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NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 1 1- CONCEITO E CAUSAS DE LESÃO CELULAR: HIPÓXIA, AGENTES FÍSICOS, QUÍMICOS E BIOLÓGICOS, REAÇÃO IMUNITÁRIA, DISTÚRBIOS GENÉTICOS E NUTRICIONAIS. VISÃO GERAL DA LESÃO E MORTE CELULARES: - A lesão celular ocorre quando as células são estimuladas tão intensamente que não são mais capazes de se adaptar ou quando são expostas a agentes naturalmente nocivos ou são prejudicadas devido a anormalidades intrínsecas - A lesão pode progredir a partir de um estágio reversível e culminar na morte celular LESÃO CELULAR REVERSÍVEL: - Nos estágios iniciais ou nas formas leves de lesão, as alterações morfológicas e funcionais são reversíveis, se o estímulo nocivo for removido - Os principais marcos da lesão reversível são a redução da fosforilação oxidativa, com consequente depleção do armazenamento de energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP), e tumefação celular causada por alterações da concentração de íons e influxo de água. Além disso, várias organelas intracelulares, como as mitocôndrias e o citoesqueleto, podem mostrar alterações MORTE CELULAR: - Com a persistência do dano, a lesão se torna irreversível e, com o tempo, a célula não pode se recuperar e morre - Historicamente, dois tipos principais de morte celular, necrose e apoptose, que diferem em morfologia, mecanismos e papéis na fisiologia e na doença, foram reconhecidos A necrose foi considerada uma forma “acidental” e desregulada de morte celular resultante de danos às membranas celulares e perda da homeostase dos íons. Quando a lesão das membranas é grave, as enzimas lisossômicas entram no citoplasma e digerem a célula, dando origem a um conjunto de alterações morfológicas descritas como necrose. Conteúdos celulares também são perdidos, através da membrana plasmática lesada, para o espaço extracelular, onde despertam uma reação no hospedeiro (inflamação) A necrose é o padrão de morte celular encontrado em diversas agressões comuns, como as que se seguem à isquemia, exposição a substâncias tóxicas, várias infecções e trauma Situações em que o DNA ou as proteínas celulares são lesados de modo irreparável, a célula se suicida por apoptose, uma forma de morte celular caracterizada pela dissolução nuclear, fragmentação da célula sem perda completa da integridade da membrana, e rápida remoção dos restos celulares. Como o conteúdo celular não é perdido, ao contrário da necrose, não existe reação inflamatória NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 2 Em termos de mecanismo, a apoptose é conhecida por ser um processo altamente regulado, dirigido por uma série de vias genéticas - Enquanto a necrose é sempre um processo patológico, a apoptose auxilia muitas funções normais e não é, necessariamente, associada à lesão celular - Em alguns casos, a necrose também é regulada por uma série de vias de sinalização, embora bastante diferentes daquelas que estão envolvidas na apoptose. Em outras palavras, em alguns casos, a necrose, assim como a apoptose, também é uma forma de morte celular programada. Em reconhecimento a essa semelhança, essa forma de necrose foi chamada de necroptose CAUSAS DE LESÃO CELULAR: PRIVAÇÃO DE OXIGÊNIO - A hipóxia é uma deficiência de oxigênio que causa lesão celular por reduzir a respiração oxidativa aeróbica - A hipoxia é uma causa extremamente importante e comum de lesão e morte celulares - As causas da hipoxia incluem: A redução do fluxo sanguíneo (isquemia) A oxigenação inadequada do sangue devido à insuficiência cardiorrespiratória A redução da capacidade de transporte de oxigênio do sangue, como na anemia ou no envenenamento por monóxido de carbono (produzindo a carboxi-hemoglobina, um composto muito estável que bloqueia o transporte de oxigênio) ou após grave perda sanguínea - Dependendo da gravidade do estado hipóxico, as células podem se adaptar, sofrer lesão ou morrer - Por exemplo, se uma artéria tiver sua luz reduzida, o tecido suprido por esse vaso pode, inicialmente, diminuir de tamanho (atrofia), enquanto uma hipóxia súbita ou mais intensa produz lesão e morte célulaR AGENTES FÍSICOS - Os agentes físicos que causam lesão celular incluem trauma mecânico, extremos de temperatura (queimaduras e frio intenso), alterações bruscas da pressão atmosférica, radiação e choque elétrico