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As causas de lesões e doenças são divididas inicialmente em dois grandes grupos: Exógenas (do meio ambiente) - Agente físicos - Substâncias químicas - Agentes infecciosos Endógenas (do próprio organismo) - Falta de suprimento sanguíneo - Anormalidades genômicas - Desvios de nutrição - Resposta imune As agressões (causas de lesões e doenças) atuam por mecanismos muito diversos, sendo os mais conhecidos e importantes: (Mecanismos de Lesões) - Redução da disponibilidade de O2 - Radicais livres - Reação imunitária - Anormalidades de expressão gênica - Agentes físicos Hipóxia: Redução do fornecimento de O2 Anóxia: Interrupção do fornecimento de O2 Diversas lesões produzem obstrução vascular que reduz o fluxo sanguíneo (isquemia parcial, com hipóxia) ou causa sua interrupção (isquemia total, com anóxia); dependendo da intensidade e da duração do fenômeno e da suscetibilidade à privação de O2 e nutrientes, as células degeneram ou morrem Causas da hipóxia: - Obstrução vascular - Anemia - Deslocamento para área com baixa concentração de oxigênio - Asfixia Agentes agressores que impedem a utilização de O2 na respiração celular provocam lesões semelhantes àquelas decorrentes da cessação de seu fornecimento por obstrução vascular Quando surge hipóxia, as células modificam seu metabolismo no sentido de adaptar-se a essa condição; se é ultrapassada a capacidade adaptativa, surgem lesões reversíveis ou irreversíveis Redução da disponibilidade de O2 A hipóxia reduz a respiração celular aeróbica Com isso ocorre a diminuição da fosforilação oxidativa e dos níveis de ATP produzidos pelas mitocôndrias Consequentemente irá ocorrer uma redução no metabolismo, alterações morfológicas da célula que irão resultar na inatividade da bomba de Ca²/ Na+ aumentando, assim, a quantidade de Ca²+ citoplasmático E portanto será ativado as enzimas autolíticas que danificam a célula (consequências nocivas à integridade das membranas celulares e à preservação do aparelho genético) Resumindo: Irá ocorrer uma alteração direta na mitocôndria, pois haverá redução da fosforilação oxidativa e com isso, redução também do ATP, portanto tendo uma: - Diminuição da síntese proteica, e - Diminuição do transporte ativo Respostas adaptativas das células a hipóxia Frente a hipóxia, as células procuram adaptar-se mediante mudança na maneira de utilizar energia (o ATP passa a ser consumido sobretudo em atividades de bombas iônicas e em sínteses celulares) Essa adaptação promove: (1) aceleração da glicólise; (2) aumento da captação de glicose; (3) inibição da gliconeogênese e da síntese de ácidos graxos, de triglicerídeos e de esteroides O glicogênio se esgota Glicose anaeróbica -> Ácido lático Diminuição do Ph Falha de enzimas Quase simultaneamente, ocorre a ativação do HIF-1 (que regula a transcrição de vários genes, entre os quais genes de enzimas da glicólise), da eritropoetina, do GLUT-4 (transportador da glicose na membrana citoplasmática), do VEGF (fator de crescimento do endotélio vascular) e da NO sintetase (no endotélio vascular) O HIF-1 pertence ao grupo de fatores reguladores de transcrição gênica e parece ser o principal indutor do aumento de resistência à hipóxia em tecidos submetidos a isquemia transitória O HIF-1 induz a expressão de vários genes, inclusive os de proteínas do choque térmico (HSP) e de proteínas antiapoptóticas, que aumentam a capacidade da célula de resistir a agressões, especialmente por aumento da capacidade antioxidante e antiapoptótica A hipóxia induz também outros mediadores e receptores que ativam rotas intracelulares ativadoras de genes que aumentam a adaptação não só à hipóxia, como também a outras agressões Lesões reversíveis induzidas por hipóxia Redução de bombas eletrolíticas dependentes de ATP -> o que leva à retenção de Na + no citosol -> entrada de água na célula -> Degeneração hidrópica Alteração da permeabilidade a outros íons, especialmente Ca ++ -> Saída de mitocôndria e REL para citosol -> Ativação de pK calmudulina-dependentes -> Desarranjo do citoesqueleto Oferta excessiva de acetil-CoA -> Síntese de ácidos graxos -> Acúmulo de triglicerídeos na célula (gordura) (As alterações moleculares descritas até aqui são reversíveis e chamadas genericamente de degenerações: cessada a hipóxia, a célula recompõe a atividade metabólica, reajusta o equilíbrio hidroeletrolítico e volta ao aspecto normal) Lesões irreversíveis induzidas por hipóxia Se a hipóxia persiste, as perturbações eletrolíticas e na síntese de proteínas e lipídeos passam a agredir as membranas citoplasmáticas e de organelas, agravando progressivamente as condições da célula; as alterações tornam-se irreversíveis e a célula morre As membranas celulares se alteram por perda de moléculas estruturais e pela incapacidade de repor os componentes perdidos (perda da capacidade de reacilação de fosfolipídeos) - O nível elevado de Ca ++ no citosol ativa fosfolipases e aumenta a demolição dos lipídeos da membrana citoplasmática, que se torna mais fraca e passa a apresentar bolhas na superfície - O excesso de Ca ++ no citosol também altera a polimerização e a associação de proteínas dos filamentos intermediários, bem como induz a ativação de proteases Ca ++ calmodulina-dependentes, com o desacoplamento dos microfilamentos do citoesqueleto da membrana citoplasmática, esta reduz sua resistência mecânica e pode se romper com facilidade Alterações nas membranas das mitocôndrias levam à expansão da matriz interna e ao desaparecimento de cristas, formando estruturas floculares A lesão mitocondrial leva à abertura dos poros de permeabilidade transicional, permitindo a saída de íons que resulta em diminuição do potencial de membrana e redução da fosforilação oxidativa. Se a alteração na permeabilidade mitocondrial torna-se irreversível, cessam a atividade de ATPase e a síntese de ATP; essa alteração representa o chamado ponto de não retorno A lesão irreversível causada por hipóxia/anóxia mais grave é a necrose A hipóxia moderada pode levar a apoptose em vez de induzir degeneração e/ou necrose Efeitos da reperfusão Observações experimentais mostram um fato curioso: tecidos mantidos em isquemia prolongada mostram agravamento da lesão quando são reoxigenados (p. ex., pelo restabelecimento do fluxo sanguíneo) Esse aparente paradoxo tem sido explicado pela formação de radicais livres de oxigênio a partir das primeiras moléculas de O2 que chegam aos tecidos após a recuperação do fluxo sanguíneo Outros mecanismos envolvidos são: - Maior captação de Ca ++ pelas células anóxicas, em virtude da volta do fluxo sanguíneo, aumentando a quantidade desse íon nos tecidos - Produção de radicais livres pelos leucócitos na parede de vasos, prontos para exsudar - Chegada súbita de plasma, produzindo choque osmótico nas células, cujos mecanismos de controle da permeabilidade já estão alterados ( O choque osmótico leva à tumefação súbita da célula e à ruptura de suas membranas, favorecendo a irreversibilidade do processo) Hipóxia de curta duração induz lesões degenerativas que se recuperam rapidamente após a reperfusão, já a degeneração mais intensa provocada pela hipóxia de duração intermediária agrava-se com a reoxigenação. Lesões produzidas por anóxia duradoura são pouco alteradas após a reperfusão, embora com a reoxigenação ocorra ampliação da lesão nas suas margens.
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