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1 Degenerações e adaptações: Visão geral das respostas celulares ao estresse e aos estímulos nocivos: O meio intracelular normalmente é estritamente regulado, de tal modo que permanece constante- homeostasia; Quando as células encontram um estresse fisiológico ou condições potencialmente prejudiciais, elas podem sofrer uma adaptação, alcançando um novo estado estacionário e preservando a viabilidade e a função; Se a capacidade de adaptação for excedida ou o estresse externo for prejudicial ou excessivo, há o desenvolvimento de uma lesão celular; Dentro de certos limites, a lesão é reversível, e as células retornam a um estado basal estável; Se o estresse for grave ou persistente, há ocorrência de lesão irreversível e morte das células afetadas; A morte celular é um processo normal e essencial na embriogênese, no desenvolvimento dos órgãos e na manutenção da homeostasia dos tecidos; Causas da lesão celular: Abrangem desde um trauma grosseiro, como um acidente automobilístico, até um único defeito genético que resulta em uma enzima não funcional, como em uma doença metabólica; A maioria dos estímulos pode ser: Hipóxia e isquemia: Hipóxia se refere à deficiência de oxigênio, e isquemia, à redução do suprimento sanguíneo. Ambos privam os tecidos de oxigênio, mas a isquemia, além disso, resulta em deficiência de nutrientes essenciais e acúmulo de metabólitos tóxicos. A causa mais comum de hipóxia é a isquemia resultante de uma obstrução arterial, mas a deficiência de oxigênio pode resultar em uma oxigenação inadequada; Toxinas: Os agentes tóxicos são encontrados no meio ambiente. Entre eles, podem ser incluídos poluentes do ar, inseticidas, CO, amianto ( asbestos ), fumaça de cigarro, etanol e drogas, além de muitos fármacos; Agentes infecciosos: Todos os agentes patogênicos que causam doenças- vírus, bactérias, fungos e protozoários, lesam as células; Reações imunes: As reações imunes podem resultar em lesão celular e tecidual, como reações autoimunes contra os próprios tecidos, reações 2 Degenerações e adaptações: alérgicas contra substâncias ambientais e respostas imunes excessivas ou crônicas aos agentes. Em todas essas situações, há reações inflamatórias, que constituem a causa de lesão de células e tecidos; Anormalidades genéticas: Podem resultar em alterações patológicas tão visíveis quanto as malformações congênitas associadas à síndrome de Down ou serem sutis, como a substituição de um aminoácido na hemoglobina, causando a anemia falciforme; Desequilíbrios nutricionais: A insuficiência proteico-calórica e deficiências vitamínicas específicas são causas; Agentes físicos: Trauma, extremos de temperatura, radiação, choque elétrico e mudanças na pressão atmosférica; Envelhecimento: A senescência resulta em uma diminuição da capacidade de resposta das células ao estresse e, eventualmente, em morte das células e do organismo; Sequência dos eventos na lesão celular e morte celular: Lesão Celular Reversível: É o estágio da lesão celular no qual a função prejudicada e a morfologia das células lesionadas podem retornar ao normal se o estímulo prejudicial for removido; As células e organelas intracelulares ficam tumefeitas porque absorvem água como resultado da falha das bombas iônicas dependentes de energia na membrana plasmática, o que causa incapacidade de manter a homeostasia iônica e líquida; Em algumas formas de lesão, organelas degeneradas e lipídeos podem se acumular dentro das células lesionadas; O citoplasma das células lesionadas também pode tornar-se mais avermelhado ( eosinófilo ), uma alteração que se torna muito mais pronunciada à medida que progride para a necrose; Em algumas situações, insultos potencialmente prejudiciais induzem alterações específicas nas organelas celulares, como RE. O RE agranular 3 Degenerações e adaptações: está envolvido no metabolismo de vários agentes químicos, e as células expostas a essas substâncias químicas mostram hipertrofia ( aumento de volume ) da RE como uma resposta adaptativa que pode apresentar importantes consequências funcionais; Com exposições nocivas excessivas ou persistentes, a lesão celular passa para um ponto de “não retorno” e há morte celular; Se as alterações bioquímicas ou moleculares que predizem a morte celular podem ser identificadas, pode ser possível