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Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA Lesão e morte celular INTRODUÇÃO À PATOLOGIA Estudo do sofrimento Investiga as causas das doenças e as alterações a nível das células, tecidos e órgãos Etiologia – origem da doença (o que?) Patogenia – etapas de desenvolvimento da do- ença (como?) Fundamentação científica para a prática da me- dicina Dividida em patologia geral (alterações das células e tecidos) e patologia sistêmica (alterações dos órgãos especializados) VISÃO GERAL DAS RESPOSTAS CELULARES AO ESTRESSE E AOS ESTÍMULOS NOCIVOS As células na maioria das vezes tendem à ho- meostasia (manutenção dos parâmetros fisiológi- cos) Quando submetidas a uma situação de estresse a célula tenta responder se adaptando, alcançando um novo estado constantes que preserve sua vi- abilidade e função Hipertrofia Hiperplasia Atrofia Metaplasia Capacidade adaptativa excedida ou estresse ex- terno nocivo -> lesão celular Reversível – retorno a um estado basal Irreversível – morte celular (estresse grave, persistente e de início rápido) que resulta de isquemia, infecções, toxinas e reações imunes ADAPTAÇÕES CELULARES AO ESTRESSE Adaptação fisiológica – respostas celulares a es- tímulos normais de hormônios ou mediadores quí- micos endógenos Adaptação patológica – respostas celulares a es- tresses na tentativa de escaparem da lesão Hipertrofia Aumento de tamanho celular que resulta em au- mento de tamanho do órgão Células maiores com quantidade superior de orga- nelas e proteínas Ocorre quando a capacidade de divisão celular é limitada Pode ser fisiológica (hipertrofia muscular em fun- ção do exercício físico) ou patológica (o aumento do coração em virtude da hipertensão) Na hipertrofia cardíaca patológica quando um li- mite é alcançado (o aumento muscular não com- pensa a sobrecarga) o coração começa a apre- sentar alterações degenerativas/regressivas que resultam em uma dilatação ventricular -> fa- lência cardíaca (lesão celular) Hiperplasia Proliferação celular que ocorre de forma simul- tânea à hipertrofia Hiperplasia fisiológica pode ser hormonal (prolife- ração do epitélio glandular da mama feminina na puberdade e gravidez) e compensatória (cresci- mento tecidual em função da remoção ou perda de uma porção do órgão) Hiperplasia patológica ocorre em resposta a uma excessiva estimulação hormonal (crescimento en- dometrial excessivo que resulta em aumento do Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA fluxo menstrual) ou por fatores de crescimento (cicatrização de feridas e codificação por genes virais como o papiloma) O processo hiperplástico normalmente é contro- lado, exceto no câncer que os mecanismos de controle estão desregulados Vale ressaltar que muitas vezes a hiperplasia pa- tológica pode significar uma predisposição ao de- senvolvimento de neoplasia malignas Atrofia Diminuição do tamanho da célula pela perda de substância celular Pode acontecer em função da redução da carga de trabalho, perda da inervação, diminuição do su- primento sanguíneo, nutrição inadequada, perda da estimulação endócrina ou envelhecimento Mecanismos da atrofia Redução da síntese proteica – diminuição da atividade metabólica Degradação das proteínas – via da ubiquitina- proteossoma (deficiência de nutrientes ou de- suso) Ativação das ligases da ubiquitina -> conjugação das ubi- quitinas às proteínas -> direcionamento das proteínas aos proteossomas (degradação) Pode ser acompanhada de autofagia Metaplasia Alteração de um tipo celular adulto em outro tipo celular adulto (modificação do tecido) Reprogramação das células tronco em função de um estresse O epitélio respiratório dos fumantes vão sendo substituídos pelo epitélio escamoso (mais resis- tente, mas com atividade protetora reduzida), o refluxo gástrico crônico induz a uma metaplasia do epitélio pavimentoso estratificado do esôfago para um epitélio colunar do tipo gástrico ou intes- tinal (mais resistente à acidez) As influências que induzem o processo metaplá- sico podem predispor a transformação maligna do epitélio VISÃO GERAL DE LESÃO E MORTE CELULAR Quando a célula perde sua capacidade de se adap- tar ao excesso de estresse ela se torna lesio- nada, a lesão celular pode afetar vias metabólicas e organelas celulares Lesão celular reversível – lesão que não progre- diu para um dano severo à membrana e/ou para a dissolução nuclear (o estímulo nocivo foi remo- vido) Lesão celular