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Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 1 ↔ Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte Introdução ao estudo da patologia https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/923a79bb-d96a-4 7f8-888a-660cb275342e/Questionrio_1__Introduo__Patologia.pdf A patologia estuda alterações estruturais e funcionais ocasionadas por uma doença, bem como a sua causa e o seu mecanismo (fisiopatologia). Dessa maneira, a função primordial de um patologista é a determinação de um diagnóstico final, e não a terapêutica da doença. Rudolf Virchow, pai da patologia celular: "toda célula vem de outra célula; e a doença, por conseguinte, se dá em razão de uma alteração da estrutura e da função normais desta" → biópsia e patologia cirúrgica. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 2 💡 Lesão inflamatória: diz respeito ao dano tecidual decorrente de injúrias físicas, químicas, infecciosas, etc; podendo ser predisponentes para câncer O que conhecemos por saúde é, na verdade, uma capacidade ampla de adaptação. Por conseguinte, a doença se discrimina como um estado em que esta é afetada. Histopatologia/anatomia patológica: estuda alterações estruturais dos tecidos humanos para que, a partir disso, se defina um diagnóstico. Por ser extremamente útil e eficiente, é utilizado em maior escala que o exame citológico (que, contudo, também é fundamental). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 3 Classificação das lesões de acordo com o que agridem: pode ser letal ou não letal (necrose ou apoptose),o que depende da qualidade, da intensidade e da duração da lesão; quando não-letal, a diferenciação celular é o mecanismo por meio do qual a célula tenta se adaptar à agressão sofrida), componentes intercelulares ou intersticiais, circulação sanguínea/linfática e, por fim, inervações. Tipos de biópsia (bx): 1. Biópsia incisional: apenas uma parte da lesão é retirada; como exemplos, temos a punção com agulha grossa (para biópsia de órgãos profundos) e a endoscopia Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 4 2. Biópsia excisional: a lesão é completamente retirada com finalidade curativa e diagnóstica; havendo, pois, aquilo que chamamos de margem de ressecção cirúrgica; 3. Peça cirúrgica: órgão ou fragmento de órgão; As peças cirúrgicas podem ser pequenas (0,1 a 1,0cm), médias (retalhos de pele, nódulos subcutâneos, órgãos de pequenas dimensões como a tuba uterina, o apêndice cecal, a vesícula biliar, etc.), grandes não radicais (como o útero e segmentos do intestino) e radicais (ressecção em bloco de um órgão ou de mais de um órgão - pneumonectomia, cistectomia, gastrectomia, etc.) 💡 Todo o material encaminhado ao setor de patologia de um hospital para exame histopatológico precisa estar acondicionado em um frasco com formol 10% tamponado (em 8 a 10 vezes o volume da peça). É necessário fixar o tecido de modo a preservar as suas características estruturais e bioquímicas; ou seja, antes da macroscopia é indispensável o processamento do material biológico. Contudo, deve-se ter em mente que, após fixação, o tecido tende a retrair em média de 1 a 3cm. Observação: quando retirada a peça pelo cirurgião, é de consenso que este a perfure com um fio em sua porção superior, e com dois fios em seu lado medial; desse modo, o patologista é capaz de se orientar e de compreender a posição da peça no corpo. Processamento histológico Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 5 1. Fixação (formol 10% tamponado); 2. Desidratação (múltiplas soluções alcoólicas de graus de concentração distintos); 3. Clarificação (xilol - suga o que resta de água, de modo que a parafina penetre o tecido); 4. Inclusão em parafina; 5. Microtomia; 6. Coloração; 7. Montagem. Além da tradicional coloração hematoxilina/eosina, há uma série de colorações especiais que são, portanto, utilizadas de acordo com a necessidade. 1. Coloração de Giemsa: utilizada sempre para investigar células sanguíneas, bacilos espiralados e leishmania; 2. Coloração de Ziehl Neelsen: exame BAAR de escarro; 3. Tricrômico de Masson: cora o tecido conjuntivo e o colágeno de verde/azul e o citoplasma de vermelho, sendo útil para a identificação de doenças que produzem fibrose, com a cirrose; 4. Grocott: para verificar a presença de fungos e de bacilos, ou para corar fibras elásticas, colágeno e tecido conjuntivo. Adaptação celular, depósitos e calcificações Adaptação → Ocorre em função de uma demanda funcional alterada; pode ser fisiológica ou patológica Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 6 Distúrbios adaptativos: Alteração no tamanho→ atrofia e hipertrofia Alteração no número→ hiperplasia Transformação na diferenciação fenotípica→ metaplasia Alteração da arquitetura celular→ Displasia Hipertrofia É o aumento no tamanho de células maduras (e dos órgãos a que pertencem), sem que seja