AGENTES QUÍMICOS DROGAS - A lista de substâncias químicas que podem produzir lesão celular desafia uma compilação - Substâncias simples, como a glicose ou sal em concentrações hipertônicas, podem lesar a célula diretamente ou pela perturbação do equilíbrio eletrolítico das células - Até mesmo o oxigênio em altas concentrações é tóxico - Quantidades ínfimas de venenos, como arsênico, cianeto ou sais mercúricos, podem destruir um número suficiente de células, dentro de minutos a horas, para causar a morte - Outras substâncias potencialmente prejudiciais são nossas companheiras diárias: poluentes do ar e do ambiente, inseticidas e herbicidas; riscos industriais e ocupacionais, como o monóxido de carbono e o asbesto; drogas sociais, como o álcool, e a variedade sempre crescente de drogas terapêuticas NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 3 AGENTES INFECCIOSOS - Esses agentes variam desde os vírus submicroscópicos até as tênias de vários metros de comprimento - Entre os 2 extremos estão as riquétsias, bactérias, fungos e formas superiores de parasitas - Os modos pelos quais esses agentes biológicos causam lesão são variados REAÇÕES IMUNOLÓGICAS - O sistema imune exerce função essencial na defesa contra patógenos infecciosos, mas as reações imunes também podem causar lesão celular - Reações lesivas aos auto antígenos endógenos são responsáveis por várias doenças autoimunes - As reações imunes a muitos agentes externos, tais como vírus e substâncias ambientais, são também causas importantes de lesão celular e tecidual DEFEITOS GENÉTICOS - As anomalias genéticas tão óbvias quanto um cromossomo extra, como na síndrome de Down, ou tão sutis como a substituição de um único par de bases levando à substituição de um aminoácido, como na anemia falciforme, podem produzir fenótipos clínicos altamente característicos que variam de malformações congênitas a anemias - Os defeitos genéticos causam lesão celular devido à deficiência de proteínas funcionais, como os defeitos enzimáticos dos erros inatos do metabolismo ou o acúmulo de DNA danificado ou de proteínas anormalmente dobradas, ambos disparando a morte celular quando são irreparáveis - As variações na sequência de DNA que são comuns nas populações humanas (polimorfismos) também podem influenciar a suscetibilidade das células à lesão por substâncias químicas e outros agressores ambientais DESEQUILÍBRIOS NUTRICIONAIS - Os desequilíbrios nutricionais continuam a ser importantes causas de lesão celular - A deficiência proteico-calórica provoca um número impressionante de mortes, principalmente entre as populações desfavorecidas - Os problemas nutricionais podem ser autoinfligidos, como na anorexia nervosa (inanição autoinduzida) - Os excessos nutricionais são também causas importantes de lesão celular. O excesso de colesterol predispõe à aterosclerose; a obesidade está associada com o aumento da incidência de várias doenças importantes, como diabetes e câncer - Além dos problemas de nutrição deficiente ou excessiva, a composição da dieta contribui de forma significativa para uma série de doenças NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 4 2- MECANISMOS DE LESÃO CELULAR: LESÃO ISQUÊMICA E HIPÓXICA: REVERSÍVEL, IRREVERSÍVEL E DA ISQUEMIA- REPERFUSÃO - A isquemia é o tipo mais comum de agressão celular e que resulta da hipoxia provocada pela redução do fluxo sanguíneo, geralmente devido a uma obstrução mecânica arterial - A isquemia compromete o fornecimento de substratos para a glicólise, assim, nos tecidos isquêmicos o metabolismoaeróbico é comprometido e a geração de energia anaeróbica também cessa depois que os substratos glicolíticos são exauridos ou quando a glicólise é inibida pelo acúmulo de metabólitos que seriam removidos pelo fluxo sanguíneo - A isquemia tende a causar lesão celular e tecidual mais rápida e intensa que a hipóxia na ausência de isquemia REVERSÍVEL E IRREVERSÍVEL: - Quando a pressão de oxigênio dentro da célula diminui, ocorre perda da fosforilação oxidativa e diminuição da geração de ATP - A depleção de ATP resulta em falha da bomba de sódio, com perda de potássio, influxo de sódio e água e tumefação celular. Ocorre também influxo de cálcio -Há uma perda progressiva de glicogênio e redução da síntese de proteínas. Nesse estágio, as consequências funcionais se tornam graves (Ex:o músculo