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PATOLOGIA GENERALECLUPS Infermiere Corso B - A.A.2010/11
Aurelia RughettiEmail:[email protected]
Dip.Medicina Sperimentale 4°piano - tel 0649973025
Laboratorio DEA - P.S.Tel. 06 49979567
1.Che Cosa è la Patologia Generale 1: concetti
Eziologia/Patogenesi
Cellula vs Tessuto vs Organo vs Organismo
Salute e Malattia vs Omeostasi e Alterazione
Stimolo lesivo vs Difesa vs Risposta
StrutturaCondizioniImmunità
AdattamentoDanno reversibileDanno Irreversibile
MorteInfiammazione
Trasformazione cellulare
OMEOSTASI
SALUTE
EZIOLOGIA: Le cause
PATOGENESI: i meccanismi
MALATTIA
Omeostasi
Malattia
Danno
Cellula - Tessuto - Organo
Patologia cellulare (che cosa succede alla cellulasi adatta, viene danneggiata, muore)
Patologia Cellulare (se viene alterato il genoma, ma la cellula sopravvive:TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA)
Risposta dell’organismo (la risposta infiammatoria ed immunitaria)
Tessuto epiteliale al microscopio ottico
Questione di dimensioni…1 mm
100 µm
10 µm
1 µm
100 nm
10 nm
1 nm
1 Å
Occhio umanoOcchio umano
Microscopio otticoMicroscopio ottico
Microscopio elettronico Microscopio elettronico a trasmissionea trasmissione
cell. epiteliali
globuli rossibatteri
virus
proteine
aminoacidi
atomi
Microscopio elettronico Microscopio elettronico a scansionea scansione
1. Che Cosa è la Patologia Generale 2: La cellula
Cosa è la cellula e le strutture intracellulari
Costituente fondamentale: Acqua
Membrane cellulari
Identità genetica di una cellula: DNA, Cromosomi e nucleo
Identità proteica: RNA, Ribosomi, proteine
Identità funzionale: REL, Golgi, Lisosomi, endosomi, mitocondri, organelli di accumulo
citoscheletro
CITOSCHELETRO
NEL CITOPLASMA DELLE CELLULE EUCARIOTE CI SONO STRUTTURE COINVOLTE NELLA MOTILITA’
Microtubuli delle ciglia e dei flagelli Microfilamenti di actina delle fibre
muscolari Filamenti intermedi
CELLULA ANIMALE
Il doppio strato fosfolipidico
In presenza di acqua i fosfolipidi , a causa della loro natura anfipatica, si dispongono in un doppio strato con le code idrofobiche rivolte all’interno e le teste idrofiliche rivolte verso il mezzo acquoso
Membrana al microscopio elettonico
Le membrane che circondano due cellule adiacenti appaiono come bande scure
FUNZIONE DELLE PROTEINE DI MEMBRANA
• SONO ENZIMI• SONO RECETTORI• SONO CANALI • SONO PROTEINE DI TRASPORTO
Trasporto
Passivo
Attivo: serve energia
Cioè ATP
CELLULA ANIMALE
I mitocondri
Sono organuli di dimensioni variabili tra 1 a qualche micron, paragonabili per dimensioni alle cellule batteriche.
Sono il sito della respirazione cellulare aerobia (ciclo di Krebs: CH2O+O2
ATP+CO2+H2O).
La struttura a creste è fondamentale per il corretto funzionamento della catena ossidoriduttiva.