alterado o número destas; pode ser fisiológica (ocorre com os hepatócitos na gravidez) ou patológica (miocárdio e musculatura lisa em caso de hipertensão, estenose aórtica e insuficiência mitral) Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 7 Aumento da quantidade de proteínas estruturais e das organelas; Ocorre em populações celulares sem capacidade proliferativa Hipertrofia cardíaca: não há alteração do número de células, mas sim aumento progressivo do tamanho das fibras Estímulo mecânico ou fator de crescimento → Ativação da síntese de proteínas → Aumento do volume celular Atrofia Redução do tamanho ou do volume das células e, por consequência, do órgão que compõem (haja em vista que ocorre uma diminuição da síntese proteica e o maior processo de degradação destas (proteólise); o processo progressivo de autofagia de organelas - como as mitocôndrias e os retículos endoplasmáticos - forma nas células corpos residuais que se coram por lipofucsina); pode ser fisiológica (em razão do envelhecimento, por exemplo) ou patológica (desnutrição por catabolismo proteico; isquemia por aterosclerose; desuso; neuropático; compressão do órgão e de sua microcirculação - com comprometimento da oxigenação e da nutrição celulares; privação hormonal; obstrução de ductos e atrofia de glândulas; traumas). Condição adversa → Degeneração de proteínas (proteólise) por autofagia → Diminuição das proteínas constituintes → Diminuição do volume celular Hiperplasia Há aumento do número de células maduras por mecanismo de mitose (razão pela qual não ocorre em tecidos permanentes); as causas para tal podem ser fisiológicas (como, por exemplo, a estimulação hormonal na puberdade e a regeneração compensatória) ou patológicas (excesso de hormônios ou de fatores de crescimento - hiperplasia de endométrio, de próstata e por infecção viral do HPV); quando cessa o estímulo hormonal ou o estímulo pelos fatores de Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 8 crescimento, a hiperplasia pode estacionar e regredir ou, então, evoluir para carcinoma. 💡 O carcinoma é o tipo de câncer mais comum nos seres humanos, podendo surgir em praticamente todos os tecidos do nosso corpo. Chamamos de carcinoma o câncer que se origina de um tecido epitelial, ou seja, o tecido que recobre nossa pele e a maioria dos nossos órgãos. Fatores de crescimento/hormônios se ligam aos receptores → Ativação de via intracelular com aumento dos fatores de transcrição → Ativação gênica → Produção de proteínas → Proliferação celular Metaplasia De maneira a suportar um estresse, as células de um tecido já maduro e especializado se transformam fenotipicamente, igualando-se às células de um outro tecido também maduro; apesar de reversível, a persistência do estímulo pode permitir progressão. Há,portanto, um processo de reprogramação genética da célula-tronco Exemplos: mediante a nocividade do fumo prolongado, o epitélio respiratório colunar e ciliado é substituído por células escamosas - constituindo-se, assim, uma metaplasia escamosa; em razão da acidez do refluxo gástrico, o epitélio pavimentoso estratificado do esôfago inferior se transforma em epitélio colunar (esôfago de barrett); na miosite ossificante, há formação de osso no meio de um músculo. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 9 Metaplasia epitelial Metaplasia mesenquimal (óssea, cartilaginosa, glandular) Acúmulos celulares: intracelulares, estes representam lesões subletais e reversíveis que ocorrem em razão de alterações metabólicas da célula lesada. Ocorrem a partir de 4 vias: 1. Substância normal/anormal e taxa metabólica inadequada para removê-la→ degeneração gordurosa do fígado; 2. Acúmulos por defeitos adquiridos/genéticos→ deficiência de alfa-1- antitripsina; 3. Acúmulo por defeito herdado em uma enzima→ doença do armazenamento; 4. Substância exógena anormal, para a qual a célula não dispõe de maquinaria enzimática de degradação→ Sílica, carbono, etc. Acúmulo intracelular de triglicerídeos Intracelular de triglicerídeos (no fígado, no coração, no músculo esquelético e no rim); vacúolos claros no citoplasma Este processo ocorre principalmente no Fígado - haja em vista que é nos hepatócitos que ocorre a esterificação dos ácidos graxos livres em triglicerídeos - mas também pode ser observado no coração, nos músculos Esôfago de Barrett - O epitélio escamoso estratificado do esôfago inferior é substituído por células colunares com células caliciformes; é uma condição pré-maligna, devendo- se, pois, procurar por displasias. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 10 esqueléticos e nos rins. Suas principais causas são: obesidade, DM, toxinas que alteram a função das mitocôndrias, hipóxia (que inibe a oxidação dos ácidos graxos) e dieta deficiente em proteínas. 