Lesão Celular

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AULA 01
CAROL K. CARNEIRO- MED UNC
PATOLOGIA: LESÃO CELULAR
INTRODUÇÃO
CAUSAS DA INJÚRIA CELULAR
· Endógenas: do próprio organismo. 
· Exógenas: do meio ambiente
· Mistas: frequentes 
· Hipóxia: deficiência de oxigênio. 
· Causas: redução da capacidade de carreamento de oxigênio (ex: anemia, envenenamento por CO).
· Isquemia: redução do suprimento sanguíneo (além da privação do oxigênio, acumulo de metabólitos tóxicos e deficiência de nutrientes essenciais). 
· Causas: obstrução arterial, trauma. 
Toxinas:
· Poluentes atmosféricos; 
· Inseticidas;
· Monóxido de carbono; 
· Asbesto; 
· Fumaça de cigarro; 
· Álcool (etanol); 
· Drogas (susceptibilidade, uso inadequado); 
· Substancias inócuas: glicose, sal, água, oxigênio;
AGENTES INFECCIOSOS
· Bactérias
· Fungos 
· Vírus 
reações imunológicas
· Reações autoimunes 
· Reações alérgicas
· Respostas imunológicas excessivas ou crônicas
outras
· Anormalidades genéticas (conspícuas – ex.: síndromes, como Down – e sutis: defeitos enzimáticos).
· Problemas nutricionais (deficiências – ex.: desnutrição – e excessos: obesidade),
· Agentes físicos: traumas, temperatura, choque elétrico, mudanças na pressão atmosférica envelhecimento: perda de capacidades, morte celular. 
lesão reversível
· Células podem retornar ao normal, cessado o estímulo nocivo. 
· Tanto as células quanto as organelas incham, pelo acúmulo de água (falência das “bombas” iônicas dependentes de energia, com perda da homeostase iônica e dos fluidos). 
· Em alguns tipos de injúria, organelas degeneradas e lipídeos podem se acumular.
morfologia 
· Duas características morfológicas típicas da lesão celular reversível: 
1. Edema (inchaço) celular
· Devido ao aumento de permeabilidade da membrana plasmática.
· Pode ser difícil de perceber ao microscópio óptico, mas costuma ser perceptível no órgão como um todo pela palidez (compressão dos capilares) e aumento do seu peso.
· Ao microscópio: pequenos vacúolos citoplasmáticos (distensão e “pinçamento” dos retículos endoplasmáticos). 
· Alterações chamadas de alterações hidrópicas ou degeneração vacuolar. 
2. Alterações gordurosas 
Aparecimento de vacúolos lipídicos contendo triglicerídeos no citoplasma (principalmente em órgãos responsáveis pelo metabolismo lipídico, como o fígado)
3. Agrupamento (“clumping”) da cromatina nuclear (pela acidez provocada pelo aumento do ácido lático). 
4. Outras:
· Alterações da membrana plasmática (endentações, inchaço, distorções e perda da coesão).
· Alterações mitocondriais, como inchaço e aumento da densidade (fosfolipídeos).
· Dilatação do retículo endoplasmático, com “descolamento” dos ribossomas.
· Agrupamento da cromatina (pelo aumento do metabolismo anaeróbico, aumento do ácido lático e aumento da acidez intracelular).
lesão irreversível
· Fenômenos característicos da irreversibilidade: 
· Inabilidade das mitocôndrias de restaurarem sua função (fosforilação oxidativa e geração do ATP) 
· Perda da estrutura e função das membranas (celular e de organelas)
· Perda da integridade do DNA
necrose x apoptose
necrose
· Maneira mais importante de morte celular (do grego, “necros” = morte) após variados tipos de injúria (isquemia, toxinas, infecções, traumas, etc.) 
· Não ocorre de forma “orquestrada” (ou seja, é considerada “acidental”).
· Forma de morte celular em que as membranas desintegram, as enzimas (hidrolases) “vazam” dos lisossomos e, finalmente, digerem a célula (autólise).
· Gera a inflamação ao redor pelas alarminas (DAMP, damage-associated molecular patterns), para eliminação dos restos e subsequente processo de reparação (enzimas provenientes dos lisossomos da própria célula ou dos leucócitos recrutados).
características microscópicas
· Mudanças no citoplasma: aumento da eosinofilia* (coram de vermelho no corante eosina, do corante hematoxilinaeosina - eosina se liga às proteínas desnaturadas e ao RNA citoplasmático.) (* o termo eosinofilia não é relacionado às células chamadas eosinófilos, mas como essas coram-se com o corante eosina) Além disso, na comparação com as células viáveis, são “vítreas” e homogêneas, pela perda de glicogênio, bem como têm aparência de “comido por traça”, quando as enzimas já digeriram as organelas citoplasmáticas.
