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Patologia Geral RESPOSTAS CELULARES AO ESTRESSE E AOS ESTÍMULOS NOCIVOS A célula é capaz de dar conta de demandas fisiológicas extras para que consiga manter sempre a homeostase. Para isso, ela passa por adaptações, que nada mais são do que respostas estruturais e funcionais reversíveis às alterações fisiológicas ou a estímulos patológicos. Durante essas alterações, um novo estado de equilíbrio é alcançado para que a célula possa sobreviver e se manter funcional. Quando o estímulo que levou à adaptação é eliminado, a célula pode retornar ao seu estado original sem ter sofrido qualquer consequência danosa. No entanto, se os limites das respostas adaptativas forem excedidos, ou se as células ficarem muito tempo expostas a estímulos/agentes nocivos e privada de nutrientes essenciais, ou ainda se forem comprometidas por mutações, vai ocorrer uma sequência de eventos denominada lesão celular. Essa lesão é reversível até certo ponto (ponto de irreversibilidade). Se o estímulo se continua para além desse ponto, a célula passa a ter uma lesão irreversível, e então sofre morte celular. Os diferentes tecidos apresentam diferentes tempos de reversibilidade: → Neurônio: 5 min até irreversibilidade. → Músculo Estriado: 30 minutos até irreversibilidade. A tabela abaixo mostra algumas respostas celulares a estímulos nocivos à célula, que serão ainda aprofundados: Adaptação, Lesão e Morte A morte celular é o resultado final da lesão progressiva, e pode resultar de várias causas, como isquemia, infecção e substâncias tóxicas. As duas vias principais da morte celular são a necrose a apoptose. Uma terceira via que pode causar morte é a autofagia, uma resposta celular adaptativa à privação de nutrientes em que os lisossomos fazem degradação interna da própria célula. ADAPTAÇÕES DO CRESCIMENTO E DIFERENCIAÇÃO CELULARES HIPERTROFIA Hipertrofia é o aumento do tamanho de células que vai resultar no aumento de tamanho do órgão afetado, devido à síntese e à incorporação de novos componentes estruturais intracelulares. É importante manter em mente que na hipertrofia não acontece o surgimento de novas células, apenas o aumento das já existentes (o processo em que isso acontece se chama hiperplasia)! Ou seja, ela acontece em tecidos cujas células não se dividem, como por exemplo, nas células miocárdicas (do coração). OBS: em muitos órgãos a hipertrofia coexiste com a hiperplasia. Esse processo pode ser fisiológico ou patológico, e é causado por aumento da demanda funcional ou por estimulação de hormônios/fatores de crescimento. o EX1: os músculos enormes dos fisiculturistas resultam o aumento de tamanho das fibras musculares individuais, devido ao aumento da demanda. As células sintetizam mais proteínas e o número de miofilamentos aumenta, o que também aumenta a quantidade de força que cada miócito pode gerar, resultando em maior força e capacidade de trabalho do músculo todo. o EX2: o aumento do útero na gestação se deve aos hormônios estrogênicos. Imagem B = útero normal. Imagem C = aumentado. Mecanismo da Hipertrofia: → Ter em mente: é o resultado do aumento na produção das proteínas celulares. Aqui vamos ver o exemplo do coração. → Sensores mecânicos iniciados por aumento da carga de trabalho induzem a produção de fatores de crescimento (como IGF-1) e agentes vasoativos/agonistas. → Os sensores geram sinais na membrana celular, que ativam complexa via de transdução de sinal. Duas vias são mais importantes: 1. A via do fosfoinositídio-3-cinase (PI3K)/Akt → a mais importante na hipertrofia fisiológica. 