Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare L. Califano Universita di Napoli Federico II Danno e morte cellulare

Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Danno e morte cellulareDanno e morte cellulare


Componenti di una cellula


Danno cellulare:Danno cellulare:

• Le cellule tendono a mantenere la “omeostasi” (mantenimento dei parametri fisiologici)


Risposta al danno

Adattamento: se il danno é compatibile con la sopravvivenza della cellula.

Morte cellulare.


Modalità di adattamentoModalità di adattamento::

Atrofia:• Riduzione del volume di organo, senza apprezzabili

variazioni del numero di cellule.

Ipertrofia:• Aumento del volume di organo, senza apprezzabili

variazione del numero di cellule.

Iperplasia:• Aumento di numero e volume delle cellule.

Metaplasia:• La sostituzione di un tipo cellulare con un altro.


EsempioEsempio di atrofia: cervello senile di atrofia: cervello senile

36 anni82 anni


Esempio di atrofia:atrofia muscolareEsempio di atrofia:atrofia muscolare


Esempio di ipertrofia: Esempio di ipertrofia: miocardiomiocardio


Esempio di ipertrofia: Esempio di ipertrofia: miocardiomiocardio


Esempio di iperplasia: utero Esempio di iperplasia: utero


Esempio di metaplasia: Esempio di metaplasia: polmonepolmone

Nei fumatori cronici l’epitelio cilindrico ciliato è sostituito da cellule stratificate di tipo pavimentoso.

La persistenza degli stimoli dannosi che causano la metaplasia può condurre al cancro


Cause di danno cellulare


Cause di danno cellulare:Cause di danno cellulare:

Difetto di ossigeno o ipossia.Agenti chimiciAgenti biologici (batteri, virus ed altri) Reazioni immunitarieDifetti geneticiAnomalie nutrizionaliAgenti fisiciInvecchiamento


Difetto di ossigeno:Difetto di ossigeno:


Difetto di ossigeno: IpossiaDifetto di ossigeno: Ipossia

Tutte quelle condizioni che interferiscono con la respirazione delle cellule.

É una delle cause più importanti e frequenti di danno cellulare.

Va distinta dall’ ischemia (difetto dell’apporto di sangue.

Ipossie non ischemiche:• Scarsa ossigenazione del sangue• Anemie• Avvelenamento da CO


Agenti chimici:Agenti chimici:

Anche l’ossigeno, ad alta pressione parziale, può causare danno cellulare.

Sali,Zuccheri,Metalli,Contaminanti ambientali (CO, NH3, SO3, NO2, CH4

etc.), Insetticidi,Alcool,Farmaci


Agenti infettivi:Agenti infettivi:

Virus,

Batteri,

Funghi,

Protozoi,


Reazioni immunitarie:Reazioni immunitarie:

Anche se il sistema immune difende l’organismo da agenti infettivi e tossici, reazioni immuni prevedibili o accidentali possono dare origine a danno cellulare.

Allergia,

Anafilassi,

Malattie auto-immuni


Difetti geneticiDifetti genetici


Pathway cellulariPathway cellulari


Difetti geneticiDifetti genetici

Difetti macroscopicamentre evidenti: Sindrome di Down

Difetti microscopici• Anemia falciforme (emoglobina S)


Anomalie Anomalie nutrizionali:nutrizionali:

Carenza di proteine.Carenza di proteine.

Carenza di vitamine.Carenza di vitamine.

Alterazione del metabolismoAlterazione del metabolismo del glucosio (diabete).del glucosio (diabete).

Anoressia, BulimiaAnoressia, Bulimia

Iperlipidemie, obesitàIperlipidemie, obesità


Invecchiamento:Invecchiamento:


Invecchiamento:Invecchiamento:

Accumulo progressivo di dosi sub-letali di sostanze nocive.

Replicazione incompleta dei cromosomi

Alterazione dei normali meccanismi di riparazione del danno cellulare.


Agenti fisici:Agenti fisici:





Trauma.

Temperature estreme.

Radiazioni (ultraviolette, ionizzanti etc).

Elettricità.

Cambiamenti repentini della pressione atmosferica.


Il ruolo dell’O2 nel danno cellulare:Il ruolo dell’O2 nel danno cellulare:

L’ ischemia è un difetto nell’appoto di sangue.

Altri stimoli come:• Radiazioni• Stimoli infiammatori• Sostanze chimiche (Hg,

CN, CCl4)• Eccesso di O2

Inducono danno attivando

Forme dannose dell’O2


Bersagli funzionali del danno cellulareBersagli funzionali del danno cellulare

Ipossia


Il primo punto di attacco dell’ipossia è la respirazione cellulare cioè la fosforilazione ossidativa mitocondriale

↓Riduzione dei livelli di energia (ATP)


• L’attività della pompa del sodio ATP-dipendentedi membrana si riduce

• Accumulo di Sodio intracellulare

• Richiamo di acqua per osmosi

• Rigonfiamento cellulare


Distruzione strutturale dell’apparato di sintesi delle proteine:Distacco dei ribosomi dal Reticolo endoplasmatico rugoso

↓

Riduzione della sintesi proteica


• Se l’ipossia prosegue si hanno danni strutturali ulteriori• Danni a livello del citoscheletro celluare e formazione di protuberanze sulla superficie cellulare (blebs)


Afflusso di ossigenoAfflusso di ossigeno↓↓

Reversibilità del dannoReversibilità del danno

Afflusso di ossigenoAfflusso di ossigeno

Irreversibilità del dannoIrreversibilità del danno


Segni di irreversibilità del danno:Segni di irreversibilità del danno:

Rigonfiamento mitocondriale.

Picnosi del nucleo,

Rottura dei lisosomi. Fuoriuscita di enzimi litici

Lisi del reticolo endoplasmico


Morte cellulareMorte cellulare::

Necrosi• Digestione enzimatica della cellula,• Denaturazione delle proteine.

Apoptosi (morte programmata):• Distruzione cellulare nell’embriogenesi,• Involuzione fisiologica ormono-

dipendente,• Rinnovamento cellulare,• Autodistruzione dei timociti


•Restringimento cellulareRestringimento cellulare•Organelli non danneggiatiOrganelli non danneggiati•Condensazione della Condensazione della cromatinacromatina•Formazione di corpi Formazione di corpi apoptoticiapoptotici•Mancanza di infiammazioneMancanza di infiammazione

•Rigonfiamento cellulareRigonfiamento cellulare•Organelli danneggiatiOrganelli danneggiati•Alterazione della Alterazione della cromatinacromatina•Lisi cellulareLisi cellulare•Risposta infiammatoriaRisposta infiammatoria

APOPTOSIAPOPTOSI NECROSINECROSI

•Danni meccaniciDanni meccanici•Esposizione ad agenti Esposizione ad agenti chimicichimici

Stimoli fisiologici Stimoli fisiologici e non fisiologicie non fisiologici



For every cell For every cell therethere

is a time to live is a time to live and a and a

time to dietime to die


EVENTI PRINCIPALI

Normal cellNormal cellCell shrinkageCell shrinkage

Chromatin condensationChromatin condensation

Membrane BlebbingMembrane Blebbing

Nuclear CollapseNuclear CollapseContinued BlebbingContinued Blebbing

Apoptotic BodyApoptotic Body FormationFormation




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