2-LESÃO CELULAR

Prévia do material em texto

VISÃO GERAL DA LESÃO CELULAR E MORTE CELULAR
Como mencionado no início do capítulo, a lesão celular ocorre quando as células são estressadas tão excessivamente que não são mais capazes de se adaptar ou quando são expostas a agentes lesivos ou são prejudicadas por anomalias intrínsecas. A lesão pode progredir de um estágio reversível e culminar em morte celular.
Lesão celular reversível: Nos estágios iniciais ou nas formas leves de lesão, as alterações morfológicas e funcionais são reversíveis se o estímulo nocivo for removido. Nesse estágio, embora existam anomalias estruturais e funcionais significativas, a lesão ainda não progrediu para um dano severo à membrana e dissolução nuclear.
Morte celular: Com a persistência do dano, a lesão torna-se irreversível e, com o tempo, a célula não pode se recuperar e morre. Existem dois tipos de morte celular — necrose e apoptose.
Necrose: quando o estimulo é muito intenso e os lisossomos extravasam, digerindo a membrana e gerando uma reação inflamatória.
Apoptose: a dissolução nuclear sem a perda da integridade da membrana.
Causas da Lesão Celular
Privação de Oxigênio: interfere com a respiração oxidativa aeróbica. Causas: isquemia; Oxigenação inadequada do sangue (pneumonia); Redução da capacidade do sangue em transportar oxigênio (anemia ou envenenamento por CO). (O CO forma um complexo estável com a hemoglobina que impede a ligação ao oxigênio.)
Agentes Químicos: muitas substâncias químicas se absorvidas ou administradas em excesso podem perturbar o ambiente osmótico,a integridade de uma enzima ou cofator e alterarem a permeabilidade da membrana, resultando em lesão ou morte celular. Até mesmo o oxigênio em altas pressões parciais é tóxico.
Agentes Infecciosos: Esses agentes variam desde vírus submicroscópicos a tênias grandes; entre eles estão as riquétsias, as bactérias, os fungos e os protozoários. 
Reações Imunológicas: Embora o sistema imune defenda o corpo contra micróbios patogênicos, as reações imunes podem também resultar em lesão à célula ou ao tecido.
Fatores Genéticos As anomalias genéticas resultam em alterações patológicas tão grosseiras como nas malformações congênitas associadas com a síndrome de Down ou tão sutis como a substituição de um único aminoácido na hemoglobina S originando a anemia falciforme (Capítulo 6). Os defeitos genéticos causam lesão celular por causa da deficiência de proteínas funcionais, como os defeitos enzimáticos nos erros inatos do metabolismo ou a acumulação de DNA danificado ou proteínas mal dobradas, ambos disparando a morte celular quando são irreparáveis. As variações genéticas (polimorfismos) podem influenciar também a suscetibilidade das células a lesão por substâncias químicas e outras lesões ambientais. 
Desequilíbrios Nutricionais: Deficiências proteico-calóricas; as deficiências de vitaminas específicas; Os excessos nutricionais. Dietas ricas em gordura animal aterosclerose.
Agentes Físicos: O trauma, os extremos de temperatura, a radiação, o choque elétrico e as alterações bruscas na pressão atmosférica exercem profundos efeitos nas células. 
Envelhecimento: A senescência celular leva a alterações nas habilidades replicativas e de reparo das células e tecidos. Essas alterações levam à diminuição da capacidade de responder ao dano e, finalmente, à morte das células e do organismo. 
MORFOLOGIA DA LESÃO CELULAR E TECIDUAL
A função celular pode ser perdida antes que ocorra a morte celular, e as alterações morfológicas na lesão (ou morte) celular surgem mais tarde, como, por exemplo, a célula cardíaca ao sofrer isquemia.
Dois fenômenos caracterizam consistentemente a irreversibilidade: a incapacidade de reverter a disfunção mitocondrial (perda da fosforilação oxidativa e geração de ATP) mesmo depois da resolução da lesão original e os profundos distúrbios na função da membrana, pois levará a necrose.
Lesão Reversível
As duas principais características morfológicas da lesão celular reversível são a tumefação celular, levando a incapacidade de manter equilíbrio osmótico e a degeneração gordurosa.
