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Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular CAUSAS DE LESÃO CELULAR Algumas causas, como traumatismo físico, viroses e toxinas, são claramente extrínsecas, enquanto outras, como mutações genéticas espontâneas, são intrínsecas. Outras, como desequilíbrio na carga de trabalho, alterações nutricionais e disfunções imunológicas, podem ter componentes de mecanismos extrínsecos e intrínsecos. Os mecanismos gerais da lesão incluem depleção de ATP (frequentemente causado por hipóxia), lesão de membrana (como resultado de inúmeras causas, incluindo radicais livres derivados de oxigênio), distúrbios do metabolismo celular e lesões genéticas. As respostas às lesões dependem de muitos fatores, como tipo de agente, extensão e duração da lesão, e o tipo celular afetado. Alguns tipos de lesão celular, como a tumefação celular, podem ser reversíveis se a extensão e a duração da lesão não forem excessivas. Mas, se a lesão exceder certos limites, a célula morre e ocorrem alterações irreversíveis. Nem toda lesão celular resulta em morte da célula. A lesão celular pode ser subletal e resultar em vários tipos de degenerações celulares ou acúmulos e/ou adaptações celulares ante a lesão. Em suma, as células e tecidos respondem às lesões (estresse) de três formas: (1) adaptação, (2) degeneração ou acúmulos intra e extracelulares e (3) morte. Lesão celular reversível ocorre quando a célula consegue se adaptar ou se recuperar e, então, retornar à função normal ou próxima do normal. Lesão celular irreversível resulta na morte celular. As alterações citomorfológicas características da lesão celular irreversível incluem: Lesão da membrana plasmática Influxo de cálcio na célula Tumefação e vacuolização mitocondrial Densidades amorfas (possivelmente cálcio) nas mitocôndrias Tumefação lisossomal Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular LESÃO CELULAR REVERSÍVEL TUMEFAÇÃO CELULAR AGUDA Expressão mais comum. Manifesta-se como aumento do tamanho e do volume celular a partir de uma sobrecarga de água, causada pela falência da célula em manter sua homeostasia normal e regular a entrada e saída de água. É acompanhada pela modificação e degeneração das organelas. Os mecanismos responsáveis pela tumefação celular aguda normalmente envolvem lesão das membranas celulares, insuficiência na produção de energia celular ou lesão das enzimas que regulam os canais iônicos das membranas. Tumefação celular ocorre em resposta à perda da homeostase celular secundária a lesões mecânicas, por hipóxia, tóxicas, por radicais livres, virais, bacterianas e imunomediadas. As alterações funcionais e morfológicas começam com o influxo aumentado de água e evoluem com a desintegração difusa de organelas e proteínas citoplasmáticas. A tumefação celular deve ser distinguida do aumento de volume celular (hipertrofia), que é causado por aumento de organelas normais. Os órgãos afetados são maiores e mais pesados que o normal e com coloração pálida. O parênquima de órgãos tumefeitos, como rins e fígado, pode apresentar uma pequena protrusão por debaixo da cápsula quando incisado. CONTROLE DO VOLUME CELULAR NORMAL E MECANISMOS DE TUMEFAÇÃO CELULAR AGUDA Nas células normais, a energia proveniente do ATP conduz as bombas de íons Na+- K+ presentes no interior das membranas celulares a levar continuamente 3 Na+ para fora da célula, em troca do 2 K+ que entra na célula. LESÃO POR HIPÓXIA RESULTANDO EM TUMEFAÇÃO CELULAR AGUDA Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular A lesão celular induzida por hipóxia é resultante de qualquer alteração no transporte de O2, desde a inspiração do ar até seu papel como receptor final de elétrons pela citocromo-oxidase na fosforilação oxidativa. A hipóxia celular ocorre na presença de asfixia, anemia, pneumonia, choque ou outras alterações circulatórias e interferência com as enzimas mitocondriais. Na lesão aguda por hipóxia, o O2 celular é depletado em instantes, a fosforilação oxidativa aeróbica para e os níveis de ATP decrescem. O declínio de ATP celular estimula a fosfofrutoquinase, o elemento regulador inicial da glicólise anaeróbica. A conversão metabólica para o metabolismo anaeróbico de glicose rapidamente depleta o estoque de glicogênio celular e leva ao acúmulo de lactato intracelular e fosfatos inorgânicos. Embora a geração anaeróbica de ATP seja ineficiente, proporciona sobrevivência em curto prazo. Algumas células altamente especializadas, como os neurônios, não conseguem gerar ATP de forma anaeróbica, sendo assim mais propensas à hipóxia. LESÃO DA MEMBRANA CELULAR NA TUMEFAÇÃO CELULAR AGUDA A sequência dos eventos na tumefação celular aguda causada pela hipóxia ou isquemia. 