cardíaco cessa sua contratilidade dentro de 60 s após a oclusão da artéria coronária. Observe, entretanto, que a perda de contratilidade não significa morte celular. Se a hipóxia continua, a depleção ainda maior de ATP causará deteriorações adicionais) - O citoesqueleto se dispersa, levando à perda de características ultraestruturais como as microvilosidades e formação de “bolhas” na superfície celular (Figs. 2-9 e 2-10) - “Figuras de mielina”, derivadas das membranas celulares em degeneração, são vistas dentro do citoplasma (em vacúolos autofágicos) ou no meio extracelular. Acredita-se que elas sejam o resultado da exposição de grupos fosfatídicos que promovem a captação e a inserção de água entre pilhas lamelares de membranas - Nesse momento, as mitocôndrias estão geralmente tumefeitas, como consequência da perda do controle do volume nessas organelas; o retículo endoplasmático permanece dilatado e a célula inteira está intensamente tumefeita, com altas concentrações de água, sódio e cloreto e uma concentração reduzida de potássio Se o oxigênio for restaurado, todas essas alterações são reversíveis Se a isquemia persiste, sobrevêm lesão irreversível e necrose - A lesão irreversível está associada morfologicamente com a intensa tumefação das mitocôndrias, extenso dano da membrana plasmática (originando as figuras de mielina) e tumefação dos lisossomos (Fig. 2-10C) - Grandes densidades amorfas e floculentas crescem na matriz mitocondrial (No miocárdio, elas são indicação de lesão irreversível e podem já ser observadas após 30 a 40 minutos de isquemia) NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 5 - Ocorre então influxo maciço de cálcio para dentro da célula, particularmente se a zona isquêmica é reperfundida - A morte é principalmente por necrose, mas a apoptose também ocorre; a via apoptótica provavelmente é ativada pela liberação de moléculas pró-apoptóticas das mitocôndrias muito permeáveis. Os componentes celulares são progressivamente degradados e há uma ampla perda das enzimas celulares para o espaço extracelular e, inversamente, entrada de macromoléculas extracelulares do espaço intersticial para dentro das células que estão morrendo - Finalmente, as células mortas são substituídas por grandes massas compostas de fosfolipídios na forma de figuras de mielina. Estas são fagocitadas por leucócitos ou degradadas posteriormente a ácidos graxos - A calcificação desses ácidos graxos residuais pode ocorrer, com formação de sabões de cálcio LESÃO DE ISQUEMIA-REPERFUSÃO: - A restauração do fluxo sanguíneo para os tecidos isquêmicos pode promover a recuperação de células, se elas foram reversivelmente lesadas, mas também pode exacerbar a lesão e causar morte celular - Consequentemente, os tecidos reperfundidos continuam perdendo células além daquelas já irreversivelmente lesadas no final da isquemia. Esse processo, denominado lesão de isquemia-reperfusão, é clinicamente importante porque contribui para o dano tecidual nos infartos do miocárdio e cerebral em seguida a terapias para restaurar o fluxo sanguíneo - Novos processos lesivos são desencadeados durante a reperfusão, causando a morte de células que poderiam ter se recuperado - Vários mecanismos foram propostos: Estresse oxidativo Novo dano pode ser iniciado durante a reoxigenação por aumento da geração de espécies reativas de oxigênio e de nitrogênio. Esses radicais livres são produzidos no tecido reperfundido como resultado da redução incompleta do oxigênio pelas mitocôndrias danificadas, ou pela ação de oxidases de leucócitos, células endoteliais ou células do parênquima. Os mecanismos de defesa antioxidante celulares são comprometidos pela isquemia, favorecendo o acúmulo de radicais livres Sobrecarga de cálcio intracelular A sobrecarga de cálcio intracelular e mitocondrial começa durante a isquemia aguda; ela é exacerbada durante a reperfusão devido ao influxo de cálcio resultante dos danos à membrana plasmática e da lesão mediada por ERO ao retículo NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 6 sarcoplasmático. A sobrecarga de cálcio favorece a abertura do poro de transição de permeabilidade mitocondrial com consequente depleção de ATP. Isto, por sua vez, provoca mais lesão celular Inflamação A lesão isquêmica está associada com a inflamação através da liberação de “sinais de alerta” provenientes de células