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Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 1 Introdução a Patologia. A patologia envolve a investigação das causas das doenças, e as alterações associadas em nível de células, tecidos e órgãos, que resultam em sinais e sintomas presentes no paciente. Dois conceitos importantes: Etiologia: é a origem da doença, inclui as causas fundamentais e os fatores modificadores. (Ex: combinação de susceptibilidade genética herdada com influências ambientais.). A etiologia se refere portanto ao “PORQUE” a doença surge. Patogenia: refere-se as etapas de desenvolvimento das doenças. Descreve como os fatores etiológicos iniciam as alterações moleculares e celulares, que originam as anormalidades estruturais e funcionais que caracterizam as doenças. A patogenia refere-se portanto a “COMO” a doença se desenvolve. Entender a patogenia e etiologia, não é importante apenas para compreender a doenças, mas é também a base para o desenvolvimento de tratamentos. A patologia, por meio da etiologia e patogenia, fornece a fundamentação científica para a prática da medicina. Para diagnosticar e orientar a terapia na prática clínica, os patologistas identificam alterações na aparência microscópica (morfologia) ou macroscópica, das células e tecidos e as alterações bioquímicas nos fluidos corporais (Ex: sangue e urina) Os patologistas utilizam técnicas morfológicas, moleculares, microbiológicas e imunológicas, que identificam as alterações bioquímicas, estruturais e funcionais que ocorrem nas células, tecidos e órgãos em resposta as lesões. Visão geral das respostas celulares ao estresse e aos estímulos nocivos. As células são participantes ativos em seu ambiente, ajusta constantemente a sua estrutura e função para se adaptar as demandas de alterações e de estresse extracelular. Homeostasia é o estado normal celular, condição na qual o meio intracelular é mantido aproximadamente constante. Diante de um estresse que pode ser, FISIOLÓGICO ou PATOLÓGICO, a célula pode sofrer uma adaptação, atingindo um novo estado aproximadamente constante, e preservando sua viabilidade e função. As principais respostas adaptativas são: Hipertrofia Hiperplasia Atrofia Metaplasia Quando a capacidade adaptativa é excedida, dizemos então que a célula sofreu uma lesão. (lesão celular) A lesão celular, pode ser considerada REVERSÍVEL ou IRREVERSÍVEL. Nas lesões reversíveis, as células podem retornar a um estado basal estável. As lesões irreversíveis (morte celular), resultam de um estresse grave, persistente e de início rápido. Morte celular, pode ser por NECROSE ou APOOPTOSE A necrose, é resultante de várias causas: isquemia, infecções, toxinas e reações imunes. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 2 Apoptose, é a morte celular programada, constituindo-se como um processo normal e essência na embriogenese, no desenvolvimento de órgãos e na manutenção da homeostasia. As células podem estar: normais, adaptadas, lesada reversivelmente, lesada irreversivelmente. Exemplo: miócitos. Miocárdio submetido a uma carga aumentada e persistente. (hipertensão ou estenose de uma valva) O miocárdio se ADAPTA sofrendo HIPERTROFIA (aumento no tamanho das células individuais e por consequência, todo o coração, para gerar força contrátil maior) Se o aumento da demanda não for atenuado ou se o miocárdio for submetido a um fluxo sanguíneo reduzido (isquemia), devido a uma oclusão em artéria coronária, as células sofrerão LESÃO. O miocárdio pode ser lesado de forma REVERSÍVEL ou IRRESVERSÍVEL. Será REVERSÍVEL, se o estresse for leve, ou se a oclusão arterial for incompleta ou breve. Será IRREVERSÍVEL, caso seja uma oclusão prolongada e completa. (INFARTO) OBS: estresse e lesão não afetam apenas a morfologia mas também o estado funcional das células e tecidos. Miócitos lesados reversivelmente, se assemelham morfologicamente aos miócitos normais, entretanto estão transitoriamente não contráteis, ou seja, mesmo a lesão leve pode ter impacto clínico. OBS: processos que afetam as células e tecidos: acúmulo intracelular, calcificação patológica e envelhecimento celular. CÉLULA NORMAL (HOMEOSTASIA) LESÃO REVERSÍVEL ADAPTAÇÃO LESÃO CELULAR LESÃO IRREVERSÍVEL NECROSE APOPTOSE Leve, transitória Estresse Estímulos nocivos Intensa, progressiva Morte celular Incapacidade De adaptação. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 3 Adaptações celulares ao estresse. São alterações reversíveis, em número, tamanho fenótipo, atividade metabólica ou das funções celulares, em resposta às alterações no seu ambiente. As adaptações podem ser de dois tipo: FISIOLÓGICAS ou PATOLÓGICAS. Adaptação fisiológica: resposta celular a estimulação normal por hormônios ou mediadores químicos endógenos. (aumento da mama e do útero, induzido por hormônios durante a gravidez) Adaptações patológicas: resposta ao estresse que permite que a célula module sua estrutura e função, escapando da lesão. As adaptações são: hipertrofia, hiperplasia, atrofia e metaplasia. Hipertrofia. É o aumento do tamanho das células, que resulta em aumento do tamanho do órgão. Na hipertrofia pura não existe células novas, apenas células maiores, contendo quantidade aumentada de proteínas estruturais e de organelas. A hipertrofia ocorre quando as células possuem capacidade limitada de se dividir. A hipertrofia e hiperplasia podem ocorre juntas e ambas resultam em um órgão aumentado (hipertrófico) A hipertrofia pode ser FISIOLÓGICA ou PATOLÓGICA. A hipertrofia é causada por: Aumento de demanda funcional Fatores de crescimentos Estimulação hormonal específica Exemplos: Durante a gravidez, o aumento fisiológico do útero ocorre como consequência de hipertrofia e hiperplasia do músculo liso, estimulado pelo estrogênio. As células musculares estriadas esqueléticas