1. Hipóxia — deficiência de O2 2. Diminuição da fosforilação oxidativa e ATP 3. Aumento da glicólise, aumento de lactato intracelular e depleção de estoques de glicogênio 4. Falha na bomba de Na+-K+ em decorrência da deficiência de ATP 5. Influxo líquido de Na+, Ca 2+ e H2O com perda de K+ e Mg2+ intracelulares 6. Tumefação das mitocôndrias e da rede citocavitária (RER, REL, Golgi e M.Nuclear externa) 7. Desprendimento dos ribossomos, condensação de cromatina nuclear, perda de microvilosidades, vesiculação de retículo endoplasmático (RE), formação de espirais de membrana (“figuras de mielina) 8. Ruptura severa de membranas celulares, influxo de Ca2+ para o interior das mitocôndrias e citosol, dilatação celular generalizada e formação de espaços no citosol 9. Lesão celular irreversível, morte celular (necrose) Quando a tumefação celular aguda é resultante de lesão da membrana, a sequência de eventos é semelhante à listada, exceto que as alterações começam por volta dos eventos 5 ou 6. MORFOLOGIA DA TUMEFAÇÃO CELULAR AGUDA Aparência Macroscópica Reconhecida por palidez, tumefação do órgão e diminuição da gravidade específica. Por exemplo, o fígado se torna pálido e um pouco túrgido. O parênquima dos órgãos com cápsula pode apresentar protusão quando incisado. A, Tumefação hepática em camundongo exposto ao clorofórmio 24 horas antes. O acentuado padrão lobular e a palidez discreta no fígado da esquerda são resultados da degeneração hidrópica e necrose de hepatócitos centrolobulares. O fígado à direita apresenta-se normal. B, Fígado de camundongo com Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular intoxicação por clorofórmio. Enquanto nas áreas centrolobulares (à direita) vários hepatócitos estão necrosados, na interface do tecido normal e necrosado (setas) diversas células ainda estão sofrendo degeneração hidrópica. Coloração H&E. Aparência Microscópica O influxo de água dilui a matriz citoplasmática e dilata as organelas, conferindo às células uma aparência pálida e delicadamente vacuolizada As células epiteliais dos túbulos renais sofrem protusão e avançam para o lúmen tubular. Os hepatócitos tumefeitos e as células endoteliais se projetam e diminuem o lúmen vascular. Pode ocorrer variação na aparência devido às diferenças no tipo celular e na causa da lesão. Ocorre em células endoteliais, epiteliais, pneumócitos alveolares, hepatócitos, células epiteliais dos túbulos renais e neurônios e células gliais do cérebro. O citoplasma das células afetadas contém vacúolos translúcidos que não se coram para gordura ou glicogênio. Esses vacúolos representam mitocôndrias tumefeitas e cisternas dilatadas do complexo de Golgi e do RE. A degeneração balonosa é uma variação extrema da degeneração hidrópica, na qual as células ficam muito dilatadas e o citoplasma é basicamente um espaço claro, mais comum vistas em doenças por vírus epiteliotrópicos. Aparência UltraestruturalConforme visualização em microscópio eletrônico, as células epiteliais tumefeitas apresentam perda e distorção de cílios, microvilosidades e sítios de adesão, assim como a presença de bolhas no citoplasma na superfície celular. O citoplasma é rarefeito e as cisternas do RE, Golgi e mitocôndrias apresentam-se dilatadas. Os neurônios com tumefação não conduzem impulsos nervosos, resultando em estupor ou coma. Se o oxigênio adequado for restaurado às células e a lesão na membrana for reparada antes que se atinja certo ponto, o “ponto onde não há retorno”, a maioria das células pode ser restaurada à função normal (ou praticamente normal). ACÚMULOS INTRACELULARES As susbstâncias armazenadas dividem-se em três categorias: (1) um constituinte celular normal acumulado em excesso, como água, lipídios, proteínas e carboidratos; (2) uma substância anormal, seja exógena, como um mineral ou produtos de agentes infecciosos, seja endógena, como um produto da síntese ou metabolismo anormal (3) um pigmento. Essas substâncias podem se acumular de maneira transitória ou permanente e ser inofensivas às células, mas em certas ocasiões são severamente tóxicas. 