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Reparo Tecidual Regeneração e Cicatrização Profa. Dra. Lissiana Magna Faculdade de Medicina – UFC Campus Sobral Objetivos • Descrever o objetivo do processo de reparação tecidual e definir seus tipos • Citar as múltiplas etapas do processo de reparo • Listar os fatores teciduais, sistêmicos e relacionados a lesão, que influenciam o processo de reparo • Definir tecido de granulação e sua composição morfológica Objetivos • Definir angiogênese, diferenciar seus mecanismos e principais citocinas envolvidas • Diferenciar cicatrização por primeira intenção e segunda intenção Regeneração • Proliferação celular para substituir estruturas perdidas • “Substituição das células mortas ou lesadas por novas células, idênticas às originais" Crescimento compensatório ≠ Regeneração verdadeira Crescimento compensatório ≠ Regeneração verdadeira Definições • Regeneração ocorre após morte celular parenquimatosa (estrutura tecidual intacta) • Depende do tecido danificado • Exemplos – Feridas cutâneas superficiais – Crescimento compensatório do fígado e rim após hepatectomia e nefrectomia parcial Regeneração Hepática Fratura óssea Regeneração x Cicatrização • Processos podem ocorrer conjuntamente • Contribuição de cada um depende – Habilidade do tecido em regenerar – Extensão do dano Reparação tecidual • Objetivo restaurar o tecido a seu estágio inicial • Resposta inflamatória – elimina o dano – remove o tecido lesionado – inicia a deposição dos componentes da MEC • Reparo Regeneração Formação de cicatriz Reparo por Cicatrização • Cicatrização ocorre quando há dano a MEC tecidual, por injúria severa. Substituição de células parenquimatosas por tecido conjuntivo • Fibrose excessiva deposição de tecido conjuntivo • Cicatrização e/ou Fibrose podem causar disfunção tecidual Regeneração Restituição dos componentes teciduais Reparo Resposta fibroproliferativa que “remenda” em vez de restaurar o tecido Fibrose Lesão persistente com inflamação crônica levando a excessiva deposição de colágeno Reparo e regeneração • Na maioria dos processos de cura, ocorre uma combinação de regeneração e reparo. • Influenciadas por: – Capacidade proliferativa das céls do tecido – Integridade da matriz extracelular – Resolução ou cronicidade da lesão e da inflamação MEC • Manutenção da MEC – Estrutura para migração e manutenção da polaridade celular correta – Controle do crescimento e da diferenciação celular – Arcabouço para renovação tecidual – Células da MEC secretam mediadores químicos críticos para reparação tecidual Papel dos macrófagos na reparação tecidual Em um órgão capaz de regenerar-se esse evento sempre acontece? Regeneração X Fibrose Hepática Reparo Tecidual •Células – Células Tronco – Fatores de Crescimento – Receptores de Fatores de Crescimento – Mecanismos de sinalização • MEC • Componentes, funções e interações – Colágeno – Fibras Elásticas – Proteoglicanos Regulação das Populações Celulares • Regulação: – Aumento ou redução das células-tronco – Morte celular por apoptose – Alterações nas taxas de proliferação ou diferenciação Atividade Proliferativa Tecidual Tipos de Tecido Lábeis Mucosa TGI Epiderme Células Hematopóieticas Estáveis Fígado Células Tubulares Renais Permanentes Neurônios adultos Glomérulo renal Neurônios da retina Miocardio Células Lábeis de ciclo contínuo (ex. epiderme, TGI) Células estáveis Quiescentes (ex. hepatócitos) Células Permanentes (ex. neurônios, miócitos cardíacos) Células Tronco e Diferenciação Características 1. Auto-renovação 2. Capacidade de gerar linhagens celulares diferentes Células Tronco • Mantidas por toda vida do indivíduo (células tronco adultas) • Manutenção das células tronco: – Replicação assimétrica obrigatória: uma célula- filha mantém capacidade de replicação e a outra entra numa via de diferenciação – Diferenciação estocástica: mitose de células tronco que gera 2 células-filhas com capacidade de auto-replicação ou 2 células-filhas que irão se diferenciar Terapia com Stem Cells Embrionárias Células-Tronco Teciduais Canais de Hering REGENERAÇÃO Mecanismos de Sinalização de Crescimento Moléculas de Sinalização Receptores de Superfície Celular Proliferação Celular e Síntese Protéica Fatores de Crescimento • Polipeptídeos liberados por células inflamatórias e da MEC • Estimulam – Migração – Proliferação celular – Síntese protéica Fatores de Crescimento e Citocinas Citocina Fonte Função PDGF Plaquetas,macrófagos, cél. endoteliais, cel. musculares lisas Quimiotático e