A célula tenta se adaptar a lesão, como a hipertrofia do RE e aumento da atividade de P-450 ao uso de barbitúricos, gerando uma resistência a essa substancia. 
MECANISMOS DA LESÃO CELULAR
A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de lesão, sua duração e sua gravidade. Assim, pequenas doses de toxina ou breves períodos de isquemia podem levar a lesão celular reversível, enquanto altas doses de toxina ou isquemia mais prolongada podem resultar em lesão celular irreversível e morte celular.
As consequências de um estímulo nocivo dependem do tipo, status, adaptabilidade e fenótipo genético da célula lesada. Fatores como tipo celular, estado nutricional e programação genética da célula são relevantes.
A lesão celular resulta de alterações bioquímicas e funcionais em um ou mais dos vários componentes celulares essenciais. Os mais comuns são: mitocôndria (produtora de ATP), DNA, membrana e um acumulo de cálcio.
As múltiplas alterações bioquímicas podem ser disparadas por qualquer lesão nociva.
Depleção de ATP
O ATP, é necessário para todos os processos de síntese e degradação dentro da célula. É produzido a partir da fosforilação oxidativa pelo ADP, além da via glicolitica. As principais causas de depleção de ATP são a redução do suprimento de oxigênio e nutrientes, o dano mitocondrial e as ações de algumas toxinas (p. ex., cianeto).
 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). 
 
Com ATP :
A atividade da bomba NA/K é comprometida, gerando acumulo de NA interno, trazendo água para a célula, gerando tumefação celular e dilatação do RE.
Há uso de glicose como fonte de energia, glicogênio intracelular ↑ ácido lático ph intracelular atividade enzimática.
A falência na bomba de Ca2+ leva ao influxo de Ca2+
O rompimento estrutural do aparelho de síntese proteica, diminuindo a síntese dessa até necrose.
Danos e Disfunções Mitocondriais:
As mitocôndrias produzem ATP. São componentes críticos da lesão e morte celular, por serem sensíveis a vários tipos de estímulos nocivos. 
Danos mitocondriais: 
• Falha na fosforilação oxidativa levando a depleção progressiva de ATP, culminando na necrose da célula. Leva também à formação de espécies reativas de oxigênio, com muitos efeitos deletérios
 • A lesão mitocondrial frequentemente resulta na formação de um poro de transição de permeabilidade mitocondrial. A abertura desse canal leva à perda do potencial de membrana da mitocôndria e à alteração do pH, comprometendo a fosforilação oxidativa.
 • As mitocôndrias contêm também várias proteínas que ativam a via de apoptose.
Influxo de Cálcio
O cálcio extracelular depletado ( baixa concentração) retarda a morte celular após hipóxia e exposição a algumas toxinas. Normalmente, o cálcio livre no citosol é mantido em concentrações menores do que o cálcio extracelular. A isquemia e certas toxinas causam aumento da concentração do cálcio citosólico, o que ativa várias enzimas, com efeitos celulares prejudiciais. Essas enzimas incluem as fosfolipases (que causam danos à membrana), as proteases (que clivam as proteínas de membrana e do citoesqueleto), as endonucleases (que são responsáveis pela fragmentação da cromatina e do DNA) e as trifosfatases de adenosina (ATPases), acelerando a depleção de ATP. 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)
Radicais livres são moléculas instáveis, que, quando produzidas, atacam ácidos nucleicos, proteínas e lipídios celulares, além de produzir reações autocataliticas.
As espécies reativas do oxigênio (ERO) são um tipo de radical livre derivado do oxigênio. Existemdiferentes tipos de ERO produzidos por duas vias principais:
Normalmente as ERO são produzidas em pequenas quantidades, em todas as células, durante as reações de oxidação e redução que ocorrem durante a respiração e a geração de energia mitocondrial. Nesse processo, o oxigênio molecular é sequencialmente reduzido nas mitocôndrias através da adição de quatro elétrons para gerar água. Entretanto, essa reação é imperfeita, e pequenas quantidades de intermediários tóxicos altamente reativos são geradas quando o oxigênio é apenas parcialmente reduzido.