· Mudanças nucleares: Picnose: encolhimento nuclear (com basofilia, ou seja, cora-se mais em azul, pela hematoxilina) pela condensação do DNA Pode evoluir para cariorrexe: fragmentação nuclear e posteriormente para cariólise (destruição total da cromatina).
· Destino final: substituição por mielina, que será ou fagocitada ou degradada em ácidos graxos (e na junção com cálcio do meio, calcificada).
exames laboratoriais
· O vazamento de proteínas (especialmente enzimas) para a circulação (através das membranas celulares lesadas) gera a detecção da necrose dos diversos tecidos em exames laboratoriais do sangue.
· Exemplos: 
· A CPK fração miocárdio nos infartos do coração.
· A troponina também nos infartos cardíacos.
· A fosfatase alcalina nas alterações do epitélio do ducto biliar hepático.
· As transaminases nas lesões dos hepatócitos.
características macroscópicas
São vários os padrões morfológicos macroscópicos possíveis, dependendo da causa ou do tipo de tecido envolvido.
tipos de necrose
· Necrose Coagulativa: 
· Arquitetura tecidual se mantém por vários dias ou semanas após a morte celular.
· Textura firme (hipótese: desnaturação proteica inclui desnaturação enzimática, o que impediria a lise tecidual, inicialmente).
· Leucócitos (após algum tempo) realizam a digestão tecidual (e macrófagos fagocitam).
· Característica dos infartos (necroses provocadas pela isquemia) dos órgãos sólidos, exceto: cérebro.
· Forma habitual de cunha (de acordo com área irrigada pelo vaso afetado).
· Necrose liquefativa 
· Em infecções bacterianas e fúngicas.
· Micróbios estimulam o rápido acúmulo de células inflamatórias e liberação de enzimas que liquefazem o tecido.
· É característico do cérebro, mesmo nas lesões puramente isquêmicas (razões desconhecidas).
· Área viscosa à palpação (purulenta ou não).
· Necrose gangrenosa 
· Ainda que não um padrão distinto de necrose, o termo é muito utilizado.
· Frequente em membros inferiores (várias camadas de tecidos).
· Na maioria das vezes, é uma forma de necrose liquefativa (comumente por infecções por germes anaeróbicos).
· Necrose caseosa 
· Mais comumente encontrada nos casos de tuberculose.
· Aparência macroscópica de “queijo” (amarelo esbranquiçado e friável).
· Diferentemente da necrose coagulativa, altera completamente a arquitetura tecidual (sem bordos nítidos) (citologicamente, apresenta grande quantidade de macrófagos – e áreas de “vazio” tecidual).
· Necrose gordurosa
· Áreas focais de destruição do tecido gorduroso.
· Nos casos de pancreatite, em que a liberação de enzimas liquefaz as membranas das células gordurosas do peritônio (os ácidos graxos liberados combinam-se com o cálcio – saponificação – formando áreas com aparência macroscópica de giz)
· Necrose fibrinoide
apoptose
· Mecanismo de morte celular na qual as células ativam enzimas que degradam seu próprio DNA e proteínas.
· Fragmentos (corpos apoptóticos) são, então, liberados (apoptose, do grego: apo = separação, ptose= queda).
· A membrana plasmática se mantém intacta, mas alterada , fragmentada (“comestível” pelos fagócitos), sem autólise.
· Há pouco “vazamento” de conteúdo celular, o que não induz a respostas inflamatórias.
· Faz parte da chamada morte celular programada (fisiológica) (Obs.: morte celular regulada é uma variante, provocada por fármacos ou manipulação genética e a morte celular acidental é a causada por agressões que levam à necrose).
mecanimos de ativação
extrinseco 
· Estímulos externos reconhecidos e propagados por receptores da membrana plasmática, que possuem os chamados domínios de morte (death receptors).
· (Algumas vezes, outros agentes atuam diretamente na membrana sem, no entanto, envolver os death receptors).
intrinseco 
· Mais frequentes, aumentam a permeabilidade mitocondrial, com liberação no citosol de moléculas
que induzem o processo.
· Ativação das caspases (cysteine aspartic acid specific proteases), enzimas que possuem cisteína no sítio ativo e que clivam proteínas em sítios com resíduos de ácido aspártico.