ativador de PMN, macrófagos, fibroblastos. Mitogênico fibroblastos e cél. endoteliais. Angiogênese. EGF Plaquetas, macrófagos Mitogênico fibroblastos; Tecido de granulação TGF-α Macrófagos, Linf.T, Queratinócitos Similar ao EGF TGF-β Macrófagos, Linf.T, Queratinócitos,cél. Endoteliais, fibroblastos Quimiotático PMN,macrófagos, linfocitos, fibroblastos. Angiogênese e Fibroplasia Yan Highlight Yan Highlight Yan Highlight Fatores de Crescimento e Citocinas CITOCINA FONTE FUNÇÃO FGF Macrófagos, mastócitos, Linf.T,cél. Endoteliais, fibroblastos Quimiotático fibroblastos; mitogênico fibroblastos e queratinócitos; angiogênese, contração de ferida VEGF Muitos tipos celulares ↑ Permeabilidade vascular; mitogenico cél. Endoteliais, angiogênese TNF Macrófago, mastócito, Linf. T Ativa macrófagos, regula outras citocinas, funções múltiplas Yan Highlight Yan Highlight Yan Highlight Proliferação Celular 1º Passo 2º Passo Mecanismos de Sinalização SINALIZAÇÃO AUTÓCRINA SINALIZAÇÃO ENDÓCRINA SINALIZAÇÃO PARÁCRINA Locais-alvo na mesma célula Célula secretória Célula-alvo adjacente Secreção hormonal transportado via sanguínea Celula-alvo distante Vaso sanguíneo Receptores Celulares • Localizados – Superfície celular – Citoplasma – Núcleo • Sinalização tipicamente envolve 2 ou mais receptores para deflagração de proliferação celular Receptores de Superfície Celular 1. Receptores com atividade Tirosina Cinase intrínseca 2. Receptores sem atividade Tirosina Cinase intrínseca 3. Receptores ligados a proteína G transmembrana 4. Receptores de Hormônios Esteróides Receptores de Superfície Celular (Fosfatidil inositol) PrincipaisVias de transdução de sinal Receptores com Atividade Tirosina Cinase Intrínseca • EGF, TGF-α, HGF, PDGF, VEGF, FGF, etc • Ligação ligante/receptor ativa receptor tirosina cinase que ativa várias moléculas efetoras • Ativação de moléculas efetoras – Direta – Através de proteínas adaptadoras Receptores Tirosina Cinase Proteína cinase ativada por mitógeno MAP-cinases • Estimulam a síntese e fosfosforilação dos fatores de transcrição (FOS e JUN), estes por sua vez estimulam a produção de fatores de crescimento e de proteínas que controlam a proliferação celular. Receptores Sem Atividade Tirosina Cinase Receptores sem atividade Tirosina Cinase • Ligantes incluem várias citocinas (IL-2 e 3, IFN α, β, e γ, outros) • Ativação de proteínas JAK queativam fatores de transcrição STATs • STATs agem no núcleo e ativam transcrição de genes Núcleo Receptores ligados a proteína G transmembrana • Ligam-se a proteína G • Grande família de receptores (citocinas, vasopressina, histamina) • Ativa cAMP • Podem induzir formação IP3 Receptores Hormonais • Localizados no núcleo com função dependente de fatores de transcrição • Ligantes ligam-se a forma inativa do receptor que torna-se ativada • Receptor ativado liga-se a sequências específicas no DNA, em genes alvo, ou a outros fatores de transcrição Receptores Hormonais Sistema de Transdução de Sinais • Transferem informação para o núcleo, induzindo a síntese de fatores de crescimento – Sistema MAP-quinase – Via do IP-3 – Via do Inositol Lipídio – Via do AMPc – Via JAK-STAT Matriz Extracelular (MEC) e Interação Célula-MEC MEC • Fundamental para reparo e cicatrização; constantemente remodelada • Funções da MEC – Suporte mecânico para migração ancoragem, e manutenção da polaridade celular – Controle da proliferação e diferenciação celular – Estabelecimento do microambiente tecidual – Estocagem e apresentação de moléculas regulatórias (fatores de crescimento) Matriz Extracelular (MEC) • Componentes – Proteínas estruturais fibrosas (resistência à tensão e retração) • Colágeno • Elastina – Glicoproteínas adesivas (conectam os elementos da MEC uns aos outros e às céls) – Proteoglicanos e Ácido Hialurônico (elasticidade e lubrificação) • Duas Organizações Gerais – Membrana Basal – Matriz Intersticial Yan Highlight MEC Colágeno • Proteína mais comum do mundo animal • 27 tipos diferentes • Tipos I, II, III, V, e XI são intersticiais ou fibrilares, e os mais abundantes • Tipo IV é não fibrilar; forma lâminas. Principal componente da MB associado com laminina Colágeno • Secretado pró-colágeno, clivado por proteases para formar unidades básicas das fibrilas • Unidades de colágeno são oxidadas com lisina e hidroxilisina, fazendo uma reação cruzada com moléculas adjacentes, formando fibras • Vitamina C necessária para hidroxilação do pró- colágeno (escorbuto) • Força tênsil tecidual Colágeno Síndrome de Ehlers-Danlos x