As ERO são 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 um processo similar à respiração mitocondrial, conhecido como surto respiratório (ou surto oxidativo).
O óxido nítrico (NO) é outro radical livre reativo produzido pelos leucócitos e outras células. Ele pode reagir com o O2 e formar um composto altamente reativo, o peroxinitrito, que também participa da lesão celular.
O dano causado pelos radicais livres é determinado por suas taxas de produção e remoção. Quando a produção de ERO aumenta (CAUSA: radiação, estimulo exógeno ou inflamação) ou quando os sistemas de remoção são ineficientes, o resultado é um excesso desses radicais livres que leva a uma condição chamada de estresse oxidativo.
As células desenvolveram múltiplos mecanismos para a remoção de radicais livres e, desse modo, minimizar a lesão. Como: superóxido dismutases, glutatião peroxidase, catalase, anti -oxidantes endógenos e exógenos, o ferro e o cobre.
As espécies reativas do oxigênio causam lesão celular através de três principais reações:
: Existem três reacções particularmente relevantes para a lesão celular mediada por radicais livres: 
- Peroxidação lipídica das membranas; 
- Ligação cruzada das proteínas: resulta no aumento na perda de actividade enzimática; 
- Fragmentação do DNA
Defeitos na Permeabilidade da Membrana
O aumento da permeabilidade da membrana pode levar a lesão e posteriormente a necrose.
Diminuição da síntese de fosfolipídios: ATP atividades enzimáticas
Aumento da degradação dos fosfolipídios: aumento da degradação dos fosfolipídios da membrana, provavelmente devido à ativação de fosfolipases endógenas por elevação dos níveis de Ca2+ citosólico.
ERO. Os radicais livres do oxigênio causam lesão às membranas celulares através da peroxidação lipídica.
Alterações do citoesqueleto: ativação de proteases pelo Ca2+ citosólico aumentado pode danificar os elementos do citoesqueleto, levando a lesão da membrana.
Produtos de degradação de lipídios: em consequência da degradação fosfolipídica.
Os sítios mais importantes da membrana, durante a lesão celular, são:
Os sítios mais importantes de membrana, durante a lesão celular, são: 
- Membra nas mitocondriais: decréscimo de ATP, necrose e libertação de proteínas (apoptose); 
- Membranas plasmáticas: perda do equilíbrio osmótico, influxo de fluidos e iões, perda de conteúdos celulares e perda de metabolitos; 
- Membranas lisossomais : extravasamento das suas enzimas para o citoplasma, activação de hidrolases ácidas (em p H ácida da célula lesada), digestão enzimática dos componentes celulares e necrose.
DANOS AO DNA E A PROTEÍNA
As células possuem mecanismos que reparam as lesões de DNA, porém se o dano é muito grave para ser corrigido morre por apoptose. Uma reação semelhante é iniciada por proteínas impropriamente dobradas, as quais podem ser resultantes de mutações herdadas ou disparadores externos, como os radicais livres.
Apoptose em Condições 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. s. É importante nas seguintes situações fisiológicas: Destruição programada de células durante a embriogênese; Involução de tecidos hormônios-dependentes sob privação de hormônio; Perda celular em populações celulares proliferativas; Morte de células que já tenham cumprido seu papel; Eliminação de linfócitos autorreativos potencialmente nocivos; Morte celular induzida por linfócitos T citotóxicos.
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. Ocorre devido a convergência das vias mitocondrial e receptor de morte para ativação das caspases. O corre em casos como: lesão do DNA; Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas; Lesão celular em certas infecções; Atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de ducto.
 Morte celular induzida por linfócitos T citotóxicosLesão de DNA: Se os mecanismos de reparo não podem competir com a lesão, a célula dispara mecanismos intrínsecos que induzem a apoptose, como forma de evitar a progressão para uma transformação maligna.
O acúmulo de p53 interrompe o ciclo celular para dar tempo de gerar reparo, caso isso não seja possível a célula entra em apoptose.
Via Mitocondrial: a lesão do DNA ativa sensores que inibem Bcl-2(proteína que protege a membrana) e ativa Bax/Bak que formam canais que irão possibilitar que o citocromo C extravase, acionando as caspases 9 (iniciadoras da apoptose) e outras proteínas inibidoras dos antagonistas de caspase.