mortas, citocinas secretadas pelas células imunes locais, tais como os macrófagos residentes, e expressão aumentada de moléculas de adesão por células endoteliais e parenquimatosas hipóxicas, tudo isso atuando para recrutar neutrófilos circulantes para o tecido reperfundido A inflamação provoca lesão tecidual adicional Ativação do sistema complemento Por razões desconhecidas, alguns anticorpos IgM possuem uma tendência a se depositarem em tecidos isquêmicos, e, quando o fluxo sanguíneo é restaurado, as proteínas do complemento ligam-se aos anticorpos depositados e são ativadas, provocando mais lesão celular e inflamação LESÃO INDUZIDA POR RADICAIS LIVRES - A lesão celular induzida por radicais livres, particularmente as espécies reativas de oxigênio, é um importante mecanismo de dano celular em muitas condições patológicas - Os radicais livres são espécies químicas que têm um único elétron não emparelhado em um orbital externo. Os elétrons não emparelhados são altamente reativos e “atacam” e modificam moléculas adjacentes, tanto substâncias inorgânicas quanto orgânicas — proteínas, lipídios, carboidratos, ácidos nucleicos —, muitas delas componentes essenciais do núcleo e das membranas celulares. Algumas dessas reações são autocatalíticas, isto é, as moléculas que reagem com os radicais livres são convertidas em radicais livres, gerando, assim, uma propagação de danos em cadeia - As espécies reativas de oxigênio (ERO) são um tipo de radical livre derivado do oxigênio, cujo papel na lesão celular está bem estabelecido. Normalmente, ERO são produzidas nas células durante a respiração mitocondrial e geração de energia, mas são degradadas e removidas pelos sistemas de defesa celulares. Portanto, as células são capazes de manter um estado estável no qual os radicais livres estão presentes transitoriamente, em baixas concentrações, mas sem causar danos. O aumento da produção ou a diminuição da eliminação das ERO provoca um excesso desses radicais livres, uma condição chamada de estresse oxidativo - O estresse oxidativo tem sido implicado em uma grande variedade de processos patológicos, incluindo lesão celular, câncer, envelhecimento e algumas doenças degenerativas como doença de Alzheimer - As ERO são produzidas também em grandes quantidades por leucócitos ativados, particularmente neutrófilos e macrófagos, durante a reação inflamatória, auxiliando na destruição de micróbios, remoção de células mortas e outras substâncias indesejáveis EFEITOS PATOLÓGICOS DOS RADICAIS LIVRES: - Os efeitos das ERRO e de outros radicais livres são bastante amplos, porém três reações são particularmente relevantes na lesão celular Peroxidação lipídica nas membranas Na presença de O2 , os radicais livres causam peroxidação dos lipídios dentro das membranas plasmáticas e das organelas. O dano oxidativo é iniciado quando as ligações duplas em ácidos graxos insaturados dos lipídios das membranas são atacadas por radicais livres derivados do O2, particularmente por *OH NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 7 As interações lipídio-radical livre geram peróxidos, que são instáveis e reativos, e sobrevém uma reação em cadeia autocatalítica (chamada propagação), que pode resultar em lesão extensa das membranas Modificação oxidativa de proteínas Os radicais livres promovem a oxidação das cadeias laterais de aminoácidos, formação de ligações covalentes proteína-proteína cruzadas (p. ex., pontes dissulfeto) e oxidação da estrutura da proteína. A modificação oxidativa de proteínas pode danificar os sítios ativos das enzimas, romper a conformação de proteínas estruturais e intensificar a degradação, pelos proteossomas, de proteínas não dobradas ou mal dobradas, provocando uma devastação por toda a célula Lesões no DNA Os radicais livres são capazes de causar quebra das cadeias simples e duplas do DNA, ligações cruzadas das cadeias do DNA e a formação de complexos de adição. O dano oxidativo do DNA tem sido relacionado ao envelhecimento celular e à transformação neoplásica das células - O conceito tradicional sobre radicais livres era de que eles causam lesão e morte celular por necrose e, de fato, a produção de ERO é um frequente prelúdio à necrose. No entanto, está claro hoje que os radicais livres também podem desencadear a apoptose. Estudos recentes revelaram também um papel das ERO na sinalização