Osteogênese Imperfeita Doença dos ossos quebradiços – deficiências na síntese do colágeno tipo I (articulações, ossos, ouvidos, pele e dentes) Mutações no gene que codifica a lisil hidroxilase (tipo VI) – pele hiperextensível e as articulações hipermóveis. Elastina, Fibrilina e Fibras Elásticas • Responsáveis pela capacidade de expansão e encolhimento de alguns órgãos e tecidos • Fibras elásticas – Eixo Central (elastina) – Rede periférica de microfibrilas (fibrilinas) • Síndrome de Marfan (defeito das fibrilinas) Síndrome de Marfan Principais manifestações clínicas: • Óssea estatura elevada, escoliose, braços e mãos alongadas e deformidade torácica; • Cardíaca prolapso de válvula mitral e dilatação da aorta; • Ocular miopia e luxação do cristalino. Proteínas de Adesão • Fazem a “ponte” entre diversas moléculas proteícas, proteínas e células, e célula a célula • 4 principais tipos – Imunoglobulinas – Caderinas – Integrinas – Selectinas Proteínas de Adesão Glicosaminoglicans (GAG) e Proteoglicanos • GAG Polímeros de dissacarídeos; ligam-se a proteínas formando Proteoglicanos • Função – Regulação da estrutura e permeabilidade do tecido conjuntivo • Podem ligar-se a outras proteínas e ativar fatores de crescimento e quimiocinas, que modulam a resposta inflamatória, imune, proliferação e diferenciação Yan Highlight Yan Highlight Proteoglicans e Heparan Sulfato Fatores que influenciam o Reparo • Fatores do Tecido – Oferta sanguínea • Fatores da Lesão – Infecção local, corpo estranho – Intensidade, duração e extensão do dano • Fatores Sistêmicos – Idade, anemia, desnutrição, carência de vitamina C, Zinco, Cobre – Uso de corticóide – Diabetes, doenças malignas Reparação por Regeneração • Capacidade de regeneração de todo órgão ou tecido não existe em mamíferos • “Recuperação funcional” sem reconstituição de anatomia original • Crescimento compensatório – Fígado, rins, glând. adrenais, tireóide, outros Reparação por Cicatrização • Resposta fibroproliferativa que “remenda” em vez de restaurar um tecido Eventos na Reparação por Cicatrização • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas • Angiogênese e tecido de granulação • Síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Tecido de Granulação • Tipo especializado de tecido indicador do processo de cicatrização • Com frequência edemaciado • Composto: – Novos vasos sanguíneos (angiogênese) • Permitem passagem de proteínas e células sanguíneas – Proliferação de fibroblastos Yan Highlight Tecido de granulação sobre a pele • Numerosos vasos sanguíneos, edema e MEC frouxa contendo algumas células inflamatórias. Yan Highlight Tecido de Granulação Eventos na Reparação por Cicatrização • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas • Angiogênese • Síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Angiogênese • Formação de novos vasos sanguíneos em adultos • Processo crítico à Inflamação crônica e fibrose • Regulada por fatores pró e anti-angiogênicos • VEGF – Fator de Crescimento Endotelial Vascular – fator de crescimento mais importante em adultos na angiogênese fisiológica e patológica Angiogênese EPC – cél precursora endotelial VEGF • Principal fator de crescimento nos tecidos adultos que sofrem angiogênese • Funções – Promove a angiogênese – Aumenta a permeabilidade vascular – Estimula a migração de céls endoteliais – Estimula a proliferação de céls endoteliais Yan Highlight Eventos na Reparação por Cicatrização • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas • Angiogênese • Síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Deposição de MEC • Fibroblastos sintetizam colágeno fibrilar – Resistência de feridas – Inicia-se em 3 a 5 dias e pode prolongar-se por várias semanas • Acúmulo final de colágeno – Síntese ↑ – Degradação ↓ • Tecido de granulação→ cicatriz→ amadurecimento→ cicatriz avascular, pálido Eventos na Reparação • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas e síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Angiogênese e tecido de granulação • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Remodelação Tecidual • Substituição do tecido de granulação por uma cicatriz modificação da composição da MEC • TGF-β e PDGF estimulam a síntese de colágeno e secreção de COLAGENASES • Equilíbrio entre síntese e degradação da MEC resulta na Remodelação do tecido conjuntivo Evolução da Cicatrização Tecido de Granulação Cicatriz Madura Colágeno denso com apenas canais vasculares espalhados Cicatrizaçãode Ferida Cutânea Cicatrização