoptose A apoptose resulta da ativação de enzimas chamadas caspases (assim chamadas porque são cisteína proteases que clivam proteínas depois dos resíduos aspárticos). Via mitocondrial (intrínseca) da Apoptose As mitocôndrias contêm uma série de proteínas que são capazes de induzir apoptose, o citocromo c, por exemplo. A escolha entre a sobrevivência e morte é determinada pela permeabilidade da membrana. Quando a célula fica sujeita a fatores como lesão do DNA ou acúmulo de proteínas mal dobradas, sensores são ativados e fazem com que pró-apoptóticos das famílias Baz e Bax fiquem na membrana e formem canais. Assim, o citocromo c e outras proteínas passam por esses canais para o citosol. Com isso, eles bloqueiam os inibidores fisiológicos da apoptose e os antagonistas das caspases. O resultado é a ativação da cascata de caspases, levando, finalmente, à fragmentação nuclear. 18 PATOLOGIA- SUMANY 73 Se as células forem expostas a fatores de crescimento e sinais de sobrevivência, ocorre ao contrário. Via receptor de morte da Apoptose (extrínseca) Muitas células expressam moléculas de superfície, chamadas receptores de morte, que disparam a apoptose, sendo a maioria receptores dos membros da família do fator de necrose tumoral (TNF) Exemplos de apoptose Privação de fator de crescimento As células sensíveis a hormônios, privadas de um hormônio relevante, os linfócitos que não são estimulados por antígenos e citocinas, e os neurônios privados de fator de crescimento nervoso morrem por apoptose. A apoptose é iniciada por via mitocondrial e ativação de membros pró-apoptóticos da família Bcl-2 e à diminuição de síntese de Bcl-2 e Bcl-xL. Lesão de DNA Causada por exposição à radiação ou agentes quimioterápicos. Se a lesão for muito grave a ponte de ser irreversível, ocorre morte por apoptose. O que acontece é que quando o DNA é lesado, a proteína p53 fica acumulada nas células. Tal proteína bloqueia a fase G1 do ciclo celular, fazendo com que não tenha tempo para reparar o DNA, antes dele ser replicado. Assim, com uma lesão irreversível, a p53 induz a apoptose. Outra situação é quando a p53 está mutada ou ausente (como ocorre em certos cânceres) ela é incapaz de induzir apoptose. Logo, células com DNA lesado não morrem e seguem se proliferando, podendo resultar em mutações ou rearranjos que levam à transformação neoplásica. Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas: Estresse do RE As chaperonas – que são proteínas- controlam o dobramento de proteínas durante a síntese normal de proteínas. Quando há um acúmulo dessas proteínas não dobradas ou anormalmente dobradas no RE, há uma indução de resposta protetora, chamada de resposta de proteína não dobrada. Tal resposta aumenta a produção de chaperonas e retarda a formação de proteínas. Porém, nos casos em que o acúmulo dessas proteínas ultrapassa essas adaptações, ocorre estresse do RE e, consequentemente, ativação das caspases -clivam proteínas- que levam à apoptose. Logo, o acúmulo de proteínas dobradas anormalmente pode causar redução da disponibilidade de proteína normal ou por induzir lesão celular. A morte celular causada por essa situação exposta é característica de diversas doenças como Alzheimer, Huntington e Parkinson. Outras causas para esse mau dobramento de proteínas pode ser a falta de glicose e oxigênio. 19 PATOLOGIA- SUMANY 73 apoptose de linfócitos autorreativos nos seres humanos são produzidos linfócitos que reconhecem antígenos próprios. Caso esses linfócitos encontrem tais antígenos, a célula morre por apoptose. Isso explica uma das causas de doenças autoimune. 20 PATOLOGIA- SUMANY 73 Apoptose mediada por Linfócito T Citotóxico Os linfócitos T citotóxicos (LTCs) reconhecem antígenos estranhos presentes em células infectadas ou tumorais. Dessa forma, os LTCs atacam essas células através da protease granzima, que induz a apoptose. AUTOFAGIA “comer a si próprio” Digestão lisossômica dos próprios componentes da célula. Mecanismo de proteção em períodos de privação de nutrientes, em que a célula sobrevive se alimentando-se de si mesma para conseguir nutrientes e energia. O que ocorre? ➢ Percepção de falta de nutrientes > formação de um vacúolo autofágico > vacúolo + lisossomos= autofagolisossoma > digestão de componentes celulares através de enzimas lisossômicas Após algum período de autofagia, pode sinalizar a morte por apoptose. A autofagia também ocorre para remover proteínas má formadas em neurônios e hepatócitos, por exemplo. Logo, a autofagia defeituosa pode ser a causa de morte de neurônios, levando a doenças neurodegenerativas. De modo contrário, a ativação farmacológica da autofagia limita a formação de proteínas mal dobradas nos hepatócitos de modelos animais, reduzindo a fibrose hepática. ACÚMULOS INTRACELULARES Em algumas circunstâncias, as células podem acumular substâncias inofensivas ou não dentro delas. Existem quatro vias principais de acumulações intracelulares: 1. Remoção inadequada de uma substância normal, secundária a defeitos no mecanismo de empacotamento e transporte, como na degeneração gordurosa do fígado. 