2. A via de sinalização em cascata da proteína G ligada a receptores → a mais importante na hipertrofia patológica. → Essas vias ativam um conjunto de fatores de transcrição que trabalham coordenadamente para aumentar a síntese das proteínas musculares responsáveis pela hipertrofia. CURIOSIDADE A hipertrofia também pode estar associada a troca de proteínas contráteis da forma adulta para uma forma fetal/neonatal, que promove uma contração mais lenta e energeticamente mais econômica. HIPERPLASIA A hiperplasia é um aumento do número de células de um órgão ou tecido em resposta a um estímulo. Assim, ela ocorre apenas em tecidos cujas células conseguem se dividir! Ela normalmente é interrompida quando o estímulo para. Em alguns casos o aumento ocorre pelo surgimento de novas células a partir de células-tronco teciduais (como as células sanguíneas provenientes da medula óssea). Hiperplasia Fisiológica: → Devido à ação de hormônios ou fatores de crescimento. → Ocorre quando há necessidade de aumentar a capacidade funcional de órgãos sensíveis a hormônios ou quando há necessidade compensatória após lesão/ressecção. → EX1: hiperplasia hormonal → proliferação do epitélio glandular da mama feminina na puberdade e na gestação (e geralmente é acompanhada de aumento das células epiteliais glandulares, ou seja, elas hipertrofiam). → EX2: regeneração hepática → é um exemplo clássico de hiperplasia compensatória. Doadores de um lobo do fígado precisam de pouco tempo para que seu órgão cresça e retorne ao tamanho original. → EX3: medula óssea → ela é capaz de sofrer rápida hiperplasia quando há deficiência de células sanguíneas diferenciadas. Hiperplasia Patológica: → A maioria delas é causada por ação excessiva ou inapropriada de hormônios ou fatores de crescimento sobre as células-alvo. → EX1: hiperplasia endometrial → normalmente, após a menstruação, há um surto rápido de atividade proliferativa do endométrio estimulado por hormônios, o que é interrompido pela crescente de progesterona. No entanto, em alguns casos o equilíbrio estrogênio-progesterona é perturbado e o aumento de estrogênio causa hiperplasia das glândulas endometriais, o que resulta em sangramento anormal. → EX2: câncer → no câncer, os fatores de crescimento ficam descontrolados ou ineficientes, resultando uma proliferação celular incontrolável. Isso constitui um solo fértil para o surgimento da proliferação cancerosa. ATROFIA É a redução do tamanho de um órgão ou tecido que resulta da diminuição do tamanho e do número de células. Atrofia Fisiológica: → É comum durante o desenvolvimento normal. → EX1: notocorda embrionária atrofia no desenvolvimento fetal. → EX2: útero volta ao tamanho original depois do parto. Atrofia Patológica: → Pode ser local ou generalizada e possui várias causas: 1. Redução da carga de trabalho (atrofia de desuso) → quando um paciente imobiliza um membro, por exemplo, o músculo engessado entra em desuso e atrofia nesse período. Inicialmente ela é reversível quando a atividade motora retorna. 2. Perda da inervação → músculos precisam de inervação para ter funcionalidade. Se não está inervado, suas células irão atrofiar. 3. Diminuição do suprimento sanguíneo (isquemia) → causado por doença oclusiva arterial. As células precisam da oxigenação trazida pelo sangue para manter seu funcionamento. 4. Nutrição inadequada → desnutrição proteico-calórica profunda (marasmo), quando já foram esgotadas as principais reservas, acarreta no uso de proteínas do músculo esquelético como fonte de energia. Esse consumo muscular acentuado se chama caquexia e pode ser encontrado em pacientes oncológicos e com doenças inflamatórias crônicas. No câncer, a produção excessiva de TNF causa perda de apetite e depleção lipídica, resultando em atrofia muscular. 5. Perda de estimulação endócrina → um exemplo são as mamas, o endométrio e o epitélio vaginal na pós menopausa. 