irreversível – a persistência do dano faz com que a célula não consiga se recu- perar e essa morre Necrose – extravasamento de enzimas lisos- sômicas, extravasamento do conteúdo celu- lar, reação inflamatória (isquemia, toxinas, in- fecções e trauma) Apoptose – dissolução nuclear sem perda da integridade da membrana, pode atuar em processos fisiológicos não desencadeando uma resposta inflamatória (privação de fato- res de crescimento ou dano genético) CAUSAS DA LESÃO CELULAR Privação de oxigênio (hipóxia) – interfere na res- piração oxidativa aeróbica, pode ser causada por isquemia (interrupção do flux sanguíneos), oxige- nação inadequada do sangue (pneumonia), redução Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA da capacidade de transportar oxigênio (anemia ou envenenamento por monóxido de carbono) Agentes químicos – o excesso de substâncias químicas importantes para o nosso organismo, venenos, agentes potencialmente tóxicos do dia a dia e uso indiscriminado de drogas terapêuticas podem perturbar a célula e causar dano ou morte a ela Agentes infecciosos – vírus, bactérias, fungos e protozoários Reações imunológicas – reações autoimunes e alérgicas Fatores genéticos – deficiência de proteínas fun- cionais e polimorfismos (tornam a suscetibilidade dos indivíduos a lesões variável) Desequilíbrios nutricionais – falta ou excesso na dieta causam desordens no organismo Agentes físicos – trauma, extremos de tempe- ratura, choque elétrico e alterações bruscas na pressão atmosférica exercem profundos efeitos nas células Envelhecimento – a habilidade celular de resposta ao dano fica reduzida MORFOLOGIA DA LESÃO CELULAR E TECIDUAL Lesão reversível Caracterizada por tumefação celular (falência das bombas iônicas, mais visível a nível de órgão e não celular) e degeneração gordurosa (surgi- mento de vacúolos lipídicos no citoplasma) Células lesadas começam a exibir coloração eosi- nofílica que se pronuncia quando a célula é enca- minhada para a necroses, alterações na mem- brana, mitocondriais, dilatação do RE e alterações nucleares com condesaçãi da cromatina Organelas celulares, como o retículo endoplasmá- tico, podem ser alteradas durante as respostas adaptativas Necrose Morte celular (grupos) com perda da integridade da membrana e inflamação Alterações citoplasmáticas – muita eosinofilia, aparência homogênea/vítrea pela perda de glico- gênio, citoplasma vacuolado e aparentemente ro- ído, membranas e organelas descontínuas, mito- côndrias dilatadas, lisossomos rompidos e mielina citoplasmática Alterações nucleares – cariólise (redução da ba- sofilia, com completa dissolução da estrutura nu- clear), picnose (retração do núcleo com conden- sação da cromatina), cariorrexe (fragmentação do núcleo picnótico) e eosinofilia celular Padrões de necrose tecidual NECROSE DE COAGULAÇÃO Quando a estrutura básica dos tecidos mortos é preservada (base é a área de delimitação e ápice é associado ao local de obstrução) Desnaturação de proteínas estruturais e de en- zimas, o que impede a proteólise celular Persistência das células necróticas por dias, até que os resíduos sejam removidos por fagocitose Característica de infartos (isquemia) em todos os órgãos sólidos exceto o cérebro – Necrose de coagulação isquêmica Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA Quando há hemorragia no tecidonecrosado tem- se uma necrose de coagulação hemorrágica NECROSE LIQUEFATIVA Acúmulo de células inflamatórias e digestão do te- cido por enzimas leucocitárias transformando-o em uma massa viscosa líquida O tecido depois do processo necrótico é digerido por apoptose (forma uma área cística) É observada em infecções bacterianas (material amarelo cremoso/pus), fúngicas e quando há morte por hipóxia de células do sistema nervoso central NECROSE GANGRENOSA Quando um membro sofre necrose por coagula- ção em várias camadas de tecido Pode haver a sobreposição de um processo in- feccioso bacteriano resultando em uma gangrena úmida NECROSE CASEOSA Necrose com estrutura tecidual completamente obliterada com contornos celulares não definidos A aparência do foco de inflamação normalmente bem delimitado é conhecido como granuloma O termo caseoso deriva da aparência de queijo É frequentemente encontrada em focos de in- fecções tuberculosas NECROSE GORDUROSA/ENZIMÁTICA Áreas focais de destruição gordurosa, Normalmente ocorre com o extravasamento de lipases pancreáticas que atuam no próprio pân- creas e na cavidade peritoneal (emergência ab- dominal calamitosa/pancreatite aguda) NECROSE FIBRINOIDE Observada nas reações imunes, complexos de an- tígenos e anticorpos são depositados nas paredes das artérias Imunocomplexo + fibrina = aparência amorfa ró- seo-brilhante (fibrinose) NECROSE GOMOSA Ligada a sífilis, a região fica semelhante a uma borracha NECROSE LÍTICA Necrose de hepatócitos em hepatites virais *O extravasamento de proteínas intercelulares pelo rompimento da membrana resultam em níveis séricos de proteínas alterados, a observação dessas alterações é importante para o diagnóstico de danos teciduais de forma específica ou não Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA MECANISMOS DA LESÃO CELULAR A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de lesão, duração e gravidade As consequências de um estímulo nocivo depen- dem do tipo, status, adaptabilidade e fenótipo ge- nético da célula lesada (personalização) A lesão celular resulta de alterações bioquímicas e funcionais em um ou mais dos vários compo- nentes celulares essenciais Qualquer lesão nociva pode disparar múltiplas al- terações bioquímicas Depleção de ATP Produzido na fosforilação oxidativa do ADP ou na via glicolítica na ausência de oxigênio As causas para a depleção dos níveis de ATP Redução do suprimento de O2 e nutrientes Dano mitocondrial Ação de toxinas O fígado é um tecido com alta capacidade glicolí- tica portanto tem maior capacidade de sobrevi- ver à hipóxia do que o cérebro, por exemplo A depleção de ATP acarreta vários efeitos celu- lares, pois energia é muito necessária para o de- senvolvimento de processos de síntese e degra- dação Redução da atividade da bomba de sódio e po- tássio acarretando um ganho isso-osmótico de água (tumefação celular e dilatação do RE) Aumento compensatório da glicólise anaeróbia resultando em um aumento do pH intracelular Falência na bomba de cálcio levando ao influxo de cálcio Rompimento estrutural do aparelho de sín- tese proteica por destacamento dos ribosso- mos do RE Dano irreversível das membranas mitocondri- ais e lisossômicas -> necrose Danos e disfunções mitocondriais As mitocôndrias são sensíveis a vários estímulos nocivos (hipóxia, toxinas e radiação) Anormalidades causadas pelo dano mitocondrial Falha na fosforilação oxidativa – ↓ATP e ↑EROs Formação de um canal de alta condutância na membrana – perda do potencial de mem- brana e alteração do pH Algumas proteínas mitocondriais quando libe- radas para as células ativam a via da apop- tose Influxo de cálcio Em condições homeostáticas o cálcio citosólico é muito mais baixo que o extracelular ou aquele ar- mazenado nas organelas, a isquemia e toxinas pode aumentar esse cálcio seja pela liberação do cálcio armazenado intracelularmente ou influxo do extracelular O aumento de cálcio pode ativar enzimas com po- tencial prejudicial Fosfolipases Proteases Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA Endonucleases ATPases O aumento também pode induzir a apoptose pela ativação direta das caspases e pelo aumento da permeabilidade mitocondrial Acúmulo de radicais livres derivados do oxigênio (estresse oxidativo) Radicais livres reagem avidamente com diversas moléculas em busca da sua estabilidade Ácidos nucleicos Proteínas Lipídeos Iniciam reações autocatalíticas fazendo com que moléculas que reajam com eles se transformem em mais radicais livres Espécies reativas de oxigênio são potencialmente lesivas e surgem em casos de isquemia-reperfu- são, lesão química e por radiação, toxicidade do oxigênio e outros gases, envelhecimento celular, destruição de micróbios e inflamação, sendo pro- duzidas pelas seguintes vias Reações de oxidação e redução – essa pro- dução é fisiológica e ocorre em baixas quanti- dades Produção pelos leucócitos em especial os neu- trófilos e macrófagos – durante a inflamação essas células produzem EROs como uma arma de combate aos agentes infecciosos (H2O2 e NO) O dano causado pelos radicais livres é determi- nado pelas suas taxas de produção e remoção (desequilíbrio), o excesso desses radicais deixa a célula em situação de estresse oxidativo Absorção de energia radiantes, metabolismo de substâncias químicas exógenas e inflama- ção podem aumentar a geração de EROs Enzimas como as superóxido dismutases, glu- tationa peroxidases e catalases contribuem para a inativação dos radicais livres assim como antioxidantes endógenos ou exógenos que atuam na remoção ou no bloqueio da sua formação As EROs podem causar