2. Acúmulo de uma substância endógena anormal resultante de defeitos adquiridos ou genéticos no seu dobramento, empacotamento, transporte e secreção, como com certas mutações da a1-antitripsina. 3. Deficiência em degradar um metabólito devido a defeito herdado em uma enzima. Os distúrbios resultantes são chamados de doenças de armazenamento. 4. Depósito e acúmulo de uma substância exógena anormal quando a célula não possui maquinaria enzimática para degradar a substância nem a habilidade de transportá-la para outros locais. Os acúmulos de partículas de carbono e sílica são exemplos desse tipo de alteração. Degeneração gordurosa (Esteatose) Acúmulo anormal de triglicerídeos dentro das células do parênquima. Causada por toxinas, desnutrição proteica, diabetes melito, obesidade e anóxia. Oabuso de álcool também pode ser um fator. Mais frequente no fígado, já que é principal órgão envolvido no metabolismo de gorduras, mas pode ocorrer no coração e rim, por exemplo. 21 PATOLOGIA- SUMANY 73 Colesterol e ésteres de colesterol O acúmulo de lipídios devido a uma sobrecarga está envolvido em vários processos patológicos. Deles, a aterosclerose é o mais importante. Proteínas O acúmulo de proteínas é menos comum que lipídios. Pode ocorrer por excesso de produção ou excesso de apresentação às células. Normalmente, elas são reabsorvidas pelo rim. Porém, quando há excesso, ocorre reabsorção muito maior de proteína, e as vesículas contendo essa proteína se acumulam, resultando na aparência histológica de gotículas citoplasmáticas hialinas róseas. É reversível e gotículas de proteínas somem, caso seja diminuída a proteinúria. Glicogênio O seu acúmulo está relacionado a anormalidades no metabolismo de glicose ou glicogênio. No exemplo clássico de metabolismo anormal da glicose, o diabetes melito, o glicogênio se acumula no epitélio dos túbulos renais, nos miócitos cardíacos e nas células b das ilhotas de Langerhans. O glicogênio também se acumula dentro de células em um grupo de distúrbios genéticos intimamente relacionados, coletivamente conhecidos como doenças de armazenamento de glicogênio ou glicogenoses Pigmentos são substâncias coloridas exógenas, se originados fora do corpo, como o carbono, ou endógenas, sintetizadas dentro do próprio corpo, como lipofuscina, melanina e certos derivados da hemoglobina Exógeno: mais comum o caborno, puluente da vida urbana. Quando inalado, é fagocitado pelos macrófagos alveolares e transportado através de canais linfáticos para os linfonodos regionais na região traqueobrônquica. Os agregados desse pigmento escurecem os linfonodos e o parênquima pulmonar (antracose) A lipofuscina, ou “pigmento do desgaste”, é um material intracelular granular, castanho- amarelado, que se acumula em vários tecidos (particularmente no coração, fígado e cérebro) como consequência do envelhecimento ou da atrofia. Não é nociva à célula, mas é importante como marcador de lesão antiga por radical livre. Quando em muita quantidade, é chamada atrofia parda. A melanina é um pigmento endógeno, preto-acastanhado, produzido pelos melanócitos localizados na epiderme, e atua como protetor contra a radiação ultravioleta prejudicial. Mas tbm pode ser produzida pelos queratinócitos e macrófagos da pele. A hemossiderina é um pigmento granular derivado da hemoglobina, amarelo a castanho-dourado, que se acumula em tecidos onde há excesso de ferro, local ou sistêmico. O ferro se acumula, normalmente em micelas de ferritina. O depósito excessivo de hemossiderina, conhecido como hemossiderose, e acúmulos mais extensos de ferro vistos na hemocromatose hereditária (geralmente esse acúmulo é patológico) CALCIFICAÇÃO PATOLÓGICA depósito anormal de sais de cálcio, em combinação com pequenas quantidades de ferro, magnésio e outros minerais calcificação distrófica: ocorre com níveis séricos normais de cálcio e em tecidos mortos ou que estão morrendo 22 PATOLOGIA- SUMANY 73 calcificação