CELLULA ANIMALE
Il reticolo endoplasmaticoRugoso
ricoperto da ribosomi che sintetizzano le proteine destinate alle membrane o proteine di secrezione
ribosoma
IL COMPLESSO DI GOLGI
Le vescicole che si formano per gemmazione nel reticoloSi fondono con il complesso di Golgi
I contenuti rielaborati vanno verso altre parti della cellula sempre per mezzo di vescicole
Vescicole di secrezione
LISOSOMI
Contengono enzimi
digestivi che ai
chiamano idrolasi
Perossisomi
Vescicole ricche di enzimi ossidoriduttiviCatalasiSito di smaltimento dei radicali liberi E di tutte le forme chimiche altamente reattive
CELLULA ANIMALE
NUCLEOAvvolto da due membrane
Esterna e interna in continuità con il reticolo
Pori nucleari
Nucleoli strutture responsabili dell’assemblaggio e della sintesi dei ribosomi
NUCLEOCromatina
CROMOSOMI UMANI
SRTUTTURA DELLA DOPPIA ELICA
NELLA CONFORMAZIONE
DESTRORSA LE COPPIE DI BASI DISTANO 3,4 A.
OGNI GIRO DI ELICA CONTIENE 10 COPPIE DI BASI.
Geni Importanti per la vita delle cellule:Geni Importanti per la vita delle cellule:
1. 1. Promuovono il ciclo cellulare (Protooncogeni)Promuovono il ciclo cellulare (Protooncogeni)
22.bloccano il ciclo cellulare (Antioncogeni).bloccano il ciclo cellulare (Antioncogeni)
3. 3. Controllano i check point del ciclo cellulare (cicline)Controllano i check point del ciclo cellulare (cicline)
4. 4. Enzimi di riparo del DNA dopo la duplicazioneEnzimi di riparo del DNA dopo la duplicazione
5. 5. Geni che inducono l’apoptosi quando la cellula ha subito gravi Geni che inducono l’apoptosi quando la cellula ha subito gravi danni al DNA, quando sta “invecchiando”danni al DNA, quando sta “invecchiando”
L’ACQUA
• E’ il costituente maggiormente rappresentato nella cellula (70-90%)
• la più importante proprietà dal punto di vista biologico e di essere un solvente polare
• molecole polari si sciolgono in acqua sono idrofili
• molecole apolari sono insolubili in acqua sono idrofobi
OMEOSTASI
MALATTIA
EZIOLOGIA
PATOGENESI
SALUTE
Omeostasi
Malattia
Danno
Cellula - Tessuto - Organo
Patologia cellulare (che cosa succede alla cellulasi adatta, viene danneggiata, muore)
Patologia Cellulare (se viene alterato il genoma, ma la cellula sopravvive:TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA)
Risposta dell’organismo (la risposta infiammatoria ed immunitaria)
EZIOLOGIA: Le cause di DANNO
Le cause di danno o AGENTI di DANNO
CAUSE:
CHIMICHE - FISICHE - BIOLOGICHE
CAUSA di MALATTIA
RISOLUZIONE DI MALATTIA
Agenti fisici(Radiazioni, calore, forze meccaniche)
Alterazione del
•Codice genetico•Metabolismo/struttura cellulareAgenti Chimici
Agenti Biologici
Agenti Ambientali
Se la risoluzione non avviene…….……..risposte croniche
Trasformazione cellulare: Tumore
Risposta infiammatoria cronica
Alterazioni funzione d’organo
Meccanismi di Danno (come gli agenti di danno possono danneggiare la cellula)
1. Danno metabolico(interferiscono in una funzione cellulare fondamentale alla vita della cellula. Importanti gli agenti mutageni)
2. Danno ipossico (mancanza di ossigeno e quindi blocco della respirazione)
3. Danno da radicale libero(produzione di radicali liberi che non vengono smaltiti e alterano la struttura/funzione dei componenti cellulari))
AGENTI CHIMICI:
COSA: Sostanze chimiche naturali o di sintesi.Veleni, idrocarburi. Molte di queste sostanze sono principi
farmacologici
COME: Meccanismo con cui agiscono:metabolico, produzione di radicali liberi,
mutazione DNA, blocco della respirazione ossidativa
AGENTI FISICI:
COSA:Tutte le forze fisiche: energia cinetica -TraumiCalore - Ustione e congelamentoOnde sonoreRadiazioni - elettromagnetiche, ionizzanti e non
ionizzanti.