desenvolver estratégias para prevenir a transição de lesão celular reversível para a irreversível; Embora não haja correlação morfológica ou bioquímica definitiva da irreversibilidade, ela é consistentemente caracterizada por três fenômenos: incapacidade de restaurar a função mitocondrial ( fosforilação oxidativa e geração de ATP ) mesmo após a resolução da lesão original, a perda da estrutura e das funções da MP e das membranas intracelulares e a perda de DNA e da integralidade estrutural da cromatina; A: Túbulos renais normais com células epiteliais visíveis, B: Lesão isquêmica inicial ( reversível ), mostrando eosinofilia aumentando e tumefação celular e C: Lesão necrótica ( irreversível ) das células epiteliais com perda de núcleos, fragmentação das células e extravasamento de conteúdos; Morte Celular: Quando são lesionadas, as células morrem por mecanismos diferentes, dependendo da natureza e gravidade do insulto; Distúrbios graves, como perda de oxigênio e suprimento de nutrientes e as ações de toxinas, causam uma forma de morte rápida e incontrolável que tem sido chamada morte celular “acidental”. A manifestação morfológica da morte celular acidental é a necrose, a qual é a principal via de morte celular em muitas lesões comumente encontradas, como as resultantes de isquemia, exposição a toxinas, infecções e traumatismo. A necrose é tradicionalmente considerada o resultado final e inevitável de lesões graves que está além do salvamento e não se acredita que seja regulada por sinais específicos ou mecanismos bioquímicos. Em outras palavras, a necrose ocorre acidentalmente, porque a lesão é muito grave para ser reparada e muitos dos constituintes celulares falham ou “deixam de ser bem-sucedidos”; 4 Degenerações e adaptações: Em contraste, quando a lesão é menos grave ou as células precisam ser eliminadas durante os processos normais, ativam um conjunto meticuloso de vias moleculares que culminam com a morte. Essa morte pode ser manipulada por agentes terapêuticos ou mutações genéticas, então é uma morte celular “regulada”. O aspecto morfológico da maioria dos tipos de morte celular regulada é a apoptose; Em alguns casos, a morte celular tem aspectos de necrose e apoptose, e tem sido chamada necropoptose; A ideia de morte celular regulada aumenta a possibilidade de que as vias celulares específicas podem constituir um alvo terapêutico para evitar a perda de células em condições patológicas; A apoptose é um processo que elimina as células que apresentam vários tipos de anormalidades intrínsecas e promove a eliminação dos fragmentos das células mortas sem provocar uma reação inflamatória. Esse tipo de suicídio celular ocorre em situações patológicas quando o DNA ou as proteínas de uma célula são danificadas além da possibilidade de reparação ou a célula é privada de sinais de sobrevivência necessários; No entanto, ao contrário da necrose, que é sempre indicação de um processo patológico, a apoptose também ocorre em tecidos saudáveis; A apoptose serve para eliminar células indesejadas durante o desenvolvimento normal e para manter o número constante de células, de modo que não está necessariamente associada à lesão celular patológica; Esses tipos de morte celular fisiológica também são chamados morte celular programada; É importante ressaltar que a função celular pode ser perdida muitoantes da instalação da morte celular, e que as alterações morfológicas de células lesionadas ( ou mortas ) instalam-se posteriormente à perda de função e viabilidade celular. Por exemplo, as células miocárdicas tornam-se não contráteis após 1 ou 2 minutos de isquemia, mas morrem após até 20 a 30 minutos de a isquemia ter decorrido. As características morfológicas 5 Degenerações e adaptações: indicativas da morte de miócitos isquêmicos aparecem na microscopia eletrônica entre 2 a 3 horas após a morte das células, mas não são evidentes na microscopia óptica antes de 6 a 12 horas; Necrose: A necrose é uma forma de morte celular, na qual as membranas celulares se desintegram e as enzimas celulares extravasam e, por fim, digerem a célula; A necrose provoca uma reação local do hospedeiro, chamada inflamação, que é induzida por substâncias liberadas das células mortas e que serve para eliminar os debris celulares e iniciar o processo de reparo subsequente; As enzimas responsáveis pela digestão