💡 A infiltração gordurosa é uma típica resposta hepática à exposição prolongada a estímulos nocivos, incluindo hipóxia, toxinas, inflamação sistêmica, malignidades, deficiências nutricionais, inanição e vários distúrbios metabólicos. Para que saia do fígado, é necessário que os triglicerídeos formem complexos entre apoproteínas e lipoproteínas. Morfologicamente, visualizamos no citoplasma celular: vacúolos claros, aumento do tamanho do órgão (que pode, inclusive, apresentar coloração amarelada - caso a degeneração seja muito severa). Esteatose hepática: em linhas gerais, diz respeito ao acúmulo de gorduras (depósito de triglicerídeos) nas células do fígado, podendo Há várias condições que impedem esse ciclo normal de processamento dos Ácidos Graxos. Por exemplo: o álcool etílico (que gera uma hepatotoxina a partir do acetaminofem), a desnutrição (em razão da baixa produção de proteínas, há maior absorção de ácidos graxos no fígado), anóxia (inibe a oxidação dos ácidos graxos), inanição (mobiliza mais AG). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 11 ser microvacuolar ou macrovacuolar (cenários que condicionam apresentações clínicas distintas). Tem como principais causas o alcoolismo (esteatose alcoólica), a DM e a obesidade. Apesar de reversível, se não tratada, a esteatose pode evoluir para esteatohepatite, para esteatohepatite fibrótica e, por fim, pode gerar quadro de doença cirrótica. 💡 Pacientes com obesidade mórbida apresentam uma prevalência de mais de 90% de alterações na histologia hepática. O principal achado histológico é esteatose hepática, o grau mais leve da doença hepática gordurosa não-alcoólica (DHGNA). A obesidade está aumentando de forma alarmante em várias regiões do mundo, e paralelamente há um aumento de DHGNA. Mais recentemente, a esteatose vem sendo relacionada com fator de risco para cirrose. Acúmulo de colesterol e de ésteres de colesterol Quando os níveis de colesterol estão muito altos, as células fagocíticas ficam sobrecarregadas com o processamento desses lipídios - precisando, então, depositar o substrato em algum lugar. O principal sítio de depósito desse colesterol/éster de colesterol é a parede dos vasos sanguíneos, quadro que recebe o nome de aterosclerose. A formação de placas de gordura no endotélio vascular provoca o endurecimento dos vasos e, consequentemente, danos funcionais e teciduais. Pode, por exemplo, gerar úlceras - que estimulam a cascata de coagulação e provocam a formação de trombos. Ainda, os depósitos podem ocorrer em forma de xantomas (depósito na mucosa gástrica), de xantelasmas (depósito no subcutâneo) ou de colesterolose (depósito na mucosa/parede da vesícula biliar). Nesses locais, a deposição pode gerar processos fibróticos ou mesmo de calcificação. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 12 Acúmulo de proteínas Forma-se em decorrência de um fornecimento excessivo de proteínas à célula, ou em função da síntese celular excessiva. Síndrome nefrótica → Em um indivíduo hígido, as proteínas plasmáticas não são filtradas no corpúsculo renal, pois não conseguem transitar pelas fenestras dos capilares glomerulares (glomérulo renal + cápsula de Bowman). Quando os vasos do glomérulo renal são lesados, essa filtração pode ocorrer - de modo que o sistema renal tenta reabsorver as proteínas no túbulo contorcido distal. Nesse sítio, portanto, podem se formar acúmulos proteicos. Doença de Alzheimer → Acúmulo de proteína TAU; Corpúsculo de Mallory → O álcool, se ingerido em altas doses, pode levar à precipitação de proteínas do citoesqueleto, que normalmente não são visíveis em microscopia óptica. Estas formam então os corpúsculos hialinos de Mallory, um manifestação morfológica altamente característica, mas não patognomônica, da ação tóxica do etanol sobre o fígado. Além dos corpúsculos de Mallory, estes hepatócitos mostram também esteatose, ou seja, acúmulo de gorduras neutras no citoplasma, na forma de vacúolos grandes, arredondados e opticamente vazios. O material hialino está muitas vezes junto aos vacúolos de gordura. A esteatose é outra manifestação dos transtornos metabólicos causados pelo álcool. Depósito gorduroso na mucosa da vesícula biliar (colesterolose). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 13 Acúmulo de glicogênio Associado ao metabolismo da glicose ou do próprio glicogênio, ocorre em pacientes que portam DM (quadro em que o acúmulo se dá no epitélio dos túbulos renais - devido à glicosúria, no epitélio dos miócitos cardíacos e, por fim, nas células beta das ilhotas de Langerhans) ou doença do armazenamento do glicogênio. Acúmulo de pigmentos Aquilo que referimos por pigmentação é, na verdade, um acúmulo de pigmentos em alguma região do organismo. Este pode ser normal (como a melanina constituinte das células, que dá cor à nossa pele) ou patológica (um pigmento normal em excesso, ou então anormal - que se acumula por alteração de rota bioquímica). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 14 Os pigmentos podem ser endógenos ou exógenos (que entram no corpo pela via respiratória, digestiva ou parenteral e, em seguida, se deposita, nos tecidos). Endógenos Lipofuscina → Pigmento de desgaste intracelular e castanho- amarelado; pode ser observado no coração, no fígado e no cérebro; é um importante marcador de lesão antiga por radicais livres; marca a autofagia característica dos processos de atrofia. Melanina → De coloração preto-acastanhada, é produzida nos melanócitos da epiderme (tendo função protetiva contra raios UV); Hemossiderina → Derivada da degradação hemoglobina (com ferro), possui cor amarelada; presente em tecidos com excesso de ferro, é quase sempre patológica e tem como causa principal as hemorragias teciduaise a hemossiderose. Bilirrubina → Substância amarelada encontrada na bile, que permanece no plasma sanguíneo até ser eliminada; deriva da degradação da hemoglobina (sem ferro). 💡 Colestase: fluxo biliar diminuído ao longo dos canalículos e secreção reduzida de bile; paciente pode apresentar icterícia, prurido, xantomas cutâneos. Exógenos Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 15 O mais frequente é o carbono - sendo muito presente em populações de grandes centros urbanos (devido à inalação da poluição) e em indivíduos que fumam ativamente há muitos anos; fagocitado por macrófagos, esse pigmento é transportado por linfócitos aos linfonodos e depositado no parênquima pulmonar, causando antracose. Um acúmulo maior de carbono pode condicionar enfisema e pneumoconiose. 💡 Antracose é uma lesão pulmonar caracterizada por pigmentação por partículas de carvão, observada em mineiros, populações de grandes centros urbanos ou de áreas poluídas, além de fumantes. 💡 O enfisema pulmonar é uma doença respiratória na qual os pulmões perdem a elasticidade devido à exposição constante a poluente ou tabaco, principalmente, o que leva à destruição dos alvéolos, que são estruturas responsáveis pela troca de oxigênio. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 16 💡 Pneumoconiose é uma doença pulmonar ocupacional com padrão restritivo causada pela inalação de poeiras inorgânicas, geralmente associada a trabalho em metalúrgicas, construtoras, mecânicas ou minas. Outros: sílica, asbesto (depositando-se no pulmão, aumenta as chances de câncer pulmonar/pleural). Calcificação: depósito de sais de cálcio (em combinação com ferro, magnésio e outros materiais minerais); macroscopicamente, é visualizada como grânulos brancos; na histologia, tem coloração basofílica. Distrófica: ocorre em tecidos mortos ou que estão em processo de morte (área de necrose, de ateroma, etc.). Exemplo: calcificação da válvula aórtica. Metastática: reflete um distúrbio do cálcio (hipercalcemia), ocorrendo em tecidos normais (rins, estômago, intestinos, pulmões, artérias e veias). Causas: doença da paratireoide, destruição de osso em doenças ósseas, distúrbios de vitamina D (que provocam um aumento da absorção do Ca+²) e insuficiência renal (hiperfosfatemia e aumento consequente da secreção de paratormônio). Lesões reversíveis e lesões de reperfusão Dano celular: diz respeito à exposição de uma célula a um fator estressor que, ultrapassando sua capacidade de adaptação, prejudica a sua normalidade de estrutura e de função - podendo, inclusive, provocar injúria irreversível (morte celular - que ocorre, principalmente, em função de danos à membrana celular e às mitocôndrias); o estímulo estressor pode ser intrínseco ou extrínseco. Quais são as principais características morfológicas da lesão reversível? Degeneração hidrópica e gordurosa. Causas de lesão celular Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 17 1. Hipóxia/isquemia tecidual → Privação de O²; *Hipóxia: baixa [O²] em tecidos orgânicos; *Isquemia: falta de fornecimento sanguíneo para um tecido orgânico devido à obstrução causada por um trombo - seja ele formado por placas gordurosas (aterosclerose) ou por coágulos sanguíneos; tem como consequência a ausência de O² e de nutrientes para o tecdio. 2. Agentes físicos → Radiação, trauma; 3. Agentes químicos → O², glicose, CO, drogas, venenos; 4. Agentes infecciosos → Bactérias [destaque para a Helicobacter pylori, envolvida em processos distintos de adoecimento, como: inflamação do estômago (gastrite), úlcera, metaplasia, displasia (alteração arquitetural) e neoplasia], vírus, fungos, parasitas 5. Reações imunológicas → Doenças autoimunes; 6. Alterações genéticas → Anemia falciforme 7. Desequilíbrios nutricionais: obesidade e desnutrição; 8. Envelhecimento → Produção de radicais livres Patogênese de uma lesão celular 💡 Quais as principais alterações? Respiração aeróbica, síntese proteica, integridade de membrana e do material genético. Fatores pertinentes ao agente e ao hospedeiro 1. Tipo, duração e severidade da injúria (dose): Dose pequena de toxina ou de isquemia → dano reversível; Dose grande ou contínua → dano irreversível (morte celular). 