1. Uma substância endógena normal é produzida a uma taxa normal ou aumentada, mas a taxa de metabolismo é inadequada para removê-la. Um exemplo desse tipo de processo é a alteração gordurosa no fígado devido ao acúmulo intracelular de triglicerídeos. Outro exemplo é o aparecimento de gotículas de proteínas por reabsorção em células epiteliais de túbulos renais proximais devido ao extravasamento aumentado de proteínas nos glomérulos. 2. Uma substância endógena normal ou anormal acumula-se devido a defeitos genéticos ou adquiridos no metabolismo, processamento, transporte ou secreção dessas substâncias. Um exemplo é o grupo de distúrbios causados por defeitos genéticos de enzimas específicas envolvidas no metabolismo de lipídios e carboidratos, resultando no depósito intracelular dessas substâncias, principalmente em lisossomos, chamados doenças de acúmulo Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular 3. Uma substância exógena anormal deposita-se e acumula-se porque a célula não tem nem a maquinaria enzimática para degradar a substância nem a capacidade de transportá-la para outros locais. O acúmulo de partículas de carbono e as substâncias químicas não metabolizáveis, como partículas de sílica, são exemplos desse tipo de alteração. Se a sobrecarga é decorrente de um transtorno sistêmico e puder ser controlada, o acúmulo é reversível. Nas doenças de acúmulo genéticas, o acúmulo é progressivo e as células tornam-se tão sobrecarregadas que sofrem lesão secundária, levando, em alguns casos, à morte do tecido e do paciente. LIPÍDIOS LIPIDOSE HEPÁTICA (FÍGADO GORDUROSO, ALTERAÇÃO GORDUROSA, ESTEATOSE HEPÁTICA) Os fosfolipídios são componentes das figuras de mielina encontradas nas células necróticas. A lipidose hepática, o exemplo-modelo desse tipo de degeneração celular, pode ocorrer como resultado de um dos cinco mecanismos: 1. Liberação excessiva de ácidos graxos livres provenientes do intestino ou do tecido adiposo 2. Diminuição da β-oxidação de ácidos graxos em corpos cetônicos e em outras substâncias devido à lesão mitocondrial (toxinas, hipóxia) 3. Síntese prejudicada de apoproteína (intoxicação por CCl4, aflatoxicose) 4. Combinação prejudicada de triglicerídeos e proteínas para formação de lipoproteínas (incomum) 5. Liberação prejudicada (secreção) de lipoproteínas do hepatócito (incomum) Os ácidos graxos livres, derivados dos triglicerídeos, fornecem um grande componente da energia basal necessária para as células parenquimatosas. Eles são obtidos diretamente a partir da dieta através dos processos digestórios, a partir de quilomícrons no sangue ou de células adiposas em depósitos de gordura do corpo (tecido adiposo). No fígado, os ácidos graxos livres são esterificados para triglicerídeos, convertidos em colesterol ou fosfolipídios ou oxidados em corpos cetônicos. Os triglicerídeos também podem ser transportados para fora dos hepatócitos caso a apolipoproteína os converta em lipoproteínas. Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular Nos animais domésticos, a lipidose hepática aparece mais comumente em condições que causam aumento da mobilização dos estoques de gordura corporal. Tais condições normalmente ocorrem quando há demanda aumentada de energia durante um período curto, como na fase final da gravidez e no início da lactação em vacas leiteiras (respectivamente, toxemia da gestação e cetose). Macroscopicamente Fígados com lipidose perceptível estão aumentados, amarelados, macios, friáveis, e os bordos dos lobos são arredondados e largos em vez de afilados e planos. Quando incisados, a superfície de corte dos fígados severamente comprometidos pode sofrer protusão, e o parênquima hepático é macio, friável e apresenta textura untuosa devido ao lipídio dentro dos hepatócitos. É importante diferenciar essas lesões macroscópicas daquelas presentes em hepatopatias por glicocorticoides (esteroides) em cães. O fígado na hepatopatia por glicocorticoides também fica aumentado e apresenta as bordas arredondadas, mas apresenta coloração que tende do bege-claro a marrom-esbranquiçado; é firme e não untuoso. Os fragmentos cortados não flutuam no formol. Essas lesões macroscópicas se devem ao acúmulo de glicogênio e água no citoplasma dos hepatócitos. Microscopicamente Dependendo da severidade os hepatócitos são vacualizados, há poucos vacúolos pequenos e claros que aumentam de tamanho