da célula são derivadas dos lisossomos e podem ser provenientes das próprias células moribundas ou de leucócitos recrutados como parte da reação inflamatória; A necrose frequentemente é o ponto culminante da lesão celular reversível que não pode ser corrigida; Os mecanismos bioquímicos da necrose variam de acordo com diferentes estímulos prejudiciais. Esses estímulos incluem: Falha na geração de energia na forma de ATP devido à redução de fornecimento de oxigênio ou lesão mitocondrial; Danos às membranas celulares, incluindo a MP e as membranas lisossômicas, o que resulta em extravasamento de conteúdo celular incluindo enzimas; Danos irreversíveis aos lipídeos celulares, proteínas e ácidos nucleicos, que podem ser causados por espécies reativas de oxigênio; Padrões morfológicos de necrose tecidual: Em condições patológicas graves, grandes áreas de um tecido ou órgãos inteiros podem sofrer necrose, o que pode acontecer em associação com isquemia marcada, infecções e certas reações inflamatórias; Tipos de necrose: 6 Degenerações e adaptações: De coagulação: arquitetura básica dos tecidos permanece preservada após alguns dias da morte celular. Desnatura proteínas estruturais e enzimas, bloqueando a proteólise de células mortas. Os leucócitos são recrutados para o local da necrose e suas enzimas lisossômicas digerem as células mortas, além disso, os restos celulares são removidos por fagocitose. Geralmente ocorre em IAM. Liquefativa: Infecções bacterianas focais ou fúngicas. Os microorganismos estimulam o rápido acúmulo de células inflamatórias e as enzimas dos leucócitos digerem o tecido. As células mortas são digeridas, transformando o tecido em uma massa viscosa líquida que é removida por fagócitos. Geralmente ocorre no SNC e o citoplasma dos neurônios aparece bastante eosinófilo. 7 Degenerações e adaptações: Gangrenosa: Em geral, aplica-se a um membro que perdeu o seu suprimento sanguíneo e sofreu necrose de coagulação, envolvendo várias camadas de tecido; Caseosa: É encontrada em focos de infecção tuberculosa. A arquitetura do tecido está completamente destruída. Nela, há um granuloma de células epitelióides e gigantes ( uma necrose central circundada pelo granuloma ). Gordurosa: Áreas focais de destruição gordurosa, em geral resultante da liberação de lipases pancreáticas ( acomete adipócitos ). Normalmente ocorre na pancreatite aguda; Fibronoide: Geralmente ocorre em reações imunes em que complexos de antígenos e anticorpos são depositados nas paredes dos vasos sanguíneos, mas também pode ocorrer na hipertensão grave; Caso de Pancreatite ( necrose gordurosa ) 8 Degenerações e adaptações: O extravasamento de proteínas intracelulares através da membrana celular e, por fim, para a circulação proporciona meios de detectar a necrose tecido- específica utilizando amostras de sangue ou soro; Apoptose: A apoptose é uma via de morte celular na qual as células ativam enzimas que degradam o DNA nuclear das células, bem como as proteínas nucleares e citoplasmáticas; Os fragmentos das células apoptóticas, então, se separam, gerando a aparência responsável pelo nome; A MP plasmática das células permanece intacta, mas é alterada de tal forma que os fragmentos, chamados de corpos apoptóticos, se tornam altamente comestíveis, levando ao seu rápido consumo por fagócitos; A célula morta e seus fragmentos são limpos com pouco extravasamento de conteúdo celular, de forma que a morte celular não causa uma reação inflamatória; Causas da Apoptose: A apoptose serve para eliminar tanto as células potencialmente prejudiciais quanto as que sobreviveram mais do que sua utilidade; Quando ocorre como evento patológico e o DNA das células é afetada, ela é eliminada; Apoptose fisiológica: Durante o desenvolvimento, algumas células morrem e são substituídas por novas. Os tecidos altamente proliferativos e dependentes de hormônios sofrem ciclos de proliferação e perda celular, frequentemente determinados pelos níveis de fatores de crescimento. Nessas situações, a morte ocorre por apoptose, garantindo que as células indesejadas sejam eliminadas, sem provocar uma inflamação potencialmente nociva. No sistema imune, elimina o excesso de leucócitos deixados no fim das respostas imunes e os linfócitos que reconhecem autoantígenos e podem causar doenças autoimunes se não forem eliminados; Apoptose em