 Os estímulos apoptóticos podem levar a necrose em lesões graves. A indução de apoptose em células cancerosas é um efeito desejado dos agentes quimioterápicos, muitos dos quais funcionam danificando o DNA.
 Morte celular induzida por linfócitos T citotóxicos
Via Receptor de Morte da Apoptose (Extrínseca)
A via receptor de morte está envolvida na eliminação de linfócitos autorreativos e na eliminação de células-alvo por alguns linfócitos T citotóxicos.
Algumas células possuem em sus superfície receptores de morte, como o Faz e o TNF I. Esses receptores possuem um domínio intracelular, o domínio de morte. O ligante desse receptor é conhecido como ligante de Fas, e está presente, nos linfócitos T. Quando esse linfócito reconhece uma lesão desencadeia reações, como a ativação das caspases 8. Em muitos tipos celulares, a caspase 8 pode clivar e ativar um membro pró-apoptótico da família Bcl-2, chamado de Bid, portanto dentro da via mitocondrial. A ativação combinada de ambas as vias gera uma reação letal.
Isso por que as vias mitocondrial e de receptor de morte levam à ativação de caspases desencadeantes, caspase 9 e 8. As formas ativas dessas enzimas são produzidas e as caspases executoras. Essas caspases ativam as nucleases, que degradam as nucleoproteínas e o DNA, assim como a matriz nuclear e do citoesqueleto, promovendo a fragmentação das células.
A proteína FLIP, bloqueia a cascata de ativação das caspases dos receptores de morte. Alguns vírus produzem homólogos de FLIP, sendo um mecanismo usado pelos vírus para manter as células infectadas vivas.
 
Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas: As proteínas impropriamente dobradas podem surgir de mutações nos genes que codificam essas proteínas ou devido a fatores extrínsecos, como a lesão causada por radicais livres. O acúmulo excessivo dessas proteínas no RE leva a uma condição conhecida como estresse do RE. A principio o organismo tenta se adaptar sintetizando menos proteínas e mais chaperonas ( evitam que erros genéticos se propaguem na replicação). Caso isso não ocorra a célula entra em apoptose. Ocorre em doenças como Alzheimer, Huntington e Parkinson, e provavelmente diabetes tipo II.
Outros Exemplos:
Apoptose Mediada por Linfócito T Citotóxico: Os linfócitos T citotóxicos (LTCs) reconhecem antígenos estranhos, apresentados na superfície de células hospedeiras infectadas e de células tumorais. Sob ativação, os grânulos dos LTC contendoproteases chamadas de granzimas penetram nas células-alvo. As granzimas clivam as proteínas nos resíduos de aspartato ativando uma série de caspases celulares. Desse modo, o LTC elimina as células-alvo induzindo diretamente a fase efetora da apoptose, sem a participação das mitocôndrias ou dos receptores de morte. Os LTCs também expressam Fas-L em sua superfície e podem eliminar células-alvo pela ligação dos receptores de Fas.
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. Em todas essas situações, a apoptose é iniciada pela via mitocondrial e é atribuível à ativação de membros pró-apoptóticos da família Bcl-2 e à diminuição de síntese de Bcl-2 e Bcl-xL.
Apoptose de Linfócitos Autorreativos: Linfócitos capazes de reconhecer antígenos próprios são produzidos normalmente em todos os indivíduos. Se esses linfócitos encontram antígenos próprios, as células morrem por apoptose. A via mitocondrial e a via receptor de morte Fas têm sido implicadas nesse processo (Capítulo 4). A deficiência de apoptose dos linfócitos autorreativos é uma das causas de doenças autoimunes.
Remoção das Células Apoptoticas
A fosfatasedilserina é movida para a parte externa da membrana, onde será reconhecida por macrófagos e fagocitada, esse processo deve ser rápido para evitar inflamação. Alguns corpos apoptóticos expressam glicoproteínas adesivas que são reconhecidas pelos fagócitos, e os próprios macrófagos podem produzir proteínas que se ligam às células apoptóticas (mas não às células vivas) e direcionam a morte das células por engolfamento.