6. Compressão → pegando como exemplo um tumor benigno: ele comprime os tecidos normais circundantes resultando em alterações isquêmicas por exercer pressão (afinal é uma massa em expansão). A resposta inicial é a diminuição do tamanho das células e das organelas, que reduz as necessidades metabólicas celularespara um novo equilíbrio, suficiente para permitir sua sobrevivência. No entanto, na atrofia causada por agentes continuados, como a redução gradual do suprimento sanguíneo, ela pode progredir até o ponto na qual as células são irreversivelmente lesadas e então morrem (apoptose). Mecanismo da Atrofia: → Atrofia = diminuição da síntese proteica (atividade metabólica reduzida) ou; → Atrofia = aumento da degradação das proteínas celulares. Via ubiquitina-proteossomo → tanto a deficiência de nutrientes quanto o desuso podem ativar ligases de ubiquitina, que vão ligá-las a proteínas celulares, e isso faz com que as proteínas fiquem marcadas para degradação nos proteossomos. → Em muitos casos a atrofia é acompanhada de autofagia (células privadas de alimento digerem seus próprios componentes para reduzir a demanda nutricional). METAPLASIA É uma alteração reversível na qual um tipo celular diferenciado (epitelial ou mesenquimal) é substituído por outro tipo celular. Normalmente é uma resposta adaptativa em que um tipo de célula sensível a um estímulo nocivo é substituído por outro tipo de célula, mais capaz de suportar o ambiente adverso. A mais comum é a metaplasia epitelial colunar para escamosa: → EX1: fumante habitual → células epiteliais colunares e ciliadas da traqueia e dos brônquios são frequentemente substituídas por células epiteliais escamosas estratificadas. → O epitélio escamoso estratificado é mais resistente e mais capaz de sobreviver em circunstâncias que o colunar especializado, mais frágil, não resistiria. Isso parece incrível né? Mas não se engane não! O tecido original da traqueia e dos brônquios possuía importantes mecanismos de proteção contra infecções (como secreção de muco e movimento ciliar). Com essa metaplasia, essa proteção é perdida, ou seja, o indivíduo adquire uma alteração não desejada. Ainda, as influências que predispõem a metaplasia, quando persistem, podem iniciar uma transformação maligna no epitélio metaplásico, resultando em câncer. → EX2: em meninas no período inicial de menstruação → as células escamosas novas são sítios comuns para o vírus do HPV, e por isso são feitas as campanhas de vacinação para elas. Metaplasia do tipo escamoso para colunar: → EX1: Esôfago de Barret → epitélio escamoso do esôfago é substituído pelo epitélio colunar intestinal, pela influência do refluxo gastroesofágico. É um potencial causador de adenocarcinoma (câncer de tecido glandular). Mecanismo da Metaplasia: → A metaplasia é o resultado de uma reprogramação de células-tronco que existem nos tecidos normais, ou de células mesenquimais indiferenciadas presentes no tecido conjuntivo. → A diferenciação de células-tronco para uma linhagem específica é provocada por sinais gerados por citocinas, fatores de crescimento e componentes da matriz extracelular, que causam expressão de genes que dirigem as células para uma via de diferenciação específica. LESÃO E MORTE CELULAR VISÃO GERAL Lesão Celular ocorre quando as células são estimuladas tão intensamente que não conseguem mais se adaptar, ou quando são expostas a agentes naturalmente nocivos, ou quando são prejudicadas por anormalidades intrínsecas. Elas podem progredir para um estágio irreversível e acabar em morte celular. o Lesão Celular Reversível → nos estágios iniciais ou formas leves da lesão as alterações podem ser reversíveis se o estímulo nocivo for removido. Os principais marcos da lesão reversível são redução da fosforilação oxidativa (depleção de ATP) e tumefação celular (influxo de água por diferença na [íons]). A Morte Celular ocorre quando o dano persiste até que a lesão se torne irreversível. Como não pode se recuperar, ela morre. Existem dois tipos principais de morte celular: 1. Necrose → forma acidental e desregulada de morte celular causada por danos às membranas celulares e perda de homeostase de íons. VAMOS FIXAR? Hipertrofia: aumento do tamanho das células e órgãos. Induzida por fatores de crescimento produzidas em resposta ao esforço mecânico