através de uma variedade de receptores celulares e intermediários bioquímicos. Na verdade, de acordo com uma hipótese, as principais ações do O2 derivam mais da sua capacidade de estimular a produção de enzimas de degradação do que de causar dano direto às macromoléculas. Também é possível que essas moléculas potencialmente mortais, quando produzidas sob condições fisiológicas na “dose correta“, desempenhem importantes funções fisiológicas. LESÃO QUÍMICA (TÓXICA) - A lesão química permanece como um problema frequente na medicina clínica, e é a principal limitação à terapia com fármacos. Como muitos fármacos são metabolizados no fígado, este órgão é alvo frequente da toxicidade dos medicamentos - As substâncias químicas induzem lesão celular por um dos 2 seguintes mecanismos gerais: Toxicidade direta Algumas substâncias químicas lesam células diretamente pela sua combinação com componentes moleculares críticos. Por exemplo, no envenenamento por cloreto de mercúrio, o mercúrio se liga aos grupamentos sulfidrila das proteínas da membrana celular, causando aumento da permeabilidade da membrana e inibição do transporte de íons. Nesses casos, a maior lesão ocorre nas células que usam, absorvem, excretam ou concentram as substancias químicas — no caso do cloreto mercúrico, as células do trato gastrointestinal e do rim. O cianeto envenena a citocromo-oxidase mitocondrial, inibindo, assim, a fosforilação oxidativa. Muitos agentes quimioterápicos antineoplásicos e antibióticos também provocam lesão celular por efeitos citotóxicos diretos Conversão em metabólitos tóxicos A maioria das substâncias químicas não é biologicamente ativa na sua forma nativa, mas precisa ser convertida em metabólitos tóxicos reativos, que então agem sobre as moléculas-alvo. Essa modificação é normalmente realizada pelas oxidases de função mista do citocromo P-450, no retículo endoplasmático liso, no fígado e em outros órgãos. Os metabólitos tóxicos causam lesão da membrana e lesão celular principalmente pela formação de radicais livres e subsequente peroxidação lipídica; a ligação covalente direta a proteínas e lipídios da membrana também pode contribuir. Por exemplo, o tetracloreto de carbono (CCl4), que é amplamente utilizado na indústria de limpeza a seco, é convertido pelo citocromo P-450 no NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 8 radical livre altamente reativo , que causa peroxidação lipídica e danos a muitas estruturas celulares. O acetoaminofeno, um medicamento analgésico, é também convertido a produto tóxico durante a detoxificação pelo fígado, produzindo lesão celular 3- NECROSE: CONCEITO, TIPOS, CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS E EVOLUÇÃO. CONCEITO: - A aparência morfológica da necrose, assim como da necroptose, é o resultado da desnaturação de proteínas intracelulares e da digestão enzimática da célula lesada letalmente - As células necróticas são incapazes de manter a integridade da membrana e seus conteúdos sempre são liberados no meio externo, um processo que provoca a inflamação no tecido circundante - As enzimas que digerem a célula necrótica são derivadas dos lisossomos das próprias células que estão morrendo ou dos lisossomos dos leucócitos que são recrutados como parte da reação inflamatória. A digestão dos conteúdos celulares e a resposta do hospedeiro podem levar horas para se desenvolver e, portanto, não seriam detectadas alterações nas células se, por exemplo, um infarto do miocárdio causasse morte súbita MORFOLOGIA: - A célula necrótica possui uma aparência mais homogênea e vítrea do que as células normais, principalmente devido à perda de partículas de glicogênio - Quando as enzimas já digeriram as organelas citoplasmáticas, o citoplasma se torna vacuolado e parece roído por traças. As células mortas podem ser substituídas por grandes massas fosfolipídicas espiraladas, chamadas de figuras de mielina, originadas de membranas celulares lesadas - Esses precipitados fosfolipídicos são, então, fagocitados por outras células ou, mais tarde, degradados em ácidos graxos; a calcificação desses resíduos de ácidos graxos resulta na geração de sabões (que são sais de cálcio). Assim, as células mortas podem, no final, sofrer calcificação - À microscopia eletrônica, as células necróticas caracterizam-se por descontinuidades nas membranas plasmáticas e das organelas, dilatação