· São produzidas como pró-caspases e ativadas pelo desligamento de uma molécula inibidora ou por clivagem proteolítica em sítios do ácido aspártico (Obs.: mecanismos podem se associar, mas costumam aparecer em diferentes condições, envolver moléculas diferentes e servir a diferentes propósitos na fisiologia ou na doença).
apoptose na imunologia
· Quando os linfócitos T CD8 naïve nos órgãos linfoides reconhecem apenas proteínas “self” (MHC tipo I), ele é “deixado à mingua” (não será ativado) ou será eliminado (apoptose) ou suprimido pelo linfócito T regulador, Treg (fenômeno da tolerância – aos próprios antígenos). Se isso não acontecesse, os linfócitos T atacariam os próprios órgãos (eles só são ativados quando encontram proteínas de patógenos – para citotoxicidade ou memória).
· Boa parte dos linfócitos CD4+ têm auto-antígenos associados às suas moléculas MHC tipo II, que estão “sob controle” para não ser reconhecidos como “inimigos”;
· Células dendríticas imaturas estão localizadas em vários tecidos e estão constantemente “obtendo amostras” e processando proteínas do ambiente. Elas se ativam (a maduras) quando seus receptores PRR (receptores reconhecedores de padrão) encontram patógenos ou seus produtos (PAMP). Estes são ingeridos e suas proteínas são quebradas em fragmentos que são “montados” nas proteínas MHC. As células dendríticas então migram via linfa do local de infecção para linfonodos regionais (ou órgãos linfoides associados ao intestino) para apresentar esses antígenos aos linfócitos T.
· Em geral, apenas as células apresentadoras de antígenos (APCs) expressam proteínas MHC tipo II. As células dendríticas são chamadas de APCs “profissionais”, porque elas são especializadas na função e somente elas podem ativar células T naïve. Outras células que apresentam antígeno (células B e macrófagos) são chamadas de APCs “não profissionais”. Todas, no entanto, apresentam antígenos nas MHC tipo II.
· Peptídeos do MHC se comportam como “carteiras de motorista” celulares: As células os mantêm apresentados na superfície como uma licença (antígenos “self”) para “andar por aí” sem ser paradas (gerar reação) por parte dos linfócitos T. O “policial” linfócito T ou está morto (sofreu apoptose) ou levou propina (inativado) ou está proibido pelo “chefe” (linfócito T regulador – ou supressor).
· Duas estratégias são utilizadas pelas células T citotóxicas (ou pelas NK) para eliminar (apoptose) células alvo. 
1. Acoplamento do ligante Fas (Fas ligand) da superfície da célula T (ou NK) ao receptor Fas da célula alvo. 
2. Células “killer” armazenam várias proteínas tóxicas (perforinas e proteases chamadas granzimas) dentro de vesículas secretoras no citoplasma. Essas proteínas são liberadas por exocitose. As perforinas são homólogas às proteínas C9 do complemento e polimerizam na membrana das células alvo, formando poros por onde penetram as granzimas, ativadoras das caspases (causando também a apoptose).
MORTE CELULAR INDEPENDENTE DAS CASPASES
· Similaridades com a apoptose sem, porém, a participação das caspases.
· Usa-se o termo “permeabilização mitocondrial” e tem diferenças bioquímicas, morfológicas e cinéticas. 
· Liberação de proteínas com potente ação tóxica à célula Pode ter a ver com o “envelhecimento mitocondrial”, com perda da sua função.
APOPTOSE X NECROSE
Diferentes insultos externos e perturbações endógenas tipicamente afetam diferentes organelas celulares e vias bioquímicas. Por exemplo, a privação de oxigênio e nutrientes (como na hipóxia e isquemia) primariamente afeta as funções dependentes de energia, culminando em necrose, enquanto que danos às proteínas e DNA desencadeiam a apoptose. (ainda que múltiplas vias e sobreposição de mecanismos ocorram com frequência!)
APOPTOSE E CÂNCER
· Mecanismos propostos para “escape” das células cancerígenas à morte por apoptose: 
· Perda da função da p53: que comumente sofre mutação, principalmente após falhas terapêuticas. 
· Além disso, a MDM2, proteína inibidora da proteína p53, costuma estar amplificada. 
· Superexpressão dos membros da família anti-apoptótica BCL2 (por exemplo, com fusão com outras proteínas, diminuindo a sua ação).