lesões por meio de três reações Peroxidação lipídica das membranas Ligação cruzada e outras alterações das pro- teínas Lesões no DNA Defeitos na permeabilidade da mem- brana Causados por diversos mecanismos bioquímicos Diminuição da síntese de fosfolipídeos Aumento da degradação de fosfolipídeos EROs Alterações do citoesqueleto Produtos de degradação de lipídeos (efeito detergente, alterações na permeabilidade e alterações eletrofisiológicas) Consequências dos danos nas membranas Mitocôndria – decréscimo de ATP Membrana plasmática – perda do equilíbrio osmótico, iônico, elétrico e de metabólitos que são importantes para a reconstituição do ATP Lisossomos – extravasamento de enzimas que ativadas podem digerir o conteúdo celular Danos ao DNA e às proteínas Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA As células possuem mecanismos que reparam le- sões ao DNA, mas se o dano for grave demais não é viável corrigi-lo Acúmulo de DNA danificado e proteínas mal do- bradas podem disparar as vias de apoptose CORRELAÇÕES CLINICOPATOLÓGICAS: EXEMPLOS DE LESÃO CELULAR E NECROSE Lesão isquêmica e hipóxica Isquemia – redução do fluxo sanguíneo para um tecido (ausência de oxigênio E de nutrientes), cessa a geração de energia tanto pela via aeróbia quanto pela anaeróbia, lesa os tecidos mais rapi- damente que a hipóxia Células em condição de hipóxia são lesionadas em função da redução da geração de ATP, o prolon- gamento dessa situação lesiona a célula que até certo nível pode retornar para o estado normal se o estímulo for cessado, caso contrário a célula morre A falta de nutrientes/oxigênio leva na maioria das vezes a célula para a necrose, mas a ativação da via apoptótica também contribui para o processo Lesão de isquemia-reperfusão Quando a restauração do fluxo sanguíneo para tecidos isquêmicos em estágio reversível resulta em morte celular, isso ocorre por alguns meca- nismos Produção aumentada de EROs durante a re- perfusão e o comprometimento dos mecanis- mos de defesa antioxidantes Exacerbação da inflamação produzida pela le- são isquêmicacom a reperfusão Lesão química (tóxica) Mecanismos Combinação da substância química com um componente molecular crítico ou organela ce- lular A conversão de substâncias químicas não bi- ologicamente ativas em compostos tóxicos (atividade realizada na maioria das vezes pelo citocromo P450) APOPTOSE Causas CONDIÇÕES FISIOLÓGICAS Destruição programada de células durante a em- briogênese Involução de tecidos hormônio-dependentes sob privação hormonal Perda celular em populações celulares prolifera- tivas Morte de células que já tenham cumprido seu pa- pel Eliminação de linfócitos autorreativos potencial- mente nocivos Morte celular induzida por linfócitos T citotóxicos CONDIÇÕES PATOLÓGICAS Lesão de DNA quando não é mais viável a repa- ração (lesões leves, as mais intensas causão ne- crose) Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas Lesão celular mediante infecções Atrofia patológica no parênquima de um órgão após a obstrução de um ducto Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA Mecanismos VIA MITOCONDRIAL (INTRÍNSECA) DA APOPTOSE Privação de fatores de crescimento e outros si- nais de sobrevivência, lesão do DNA ou acúmulo de proteínas anormalmente dobradas ocorre a ativação das proteínas BH3 (sensores membros da família Bcl-2) Esses sensores ativam membros pró-apoptóticos da família Bax e Bak que se dimerizam e entram na membrana mitocondrial Essa entrada viabiliza a formação de canais na membrana mitocondrial por onde o citocromo c e outras proteínas podem extravasar para o cito- sol Os sensores também inibem moléculas antiapop- tóticas Bcl-2 e Bcl-xl O citocromo c aliado a cofatores ativa a caspase 9, outras proteínas mitocondriais que extravasa- ram bloqueiam as atividades dos antagonistas das caspases (inibidores fisiológicos da apoptose) A cascata das capazes leva à fragmentação nu- clear A célula exposta a fatores de crescimento e si- nais de sobrevivência se mostra com atividade contrária a via descrita A via intrínseca está ligada com a maioria das si- tuações de apoptose (mutações e envelheci- mento) VIA RECEPTOR DE MORTE DA APOPTOSE (EXTRÍNSECA) Algumas células apresentam em sua superfície receptores de morte que disparam o processo de apoptose Os receptores de morte são em sua maioria membros da família do fator de necrose tumoral A ligação a um receptor feita por um linfócito T ativado, por exemplo, permite o