ou outros estímulos. Ocorre em tecidos que as células não se dividem. Hiperplasia: aumento do número de células em resposta a hormônios e outros fatores de crescimento. Ocorre em tecidos que as células podem se dividir ou contenham muitas células-tronco teciduais. Atrofia: redução do tamanho das células e órgãos por desuso ou falta de nutrientes. Causa degradação celular. Metaplasia: substituição de um tecido por outro que se adapta melhor àquela condição adversa. É uma alteração fenotípica! Normalmente induzida por alterações na via de diferenciação das células-tronco do tecido. Aumenta a propensão para malignidade. → Com lesão grave das membranas, as enzimas lisossômicas entram no citoplasma e digerem a célula (necrose). Junto a isso, conteúdos celulares são perdidos pela parte lesada da membrana e despertam uma reação de inflamação no hospedeiro. → Necrose é encontrada em: isquemia, exposição a substâncias tóxicas, diversas infecções e trauma. → É sempre patológico. 2. Apoptose → quando o DNA ou proteínas celulares se lesam de forma irreparável. É um processo altamente regulado por uma série de vias genéticas. Pode ser chamado de “morte celular programada”. → Na apoptose acontece dissolução nuclear, fragmentação da célula sem perda completa da integridade da membrana e rápida remoção dos restos celulares, antes que o conteúdo seja liberado no meio. As células destinadas a morrer ativam enzimas (capases) que degradam seu próprio DNA e proteínas citoplasmáticas. → O conteúdo celular não é perdido. Logo, não há inflamação. → Auxilia muitas funções normais do organismo, ou seja, não necessariamente é patológico. Serve fisiologicamente para eliminar células velhas, indesejáveis ou potencialmente prejudiciais ao organismo. → EX1 (fisiológico): morte de neutrófilos depois que cumpriram seu papel na resposta inflamatória aguda. → EX2 (fisiológico): eliminação de linfócitos autorreativos, para que eles não apresentem reação contra o próprio organismo. LESÃO CELULAR Causas: 1. Hipóxia → causa importante e comum, ocorre pela deficiência de oxigênio, seja por redução do fluxo sanguíneo (isquemia), por oxigenação inadequada do sangue (insuficiência cardiorrespiratória), pela redução da capacidade do sangue de transportar esse oxigênio (anemia) ou após grave perda sanguínea. Dependendo do estado hipóxico as células podem se adaptar, lesionar ou morrer. 2. Agentes Físicos → trauma, extremos de temperatura, mudança brusca de pressão atmosférica e choque elétrico. 3. Agentes químicos → ex: sal ou glicose hipertônicos, ou oxigênio em altas concentrações (tóxico). 4. Agentes Infecciosos → vírus, bactérias, fungos e parasitas. 5. Reações Imunológicas → tanto doenças autoimunes podem lesionar a célula quanto a resposta imune/inflamatória prolongada (discutido em imuno). 6. Defeitos Genéticos → causam lesão celular devido à deficiência de proteínas funcionais. 7. Desequilíbrios Nutricionais → tanto para mais (excesso de colesterol) quanto para menos (deficiência proteico-calórica). Alterações Morfológicas: o Há um período de tempo entre o estímulo e as alterações morfológicas da lesão e morte celulares. Esse tempo pode variar com os métodos usados para detectar essas alterações. o Alterações podem ser vistas em minutos ou horas após a lesão, e até mesmo dias (para ser visto em microscopia óptica). o Lesão Reversível → caracterizada por tumefação generalizada da célula, formação de bolhas na MP, destacamento de ribossomos do RE e agregação da cromatina nuclear (tudo isso é associado a diminuição de ATP, perda de integridade da membrana, deficiência de síntese de proteínas e danos ao DNA). Havendo agressão persistente, a célula ultrapassa o “ponto de não retorno” e evolui para lesão irreversível e morte celular. Tumefaçãocelular e degeneração gordurosa são seus dois processos que podem ser visíveis em microscopia eletrônica. Tumefação → primeira manifestação de quase todas as