NECROPTOSE
Ou necrose regulada: “Forma alternativa” de necrose celular, desencadeada por ativação do receptor do Fator de Necrose Tumoral (TNF) e outros Mecanismo de defesa contra infecções (e presumivelmente um fator detrimental em várias patologias associadas à morte celular) Início, portanto, semelhante à apoptose, mas com ativação da quinase RIP (receptor-interacting protein), com dissolução da célula nos moldes da necrose (com insuficiente formação das caspases e formação do necrossomo, um complexo proteico formado pelas proteínas RIP1, RIP3 e MLKL) que induz à ruptura da membrana plasmática (como na necrose).
· Apoptose: caspase
· Necroptose: RIPK1
OUTRAS FORMAS
· Parthanatos: por danos extensos ao DNA 
· Ferroptose: por falência de mecanismos antioxidantes 
· Necrose dependente da ciclofilina D: também por liberação mitocondrial de citocromo c 
· Netose: relacionada à ativação maciça de neutrófilos 
· Piroptose: com alterações altamente inflamatórias associadas 
· Entose: por internalização de uma célula em outra (infecciosa) 
· Autose: associada à autofagia 
· Autoesquise: relacionada a alguns tipos de câncer
PIROPTOSE 
· Forma de morte celular programada dependente das caspases, mas diferentes em muitos aspectos da apoptose: Depende da ativação da caspase 1 (ou 5 nos humanos), uma caspase chamada de pró-inflamamatória, que age amadurecendo as citocinas IL-β e IL-18. 
· Além disso, a permeabilização da mitocôndria não acontece na piroptose (há rápido inchaço celular e fragmentação (lise) das membranas. 
· Vírus e bactérias podem reverter esse processo inflamatório provocado pela caspase 1, facilitando a infecção. 
· Talvez por isso, as células do hospedeiro podem, além de apenas “madurar” citocinas, matar as células, como uma estratégia de sobrevivência.
· A pirotptose também gera vesículas (corpos piroptóticos, mais exuberantes) antes da rotura da membrana. 
· A rotura da membrana na necroptose é “explosiva”, enquanto que na piroptose leva a um “murchamento” celular.
AUTOFAGIA
· Autofagia: “alimentar-se de si mesmo”.
· Processo ativo no qual a célula envolve partes de estruturas lesadas ou envelhecidas ou agregados de proteínas alteradas para digestão dos componentes sequestrados. 
· Comumente por privação de nutrientes. 
· Três formas: 
· Microautofagia: a membrana de lisossomos engloba de forma direta os agregados proteicos ou fragmentos de organelas a serem digeridos 
· Macroautofagia: forma-se uma vesícula que envolve o componente a ser digerido; com isso surge um vacúolo autofágico (autofagossomo), que se funde com os lisossomos.
· Autofagia mediada por chaperonas: as proteínas alteradas do citosol associam-se às chaperonas (HSP) e são dirigidas aos lisossomos.
MECANISMO DE MACROAUTOFAGIA 
AUTOFAGIA X APOPTOSE 
· Como a apoptose é geralmente um processo mais “lento” em relação à necrose, muitas vezes a autofagia pode ser uma espécie de preparação celular para a morte, retirando dela o que ainda é útil (pela autofagia) (nem sempre processos mutualmente exclusivos, mas combinados ou “preparatório”)
AUTOFAGIA X NECROPTOSE
AUTOFAGIA E CÂNCER 
Muitas células tumorais, ainda que em ambiente de nutrição deficiente, parecem ser capazes de “escapar” da autofagia, podendo usar o próprio processo de autofagia para “hibernar” nos momentos mais críticos ao crescimento tumoral, principalmente durantes tratamentos anticâncer (vários genes que promovem a autofagia, no entanto, são supressores de tumor, o que faz se pensar que a autofagia seja às vezes “amiga”`, às vezes “inimiga” das células cancerosas).
AUTOSE 
“Explosão” interna do retículo endoplasmático, com vacuolização
do espaço perinuclear.
MECANISMO DE DEGRADAÇÃO PROTEÍCA (ULBIQUITINA-PROTEOSSOMO)
Mecanismo de degradação específico de proteínas que realizaram alguma função específica e não são mais necessárias (ou que se dobraram de forma incorreta por tradução incorreta ou codificadas por genes defeituosos) Moléculas de ubiquitina se ligam por uma cascada de reações, levando à formação de uma longa cadeia (poliubiquitina) que, ligada às proteínas, são destinadas à degradação no proteossomo 26S (na presença e ATP)