recrutamento e a ativação das caspases 8 que podem clivar e ativar uma molécula pró-apoptótica Bid que está na via mitocondrial Proteínas celulares chamadas FLIP são antagonis- tas de caspases, alguns vírus produzem molécu- las homólogas como forma de defesa e de manu- tenção das células infectadas vivas A via extrínseca está ligada com a eliminação de linfócitos autorreativos e na eliminação de células- alvo por alguns linfócitos T citotóxicos (células in- fectadas) ATIVAÇÃO E FUNÇÃO DAS CASPASES Caspases desencadeantes (9 e 8) clivam caspa- ses executoras que clivam vários alvos ativando nucleases que degradam o DNA, com a ativação dessas moléculas também se observa a degrada- ção da matriz nuclear e do citoesqueleto (frag- mentação celular) REMOÇÃO DAS CÉLULAS APOPTÓTICAS A expressão de moléculas tanto pela célula quanto pelos fagócitos faz com que eles se en- contrem e a fagocitose aconteça de forma rá- pida, evitando assim processos inflamatórios Apesar da diferença entre necrose e apoptose elas podem acontecer de forma concomitante, geralmente com uma se sobressaindo Exemplos Privação por fator de crescimento – falta de es- tímulo (via mitocondrial) Lesão de DNA – com um dano extenso a p53 ativa os sensores que ativam Bax e Bak, com a mutação da p53 em alguns canceres, a indução à apoptose celular não pode ser realizada O acúmulo de proteínas mal dobradas (recursos adaptativos não são suficientes) levam ao es- tresse do retículo endoplasmático que ativa as caspases, esse tipo de morte celular é caracte- rística de uma série de patologias Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA Apoptose de linfócitos autorreativos – morte ce- lular quando a célula encontra um antígeno pró- prio, a deficiência desse tipo de apoptose desen- cadeia as doenças autoimunes Linfócito T citotóxico – os linfócitos reconhecem antígenos estranhos e liberam moléculas que pe- netram na célula ativando caspases, ou se ligam a célula ativando a via extrínseca AUTOFAGIA A célula inicia a digestão de si própria em função da falta de nutrientes ou acúmulo de proteínas mal dobradas ACÚMULOS INTRACELULARES Advém de remoção inadequada de substâncias normais ao organismo, excesso de substâncias endógenas anormais, deficiência na degradação de metabólicos, ou acúmulo de substância exó- gena anormal à maquinaria do organismo Degeneração gordurosa (esteatose) Acúmulo anormal de triglicerídeos dentro das cé- lulas do parênquima, com frequência observado no fígado (órgão que metaboliza gordura), mas pode aparecer nos mais diversos órgãos Colesterol e ésteres de colesterol Células fagocíticas podem se acumular de coles- terol em patologias como a ateroesclerose Proteínas Proteínas se acumulam menos comumente que os lipídeos Esse processo ocorre ou porque excessos são apresentados às células, ou porque as células es- tão sintetizando em excesso Glicogênio Associado ao metabolismo anormal da glicose, no diabetes melitos, o acúmulo do glicogênio é obser- vado nos túbulos renais, nos miócitos cardíacos e nas células beta do pâncreas Pigmentos Substância coloridas exógenas ou endógenas Carbono – exógeno, poluente fagocitado pe- los macrófagos alveolares e transportados para os linfonodos podendo escurecê-los Lipofuscina – endógeno, pigmento do des- gaste, é castanho-amarelado e surge com o envelhecimento ou atrofia Melanina – endógeno, preto-acastanhado lo- calizado na epiderme, protetor contra a radi- ação UV prejudicial Hemossiderina – derivado da hemoglobina, se acumula em tecidos com excesso de ferro CALCIFICAÇÃO PATOLÓGICA Depósito anormal de sais de cálcio em combinação com pequenas quantidades de ferro, magnésio e outros minerais Calcificação distrófica Encontrada em áreas de necrose Essa calcificação pode ser a causa da disfunção de um órgão – estenose aórtica por calcificação distrófica das valvas aórticas Na patogenia o produto é o fosfato de cálcio cris- talino Calcificação metastática Pode ocorrer em tecidos normais em resposta à hipercalcemia Aumento da secreção de paratormônio Destruição óssea Distúrbios associados à vitamina D Insuficiência renal (retenção de fosfato) Maria Luiza Maia – M3 2021 PATOLOGIA ENVELHECIMENTO CELULAR Resultado do declínio progressivo do tempo de vida e da capacidade funcional da célula Lesão do DNA Diminuição da replicação celular Deficiência da homeostasia proteica ANÁLISE COMPARATIVA DA MORFOLOGIA DA NECROSE E DA APOPTOSE
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