acentuada das mitocôndrias com o aparecimento de grandes densidades amorfas, figuras de mielina intracitoplasmáticas, restos amorfos e agregados de material felpudo, provavelmente representando proteína desnaturada NECROSE COAGULATIVA: - Forma de necrose tecidual na qual a arquitetura básica dos tecidos mortos é preservada por um intervalo de alguns dias - Os tecidos afetados exibem uma consistência firme - Supostamente, a lesão desnatura não apenas as proteínas estruturais, mas também as enzimas, bloqueando a proteólise das células mortas; como resultado, células NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 9 anucleadas e eosinófilas persistem por dias ou semanas - Finalmente, as células necróticas são removidas por fagocitose dos restos celulares por leucócitos infiltrados e pela digestão das células mortas através da ação das enzimas lisossômicas dos leucócitos - A isquemia causada por obstrução de um vaso provoca necrose de coagulação dos tecidos em todos os órgãos, exceto no cérebro. Uma área localizada de necrose de coagulação é chamada de infarto NECROSE LIQUEFATIVA: - Caracterizada pela digestão das células mortas, resultando na transformação do tecido em uma massa viscosa líquida - É observada em infecções bacterianas focais ou nas infecções fúngicas, porque os micróbios estimulam o acúmulo de leucócitos e a liberação de suas enzimas - O material necrótico é frequentemente amarelo-cremoso devido à presença de leucócitos mortos e é chamado de pus NECROSE GANGRENOSA: - Não é um padrão específico de morte celular - Em geral, o termo é aplicado a um membro, geralmente a perna, que tenha perdido seu suprimento sanguíneo e que tenha sofrido necrose (tipicamente necrose de coagulação), envolvendo seus diversos planos teciduais - Quando uma infecção bacteriana se superpõe, ocorre aindanecrose liquefativa devido à ação de enzimas degradativas das bactérias e dos leucócitos atraídos (originando a chamada gangrena úmida) NECROSE CASEOSA: - Encontrada mais frequentemente em focos de infecção tuberculosa - O termo “caseoso” (semelhante a queijo) é derivado da aparência friável esbranquiçada da área de necrose - Ao exame microscópico, a área necrótica exibe uma coleção de células rompidas ou fragmentadas e restos granulares amorfos delimitados por uma borda inflamatória distinta; essa aparência é característica de um foco de inflamação conhecido como granuloma NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 10 NECROSE GORDUROSA: - Não denota um padrão específico de necrose - De fato, ela se refere a áreas focais de destruição adiposa, tipicamente resultantes da liberação de lipases pancreáticas ativadas na intimidade do pâncreas e na cavidade peritoneal. Isto ocorre na emergência abdominal calamitosa, conhecida como pancreatite aguda. Nesse distúrbio, as enzimas pancreáticas escapam das células acinares e liquefazem as membranas dos adipócitos do peritônio. As enzimas liberadas quebram os triacilgliceróis contidos dentro dessas células. Os ácidos graxos liberados combinam-se com o cálcio, produzindo áreas calcárias brancas macroscopicamente visíveis (saponificação da gordura), que permitem ao cirurgião e ao patologista identificarem as lesões - Ao exame histológico, os focos de necrose exibem contornos indistintos de adipócitos necróticos, com depósitos de cálcio basófilos, circundados por uma reação inflamatória NECROSE FIBRINOIDE: - Forma especial de necrose geralmente observada nas reações imunes que envolvem os vasos sanguíneos - Ocorre tipicamente quando complexos de antíngenos e anticorpos são depositados nas paredes das artérias - Os depósitos desses “imunocomplexos”, em combinação com a fibrina que extravasa, resulta em uma aparência amorfa róseo- brilhante, na coloração de H&E, conhecida pelos patologistas como “fibrinoide” (semelhante à fibrina) 4- APOPTOSE: CONCEITO, MECANISMOS (VIAS INTRÍNSECA E EXTRÍNSECA). CONCEITO: - A apoptose é uma via de morte celular induzida por um programa de suicídio finamente regulado no qual as células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam seu próprio DNA e suas proteínas nucleares e citoplasmáticas - As células apoptóticas se quebram em fragmentos, chamados corpos apoptóticos, que contêm porções do citoplasma e núcleo. A membrana plasmática da célula apoptótica e de seus corpos apoptóticos permanece