PERCHE’/COME: Meccanismo con cui agiscono:Danno metabolico e strutturale, Produzione di radicali liberi
Frequenza e lunghezza d’onda
Alta energia
Alta Frequenza
Corta lunghezza d’onda
Bassa energia
Bassa Frequenza
Ampia lunghezza d’onda
Le radiazioni infrarosse: scarsa azione eccitante, effetto termico
Le radiazioni a spettro visibile: solo se associate a fluorescenza (effetto fotodinamico)
Le radiazioni ultraviolette: assorbite da proteine e acidi nucleici.
reazione infiammatoria a accumulo di mutazioni (dimeri di timina)
Le radiazioni ionizzanti: alta energia in grado di espellere elettroni dall’atomo.
Nel caso in cui l’elettrone abbia ancora energia la cede agli altri elettroni di altre molecole che trova nel suo percorso.
SI FORMANO i RADICALI LIBERI che danneggiano la cellula provocando diverse reazioni chimiche
AGENTI BIOLOGICI:
COSA:Esseri viventi di diversa specie: Batteri, Virus, Protozoi, Funghi,
Metazoi
PERCHE’/COME: VIRUS: Alterano integrita’ del genoma, la struttura cellulare, il
metabolismo
Batteri: Alterano il metabolismo cellulare
Protozoi/funghi/metazoi
VIRUS
VIRUSDNA
RNA
Inducono mutazioni
Alterazioni cellulari dovute all’ infezione virale
Virus HIV ( RNA a un filamento)
IL CICLO DEL HIVla trascrittasi inversaconverte il genomavirale a RNA in
DNA a doppio filamento
questo si integra nel
dna cromosomico della cellula ospite ,
viene trascritto dalladna polimerasi diquest’ultima producendo sia mRNA
che verra’ tradotto in proteine virali
che RNA virale
Il virus dell’influenza aviaria
È un virus ad RNA
Se i virus sono specie specifici Come puo’ infettare l’uomo?
CELLULA BATTERICA
BATTERI come agenti patogeni
Producono sostanze tossiche
Colpisce specifici tessuti det.ndo l’infiammazione(Lebbra, Tubercolosi….)
Insorgono complicanze secondarie all’infezioneFebbre reumatica, Glomerulonefrite Acuta, scarlattina
BATTERI
Producono sostanze tossiche
ENDOTOSSINE
Gram -
Costituenti paretebatterica
Lipopolisaccaridi (+proteina)
Termostabili
FOSFOL. POLISACC.
LIP.A PROT.
Complesso Lipopolissacarid
ico
ESOTOSSINE
Gram +
Enzimi
Proteine
Termolabili
SUB A. SUB B.
ENDOTOSSINE
Gram -
Costituenti paretebatterica
Lipopolisaccaridi (+proteina)
Termostabili
FOSFOL. POLISACC.
LIP.A PROT.
Complesso Lipopolissacarid
ico
Attivazione monociti e macrofagi:infiammazione
Febbre:effetto sistemico dell’infiammazione
Shock endosettico
Tossina Difterica
BA
V
BA
V BA
VA
EF-2 EF-2
NAD
-ADPR
Malattia Agente Tossina Patogenesi
Difterite C.dyphteriae A (catalisi) +B(riconoscimento)
A blocca la sintesi proteica, inattivandoEF-2
Botulino C.botulinum Numerose tossineliberate quando ibatteri muoinoandando incontro alisi. Resistente alcalore ed al pH
I nibizione della liberazione diacetilcolina
Tetano C.tetani Sub A(catalisi) +Sub B(riconoscimento)
Blocco della secrezione deineurotrasmettitori I NI BI TORI.Contrazioni tetaniche
Colera V.cholerae A-B ADPribosiltransferasi
Eccesso di AMPc, secrezione liquidoisoosmotico: diarrea.