e cardíacas sofrem apenas hipertrofia em resposta ao aumento da demanda, porque no adulto, tais células possuem capacidade limitada de divisão. O aumento cardíaco que ocorre como consequência de hipertensão ou doenças da valva aórtica, é exemplo de hipertrofia PATOLÓGICA. Os mecanismos que influenciam a hipertrofia cardíaca envolve pelo menos dois tipos de sinais: Desencadeantes mecânicos Desencadeantes tróficos Os desencadeantes mecânicos são os estiramentos Os desencadeantes tróficos, que são mediadores solúveis que estimulam o crescimento celular, como fatores de crescimento e hormônios adrenérgicos, Esses estímulos acionam as vias de transdução de sinais, que levam a indução de vários genes, os quais, em torno, estimulam a síntese de várias proteínas celulares, incluindo FATOR DE CRESCIMENTO e PROTEÍNAS ESTRUTURAIS. Como resultado temos a síntese de mais proteínas e miofilamento por células, aumentando a força gerada com cada contração, permitindo que a célula alcance um melhor desempenho. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 4 Há também uma troca de proteínas contrateis adultas para a forma fetal. Durante a hipertrofia do músculo, a cadeia pesada da miosina alfa, é substituída pela beta, essa última possui contração mais lenta e energicamente maiseconômica. A hipertrofia alcança um limite, depois do qual o aumento da massa muscular não pode compensar a sobrecarga. Quando, no coração, acontece o limite de hipertrofia, ocorre várias alterações “degenerativas”, nas fibras miocárdicas, das quais as mais importantes são: Fragmentação dos elementos contráteis Perda dos elementos contráteis Os fatores que limitam a hipertrofia bem como os responsáveis pela degeneração ainda não estão totalmente esclarecidos. Existem limites finitos: Vascularização para suprir adequadamente as fibras aumentadas Mitocôndrias para suprir o ATP Maquinaria Biosintética para produzir proteínas contrateis ou outros elementos do citoesqueleto. O resultado das alterações degenerativas por limite de hipertrofia, é a dilatação ventricular, e falência cardíaca. Ou seja, uma adaptação ao estresse, pode progredir para lesão celular funcionalmente significativa, caso o estresse não seja atenuado. Hiperplasia. Ocorre se o tecido contem populações celulares capazes de se dividir Ocorre simultaneamente com a hipertrofia Ocorre sempre em resposta ao mesmo estímulo A hiperplasia pode ser de dois tipo: Hiperplasia fisiológica Hiperplasia patológica Em ambas as situações a hiperplasia é estimulada por fatores de crescimento de vários tipos celulares. Exemplos de hiperplasia fisiológica: Hiperplasia hormonal Hiperplasia compensatória A hiperplasia hormonal caracteriza-se, por exemplo, pela proliferação do epitélio glandular, da mama feminina, durante a puberdade e na gravidez. A hiperplasia compensatória, caracteriza-se pelo crescimento de tecido residual, após remoção ou perda de uma porção de um órgão. Ex: quando o fígado é parcialmente removido, a atividade mitótica das células restantes, inicia-se 12 horas depois, restaurando o fígado ao peso normal. Os estímulos nesse caso são: fatores de crescimento polipeptídicos, produzidos pelos hepatócitos restantes e pelas células não parenquimatosas do fígado. Após a restauração da massa do fígado, a proliferação celular é “desligada” pelos vários inibidores de crescimento. A hiperplasia patológica é causada por estimulação excessiva hormonal ou de fatores de crescimento. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 5 Exemplos de hiperplasia patológica: Endometriose Cicatrização a nível de tecido conjuntivo Papiloma virus Endometriose – Após um período menstrual normal, há um aumento da proliferação do epitélio uterino, que normalmente é estritamente regulada pela estimulação dos hormônios hipofisários, pelo estrogênio ovariano e pela inibição através da progesterona. Entretanto, se o equilíbrio entre estrogênio e progesterona é alterado, ocorre hiperplasia do endométrio, causando sangramento menstrual anormal. Cicatrização – A hiperplasia é também uma resposta importante das células do tecido conjuntivo na cicatrização de feridas, na qual os fibroblastos e os vasos sanguíneos se proliferam e auxiliam o reparo. Nesse caso os fatores de crescimento são produzidos por leucócitos, em resposta a lesão e pelas células da matriz extracelular. Papiloma Vírus – causa verrugas na pele e lesões mucosas, compostas de massa de epitélio hiperplásico. Os fatores de crescimento são codificados por genes virais ou genes da célula infectada. OBS: o processo hiperplásico permanece controlado, se os sinais que inicia o processo, cessar, a hiperplasia desaparece. A hiperplasia maligna (câncer) é quando os mecanismos de controle tornam-se desregulados. Atrofia. Diminuição do tamanho da célula pela perda de substancia celular As células atróficas tem sua função diminuída mas não estão mortas Causas: Diminuição da carga de trabalho Perda da inervação Diminuição do suprimento sanguíneo Nutrição inadequada Perda da estimulação endócrina Envelhecimento Alguns estímulos são fisiológicos e outros patológicos, mas as alterações celulares são idênticas Caracteriza-se por síntese proteica diminuída e degradação proteica aumentada A síntese de proteína diminui por causa da redução da atividade metabólica A degradação das proteínas ocorre principalmente pela via ubiquitina-proteossoma. A deficiência de nutrientes e o desuso ativa as ligases da ubiquitina que conjugam copias do ubiquitina as proteínas e direcionam elas para a degradação nos proteossomas. Essa via é responsável pela proteólise acelerada observada em condições catabólicas, incluindo a caquexia do câncer. Metaplasia. É uma alteração reversível, onde uma célula adulta, do tipo epitelial ou mesenquimal é substituído por outro tipo de célula adulta. A célula substituída é uma célula sensível a determinado estresse e a célula substituta é mais resistente a esse determinado estresse. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 6 Acredita-se que a metaplasia é resultado de uma reprogramação de células tronco, ao invés de ser por alteração fenotípica (transdiferenciação de céulas já diferenciadas) Exemplo de metaplasia epitelial: Em fumante habituais ocorre a substituição do epitélio normal colunar ciliado da traqueia e bronquio por um epitélio escamoso pavimentoso estratificado, mais resistente as condições químicas propiciadas pelo fumo. Embora o epitélio escamoso pavimentoso estratificado seja mais resistente, algumas características de defesa são perdidas nesse novo “quadro”, como por exemplo a secreção de muco e a remoção de partículas pelas células ciliares. A metaplasia é uma “faca de dois gumes” As influencias que induzem a transformação metaplasica, se persistir, pode resultar em transformação maligna do epitélio. A metaplasia escamosa do epitélio respiratório é sempre composta por epitélio escamoso maligno. (câncer) A vitamina A é fundamental para a diferenciação normal do epitélio respiratório, portanto, sua deficiência pode culminar em diferenciação escamosa do epitélio respiratório. Exemplo 2, de uma metaplasia epitelia: Nessa metaplasia, ocorre o inverso, o epitélio inicialmente escamoso se diferencia em colunar. É no caso do refluxo gástrico crônico, onde o epitélio normal, que é o pavimentoso estratificado da porção inferior do esôfago é substituído (metaplasia) por epitélio colunar do tipo gástrico ou intestinal. A metaplsia pode ocorre também em células mesenquimais, mas nessa situação, a metaplasia ocorre por consequência de uma condição patológica e não por adaptação a um estresse. Ex: Metaplasia mesenquimal: O osso é formado em tecidos moles, no foco de lesões. Visão geral da lesão celular e morte celular. Quando ocorre lesão celular? Células estressadas excessivamente a ponto de não poder mais adaptar-se Expostas a agentes lesivos Prejudicadas por anomalias intrínsecas (p. Ex: DNA ou proteínas) Os estímulos lesivos afetam: Vias metabólicas Organelas celulares A lesão pode progredir de um estágio reversível para irreversível. Lesão celular reversível Estágio inicial ou forma leve da lesão. Já há alterações morfológicas e funcionais, mas se o estímulo nocivo for removido, o quadro é revertido. Não há dissolução da membrana nuclear. Lesão celular irreversível (morte celular) Há persistência do dano Morte celular: necrose ou apoptose A necrose e apoptose, são as duas vias de morte celular, elas se diferem em: morfologia, mecanismo e papeis na fisiologia e na doença.Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 7 Necrose: um dano acentuado resulta em rompimento de membrana lisossomais e extravasamento de enzimas no citoplasma, promovendo a digestão celular. Conteúdos celulares também extravasam em decorrência do rompimento da membrana plasmática. Há reação inflamatória no hospedeiro. Necrose: via de morte observada em situações de isquemia, exposição a toxina, trauma e infecções. Apoptose: célula é privada de fatores de crescimento, dano celular ou proteíco. Ocorre então um suicídio celular. Ocorre dissolução nuclear sem perda de integridade da membrana. Geralmente não desencadeia resposta inflamatória. Necrose: PATOLÓGICA. Apoptose: auxilia funções normais e NEM SEMPRE está ligada a lesões patológicas. Causas da lesão celular. Variam desde um trauma físico grosseiro como em um acidente automobilístico a um defeito em um único gene resultando em uma enzima defeituosa, caracterizando uma doença metabólica específica. Os estímulos nocivos são agrupados nas seguintes categorias: Privação de oxigênio Agentes químicos Agentes infecciosos Reações imunológicas Fatores genéticos Desequilíbrios nutricionais Agentes físicos Envelhecimento Privação de oxigênio: É também denominada de hipóxia, ou deficiência de oxigênio Interfere na respiração oxidativa aeróbica Isquemia (interrupção de fluxo sanguíneo) é a causa mais comum de hipóxia A pneumonia, leva a oxigenação inadequada do sangue, que também é um fator causador de privação de oxigênio A anemia e envenenamento por (CO) causa redução na capacidade de transporte de oxigênio, pelo sangue, levando também a privação de oxigênio ou oxigenação inadequada Agentes químicos: Existe um número gigante de substancias químicas, já conhecidas que são capazes de lesionar uma célula Substancias inócuas como, agua, glicose, sal, se administrada de forma excessiva pode perturbar o ambiente osmótico, resultando em lesão celular ou mesmo morte celular. Venenos alteram a permeabilidade da membrana, a homeostasia osmótica, ou a integridade de uma enzima ou cofator. Poluentes de ar, inseticidas, CO, asbestos e “estímulos” sociais, como o álcool, causam lesão celular Drogas terapêuticas podem causar lesões celulares se administradas em pacientes susceptíveis ou de ministradas inapropriadamente. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 8 Oxigênio em elevada pressão parcial é causador de lesão celular. Agentes infecciosos: Microrganismos Vírus, bactérias, protozoários, fungos, riquetsias. Reações imunológicas: Reações imunes podem lesar células ou tecidos. Reações autoimunes contra os próprios tecidos Reações alérgicas contra as substancias ambientais em indivíduos geneticamente susceptíveis. Fatores genéticos: Lesão celular por deficiência de proteínas funcionais (defeitos enzimáticos nos erros inatos do metabolismo) Acumulação de DNA danificado Proteínas mal dobradas Varações genéticas (polimorfismo), induzem a lesão celular por substância química e outras lesões ambientais Desequilíbrios nutricionais: Deficiência nutricional é a principal causa de lesão celular Deficiência proteico-calorica Deficiência de vitaminas Excessos nutricionais Morbidade e mortalidade Diabetes melito tipo 2, arterosclerose, câncer Agentes físicos: Traumas Extremos de temperatura Radiação Choque elétrico Alteração brusca de pressão atm. Envelhecimento: A senilidade celular leva a alterações nas habilidades replicativas e reparativas, resultando numa capacidade diminuta em responder a um dano. Morfologia da lesão celular e tecidual. Todo estresse e influencia nociva exerce seus efeitos, primeiro em nível molecular ou bioquímico. A disfunção celular pode ser perdida antes que ocorra a morte celular; as alterações morfológicas da lesão surgem mais tarde. Exemplo: Miócitos cardíacos. Os miócitos se tornam não contráteis entre 1-2 minutos de isquemia Não morrem até 20-30 minutos de isquemia Não parecem mortos após 2-3 horas de isquemia, pelo M.E Não parecem mortos após 6-12 horas de isquemia, pelo M.O Desarranjo celular da lesão reversível pode ser reparado se o estimulo nocivo cessar, e a célula então entra na normalidade. “ponto de não retorno” Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 9 Se as alterações bioquímicas e moleculares puderem ser identificadas com precisão de poderá impedir a chegada no “ponto do não retorno” Dois fenômenos caracterizam a irreversibilidade: Incapacidade de reverter a disfunção mitocondrial (perda da fosforilação oxidativa) Distúrbio na função da membrana Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 10 Lesão reversível. Duas principais características morfológicas da lesão celular reversível: Tumefação celular Degeneração gordurosa Tumefação celular Resultado da falência das bombas de ions dependentes de energia na membrana plasmática, levando a uma incapacidade de manter a homeostasia iônica e liquida. É a primeira manifestação de quase todas as formas de lesão celular. Difícil observação na M.O Mais visível a nível do órgão inteiro. Características: palidez, aumento do turgor, aumento do peso do órgão Também chamado de degeneração hidrópica ou vacuolar. Degeneração gordurosa Ocorre na lesão hipóxia, várias lesões metabólicas e tóxicas. Manifeste-se pelo surgimentos de vacúolos lipídicos, grande ou pequenos no citoplasma. Células que metabolizam lipídios. Hepatócitos e miocárdio Características: coloração eosinofílica, pronunciada na necrose Lesões que são potencialmente nocivas podem alterar a morfologia de organelas celulares, como por exemplo o REL. O REL este envolvido no metabolismo de agentes químicos e células expostas a esses determinados agentes promovem a hipertrofia do REL, como uma resposta adaptativa, que pode acarretar em alteração funcional. Ex: barbitúricos. Os barbitúricos são metabolizados no REL dos hepatócitos, pelo sistema oxidase de função mista citocromo P-450. O uso prolongado de barbitúricos, leva a uma tolerância, com diminuição do efeito da droga e necessidade de doses maiores. Essa tolerância é uma resposta adaptativa decorrente da hipertrofia do REL com consequente aumento da atividade enzimática do P450. O P450, geralmente processa reação de desintoxicação, mas há algumas exceções, como o ccl4, que após ser metabolizado no P450, torna-se mais tóxico. Outro produto desse metabolismo oxidativo é o ERO (espécies reativas de oxigênio), que podem lesar a célula. Alterações intracelulares das lesões reversíveis: Alteração na membrana plasmática (bolhas, apagamento ou distorção das microvilosidades e perda de adesão celular) Alterações mitocondriais ( tumefação e presença de densidades amorfas rica em fosfolipídios) Dilatação do RE Alteração nuclear (condensação da cromatina) Citoplasma com figuras mielínicas (massa de fosfolipídios, derivada de membrana lesada) Necrose. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 11 Morte celular ligada a perda de integridade damembrana e extravasamento do material celular, dissolução das células por ação de enzimas extravasada das células lesadas. O extravasamento leva a uma reação de inflamação para eliminar células mortas e fazer reparo. A digestão das células se da pela ação das enzimas dos lisossomos da própria célula e dos leucócitos, recrutado para reação inflamatória. Morfologia da necrose: Alterações citoplasmáticas Aumento da eosinofilia (rosa), proteínas citoplasmáticas desnaturada que se ligam a eosina e perda do RNA Diminuição da basofilia Aparência homogênea mais vítrea devido a perda do glicogênio Figuras mielínicas Citoplasma vacuolado Descontinuidade das membranas de organelas e plasmática Dilatação da mitocôndria Grandes densidades amorfas Alterações nucleares Degeneração da cromatina e do DNA Cariólise (basofilia da cromatina esmaece – DNase) Picnose (retração nuclear, aumento da basolofia, DNA se condensa em uma massa sólida e encolhida) Cariorrexe (núcleo picnótico sofre fragmentação) Destino das células necróticas As células mortas são substituídas por figuras mielínicas que são fagocitadas por outras células ou degradas em ac. Graxo, esses ac. Graxos se ligam a sais de cálcio, resultando em células mortas calcificadas. Padrão de necrose tecidual. A necrose fibrinoide é detectada apenas por exame histológico. Tipos de necrose: Necrose de coagulação Necrose liquefativa Necrose gangrenosa Necrose caseosa Necrose gordurosa Necrose fibrinoide Necrose de coagulação Nesse tipo de necrose a estrutura lesada é mantida por alguns dias, isso se da porque as enzimas também são desnaturadas, bloqueando assim a proteólise. Só então os leucócitos recrutados para o sitio da necrose lançam suas enzimas lisossômicas digerindo as células e os restos celulares são posteriormente fagocitados. É característica de infartos (necrose isquêmica) de todos os órgãos sólidos, exceto o cérebro. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 12 Necrose liquefativa Observada em infecções bacteriana focais ou fungicas Microrganismo induz o acumulo de células inflamatórias, como resultado, as enzimas dos lisossomos dos leucócitos, digerem o tecido, liquefazendo-o. Hipóxia do SNC A liquefação digere as células mortas transformando-as em uma massa viscosa Tecido é posterior removido por fagocitose Em infecções bacterianas com inflamação aguda, o material liquefeito é amarelado, o pus. Necrose gangrenosa Aplicado a um membro que tenha perdido suprimento sanguíneo e que sofreu necrose de coagulação em várias camadas de tecidos. Gangrena úmida – quando infecções bacterianas se superpõe e a necrose de coagulação é modificada pela ação liquefativa das bactérias e leucócitos. Necrose caseosa Encontradas em focos de infecção tuberculosa Caseoso (semelhante a queijo, branco-amarelado) HE, rósea Arquitetura do tecido completamente comprometida Borda inflamatória nítida (foco de inflamação, granuloma) Necrose gordurosa Área focais de destruição gordurosa Resultante da liberação de lipases pancreáticas Pancreatite aguda (emergência abdominal calamitosa) Enzimas pancreáticas escapam dos acinos e dos ductos liquefazendo a membrana dos adipócitos do peritônio, as lipases dividem os esteres. Os ac. Graxos se liga ao cálcio formando área branca gredosa (saponificação da gordura) Necrose fibrinoide Observada nas reações imunes Complexos antígenos anticorpos, se depositam nas paredes de artérias e se ligam com a fibrina que extravasou do vaso. Aparência róseo-brilhante Doenças imunologicamente mediadas (ex. poliarterite nodosa) O extravasamento das proteínas para a corrente sanguínea ajuda a detectar através dos níveis séricos, a lesão. Cada tecido tem isoformas únicas, e através disso se diagnostica. Creatina cinase e troponina – coração Fosfatase alcalina resistente a temperatura – ducto biliar Transaminases – hepatócitos Mecanismos da lesão celular Princípios gerais relevantes para a maior parte das lesões: Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 13 A resposta celular ao estimulo nocivo depende do tipo de lesão, sua duração e gravidade. Ex: Pequenas doses de toxina e pequeno período de isquemia – lesão reversível Elevadas doses de toxina e grande período de isquemia - lesão irreversível, morte celular As consequência de um estimulo nocivo depende do tipo, status, fenótipo genético e adaptabilidade da célula. Ex: Musculo estriado esquelético da perna aguenta ate 3 horas de isquemia sem lesionar irreversivelmente. Musculo cardíaco morre em 30 minutos de isquemia Hepatócito repleto de glicogênio suporta mais tempo a isquemia que um hepatócito que usou toda glicose Variações genéticas do P450 As lesões celulares resultam de alterações bioquímicas e funcionais em um ou mais dos componentes celulares essenciais. Ex: Alvos mais importantes de estímulos nocivos: Mitocôndria (ATP E ERRO) Desequilíbrio da homeostasia do cálcio Danos a membrana celular (plasmática e lisossômica) Danos ao DNA (ativa proteína pro-apoptotica) Danos ao dobramento de proteínas (ativa proteína pro-apoptotica) As múltiplas alterações bioquímicas podem ser disparadas por qualquer lesão nociva. Depleção de ATP As principais causas de depleção de ATP: Redução do suprimento de o2 e nutrientes Dano mitocondrial Toxinas (ex. cianeto) Tecidos com maior capacidade glicolitica (fígado), sobrevive melhor a diminuição de o2 e decréscimo de ATP, diferentemente do cérebro que tem capacidade limitada para glicólise. Efeitos da depleção de ATP: Redução da atividade da bomba de sódio e potássio(acumulo de sódio e efluxo de potássio) , resultando em tumefação celular e dilatação do RE Aumento compensatório na glicólise anaeróbica, por consequência o glicogênio é rapidamente esgotado, ácido lático se acumula, diminuição de pH e diminuição da atividade de algumas enzimas Falência da bomba de cálcio, levando ao influxo de cálcio Rompimento estrutural do aparelho de síntese proteica (desprendimento do ribossomos do REG, dissociação dos polissomos, redução de síntese proteica, dano irreversível na membrana celular plasmática e lisossômica, necrose) Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 14 Danos e disfunções mitocondriais As mitocôndrias são sensíveis a vários estímulos nocivos: hipóxia, toxina e radiação Anormalidades dos danos na mitocôndria: Depleção de ATP Formação de ERO, com efeitos deletérios Formação de um canal de alto potencial de condutância, esse canal, quando aberto altera o potencial de ação da membrana, alterando o pH, comprometendo a síntese de ATP (fosforilação oxidativa) A mitocôndrias contem proteínas que quando expostas no citoplasma ativam a apoptose. Influxo de cálcio O cálcio extracelular depletado retarda a morte celular após hipóxia e exposição a toxinas. O cálcio livre no citosol é mantido por transportadores de cálcio dependente de ATP em concentrações muito menores que o cálcio extracelular Isquemia ou toxinas causa aumento do cálcio do citosol (liberação de cálcio armazenado e influxo de cálcio) O aumento do cálcio do citosol ativa enzimasprejudiciais: Fosfolipase (danos a membrana) Proteases (clivam proteínas da membrana e citoesqueleto) Endonucleases (fragmentam DNA e cromatina) Trifosfatase de adenosina (acelera a depleção de ATP) O aumento de nível de cálcio intracelular induz a apoptose (ativação das caspases) Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 15 Acúmulos de radicais livres derivados do oxigênio Estresse oxidativo Radicais livres, instáveis , reativos, atacam os ácidos nucleicos, proteínas e lipídios, iniciam reações catalíticas, e as moléculas que reagem com radicais livres se tornam radicais livres (reação em cadeia) ERO, são radicais livres. Danos: Lesão de isquemia-reperfusão Lesão química Lesão por radiação Toxicidade do oxigênio e outros gases Envelhecimento celular Destruição de micróbios