formas de agressão às células. Ocorre quando as células não conseguem manter a homeostase hidroeletrolítica e é resultante da falência das bombas de íon dependentes de ATP. Degeneração gordurosa → surgimento de vacúolos lipídicos no citoplasma. Observada principalmente em células dependentes do metabolismo de gorduras. Mecanismos: o A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de agressão, tempo de exposição e intensidade. Já as consequências de uma lesão dependem do tipo do estado e do quanto a célula agredida consegue se adaptar. o A lesão celular é resultante de diferentes mecanismos bioquímicos que agem em vários componentes celulares essenciais: 1. Depleção de ATP → redução dos níveis de ATP é a causa fundamental de morte celular por necrose. Causa alguns efeitos graves: → A falha na bomba de sódio e potássio resulta em acúmulo de sódio intracelular e potássio extra. O ganho final de soluto acompanha ganho isosmótico de água, causando tumefação. → Rápido esvaziamento das reservas de glicogênio, que precisam ser usadas na glicólise anaeróbica. Esta ainda causa acúmulo de ácido lático e fosfatos inorgânicos que diminuem o pH intracelular, prejudicando ações enzimáticas. → Sem oxigênio ou glicose, as proteínas ficam anormalmente dobradas e o acúmulo delas no RE ocasiona a resposta de proteína não dobrada, que causa lesão/morte celular. → Causa dano irreversível em mitocôndrias e membranas de lisossomos = necrose. 2. Danos Mitocondriais → são elas que produzem ATP. São sensíveis à maioria dos estímulos nocivos. Causa algumas consequências: → Forma um canal de alta condutância na membrana chamada poro de transição de permeabilidade mitocondrial. A abertura dele causa, no fim das contas, depleção de ATP, que vai resultar em necrose. → Fosforilação oxidativa anormal causa formação de espécies reativas de oxigênio (ERO). → Aumento da permeabilidade da membrana mitocondrial pode liberar proteínas que ativam enzimas indutoras de apoptose (caspases), causando morte por apoptose. 3. Influxo de Cálcio → a diminuição do cálcio protege as células de lesões induzidas por uma variedade de estímulos nocivos. Porém, a isquemia e algumas substâncias tóxicas causam aumento de concentração de cálcio no citosol e intracelular. Na célula, causa lesão por vários mecanismos: → Acúmulo de cálcio nas mitocôndrias causa abertura de poros de permeabilidade na membrana, que vai falir a geração de ATP. Também pode induzir apoptose por ativação das enzimas caspases e aumento da permeabilidade mitocondrial. → Aumento de cálcio citosólico ativa enzimas de efeito deletério, como fosfolipase (dano em membranas), proteases (clivam proteínas de membrana/citoesqueleto), endonucleases (fragmenta cromatina e DNA) e ATPase (acelera esgotamento de ATP). 4. Acúmulo de Radicais Livres → espécies químicas que possuem um elétron altamente reativo. A lesão celular induzida por eles é um importante mecanismo de dano celular em várias condições patológicas, como lesão por radiação, de isquemia-perfusão, envelhecimento celular e morte de microrganismos por fagócitos. → ERO é um tipo de radical livre produzido no metabolismo normal da célula, mas que é rapidamente destruído. Um defeito nessa degradação provoca seu excesso, que vai causar o que chamamos de estresse oxidativo. 5. Danos ao DNA e às proteínas → as células possuem um mecanismo de reparo aos danos do DNA. No entanto, e o dano é muito grave, a célula inicia um programa de suicídio por apoptose. MORTE CELULAR Alterações Morfológicas da Necrose: → Resultado da desnaturação de proteínas intracelulares e da digestão enzimática da célula lesada letalmente. → Enzimas que digerem a célula necrótica derivam dos lisossomos das próprias células, ou de leucócitos que são recrutados na resposta inflamatória. → A digestão e resposta do hospedeiro podem levar horas. → EX: necrose miocárdica → primeira evidência histológica só aparece de 4 a 12h depois