Primeira Intenção Cicatrização por Segunda Intenção 24 horas 3 a 7 dias Semanas Contração da Ferida Cicatrização por Primeira Intenção X Segunda Intenção • defeito, coágulo de fibrina, tecido de granulação • Reação inflamatória branda • Não tem contração de ferida • Epiderme recupera espessura normal • defeitos teciduais, coágulos de fibrina; tecido de granulação • Reação inflamatória intensa • Contração da ferida • Formação substancial de cicatriz e diminuição da epiderme Yan Highlight Eventos na Reparação • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas • Angiogênese e tecido de granulação • Proliferação de fibroblastos e síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Contração da Ferida • Ocorre em grandes feridas de superfície • Etapas – Formação de uma rede de miofibroblastos contendo actina na margem da ferida – Ação dos miofibroblastos contração permanente da ferida – Redução do espaço entre as margens dérmicas Yan Highlight Contração da Ferida Anel de Actina e Miosina Nature Cell Biology Eventos na Reparação • Indução de inflamação • Proliferação e migração de células parenquimatosas e conjuntivas • Angiogênese e tecido de granulação • Proliferação de fibroblastos e síntese de proteínas da MEC (colágeno) • Remodelação tecidual • Contração da Ferida • Aquisição de Resistência da Ferida Resistência da Ferida • Em 1 semana, resistência da ferida é de 10% da pele original, mas aumenta rapidamente nas semanas seguintes • Após 3 meses, a resistência tênsil é de 70 a 80% da pele não ferida; pode persistir por toda vida • Resulta do excesso de síntese do colágeno sobre sua degradação nos dois primeiros meses de cicatrização e posteriormente de suas modificações estruturais Complicações na Cicatrização da Ferida Cutânea • Formação deficiente de cicatriz – Deiscência ou ulceração da ferida • Formação excessiva dos componentes – Cicatriz hipertrófica – colágeno (“Cicatriz alta”) – Quelóide – cicatriz ultrapassa limites da ferida original – Granulação exuberante – Desmóide ou Fibromatose agressiva • Formação de contraturas Yan Highlight Yan Highlight Quelóide Contratura Fibrose • Persistência do estímulo inflamatório • Síntese e secreção sustentadas de fatores de crescimento, citocinas fibrinogênicas, enzimas proteolíticas e outras • Exemplos – Artrite reumatóide – Cirrose hepática (álcool, hepatite B) – Doenças pulmonares intersticiais F Yan Highlight Yan Highlight Desenvolvimento da fibrose na inflamação crônica Infarto miocárdico recente Coração Normal Coração com Infarto Fonte: anatpat.unicamp.br Infarto Recente Reação Inflamatória Pós-Infarto Fonte: anatpat.unicamp.br Fibrose pós-Infarto Fonte: anatpat.unicamp.br LESÃO Resposta Celular e Vascular Estímulo removido (lesão aguda) Morte de célula parenquimatosa (estrutura tecidual intacta) Feridas superficiais Alguns processos inflamatórios Regeneração Exemplos Regeneração hepática Feridas cutâneas superficiais Reabsorção do exsudato na pneumonia lobar Morte da célula parenquimatosa (estrutura tecidual danificada) Feridas profundas Cicatrização Exemplos Feridas excisionais profundas Infarto do miocárdio Dano tecidual persistente Fibrose Tecido cicatricial Exemplos Doenças inflamatórias crônicas (cirrose, pancreatite crônica, fibrose pulmonar) Yan Highlight Resumindo... • Regeneração em mamíferos significa uma recuperação funcional sem retorno da forma anatômica original; crescimento compensatório • Ocorre em tecidos lábeis ou estáveis, mas capazes de replicação e onde o dano não danificou a MEC Resumindo... • Cicatrização de feridas é um processo dinâmico e transformador • Inicialmente ocorre uma fase inflamatória, seguida pela formação de tecido de granulação • Fendas incisionais cutâneas simples cicatrizam por primeira intenção • Feridas cutâneas grandes cicatrizam por segunda intenção Referências bibliográficas • KUMAR V, ABBAS A K, FAUSTO N, ASTER J C. Robbins & Cotran – Bases patológicas das doenças. 8ª edição. Rio de Janeiro: Elsevier, 2010. • RUBIN E, GORSTEIN F, RUBIN R, SCHWARTING R, STRAYER D. Rubin: Bases Clínico-Patológicas da Medicina. 4ª edição. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. • PORTH, C. M. Fisiopatologia. 6. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. • JUNQUEIRA L.C.; CARNEIRO J. Histologia básica. 10. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004. Reparo Tecidual Regeneração e Cicatrização Profa. Dra. Lissiana Magna Faculdade de Medicina – UFC Campus Sobral
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