pelas células fagocíticas Lesão tecidual por células inflamatórias Tipos de ERO, produzido por duas vias: Normalmente os ERO, são produzidos em pequenas quantidades por todas as células durantes as reações de oxidação e redução. (respiração e geração de energia mitocondrial). Nesses processos o oxigênio molecular é gradativamente reduzido para formar água, mas a redução é imperfeita formando compostos intermediários, altamente reativos: superóxido (o2*), convertido em peroxido de hidrogênio (h2o2), esse é mais estável que o o2 e pode atravessar membranas biológicas e na presença de metais como o fe2+, é convertido em radical hidroxila (oh) que é altamente reativo. (reação de fenton) ERO, são também produzidos por leucócitos, especialmente macrófagos e neutrófilos, são usados como armas na destruição de micróbios, e durante reações de inflamações e defesa. São produzidos nos fagossomas e fagolisossomas dos leucócitos, num processo semelhante ao da respiração mitocondrial (surto respiratório ou surto oxidativo). Uma enzima da membrana fagossoma catalisa a geração de superóxido que é convertido é peroxido de hidrogênio e este convertido em um composto hipoclorito altamente reativo, por meio da enzima micloperoxidase, presente nos leucócitos. Oxido nítrico é também um radical livre produzido por leucócitos e outras células, ele pode reagir com o superóxido e formar o peroxinitrito, que é um composto altamente reativo. Os danos causados pelo radicais livres é determinado pela taxa de produção e remoção. O excesso de radicais livres caracteriza o estresse oxidativo Circunstancias que aumentam a geração de radicais livre: Absorção de energia radiante (radiação ionizante pode hidrolisar a agua em radicais livres) Metabolismo enzimático de substancias químicas exógenas Inflamação, onde os radicais são produzidos pelos leucócitos Sistemas enzimáticos e não enzimáticos que contribuem para inativação das reações de radicais livres: Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 16 Superóxido dismutase – enzima que catalisa a decomposição do superóxido Glutationa peroxidases – catalisa a degradação do peroxido de hidrogênio; família de proteção contra lesões oxidativas Catalase dos peroxissomas, decompõem os peróxidos de hidrogênio Antioxidantes endógenos e exógenos: vitaminas C,E,A e o beta caroteno) bloqueiam a formação de radicais livres ou podem remove-los. As ERO causa lesões através de 3 reações: Peroxidação lipídica das membranas Radicais livre reagem com lipídios das membranas produzindo peróxidos Legação cruzada e outras alterações das proteínas Ligação cruzada de proteínas, mediadas por sulfidrila, resultando em perda de atividade enzimática Lesões do DNA Timina no DNA mitocondrial e nuclear produzindo quebra do fliamento único. Gerando: morte celular, envelhecimento celular e transformação maligna das células. Defeitos na permeabilidade das membranas. Aumento da permeabilidade da membrana pode levar a lesão A membrana plasmática pode ser danificada por: Isquemia Toxinas microbianas Componentes líticos do complemento Agentes químicos Agentes físicos Mecanismos bioquímicos que contribuem causando danos a membrana: Diminuição da síntese de fosfolipídios A síntese de fosfolipídio é reduzida com a queda de ATP A queda na síntese de fosfolipídio altera todas as membranas Aumento da degradação de fosfolipídios Ativação de fosfolipases endógenas por elevação dos níveis de calcio ERO Peroxidação lipidica Alterações do citoesqueleto Proteases ativadas pelo aumento de cálcio do citosol Produtos de degradação de lipídios Tem efeito detergente nas membranas Trocam de lugar com os lipídios da membrana alterando a permeabilidade Durante a lesão as membranas mais importante afetadas: lisossômica, plasmática e mitocondrial. Danos a membrana mitocondrial Resultam em queda de produção de ATP, levando a necrose Danos a membrana plasmática Perda do equilíbrio osmótico Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 17 Influxo de ions e líquidos Perda de metabolitos Perda de conteúdo celular Danos a membrana lisossômica Extravasamento de suas enzimas para o citoplasma Ativação de enzimas que irão digerir a células e seus componentes Danos ao DNA e as proteínas Danos que não podem ser reparados: lesão por radiação e estresse oxidativo Inicia apoptose Proteínas mal dobradas praticam uma espécie de suicídio também Correlações clinicopatológicas: exemplos de lesão celular: Lesão isquêmica e hipóxica Isquemia é a redução de fluxo sanguíneo para determinado tecido Isquemia é a causa mais comum de lesão aguda humana Isquemia compromete a distribuição de substratos para glicólise Isquemia faz cessar a geração de energia : porque acaba o substrato e porque se acumula metabolitos que seriam levados pelo sangue Isquemia lesa mais rápido que a hipóxia Alterações de células privadas de o2: queda de ATP, lesão na mitocôndria e ERO. A alteração bioquímica mais importante das células hipoxicas que leva a lesão celular é a queda de ATP. Queda de ATP causa: falha em bombas de ions, depleção do estoque de glicogênio, acumulo de acido lático, alteração do ph, redução da síntese proteica. Exemplificando uma isquemia no miocárdio: 60 segundo de oclusão coronárioa, o miocárdio já cessa a contratilidade, continuada a hipóxia, ocorre mais depleção de ATP, formação de bolhas, células tumefatas, elevada concentração de água, sódio e cloreto e baixa de potássio. Com oxigênio restaurado, toda essa perturbação é revertida e a contratilidade retorna. Com a persistência da isquemia, ocorre lesão irreversível, necrose: intensa tumefação das mitocôndrias, tumefação de lisossomos e lesão intensa das membranas plasmáticas. Ocorre também grande influxo de cálcio e acumulo de ERO. Durante esse processo a via apoptotica também é ativada por enzimas extravasadas da mitocôndria. Depois de morta as células são substituídas por uma massa de fosfolipídios, figura de mielina, fagocitadas por leucocitos em ácidos graxos e calcificar. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 18 Lesão de isquemia-reperfusão Esse tipo de lesão ocorre quando se reestabelece o fluxo sanguíneo numa região onde houve lesão reversível, ou seja, não há tecido morto,mas, paradoxalmente o reestabelecimento do fluxo, desencadeia uma lesão irreversível culminando em morte celular. Isso ocorre devido ao aumento de ERO, durante o reestabelecimento do fluxo. Leucócitos, inflamação, sistema complemento e deficiência dos sistemas de oxirredução, também contribuem para reperfusão Pode ocorrer em infartos do miocárdio e isquemia cerebral. Lesão química (toxica) Substancias químicas que induzem lesões. Existem dois mecanismos de lesão por substancias químicas. 1. Substancias que se ligam a um componente crítico ou a organela celular. Ex: mercúrio, quimioterápicos. As células que absorvem e excretam tais compostos são as mais sujeitas a danos. Ocorre comprometimento de transporte de ATP e alteração da permeabilidade da membrana. 2. Substancias que não são biologicamente ativas, mas que ao sererem metabolizadas no nosso organismo, pelo REl do fígado, principalmente, geram metabolitos tóxicos. E esse metabolitos se ligam a proteínas e outros componentes celular, comprometendo o funcionamento normal, levando também a lesão celular.EX: paracetamol e ccl4. Nesse processo ocorre a formação de radicais livres. Há comprometimento da exportação de lipídios, gerando o “fígado gorduroso”. (CCL4) Apoptse Características gerais Células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam o próprio DNA e as proteínas nucleares e plasmáticas Integridade da membrana Fragmentos removidos antes do extravasamento Não induz resposta inflamatória Pode coexistir com a necrose Apoptose induzida por processos patológicos, podem levam a necrose Causas da apoptose Funciona para eliminar células potencialmente prejudiciais e células velhas. E células lesadas irreversivelmente, como por exemplo, lesões em DNA e proteínas. Apoptose em situação fisiológica Eliminar células desnecessárias Manter número constante Situações fisiológicas: Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 19 Destruição programada de células durante a embriogenese Involução de tecidos hormônios-dependentes sob provação de hormônio Descamação do endométrio Regressão da mama Perda celular em população celular proliferativa Manutenção do número constante da cripta intestinal Morte de células que já tenham cumprido seu papel Neutrófilos, após resposta inflamatória aguda Linfócitos, termino de resposta imune Ambos privados de fatores de crescimento Eliminação de linfócitos autorreativos potencialmente nocivos Morte celular induzida por linfócito t citotóxico Mecanismo de defesa contra tumores e infecção viral Apoptose em condições patológicas: Elimina células que estão geneticamente alteradas ou lesadas de modo irreparável. Lesão de DNA Radiação, drogas citotóxicas, extremos de temperatura, hipóxia. Lesam o DNA, de forma direta ou através de radicais livres. Os mecanismos de reparo não são suficientes e a célula entra em apoptose, pois é melhor a morte celular do que uma mutação do DNA, que pode culminar em uma formação maligna. Estímulos muito intensos levam a necrose Acumulo de proteína anormalmente dobrada Estresse do RE, por acumulo de proteínas malformadas levando a apoptose. Lesão celular em várias infecções Principalmente infecções virais Apoptose pode ser induzida pelo vírus(adenovírus) ou pela resposta imune(hepatite viral) Atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de ducto Ocorre no pâncreas, parótida e rim. Mecanismos da apoptose: Ativação de caspases via mitocondrial e via receptor morte Via mitocondrial: É a via intrínseca da apoptose Citocromo, família blc2, bh3, bax, bak Via receptor de morte da apoptose: Via extrínseca Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 20 Ativação e função das caspases: Via mitocontrial ativa a capase 9 Via receptor de morte da apoptose ativa a caspase 8 As caspases 9 e 8 ativam caspases executoras Caspases executoras ativam nucleasse Nulceases degradam proteínas e DNA Caspases degradam matriz, citoesqueleto promovendo a fragmentação da célula. Remoção das células apoptóticas: Células apoptóticas emitem sinais de “coma-me” Fosfatidilserina – folheto externo Fosfatidilserina reconhecida por macrófagos Corpos apoptoticos tem glicoproteínas adesivas, reconhecidas por fagócitos Macrófagos se ligam a proteínas apoptoticas OBS: apoptose e necrose podem existir, por exemplo em uma apoptose por lesão de DNA, esse tipo de lesão ativa uma enzima chamada poli-ADP, que causa depleção de nutrientes e consequentemente queda de ATP, e posterior necrose. Ocorre em isquemia. Exemplos de apoptose: Privação de fator de crescimento Células sensíveis a hormonios, privadas de hormônio Linfócito não estimulado por antígenos e citocinas Neurônios privado de fator de crescimento de neurônios Todos os casos acima citados morrem por apoptose iniciada pela via mitocotrial. Lesão de DNA Radiação ou agentes quimioterápicos, são capazes de lesar o DNA. Quando isso acontece a p53 se acumula na célula iniciando o processo de reparo. Quando o processo de reparo não é suficiente por causa de um estimulo lesivo muito intenso ou existe ausência ou mutação da p53, o processo de reparo não é suficiente, podendo acarretar em lesões malignas (câncer) Acumulo de proteína anormalmente dobrada (estresse do RE) Chaperonas estão presentes do RE e são responsáveis pelo dobramento correto de proteínas. Por alguma razão pode ocorrer acumulo de proteínas mal dobradas no RE. Quando isso ocorre, é desencadeado primeiro , uma resposta adaptativa , chamada: resposta de proteína não dobrada, aumentando a produção de chaperonas. Em algumas situações essa resposta adaptativa não é suficiente, e o acumulo de proteína anormalmente dobradas é muito grande, ocorre o que chamamos de estresse do RE, esse por sua vez, ativa as caspases e se inicia a apoptose. Alzheimer, Parkinson, diabetes tipo 2. Depleção de glicose, oxigênio e o estresse, levam ao acumulo de proteínas anormalmente dobradas e por consequência, apoptose. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 21 Apoptose de linfócitos autorreativos Os linfócitos tem capacidade de reconhecer antígenos próprio, e se ele encontra um antígeno próprio e reconhece, se inicia apoptose, pelas duas vias: mitocondrial e receptor de morte apoptotica. Deficiência de linfócitos autorreativos é uma das causas de doenças autoimunes. Apoptose mediada por linfócito T citotóxico Os LTC reconhecem antígenos estranho localizados na superfície de células infectadas (especialmente por vírus) e células tumorais. Os grânulos de LTC contém granzimas, que são proteases capazes de entrar na célula-alvo e ativar caspases, desencadeando apoptose, sem usar as vias mitocondriais ou receptora de morte apoptotica. Autofagia. Em situações de depleção nutricional, a célula para sobreviver inicia a autofagia, digerindo componentes próprios. Durante esse processo há formação de vacúolos autofágicos que ligam-se aos lisossomos formando os autofagolisossomas. Todo esse processo é iniciado por proteínas que percebem a privação nutricional. A autofagia pode sinalizar apoptose A autofagia esta envolvida na remoção de proteínas anormalmente dobradas. Em neurôniose hepatócitos, podendo ser, por exemplo, a causa da morte de neurônios, induzida pelo acumulo de proteínas anormalmente dobradas, gerando uma doença degenerativa. Em casos de fibrose hepática, a ativação farmacológica da autofagia, diminui a quantidade de proteínas mal dobradas dos hepatócitos, controlando a doença. Acúmulos intracelulares Quatro vias principais de acumulação intracelular: Remoção inadequada de uma substancia normal Degeneração gordurosa do fígado Acúmulo de uma substancia endógena anormal Defeito em dobramento, empacotamento, transporte e excreção. Mutação alfa1-tripsina Deficiência em degradar um metabólito Defeito de enzima Doenças de armazenamento Depósito e acúmulo de uma substancia exógena anormal Defeito de degradação e transporte Acumulo de partículas a partir do carbono e sílica. Degeneração gordurosa do fígado (esteatose) Acumulo anormal de TG dentro das células do parênquima Pode ocorrer também no musculo esquelético, rim, coração e outros órgãos Causada por: toxinas, desnutrição proteica, diabetes melito, obesidade, álcool. Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 22 Colesterol e ésteres de colesterol Células fagociticas sobrecarregada com lipídios Aterosclerose Proteínas Reabsorção maciça na filtração glomerular (albumina) Síndrome nefrotica Acumulo de imunoglobulinas no RER (corpúsculo de Russell) Acumulo hialinol-alcoolico (fígado) Emaranhado neurofibrilar (neurônios) Glicogênio Anormalidade no metabolismo da glicose Anormalidade no metabolismo do glicogênio Diabetes melito. Glicogênio se acumula: epitélio de túbulos renais, miocitos cardíacos, células beta das ilhotas pancreáticas. Doenças de armazenamento de glicogênio. Glicogênio se acumula: dentro de células. Pigmentos Podem ser de origem endógena ou exógena Endógena: lipofuscina, melanina, derivados da hemoglobina Exógena: carbono Carbono: pigmento exógeno mais comum; (poeira de carvão), inalado, fagocitado por macrófagos alveolares, transportados por canais linfáticos até os linfonodos da região traqueobronquica. Escurece os linfonodos e o parênquima pulmonar (ANTRACOSE) Lipofuscina: pigmento de desgaste; se acumula em vários tecidos, especialmente: coração, fígado e cérebro. Consequência de envelhecimento ou atrofia. É importante como marcador de lesão antiga por radicas livres. Não é nocivo. Melanina: pode se acumular em queratinocitos (sardas) ou macrófagos da derme. Hemossiderina: se acumula em tecidos que contem ferro; acumulo é geralmente patológico; hemossiderose e hemocromatose hereditária. Calcificação patológica Caracteriza-se pelo deposito anormal de sais de cálcio, em combinação com ferro, magnésio e outros minerais. Quando ocorre em tecido morto ou morrendo: calcificação distrófica (ausência de perturbação metabólica do cálcio, níveis séricos normais) Quando ocorre em tecido normal? Calcificação metastática (distúrbio no metabolismo do cálcio, níveis séricos anormais, hipercalcemia) Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 23 Calcificação distrófica Encontrada em áreas de necrose de qualquer tipo Ateromas de aterosclerose avançada Pode causar disfunção em órgãos Calcificação distróficas das valvas aórticas (estenose aórtica em idosos) Calcificação metastastica Pode ocorrer em tecido normal, sempre que há hipercalcemia. Quatro principais causas: Aumento da secreção de paratormônio por tumores primários da paratireoide ou produção de proteínas relacionadas ao paratormônio, por outros tumores malignos. Destruição óssea por defeitos do turnover ósseo acelerado, imobilização ou tumores. Distúrbio relacionado a vitamina D Insuficiência renal Envelhecimento celular É o resultado do declínio progressivo do tempo de vida da célula e da sua capacidade funcional. Mecanismos responsáveis pelo envelhecimento celular: Lesão do DNA Diminuição da replicação celular Senescência replicativa Síndrome de Wener Encurtamento do telomero Telomerase reativada em canceres. Deficiência da homeostasia proteica Patologia Geral – Lesão Celular Maria Cecília Vieira Paranhos Padilha – Odontologia – FOP/UPE 24
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