Gangrenagassosa
C.perf rigens 12 diversi tipi ditossine
Tossina α- Lecitinas .i Danno membranacellulareTossina Θ- Colesterolo, buco sullamembrana dei leucociti
ALCUNE ESOTOSSINE
Vaccinazioni
Bloccare l’effetto della tossina
Indurre una risposta immunitaria specifica
YY
YY
Y
YSomministrazione di contenente immunoglobuline specifiche per la tossina
Vaccinazioni ripetute con porzioni immunogeniche del patogeno
MECCANISMI DI DANNO
Meccanismi di Danno (come gli agenti di danno possono danneggiare la cellula)
1. Danno metabolico(interferiscono in una funzione cellulare fondamentale alla vita della cellula. Importanti gli agenti mutageni)
2. Danno ipossico (mancanza di ossigeno e quindi blocco della respirazione)
3. Danno da radicale libero(produzione di radicali liberi che non vengono smaltiti e alterano la struttura/funzione dei componenti cellulari))
Meccanismi di danno cellare
•Danno Ipossico
•Danno
da radicali liberi
•Danno metabolico
Fattori di sensibilità al danno cellulare
• Natura, durata ed intensità dello stimolo
• Tipo di cellula (cellule labili, stabili, perenni), stadio del ciclo cellulare, adattamento cellulare
• Elementi cellulari coinvolti:membrane, mitocondri RE e apparato genetico sono i più vulnerabili
• Caratteristiche fisiologiche e metaboliche delle cellule coinvolte
Meccanismi di danno cellare
Prerequisiti
Struttura di un atomo: elettroni e nucleo
Energia associata agli orbitali
Produzione di ATP/NADP/FAD:
glicolisi
respirazione ossidativa e Ciclo di Krebs
Un elettrone sale di livello quando acquista energiaUn elettrone scende di livello quando perde energia
Un elettrone spaiato non è stabile
Danno da radicali liberi
Radicali Liberi: specie chimiche altamente reattive caratterizzate dalla presenza di elettroni spaiati
Quali?: Benzile, fenossile, nitrossido, alcossile, alchile, allile, perossido
Come?: Processi metabolici della cellula (respirazione)Durante i processi fisiologici di risposta (infiammazione)Indotti da agenti chimici e fisici
Quale prevenzione per la cellula?
Danno da radicali liberi
Sistemi di smaltimento dei radicali liberi:Sistemi antiossidanti
Enzimatico: GSH perossidasi, Catalasi, SuperOxdismutasi
Non enzimatico: Vitamina E, Bilirubina, Ac.Urico,
a-Tocoferolo
Danno da radicali liberi
Radicali Liberi dell’Ossigeno: i più “popolari”
Perché?
Quali? O2 , HO, RO, ROO, NO. . . .-
Come e quando in condizioni patologiche?
Radiazioni
Burst ossidativo
Composti chimici
Malattie metaboliche: Cu+
Quali danni indotti dai radicali liberi?
PerOx LIPIDICAAlterazione struttura membrane plasmatica ecompartimenti intracellulari
Mutazioni geniche, genetiche, cromosomiche
Cross-Linking e denaturazione delle proteine
Meccanismi di danno cellare
•Danno Ipossico
•Danno
da radicali liberi
•Danno metabolico
Prerequisiti
Struttura di un atomo: elettroni e nucleo
Energia associata agli orbitali
Produzione di ATP/NADP/FAD:
glicolisi
respirazione ossidativa e Ciclo di Krebs
Produzione di ATP (minima)
Glicolisi - Citoplasma/anaerobia
Produzione di ATP (massiva)
Ciclo di Krebs - Mitocondri/aerobia
Senza ATP:
i processi anabolici sono
bloccati (no sintesi proteica)Le pompe di membrana
Non funzionanoLa cellula va incontro a morte
Effetti del danno cellulare da ipossia e ischemia
BURST Ossidativo
Stato di ipossia prolungato
Improvvisa reossigenazione
Incremento respirazione cellulare
Produzione di radicali liberi, superiore alla capacità Dei sistemi antiossidanti
Danno cellulare reversibile ed irreversibile
• Il danno cellulare è un processo continuo, non è possibile identificare il punto esatto in cui diventa irreversibile, Alcune variazioni morfologiche ed ultrastrutturali sono associate alle diverse forme di danno.