intacta, mas sua estrutura é alterada de tal maneira que seus fragmentos tornam-se alvos “saborosos” para os fagócitos - A célula morta e seus fragmentos são rapidamente devorados, antes que seus conteúdos sejam liberados no meio, e desse modo a morte celular por esta via não desperta uma resposta inflamatória no hospedeiro NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 11 - Por ser geneticamente regulada, a apoptose é muitas vezes denominada morte celular programada. Certas formas de necrose, chamadas de necroptoses, são também programadas geneticamente, mas por um conjunto distinto de genes CAUSAS DA APOPTOSE: APOPTOSE EM SITUAÇÕES FISIOLÓGICAS: Destruição programada de células durante a embriogenese Involução de tecidos hormônio-dependentes sob privação de hormônios, como o colapso das células endometriais na menstruação, a atresia folicular ovariana na menopausa, a regressão da mama da lactação após o desmame, e a atrofia prostática após castração Perda celular em populações celulares proliferativas, como os linfócitos imaturos na medula óssea e timo e os linfócitos B nos centros germinativos que não expressam os receptores antigênicos adequados, e as células epiteliais das criptas intestinais, para manter constante o seu número (homeostase) Eliminação de linfócitos autorreativos potencialmente nocivos, antes ou depois de terem completado sua maturação, para impedir reações contra os próprios tecidos do indivíduo Morte de células normais que já tenham cumprido sua atividade funcional, como os neutrófilos na resposta inflamatória aguda e os linfócitos ao término da resposta imune. Nessas situações, as células sofrem apoptose porque são privadas dos sinais de sobrevivência necessários, tais como os fatores de crescimento APOPTOSE EM CONDIÇÕES PATOLÓGICAS: Dano ao DNA Radiação, medicamentos antineoplásicos citotóxicos e a hipoxia podem lesar o DNA diretamente ou através da produção de radicais livres. Se os mecanismos de reparo não podem lidar com a lesão, a célula aciona mecanismos intrínsecos que induzem apoptose. Nessas situações, a eliminação da célula é alternativa melhor do que arriscar viver com as mutações no DNA lesado, pois elas podem resultar em transformação maligna Acúmulo de proteínas mal dobradas As proteínas erradamente dobradas podem surgir de mutações nos genes que codificam estas proteínas ou devido a fatores extrínsecos, como a lesão causada por radicais livres. O acúmulo excessivo dessas proteínas no RE leva a uma condição conhecida como estresse do RE, que culmina em morte da célula por apoptose. A apoptose causada pelo acúmulo de proteínas mal dobradas tem sido considerada como a base de várias doenças degenerativas do sistema nervoso central e de outros órgãos Morte celular em certas infecções Atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de ducto, como no pâncreas, a parótida e no rim MECANISMOS DE APOPTOSE: - A apoptose resulta da ativação de enzimas chamadas caspases (assim chamadas porque são proteases de cisteína que clivam proteínas após resíduos de aspartato). Como muitas proteases, as caspases existem como pró-enzimas inativas ou zimogênios, e devem sofrer clivagem enzimática para se tornarem ativas - A presença de caspases ativas, clivadas, constitui um marcador para células que estão sofrendo apoptose NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 12 - O processo de apoptose pode ser dividido em uma fase de iniciação, durante a qual algumas caspases se tornam cataliticamente ativas, e uma fase de execução, durante a qual outras caspases iniciam a degradação de componentes celulares críticos. A ativação das caspases depende de um equilíbrio de sintonia fina entre a produção de proteínas pró-apoptóticas e antiapoptóticas VIA INTÍNSECA (MITOCONDRIAL) DA APOPTOSE: - A via mitocondrial é o principal mecanismo de apoptose em todas as células dos mamíferos - Ocorre pelo aumento da permeabilidade da membrana mitocondrial externa com a consequente libertação de moléculas indutoras de morte (pró- apoptóticas) do espaço intermembrana mitocondrial para o citoplasma - As mitocôndrias são organelas notáveis por conterem proteínas, tais como o citocromo c, que são essenciais para a vida, mas algumas das mesmas proteínas, em particular o citocromo c, quando liberadas para o citoplasma (uma indicação de que a célula não é saudável), iniciam