condições patológicas: Elimina as células que estão danificadas que não podem ser reparadas. Isso é observado quando há lesão grave do DNA, após exposição à radiação e fármacos/drogas citotóxicas; Determinados agentes infecciosos, como vírus, induzem morte apoptótica de células infectadas; Mecanismos de apoptose: A apoptose é regulada por vias bioquímicas que controlam o equilíbrio entre os sinais indutores de morte e sobrevivência, em última instância, 9 Degenerações e adaptações: a ativação de enzimas denominadas caspases ( cisteína proteases que clivam proteínas após resíduos de ácido aspártico ); Duas vias distintas convergem para a ativação das caspases: a via mitocondrial e a via do receptor da morte; Embora essas vias possam se cruzar, elas geralmente são induzidas em condições diversas, envolvem moléculas diferentes e desempenham papéis distintos na fisiologia e na doença; O resultado final da morte celular apoptótica é a eliminação de corpos apoptóticos por fagócitos; A via mitocondrial ( intrínseca ) parece ser responsável pela apoptose na maioria das situações fisiológicas e patológicas: Mitocôndrias contêm várias proteínas que são capazes de induzir a apoptose, como o citicromo C. Quando as membranas mitocondriais se tornam permeáveis, o citocromo C escapa para o citoplasma, desencadeando a ativação da caspase e a morte apoptótica; Via do receptor de morte ( extrínseca ) da apoptose: Muitas células expressam moléculas de superfície, chamadas receptores de morte, que desencadeiam a apoptose. A maioria dessas moléculas faz parte da família do receptor do TNF, que medeia a interação com outras proteínas envolvidas na morte celular; Eliminação de células apoptóticas: Células apoptóticas e seus fragmentos atraem os fagócitos produzindo uma série de sinais de “coma-me”. Nas células normais, a fosfatidilserina está presente no folheto interno da membrana, no entanto, nas apoptóticas, esse fosfolipídeo desloca-se para o folheto externo, onde é reconhecido por macrófagos teciduais, levando à fagocitose das células apoptóticas; As alterações da MP e as proteínas secretadas facilitam a rápida eliminação das células mortas antes delas sofrerem danos na membranae liberarem o seu conteúdo ( o que pode induzir inflamação ); Inúmeros receptores de macrófagos estão envolvidos na ligação e envolvimento de células apoptóticas; A fagocitose de células apoptóticas é tão eficiente que as células mortas desaparecem sem deixar vestígios e a inflamação está praticamente ausente; Ao lado observa-se a morfologia de uma célula apoptótica; 10 Degenerações e adaptações: Autofagia: Refere-se à digestão lisossômica dos componentes da célula; Constitui um mecanismo de sobrevivência em períodos de privação de nutrientes, de modo que a célula em privação pode sobreviver digerindo seu próprio conteúdo e reciclando-o para fornecer nutrientes e energia; O vacúolo funde-se ao lisossomo e as enzimas lisossômicas digerem os componentes celulares; 11 Degenerações e adaptações: Pode estar relacionada à atrofia dos tecidos; A autofagia extensa é observada na lesão isquêmica e em alguns tipos de miopatias; Mecanismos de lesão celular e morte celular: A resposta celular aos estímulos prejudiciais depende do tipo de lesão, da sua duração da sua gravidade; As consequências de um estímulo nocivo também dependem do tipo, do estado, da adaptabilidade e da composição genética da célula lesionada; A lesão celular geralmente resulta de anormalidades funcionais e bioquímicas em um ou mais componentes celulares essenciais; A privação de oxigênio e nutrientes prejudica as funções celulares dependentes de energia, culminando na necrose e danos às proteínas e ao DNA desencadeiam a apoptose; Hipóxia e isquemia: A deficiência de oxigênio leva à falha de muitas vias metabólicas dependentes de energia e, em última análise, à morte celular por necrose; As células submetidas ao estresse da hipóxia, que não morrem imediatamente, ativam mecanismos compensatórios induzidos por fatores de transcrição da família do fator 1 induzido por hipóxia, que estimula a síntese de várias proteínas que ajudam a célula a sobreviver em situações com hipóxia; Os tecidos normais com maior capacidade glicolítica em função da presença de glicogênio tem maior capacidade de sobreviver à hipóxia e à fosforilação oxidativa diminuída do que os tecidos