metastática: depósito de sais de cálcio em tecidos normais. Quase sempre reflete algum distúrbio no metabolismo do cálcio (hipercalcemia). Obs.: a hipercalcemia não é um pré-requisito para calcificação distrófica, mas pode intensificar. Calcificação distrófica Encontrada em áreas de necrose de qualquer tipo. é inevitável nos ateromas da aterosclerose avançada, associada a lesão da túnica íntima da aorta e das grandes artérias, e caracterizada pelo acúmulo de lipídios. Embora a calcificação distrófica seja um achado de uma lesão que já ocorreu, ela pode ser causa de uma disfunção de um órgão. ➢ Pode haver essa calcificação em valvas velhas. Com isso, tais valvas ficam comprometidas na sua movimentação. ➢ A calcificação das valvas aórticas é a causa importante da estenose aórtica nos idosos. Na patogenia da calcificação distrófica, o produto é a formação de fosfato de cálcio cristalino. Na cartilagem e nos ossos, o cálcio fica armazenado nas vesículas de matriz, e na calcificação patológica originam-se de células em degeneração. Morfologia: comum em áreas de necrose caseosa na tuberculose. Algumas vezes, um linfonodo tuberculoso é praticamente convertido a uma pedra radiopaca. Histologicamente, a calcificação aparece como depósitos basofílicos intra ou extracelulares. Com o tempo, pode ser formado osso heterotópico no foco da calcificação. Calcificação metastática Pode ocorrer em tecidos normais sempre que há hipercalcemia. Principais causas: 1. aumento da secreção de paratormônio devido a tumores primários das paratireoides ou à produção de proteína relacionada ao paratormônio por outros tumores malignos 2. destruição óssea devida aos efeitos do turnover ósseo acelerado (p. ex., doença de Paget), imobilização ou tumores (aumento do catabolismo ósseo decorrente de mieloma múltiplo, leucemia ou metástases esqueléticas difusas); 3. distúrbios relacionados à vitamina D, incluindo a intoxicação por vitamina D e sarcoidose (na qual os macrófagos ativam um precursor da vitamina D); 4. insuficiência renal, na qual a retenção de fosfato leva ao hiperparatireoidismo secundário. Morfologia: pode ocorrer em todo o corpo, mas afeta principalmente os tecidos intersticiais da mucosa gástrica, rins, pulmões e da vascularização. Morfologicamente, os depósitos de cálcio lembram os descritos na calcificação distrófica. Embora, geralmente, não causem disfunção clínica, calcificações maciças nos pulmões são evidentes nas radiografias e podem gerar déficits respiratórios. Depósitos maciços no rim (nefrocalcinose) podem causar lesão renal. ENVELHECIMENTO CELULAR O envelhecimento faz parte da vida. Além disso constitui um fator de risco para inúmeras doenças. O envelhecimento celular é o resultado do declínio progressivo do tempo de vida e da capacidade funcional das células Mecanismos responsáveis pelo envelhecimento celular: • lesão do DNA 23 PATOLOGIA- SUMANY 73 • diminuição da replicação celular- todas as células normais possuem uma capacidade limitada de replicação, estacionando em um estado terminal de não divisão, conhecido como senescência replicativa. Após uma séria de eventos, ocorre também o encurtamento dos telômeros, fazendo com que eles saiam das células e, com isso, resulta em inabilidade de gerar novas células para substituir as lesadas. (diferente do que ocorre nas células cancerosas, em que a telomerase é reativada e o comprimento do telômero é estabilizado, permitindo a proliferação indefinida das células) o Síndrome de Werner- caracterizada por envelhecimento precoce, quando in vitro possuem notável redução do tempo de vida. • Deficiência da homeostasia proteica- Com o tempo, as células tornam-se incapazes de manter uma homeostasia proteica normal, resultante do aumento do turnover e da diminuição de síntese causada pela redução de translação das proteínas e da atividade defeituosa das chaperonas (estas promovem o dobramento normal da proteína), dos proteossomos (que destroem proteínas mal dobradas) e das enzimas de reparo. A homeostasia proteica anormal pode exercer vários efeitos sobre a sobrevivência, a replicação e as funções celulares. Além disso, ela leva ao acúmulo de proteínas mal dobradas, que podem iniciar as vias da apoptose. É a transformação de um tecido maduro em outro de mesma linhagem também maduro, metaplasia É um distúrbio da maturação celular, podendo ser considerada uma lesão pré-neoplásica – displasia (ver o que é)- ela não deu Calcificação, amiloidose
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