e em número e, eventualmente, podem coalescer e formar vacúolos grandes. Esses vacúolos apresentam bordos nitidamente delineados que são atribuídos à interface hidrofóbica entre a água e os lipídios no citoplasma celular. Nos hepatócitos com grande quantidade de gordura, o núcleo pode ser deslocado para a periferia e a célula parecer um adipócito. Em um fígado afetado severamente, com todos os hepatócitos preenchidos por lipídio, pode parecer gordura e ser identificado somente pela presença das áreas portas. ESTEATOSE HEPATOCELULAR (LIPIDOSE) Os mecanismos potenciais responsáveis pelo acúmulo excessivo de gordura no fígado são os seguintes: 1. Entrada excessiva de ácidos graxos no fígado, que ocorre como consequência de aporte dietético excessivo de gorduras ou mobilização elevada de triglicérides a partir do tecido adiposo por causa do aumento na demanda (p. ex., lactação,fome e anormalidades endócrinas). 2. A ingestão excessiva de carboidratos resulta na síntese de quantidades aumentadas de ácidos graxos e na formação excessiva de triglicérides no interior dos hepatócitos. 3. O funcionamento anormal do hepatócito leva ao acúmulo de triglicérides em seu interior como resultado da diminuição de energia para oxidação dos ácidos graxos, casos da hipóxia ou de dano mitocondrial, comprometendo a oxidação de ácidos graxos. 4. Aumento na esterificação de ácidos graxos para triglicérides em resposta a concentrações aumentadas de glicose e insulina, que estimulam a taxa de síntese de triglicérides a partir da glicose ou a partir de aumentos prolongados nos quilomícrons dietéticos. Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular 5. Diminuição na síntese de apoproteína, e subsequente diminuição na produção e exportação de lipoproteína dos hepatócitos. 6. Secreção prejudicada de lipoproteína do fígado por causa de defeitos secretores produzidos por hepatotoxinas ou drogas. LESÃO CELULAR IRREVERSÍVEL E MORTE CELULAR Nem toda lesão celular resulta em morte da célula. A lesão celular pode ser subletal e resultar em uma série de tipos de degenerações celulares e/ouadaptações das células ante a lesão. Em suma, as células ou tecidos respondem às lesões (ou estresse) de três formas: 1. Adaptação (com ou sem acúmulos ou alterações degenerativas) 2. Lesão reversível (novamente com ou sem alterações subcelulares) 3. Morte A lesão reversível caracteriza-se por tumefação generalizada da célula e de suas organelas, formação de bolhas na membrana plasmática, desprendimento dos ribossomos do retículo endoplasmático e aglomeração de cromatina nuclear. A transição para a lesão irreversível caracteriza-se pelo aumento da tumefação celular, tumefação e rompimento de lisossomos, presença de grandes densidades amorfas em mitocôndrias tumefeitas, ruptura de membranas celulares e alterações nucleares profundas. Esta última inclui condensação nuclear (picnose), seguida de fragmentação (cariorrexia) e dissolução nuclear (cariólise). Estruturas laminares (figuras de mielina), resultantes da lesão das membranas das organelas e da membrana plasmática, aparecem primeiramente durante o estágio reversível, tornando-se mais pronunciadas nas células com lesão irreversível. MORTE CELULAR Oncose é a morte celular causada por lesão celular irreversível por hipóxia, isquemia e lesão de membrana. A hipóxia frequentemente ocorre em decorrência do bloqueio ou perfusão sanguínea notadamente diminuída em uma área (isquemia). A lesão isquêmica é tipicamente mais severa do que a hipóxia isolada porque não é somente a quantidade de oxigênio que diminui no tecido, mas também o influxo de substratos e nutrientes, e os resíduos celulares acumulam-se, sendo alguns deles os próprios agentes lesivos. Características da lesão celular irreversível: (1) incapacidade de restaurar a função mitocondrial e (2) evidência de dano na membrana celular. Picnose: o núcleo encolhe, fica escuro, homogêneo e redondo, diferente do núcleo fragmentado denso e escuro das células apoptóticas. A picnose pode ser uma sequela da condensação da cromatina na degeneração inicial. Cariorexia: o envelope nuclear se rompe e os fragmentos nucleares escuros são liberados no citoplasma celular. Cariólise: o núcleo fica extremamente pálido devido à dissolução de cromatina, provavelmente pela ação de RNAases e DNAases. Ausência de núcleo: esse é um estágio posterior à cariólise, no qual o núcleo