do IAM. Porém, por causa da perda de enzimas e proteínas pela MP, elas podem ser detectadas no sangue 2h depois da necrose celular miocárdica. → Um IAM é a necrose de uma porção do coração causada pela morte de muitas células miocárdicas. O tecido fica necrótico. → Essa necrose possui padrões morfológicos distintos, mas que fornecem pistas sobre sua causa básica. Por exemplo: Necrose Coagulativa → ex: infarto. É localizado e não há proteólise das células mortas. Necrose Liquefativa → a destruição das células mortas transforma o tecido em uma massa viscosa líquida (pus). Ex: infecções bacterianas. Necrose Gangrenosa → quando acomete um membro (+perna) que sofre necrose em vários tecidos. Necrose Caseosa → ex: tuberculose. Foco de inflamação chamado de granuloma. Necrose Gordurosa → ex: pancreatite aguda. Não é exatamente uma necrose. As enzimas pancreáticas escapam pela MP das células acinares e liquefazem as membranas dos adipócitos, quebrando os triacilgliceróis dessas células. Os ácidos graxos liberados se combinam com cálcio, produzindo áreas calcárias brancas (calcificação distrófica), que ajudam a identificar a lesão, que ainda fica circundada por reação inflamatória. Necrose Fibrinoide → em reações imunes que envolvem os vasos. ACÚMULOS INTRACELULARES Uma das causas de alteração metabólica das células é o acúmulo de quantidades anormais de diversas substâncias inofensivas ou associadas a diferentes graus de lesão. Essas substâncias podem estar no citoplasma, dentro de organelas (lisossomos, na maioria das vezes) ou no núcleo). Pode ser sintetizada tanto pela célula afetada quanto por outros locais. Existem 4 mecanismos principais que geram acúmulos intracelulares anormais: 1. Remoção inadequada de uma substância secundária normal, por defeitos metabólicos. → EX1: Esteatose Hepática É o acúmulo anormal de triglicerídeos dentro das células parenquimatosas. Acomete mais o fígado por ele ser o principal órgão envolvido no metabolismo dos lipídeos (também pode acometer coração, músculos e rins). Possui diversas causas, como por exemplo diabetes, obesidade, desnutrição proteica, acúmulo lipídico e uso de álcool (intoxicação). Na foto ao lado podemos ver como fica um fígado gorduroso: o núcleo bem preservado é deslocado para a periferia junto do citoplasma, ficando ao redor do vacúolo de gordura. → EX2: Colesterolose Acúmulos focais de macrófagos cheios de colesterol na lâmina própria da vesícula biliar. Na foto ao lado, é a célula que possui uma seta, meio espumada. → EX3: Acúmulo de Proteínas Aparece como gotículas, vacúolos ou agregados arredondados de eosinófilos no citoplasma. Na foto ao lado, temos gotículas de reabsorção de proteínas nos túbulos renais, observado em doenças renais associadas à proteinúria. A proteína aparece como gotículas hialinas róseas dentro do citoplasma da célula tubular. 2. Acúmulo de substância endógena anormal por causa de defeitos genéticos, ou por defeitos adquiridos em seu dobramento, acondicionamento, transporte ou secreção. 3. Falha para degradar um metabólito por falta de enzimas (doença de depósito – hereditário). 4. Acúmulo de substância exógena anormal ao mesmo tempo em que a célula não tem enzimas suficientes para degradá-las ou capacidade de transportar para outro local. → EX1: acúmulo de partículas de carbono ou sílica Causa antracnose (coloração negra do tecido pulmonar) → EX2: tatuagem (pigmento exógeno) Os pigmentos são fagocitados por macrófagos da derme. Eles vão virar histoícitos, que é um tipo de macrófago que permanece em repouso. Por isso o pigmento fica para sempre naquele lugar. → EX3: Lipofuscina (pigmento endógeno) Pigmentoinsolúvel que denuncia lesão por radicais livres e peroxidação lipídica. Facilmente encontrado em células que sofrem alterações regressivas lentas, como o as células miocárdicas de um idoso. Possui coloração castanho-amarelado.
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