com armazenamento reduzido de glicose; A hipóxia persistente ou grave e a isquemia em última instância levam a falha na geração de ATP e esgotamento de ATP das células; Quando há danos irreversíveis às membranas mitocondriais e lisossômicas, a célula sofre necrose; 12 Degenerações e adaptações: Adaptações celulares ao estresse: As adaptações são alterações reversíveis em número, tamanho, fenótipo, atividade metabólica ou funções das células em resposta às alterações no seu ambiente; As adaptações fisiológicas geralmente representam respostas celulares ao estímulo normal de hormônios ou mediadores químicos endógenos ( p. ex. aumento da mama e do útero induzido por hormônio durante a gravidez ), ou as exigências de estresse mecânico ( nos ossos e músculos ); As adaptações patológicas são respostas ao estresse que permitem às células modularem sua estrutura e função e, assim, escapar da lesão, mas à custa da função normal, como metaplasia escamosa do epitélio brônquico em fumantes; Hipertrofia: É o aumento no tamanho das células que resulta em aumento no tamanho do órgão; Na hiperplasia pura, não há outras células, apenas células maiores contendo quantidades aumentadas de proteínas estruturais e organelas; Ocorre em células com capacidade limitada de se dividir; Pode ser fisiológica ou patológica e é causada pelo aumento da demanda funcional ou por fatores de crescimento ou estimulação hormonal; O aumento fisiológico maciço do útero durante a gravidez ocorre em consequência de hipertrofia e hiperplasia do músculo liso estimulado pelo estrogênio. Ao contrário, em resposta ao aumento da carga de trabalho, as células musculares estriadas no músculo esquelético e no coração sofrem apenas hipertrofia; O corpo de levantadores de peso resulta unicamente da hipertrofia dos músculos esqueléticos individuais; Um exemplo de hipertrofia patológica é o aumento cardíaco que ocorre na hipertensão ou doença valvar aórtica. O miocárdio submetido a uma carga de trabalho aumentada, adapta-se submetendo-se à hipertrofia para gerar a força contrátil necessária; Os mecanismos responsáveis pela hipertrofia cardíaca envolvem gatilhos mecânicos, como alongamento, e mediadores solúveis que estimulam o crescimento celular, como os fatores de crescimento. Estes estímulos ligam as vias de transdução do sinal que conduzem à indução de vários genes, que por sua vez estimulam a síntese de proteínas celulares. Como resultado, há a síntese de mais proteínas e miofilamentos por célula, o que aumenta a força gerada em cada contração, permitindo que a célula atenda a demandas de trabalho aumentadas; 13 Degenerações e adaptações: Uma adaptação ao estresse, tal como a hipertrofia, pode progredir para uma lesão celular funcionalmente significativa se o estresse não for aliviado. Qualquer que seja a causa da hipertrofia, atinge-se um limite no qual a dilatação da massa muscular não pode mais compensar o aumento da carga. Quando ocorre no coração, ocorrem diversas alterações degenerativas nas fibras miocárdicas, como a fragmentação e a perda de elementos contráteis miofibrilares e o resultado absoluto dessas alterações degenerativas é a dilatação ventricular e, por fim, a insuficiência cardíaca; Hiperplasia: Se refere ao aumento no número de células em um órgão que resulta da proliferação aumentada de células diferenciadas ou, em alguns casos, de células progenitoras menos diferenciadas; Ocorre se o tecido contiver populações de células capazes de divisão; Pode ser fisiológica ou patológica e em ambas as situações, a proliferação celular é estimulada por fatores de crescimento que são produzidos por vários tipos de células; Os dois tipos de hiperplasia fisiológica são: 1. Hiperplasia hormonal, em que há proliferação do epitélio glandular da mama feminina na puberdade e durante a gravidez; 2. Hiperplasia compensatória, na qual o tecido residual cresce após a remoção ou perda de parte de um órgão. EX: quando uma parte do fígado é ressecado, a atividade mitótica nas células restantes inicia- se 12 horas após, restaurando o fígado ao seu tamanho normal; A maioria das formas de hiperplasia patológica é causada por estimulação excessiva hormonal ou por fatores de crescimento; 14 Degenerações e adaptações: Um ponto importante a ser destacado é que, em todas as situações, o processo hiperplásico permanece controlado, se