o programa de suicídio da apoptose - A liberação de proteínas pró-apoptóticas mitocondriais é rigidamente controlada pela família BCL2 de proteínas - Há mais de 20 membros da família BCL, que podem ser divididos em três grupos com base na sua função pró-apoptótica ou antiapoptótica e em domínios de homologia com BCL2 (BH) que eles possuem Antiapoptótico BCL2, BCL-XL e mcl1 Pró-apoptótico BAX e BAK Sensores BAD, BIM, BID, Puma e Noxa - Quando as células são privadas de sinais de sobrevivência ou seu DNAé lesado, ou proteínas mal dobradas provocam o estresse do RE, as proteínas somente-BH3 “percebem” a lesão e são ativadas. Esses sensores, por sua vez, ativam dois efetores críticos (pró-apoptóticos), BAX e BAK, os quais formam oligômeros que se inserem na membrana mitocondrial, permitindo que proteínas da membrana mitocondrial interna saiam para o citoplasma. As proteínas somente-BH3também se ligam a BCL2 e BCL- XL, bloqueando sua função. Ao mesmo tempo, a síntese da BCL2 e da BCL-XL diminui devido à deficiência relativa de sinais de sobrevivência. O resultado final da ativação de BAX-BAK, juntamente com a perda das funções protetoras dos membros antiapoptóticos da família BCL2, é a liberação para o citoplasma de várias proteínas mitocondriais que podem ativar a cascata das caspases - Uma vez liberado no citosol, o citocromo c liga-se a uma proteína chamada APAF-1 (fator ativador da apoptose-1), que forma um hexâmero em forma de roda, que foi chamado de apoptossomo. Esse complexo é capaz de se ligar à caspase-9, a caspase iniciadora crítica da via mitocondrial, cuja ação enzimática cliva uma caspase-9 adjacente, estabelecendo, assim, um processo de autoamplificação. NAYSA GABRIELLY ALVES DE ANDRADE 13 Aclivagem ativa a caspase-9, desencadeando uma cascata de ativação das caspases por clivagem, assim, ativando outras pró-caspases, e essas enzimas ativas medeiam a fase de execução da apoptose (discutida mais adiante). Outras proteínas mitocondriais, com nomes enigmáticos como Smac/Diablo, entram no citoplasma, onde elas se ligam a proteínas citoplasmáticas que funcionam como inibidores fisiológicos da apoptose (chamados de IAPs), neutralizando-as. A função normal das IAPs é bloquear a ativação das caspases, incluindo as executoras como a caspase-3, mantendo as células vivas. Assim, a neutralização das IAPs permite o início de uma cascata de caspases VIA EXTRÍNSECA DA APOPTOSE (INICIADA POR RECEPTOR DE MORTE) - Esta via é iniciada pela ativação de receptores de morte na membrana plasmática em diversas células - Os receptores de morte são membros da família do receptor TNF que contêm um domínio citoplasmático envolvido nas interações proteína- proteína, chamado de domínio de morte, porque ele é essencial para a entrega de sinais apoptóticos. - Os receptores de morte mais bem conhecidos são o receptor TNF tipo 1 (TNFR1) e uma proteína relacionada denominada Fas (CD95), mas muitos outros foram descritos - O mecanismo de apoptose induzido por esses receptores de morte é bem ilustrado pelo Fas, um receptor de morte expresso em muitos tipos celulares. O ligante para Fas é chamado de Fas ligante (FasL). O FasL é expresso nas células T que reconhecem antígenos próprios (e atuam eliminando os linfócitos autorreativos) e alguns linfócitos T citotóxicos (que eliminam células tumorais e infectadas por vírus). Quando o FasL se liga ao Fas, três ou mais moléculas de Fas se reúnem e seus domínios de morte citoplasmáticos formam um sítio de ligação para uma proteína adaptadora que também contém um domínio de morte e é denominada FADD (do inglês, Fas-associated death domain). AFADD ligada aos receptores de morte, por sua vez, liga-se a uma forma inativa da caspase-8 (e em humanos, caspase-10) novamente através de um domínio de morte. Várias moléculas de pró-caspase-8 são, assim, aproximadas, e elas clivam umas às outras para gerar a caspase-8 ativa. Os eventos subsequentes são os mesmos da via mitocondrial e culminam na ativação de várias caspases executoras. Essa via da apoptose pode ser inibida por uma proteína denominada FLIP, a qual se liga à pró-caspase-8 mas não pode clivar nem ativar a caspase porque lhe falta um domínio de protease. Alguns vírus e células normais produzem FLIP e usam esse inibidor para se proteger da apoptose mediada por Faz
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