• Una volta iniziato il danno irreversibile la cellula va incontro a morte.
Effetti del danno cellulare
Lesione biochimica: es. glicolisi, ciclo dell’acido citrico, fosforilazione
Alterazioni morfologiche: es. disgregazione dei ribosomi, aumento della permeabilità delle membrane,dispersione del citoscheletro, rigonfiamento dei mitocondri, del RE o dell’intera cellula: degenerazioni cellulari
Rimozione del danno o morte cellulare
Prerequisiti per la prossima settimana
(adattamento cellulare, danno, morte cellulare; risposta immunitaria)
Differenziamento cellulare:
morfologia, capacità proliferativa, attività metabolica, modificazioni strutturali
Meccanismi di morte cellulare: necrosi ed apoptosi
Cellule del sistema immunitario: monociti/macrofagi, mastociti, granulociti, linfociti T e B, cellule dendritiche.
Caratteristiche morfologiche e funzionali. Distribuzione nell’organismo.
Midollo osseo, linfonodi, sistema linfatico e sistema circolatorio ematico.
Lab.Immunologia dei Tumori, Diaprtimento di medicina Sperimentale ePatologia, Viale Regina Elena, 324 - 00161 Roma
CELLULA ANIMALE
“DISASSEMBLAGGIO” ordinato della cellula dall’INTERNO- Riduzione del volume cellulare e nucleare
- Perdita di adesione alle cellule circostanti
- Formazione di “bleb” sulla superficie cellulare
- Frammentazione del DNA
- Frammentazione della membrana, nucleo e infine della intera cellula con formazione di corpi apoptotici
- Fagocitosi dei frammenti cellulari ad opera di macrofagi senza risposta infiammatoria
APOPTOSI O MORTE CELLULARE PROGRAMMATA
FISIOLOGICAMorfogenesi e sviluppoRinnovamento di popolazioni cellulari a rapido ricambioRegolazione del sistema immunitario
PATOLOGICAmorte cellulare indotta da stimoli termici, radiazioni, farmaci citotossici antiblastici, ipossiamorte cellulare indotta da virus
Alterazioni delle vie di segnalazione che controllano l’apoptosi possono contribuire alla patogenesi di malattie tra cui il cancro, le malattie autoimmuni, i disordini neurodegenerativi.
APOPTOSI
L’apoptosi o MORTE CELLULARE PROGRAMMATA svolge un ruolo importante nello sviluppo di organismi multicellulari
QuickTime™ and aSorenson Video decompressorare needed to see this picture.
LISOSOMILe idrolasi sono sintetizzate nel reticolo endoplasmatico ruvido e trasportate al Golgi dove è aggiunta una molecola di mannosio 6- fosfato
Endosoma tardivo si fonde con le vescicole che trasportano il materiale da digerire
Lisosoma degrada le sostanze in prodotti abbastanza piccoli da passare attraverso la membrana
Struttura cellula: Struttura cellula: necessaria per sua funzione e necessaria per sua funzione e sopravvivenzasopravvivenza
Controllo fasi cellulari:Controllo fasi cellulari:Classi di geni che regolano vita e morte Classi di geni che regolano vita e morte delle celluledelle cellule
Patologia: Alterazione dell’omeostasi in Patologia: Alterazione dell’omeostasi in seguito seguito A dannoA danno