os sinais que o iniciam são diminuídos ou interrompidos, a hiperplasia desaparece; Essa responsividade aos mecanismos normais de controle regulatório distingue as hiperplasias patológicas benignas do câncer, nas quais os mecanismos de controle do crescimento se tornam permanentemente desregulados ou ineficazes; Atrofia: É a diminuição no tamanho das células por perda de substância celular; Quando um número suficiente de células está envolvido, todo o tecido ou órgão diminui em tamanho ou torna-se atrófico; Embora as células atróficas possam apresentar função diminuída, elas não estão mortas; As causas incluem uma diminuição da carga de trabalho, perda de inervação, redução do fornecimento sanguíneo, nutrição inadequada, perda de estimulação endócrina e envelhecimento ( atrofia senil ); As alterações fundamentais representam uma retração da célula para um tamanho menor, no qual a sobrevivência ainda é possível e um novo equilíbrio é alcançado entre o tamanho das células e a diminuição do fornecimento de sangue, nutrição ou estimulação trófica; A atrofia celular resulta da combinação da diminuição da sínteseproteica e a maior degradação de proteínas; A síntese proteica diminui devido à redução da atividade metabólica; A degradação ocorre principalmente pela via ubiquitina-proteassoma; Em muitas situações, a atrofia está associada a autofagia, com aumento do número de vacúolos autofágicos; Metaplasia: É uma alteração na qual um tipo de célula adulta ( epitelial ou mesenquimal ) é substituída por outro tipo de célula adulta; Neste tipo de adaptação celular, um tipo de célula sensível a um determinado estresse é substituído por outro tipo de célula com maior capacidade de suportar o ambiente adverso; Acredita-se que a metaplasia surja devido a uma reprogramação de células-tronco para se diferenciar ao longo de uma nova via, em vez de uma alteração fenotípica ( transdiferenciação ) de células já diferenciadas; A metaplasia epitelial é exemplificada pela alteração que 15 Degenerações e adaptações: ocorre no epitélio respiratório de tabagistas habituais, nos quais as células epiteliais cilíndricas ciliadas normais da traqueia e dos brônquios frequentemente são substituídas por células epiteliais escamosas estratificadas, que é resistente e pode ser capaz de sobreviver aos produtos químicos nocivos na fumaça do cigarro; Embora o epitélio escamoso metaplásico apresente vantagens de sobrevivência, perdem-se importantes mecanismos de proteção, como a secreção de muco e a remoção ciliar da matéria particulada; Sempre ocorre no sentido de epitélio colunar para escamoso; As influências que induzem alterações metaplásicas epiteliais, se persistentes, podem predispor à transformação para uma doença maligna; Acúmulos intracelulares: Sob algumas circunstâncias, as células podem acumular quantidades anormais de várias substâncias, que podem ser inofensivas ou causar vários graus de lesão; Pode estar no citoplasma, dentro de organelas ( tipicamente lisossomos ) ou no núcleo, e pode ser sintetizada pelas células afetadas ou pode ser produzida em outra parte; As principais vias de acúmulo anormal são a remoção e a degradação inadequada ou produção excessiva de uma substância endógena, ou deposição de um material exógeno anormal; Alteração Gordurosa: Degeneração gordurosa, também chamada de esteatose, refere-se a qualquer acúmulo de triglicérides dentro das células parenquimatosas; Colesterol e ésteres de colesterol: O metabolismo do colesterol celular é regulado para assegurar a geração normal das membranas celulares sem acúmulo intracelular significativo. No entanto, células fagocíticas podem ficar sobrecarregadas com lipídeos em processos patológicos; Proteínas: Podem ocorrer quando excessos são apresentados às células ou se as células sintetizam quantidades excessivas. O processo é reversível; Glicogênio: Estão associados a anormalidades no metabolismo da glicose ou glicogênio; Pigmentos: O mais comum é o carbono; Envelhecimento celular: É resultado do declínio progressivo do tempo de vida e a capacidade funcional das células; A senescência celular leva a alterações nas habilidades replicativas e de reparo das células e tecidos, que levam a uma diminuição da capacidade de responder ao dano, e à morte das células e do organismo;
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