2. Estado de adaptabilidade celular (suscetibilidade à lesão, estado nutricional e metabólico): Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 18 O músculo esquelético tolera hipóxia por alguns minutos; o músculo cardíaco, contudo, atinge a morte celular muito mais rápido - pois sua necessidade do nutriente para manutenção de suas funções e de sua estrutura é muito maior. Fenômenos bioquímicos e moleculares: dano à mitocôndria e redução consequente da produção de ATP; dano à membrana celular; geração de radicais livres tóxicos. O dano celular tem como consequência direta a alteração de função das mitocôndrias e, conjuntamente, a depleção de ATP. Essa baixa produção de energia condiciona alterações de permeabilidade da membrana, inibindo o funcionamento da bomba de Na/K (dependente de ATP). Desse modo, a [K+] no meio intracelular diminui, enquanto que a [Na+] aumenta (havendo, como consequência, tumefação celular). Ademais, dá-se um influxo e a retenção intracelular de íons de cálcio e a simultânea utilização de glicogênio para produção de ATP (pela via glicolítica oxidativa) - processo que gera grandes concentrações de ácido láctico e de espécies reativas de oxigênio. As ERO levam a uma redução do pH celular e ao stress oxidativo. Por fim, acontecem a peroxidação lipídica das membranas e das organelas (mecanismo pelo qual os radicais livres capturam elétrons dos lípidios nas membranas celulares e provocam a degradação das mesmas) e a oxidação de proteínas e do DNA. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 19 💡 A depleção de ATP é fase inicial do processo de injúria celular - uma vez que é indispensável às trocas que ocorrem na membrana celular, à síntese proteica e lipídica e, por fim, ao metabolismo fosfolipídico. As principais causas para sua ocorrência são: hipóxia, isquemia, exposição à toxinas e dano mitocondrial. Em situações normais, sua obtenção ocorre por via da fosforilação oxidativa (respiração aeróbia → efetuada nas mitocôndrias, requer oxigênio para converter o ADP→ATP); por outro lado, quando há falta de O² a célula é obrigada a aderir a via glicolítica oxidativa (que utiliza glicose ou glicogênio como substratos, dispensando o O²). Esse último processo gera enorme quantidade de ácido láctico e de ERO. Como consequência de toda essa cadeia de processos, se dá a formação de poros de transição na membrana mitocondrial - os quais permitem a ativação da necrose e da via de apoptose. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 20 Efeito dos poros de transição nas mitocôndrias celulares: necrose → faz inflamação; apoptose → induzida pelo Citocromo C, é a morte celular programada sem inflamação. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 21 💡 O estresse oxidativo decorre de um desequilíbrio entre a geração de compostos oxidantes e a atuação dos sistemas de defesa antioxidante. A geração de radicais livres e/ou espécies reativas não radicais é resultante do metabolismo de oxigênio (a mitocôndria, por meio da cadeia transportadora de elétrons, é a principal fonte geradora). O sistema de defesa antioxidante tem a função de inibir e/ou reduzir os danos causados pela ação deletéria dos radicais livres e/ou espécies reativas não radicais. Esse sistema, usualmente, é dividido em enzimático (superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase) e não-enzimático. No último caso, é constituído por grande variedade de substâncias antioxidantes, que podem ter origem endógena ou dietética. A instalaçãodo processo de estresse oxidativo decorre da existência de um desequilíbrio entre compostos oxidantes e antioxidantes, em favor da geração excessiva de radicais livres ou em detrimento da velocidade de remoção desses. Tal processo conduz à oxidação de biomoléculas com consequente perda de suas funções biológicas e/ou desequilíbrio homeostático, cuja manifestação é o dano oxidativo potencial contra células e tecidos. A cronicidade do processo em questão tem relevantes implicações sobre o processo etiológico de numerosas enfermidades crônicas não transmissíveis, entre elas a aterosclerose, diabetes, obesidade, transtornos neurodegenerativos e câncer. Dentre os efeitos do estresse oxidativo, pode-se citar: peroxidação de lipídios (que degenera membranas), oxidação de proteínas (alterações do enovelamento e fragmentação), além de oxidação do DNA (quebras e mutações). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 22 Perda da homeostase do cálcio: o influxo de cálcio nas células provoca o aumento da permeabilidade de membrana (mitocondrial, inclusive - o que condiciona depleção de ATP) e ativa uma série de enzimas danosas à estrutura e à função da célula. A fosfolipase causa danos à membrana; a protease degenera proteínas e condiciona o desmantelamento do citoesqueleto; a endonuclease age sobre a cromatina; a ATPase acelera ainda mais a depleção de ATP; e, por fim, a caspase induz a apoptose. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 23 Alterações diretas em proteínas e no DNA: geradas por uma insuficiência do mecanismo de reparo do material genético e pelo defeito de enovelamento de proteínas, a lesão celular provoca um excesso produtivo de proteínas do estresse (proteínas de choque térmico, chaperonas) e, por fim, leva à apoptose. Alterações ultraestruturais Pode-se visualizar: membranas-bolhas, irregularidade das microvilosidades celulares, afrouxamento das pontes intracelulares, figuras de mielina, tumefação (edema, acúmulo de água dentro da célula) e rarefação das mitocôndrias e do retículo endoplasmático. No vaso sanguíneo, vê-se a formação de um trombo como decorrência do processo de aterosclerose (→cascata de coagulação). Nessa situação, a isquemia leva à redução da fosforilação oxidativa na mitocôndria, com consequente baixa da produção de ATP. À esquerda vemos uma membrana celular normal; à direita, uma estrutura membranosa lesada, com a perda das microvilosidades (torna-se mais linear) e com a formação de bolhas. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 24 Tipos de degeneração microscópica 1. Hidrópica/vacuolar: alterações da ultraestrutura devido ao acúmulo de água no citoplasma, que faz com que a célula fique volumosa e pálida; ocorre em decorrência da desregulação da bomba de sódio-potássio. 2. Gordurosa/esteatose: acúmulo de lipídios no interior da célula; o fígado é o órgão mais afetado (uma vez que é nele que ocorre o metabolismo destes nutrientes), podendo essa degeneração provocar morte do hepatócito, alteração de função do órgão ou mesmo cirrose. Causas: ingesta de ácidos graxos em excesso, diminuição da síntese proteica (sendo menor a capacidade do fígado de fazer a ligação entre triglicerídeos e apoproteínas, fica mais difícil de Rarefação do retículo endoplasmático e das mitocôndrias Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 25 'tirar' essas gorduras do órgão), diminuição da oxidação do ácido graxo, aumento da esterificação de ácidos graxos para triglicerídeos (em decorrência da toxina gerada pelo consumo de álcool, por exemplo), aumento de triglicerídeos plasmáticos (diabetes). 💡 Esteatose → esteatohepatite (esteatose com inflamação) → esteatohepatite com fibrose → cirrose (irreversível) 3. Hialina (depósito de proteínas): Corpúsculo de Russel → coagulados de proteína se formam nos plasmócitos de tipo 1, a partir de uma agregação de globulinas em colar de pérolas - provocando distensão das cisternas do RER. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 26 Corpúsculos de Crooke → ocorre em células basófilas da adenohipófise, na síndrome de Cushing. Corpúsculos hialinos de Mallory → acomete, hepatócitos e podem ser gerados por alcoolismo crônico ou por hepatites virais A e B. Corpúsculos de Zenker → músculos esqueléticos Amiloidose → depósito extracelular de proteínas 4. Glicogênica (depósito de carboidratos). 5. Mucoide: pode ocorrem em função do desenvolvimento de tumores (mixoma, neurofibroma, sarcoma), mixedema (pele), em vasos (aneurisma dissecante da Síndrome de Marfan) e, por fim, em articulações e cistos. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 27 Lesão de isquemia/hipóxia e reperfusão: a isquemia, que caracteriza a redução de fluxo sanguíneo para um determinado tecido (com a consequente baixa do fornecimento de oxigênio e de nutrientes a este), se soma à hipóxia (baixa [O²] em um tecido orgânico) como as causas mais comuns de lesão aguda - haja em vista que comprometem a nutrição do tecido por substratos e provocam o acúmulo de metabólitos e de radicais livres. O que a isquemia/hipóxia provocam? Diminuição de ATP (falhas nas bombas de Na/K, depleção de glicogênio e acúmulo de ácido láctico, redução da síntese proteica) , lesão mitocondrial, acúmulo de ERO, acúmulo citoplasmático de H²O, Na+ e Ca+². Reperfusão: processo pelo qual, ao reoxigenar o tecido que sofreu processo isquêmico ou de hipóxia, tenta-se restaurar a função normal das células. Contudo, nem sempre a reperfusão atinge o seu objetivo; em certas situações, pode inclusive gerar lesão irreversível, ou seja, morte celular. 1. Lesão por aumento de ERO, que são produzidas por células endoteliais e parenquimais e por leucócitos infiltrantes (oxidases); 2. Inflamação → influxo de leucócitos e de proteínas plasmáticas; 3. Ativação do sistema complemento → na luz dos vasos, as ERO estimulam a agregação plaquetária e a liberação de vasoconstritores. Morte celular Estado de lesão celular irreversível Necrose, apoptose e autólise (necrose de célula que está externa ao corpo ou pos- mortem) Alterações após morte celular → gangrena, calcificação (distrófica, em tecidos que estão morrendo, e metastática), patológica. Necrose Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 28 Sempre patológica. Em síntese, é um processo irreversível que acarreta a interrupção de função das células