dissolve-se e é completamente lisado. Aparência Macroscópica Dependendo da lesão e tipo de órgão, ele fica pálido, macio e friável altamente demarcado do tecido viável por uma região de inflamação. presença de coloração pálida é uma exceção Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular quando o sangue se infiltra no tecido necrosado devido a uma lesão dos vasos sanguíneos em tecidos adjacentes viáveis, por isso forma-se um anel avermelhado (hiperemia ativa). Alterações necrótidas: Menos de 6 horas: ultraestruturalmente 6 a 12 horas: Histologicamente 24 a 48: Macroscopicamente TIPOS DE NECROSE Necrose de coagulação Caracterizada pela preservação do contorno básico das células necrosadas. O citoplasma é homogêneo e a eosinofilia ocorre em decorrência da coagulação das proteínas celulares. Presumivelmente, a lesão ou acidose celular subsequente desnatura não somente as proteínas estruturais, mas também as enzimas. Isso atrasa a proteólise da célula. Os núcleos apresentam-se com picnose, cariorrexia, cariólise ou estão ausentes. Essa forma de necrose pode acontecer em qualquer tecido, exceto no parênquima cerebral. A presença de necrose de coagulação sugere lesão celular por hipóxia. Exo e endotoxinas também causam lesão. O infarto é a necrose que aconteceu em decorrência da isquemia. Macroscopicamente: A área atingida é esbranquiçada, fazendo saliência na superfície do órgão. Como causa mais frequente é a isquemia. Quase sempre a região necrótica é circundada por um halo avermelhado (hiperemia de compensação) Microscopicamente Cariólise Citoplasma torna-se com aspecto de substância coagulada Citoplasma torna-se acidófilo e granuloso, gelificado. Início – contornos celulares nítidos Possível identificar a arquitetura do tecido necrosado Depois – perda de toda a arquitetura tecidual. Necrose de caseificação Necrose de caseificação (necrose caseosa) implica a conversão das células mortas em uma massa granulosa grosseira friável semelhante ao queijo cottage. O foco necrótico é composto por um coágulo de debris nucleares e citoplasmáticos. Comparada à necrose de coagulação, a necrose caseosa é uma lesão mais antiga (crônica) normalmente associada a lipídios de origem bacteriana de difícil degradação. Microscopicamente Principal característica é a transformação das células necróticas em uma massa homogênea, acidófila, contendo alguns núcleos picnóticos e, principalmente na periferia, núcleos fragmentados (cariorexe). Focos de necrose caseosa circundado por células inflamatórias granulomatosas e em uma cápsula externa de tecido conjuntivo fibrose. Células epitelioides (macrófagos velhos que param de fagocitar. Granulomas antigos – orla de fibroblastos e tecido conjuntivo. Evolução Células mortas e autolisadas comportam- se como corpo estranho e desencadeiam uma reposta imune do organismo no sentido de promover a sua reabsorção e de permitir reparo posterior. Dependendo do tipo de tecido, do órgão e da extensão da área atingida, uma área de necrose pode seguir vários caminhos. Evolução – Regeneração Tecido com capacidade regenerativa – restos celulares são reabsorvidos e fatores de crescimento são liberadas pelas células Medicina Veterinária Patologia Geral Rebeca Meneses Rebeca Woset Adaptações, Lesões e Morte Celular vizinhas e pelos leucócitos exudatos, induzindo a multiplicação das células parenquimatosas. Necrose liquefativa Comum no SNC. A morte de células no SNC por hipóxia resulta na rápida dissolução enzimática do neurópilo (liquefação), provavelmente decorrente da grande quantidade de membranas celulares presentes. Com a perda de astrócitos e devido à usual escassa quantidade de tecido conjuntivo fibroso no SNC, pouco permanece para sustentar o tecido ou preencher o espaço morto. O resultado é uma cavidade preenchida com debris lipídicos e líquido. Os debris dessas áreas císticas são retirados por macrófagos que se tornam células gitter. Nos outros tecidos, a infecção focal por bactérias piogênicas leva à liberação de enzimas a partir dos leucócitos acumulados. No início desse processo, a heterólise leva a uma coleção líquida focal de neutrófilos necróticos e debris teciduais (pus), e a lesão é denominada abscesso, que também é um tipo de necrose liquefativa. Necrose Gangrenosa Os três tipos de gangrena são: gangrena seca, gangrena úmida e gangrena gasosa.
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