e do órgão a que pertencem, acompanhada de processo inflamatório e de alteração das membranas: Irreversível; parada funcional; alterações morfológicas; degradação hidrolítica 1. Lise das membranas lisossômicas: extravasamento de enzimas lisossômicas para o citoplasma e digestão enzimática das organelas; 2. Lise da membrana celular externa: extravasamento de enzimas para o meio extracelular e para o plasma, repercutindo em aumento sérico do nível enzimático (conhecido por ser o marcador da morte). Exemplo: no infarto agudo do miocárdio (IAM), observa-se elevação dos níveis séricos das enzimas Creatinina quinase (CK; de aumento imediato e queda rápida), troponina (de elevação mais tardia, mantém-se elevada por período prolongado), transaminase glutâmico oxalacética (GOT) e lactato desidrogenase (LDH). Autólise: necrose de células que que estão externas ao organismo ou pos-mortem por ação de enzimas hidrolíticas lisossomais; ocorre sem quem haja reação inflamatória - e se dá mais rapidamente nos tecidos ricos em enzimas (pâncreas, por exemplo). Alterações morfológicas 1. Eosinofilia → devido à desnaturação de proteínas, que apresentam forte afinidade com o corante eosina; Rim infartado: lesão de necrose coagulativa com coloração branco-amarelada. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 29 2. Citoplasmavacuolado → sinal de desequilíbrio hidroeletrolítico (lesão hidrópica); 3. Calcificação distrófica → o material necrótico tem atração por sais de cálcio; 4. Alterações nucleares Picnose: núcleo pequeno e corado, demonstrando a perda de transcrição do DNA; Cariorexe: núcleo fragmentado; Cariólise: núcleo pálido, dissolvido. Consequências 1. Fagocitose dos restos particulados por leucócitos (haja em vista que todo processo necrótico ativa uma inflamação aguda e crônica); 2. Reparo tecidual cicatricial (formação de tecido de granulação e de regeneração - esse processo não ocorre em todos os tecidos); 3. Calcificação Tipos de necrose 1. Coagulação/isquêmica: mais frequente (principalmente no coração, nos rins e no baço), mantém por algum tempo a arquitetura do tecido (até o momento em que esta se dissolve). Macroscopicamente, vê-se o órgão mais pálido, firme e inchado - podendo também ficar amarelado, mole e contraído; Microscopicamente, vê-se a sombra da arquitetura tecidual (silhueta de células inchadas e eosinofílicas); os núcleos celulares em picnose, cariorrexis ou Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 30 cariólise. 2. Liquefativa: nesse tipo de necrose, a ação enzimática faz com que se formem abcessos - região do tecido que adquire aspecto mole, com centro líquido e parede fibrosa (aspecto inflamatório, região de pus bem delimitada). Processo infeccioso → resposta inflamatória → enzimas proteolíticas → destruição maciça do tecido. 3. Caseosa (!): ocorre em tuberculose e em doenças fúngicas; nesse tipo de necrose, ocorre uma soma da liquefação e da coagulação; macroscopicamente, vê-se uma área branca e amolecida que lembra um queijo - mole e granular; nessa situação, sempre se procura por bacilos (BAAR) e fungos. Na imagem, vê-se um foco necrótico (silhuetas celulares inchadas e eosinofílicas, com núcleos diminuídos, rompidos ou lisados) circundado por células inflamatórias. A necrose liquefativa ocorre principalmente no cérebro, em quadros de isquemia e de infarto do SNC. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 31 💡 Pacientes HIV-positivos ou imunodeprimidos podem ter tuberculose ou infecção fúngica e, mesmo assim, não desenvolver granuloma. Nesses casos, o diagnóstico patológico deve ser feito com análise em colorações especiais - baseando-se fortemente na história clínica. 4. Gordurosa: ocorre no pâncreas, nas mamas e no mesentério - com ruptura celular por hidrólise e formação de pontos amarelados branco-gredosos (devido à saponificação da gordura) Necrose caseosa em pulmão Granuloma linfótico da tuberculose: vê-se células gigantes multinucleadas dispostas no centro necrótico; em torno da lesão vemos a formação de uma inflamação granulomatosa (condensação de macrófagos ativados - células epitelioides - e linfócitos). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 32 Agressão do pâncreas → ativação de enzimas → degradação de células → morte celular → calcificação → saponificação 5. Fibrinóide: depósito de (material semelhante à hialina) na parede dos vasos; necrose característica de doenças autoimunes (como o lúpus). Áreas branco-gredosas, que indicam calcificação e saponificação da gordura liberada após a hidrólise celular. Tecido adiposo já sem núcleos, mantendo somente as sombras celulares. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 33 Gangrena: necrose com infecção bacteriana e processo inflamatório intenso. Necrose coagulativa → infecção bacteriana → necrose liquefativa Na parede desse vaso (circundado por inúmeras células inflamatórias), vê-se a deposição de fibrina. Seca: ocorre por isquemia, vasculites ou trauma em extremidades; lesão seca, encolhida, preta e mumificada - com linha de separação a Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 34 Apoptose Via de morte celular controlada e programada internamente (de modo que precisa de ATP, por ser iniciada na mitocôndria) - podendo ser este processo fisiológico ou patológico. Apoptose fisiológica 1. Desenvolvimento embrionário; 2. Involução fisiológica dos tecidos hormônio-dependentes, como o timo, o endométrio (descamamento para menstruação) e a mama pós-lactação; 3. Renovação e substituição celular (epitélio); 4. Processo de reparo e de inflamação. Apoptose patológica Por ação de quimioterápicos, em respostas imunes (ex: morte de linfócitos T em reações de rejeição), infecções crônicas (ex: morte de linfócitos T CD4+ em Úmida: ocorre em órgãos e tecidos úmidos ou ricos em glicose (intestino, pulmão, boca, vulva). Gasosa: infecção por Clostridium sp. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 35 pacientes imunocomprometidos, por exemplo), atrofia patológica, doenças neurodegenerativas. Na apoptose, não acontece processo inflamatório, pois a remoção de células mortas se dá a partir do reconhecimento da fosfatildiserina. Esse componente fosfolipídico é mantido no folheto interno da membrana (lado citosólico) por uma enzima. Todavia, quando a célula sofre apoptose, a fosfatidilserina se torna exposta na superfície da célula - permitindo a fagocitose. Processo: (1) Via extrínseca / (2) via intrínseca / (3) granzima B→ fase de execução → fagocitose 1. Via extrínseca → apoptose desencadeada pela ligação de ligantes específicos a receptores de membrana (mediada pela proteína FAS, com o receptor do TNF), que é capaz de ativar caspases iniciadoras, em seguida, efetoras e endonucleases e o colapso do citoesqueleto. 2. Via intrínseca → morte iniciada por ativação de P53, em razão de dano por radiação, toxinas ou radicais livres; a lesão direta do DNA causa a ativação do P53 (por hiperexpressão de BAX, BAK e BIM e inativação de BCL-2 E BCL-X). 3. Granzima B → é um grânulo serino-protease do linfócito T citotóxico, que é liberado quando esta célula reconhece um antígeno estranho presente na superfície das células infectadas do hospedeiro. Ao reconhecer o antígeno, os Linfócitos T citotóxicos liberam a perforina, uma molécula que forma um poro transmembrânico por onde entra a Granzima B. Ela possui a habilidade de clivar proteínas e é capaz de ativar várias caspases celulares. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 36 Ativação das caspases pelos receptores de morte; clivagem das proteínas da membrana, do citoplasma e do núcleo; ativação de DNAs que degradam o DNA nuclear; alteração mitocondrial; a membrana plasmática expressa substâncias que se tornam alvos de fagócitos - acompanhada de proteólise do citoesqueleto; quebra das pontes intracelulares; picnose e fragmentação do núcleo; fagocitose por macrófagos Microscopia óptica Formam-se corpos apoptóticos com ou sem material nuclear basofílico; redução do número de células sem que se altere a arquitetura tecidual. O sinal negativo, que impede a apoptose, é a expressão dos genes BCL-2 e BCL-X e inibição de BAX, BAK e BIM. Acontecendo isso, não há saída do Citocromo C - de modo que o complexo APAF1+BCL-2 não é desfeito e que, portanto, não há ativação das caspases. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 37 💡 A apoptose na AIDS: quando uma célula é invadida pelo vírus do HIV, ela deixa de fabricar as suas proteínas para produzir, em primazia, as do invasor. Em decorrência disso, as células do indivíduo infectado passam a traduzir o RNA do vírus e a fabricar a proteína virótica gp120. Essa proteína infecta os linfócitos T CD4+ (auxiliares) a partir do receptor CD4. Estes, então, induzirão células saudáveis à apoptose. Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 38 Necroapoptose Compartilha aspectos da apoptose e da necrose: a morfologia e a bioquímica são muito semelhantes à necrose (depleçãode ATP, tumefação celular e de organelas, geração de ERO, liberação de enzimas lisossomais, ruptura de membrana); mas a patogênese e a genética são semelhantes à apoptose (pois é um formato de morte celular programada, desecandeado por ligante TNFR1 e efetuado por proteína RIP1 e RIP2). Pode ser fisiológica (formação da placa de crescimento do osso) ou patológica (esteatohepatite, pancreatite aguda, lesão de reperfusão, doenças neurodegenerativas). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 39 Piroptose: ocorre em células infectadas a partir da liberação da interleucina 1 (que causa febre). Respostas Celulares ao Estresse e às Agressões Tóxicas – Adaptação, Lesão e Morte 40 https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/558c9dc0-4e6b-4 fe7-93c8-e2ada990098b/Patologia.pdf
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