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PATOLOGIA D’ORGANO

INSULTO

ALTERAZIONE MOLECOLARE(Patologia Molecolare)

ALERAZIONE DELL’OMEOSTASI CELLULARE

ADATTAMENTO ALTERAZIONE DI FUNZIONE(Patologia Cellulare)

Correzione dell’alterazione NECROSI

ALTERAZIONI D’ORGANISMO(Alterazioni dell’ omeostasi d’organismo)

FENOMENI REATTIVI(Rigenerazione e Riparazione)

IPERPLASIAIPERTROFIA

IPOPLASIAIPOTROFIA

OMEOSTASI: capacità di un sistema di mantenere costanti le proprie caratteristiche.

IN CAMPO BIOLOGICO: capacità di una funzione di mantenere costanti i propri valori

0MEOSTATICI si dicono i meccanismi che servono a mantenere l’omeostasi

PATOLOGIA D’ORGANO

INSULTO

ALTERAZIONE MOLECOLARE(Patologia Molecolare)

ALERAZIONE DELL’OMEOSTASI CELLULARE

ADATTAMENTO ALTERAZIONE DI FUNZIONE(Patologia Cellulare)

Correzione dell’alterazione NECROSI

ALTERAZIONI D’ORGANISMO(Alterazioni dell’ omeostasi d’organismo)

FENOMENI REATTIVI(Rigenerazione e Riparazione)

IPERPLASIAIPERTROFIA

IPOPLASIAIPOTROFIA

IPERTROFIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del volume delle singole cellule

IPERPLASIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del numero di celluleche lo compongono

APLASIA: Diminuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del numero di celluleche lo compongono

ATROFIA: Dimunuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del volume delle singole cellule

ADATTAMENTO

A livello di cellula

A livello di tessutoIPERTROFIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del volume delle singole cellule

IPERPLASIA: Aumento del volume di un organo in seguito ad aumento del numero di celluleche lo compongono

ATROFIA: Dimunuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del volume delle singole cellule

APLASIA: Diminuzione del volume di un organo in seguito a diminuzione del numero di celluleche lo compongono

Cause di ipertrofia/iperplasia

• Aumentata richiesta funzionale (ipertrofia del muscolo cardiaco e scheletrico)

• Accumulo di sostanze (lipidi nel fegato [epatomegalia]; altre in diverse cellule)

• Stimolazione ormonale (ipertrofia muscolare dell’utero in gravidanza e iperplasia della mucosa uterina

durante il ciclo)

• Aumentata nutrizione (aumento del tessuto adiposo)

• Stimolazione delle difese biologiche (iperplasia di organi linfoidi, per esempio linfonodi)

Cause di atrofia/aplasia

• Ridotta funzione (ipotrofia muscolare)

• Ridotto apporto calorico• Ridotta stimolazione ormonale• Ridotta irrorazione o apporto di ossigeno• Ridotta innervazione• Compressione• Malattie febbrili o autoiimunitarie prolungate• Tumori (cachessia)

Figure 1-1 Stages in the cellular response to stress and injurious stimuli.

Downloaded from: Robbins & Cotran Pathologic Basis of Disease (on 15 September 2005 04:26 PM)

© 2005 Elsevier

GLI EVENTI CHE PORTANO ALLA MORTE CELLULARE SONO –DA UN CERTO PUNTO IN POI – STEREOTIPATI ED INDIPENDENTI

DALL O STIMOLO CHE INDUCE LA MORTE STESSA

Figure 1-31 A, Schematic representation of heterophagy (left) and autophagy (right). (Redrawn from Fawcett DW: A Textbook of Histology, 11th ed. Philadelphia, WB Saunders, 1986, p 17.) B, Electron micrograph of an autophagolysosome containing a degenerating mitochondrion and amorphous material.


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IL DANNO – E LA MORTE CELLULARE – SONO SPESSO CAUSATI DA ACCUMULI DI SOSTANZE DI DIVERSA NATURA ED ORIGINE

ALL’INTERNO DELLA CELLULA

Figure 1-31 A, Schematic representation of heterophagy (left) and autophagy (right). (Redrawn from Fawcett DW: A Textbook of Histology, 11th ed. Philadelphia, WB Saunders, 1986, p 17.) B, Electron micrograph of an autophagolysosome containing a degenerating mitochondrion and amorphous material.


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Figure 1-35 Mechanisms of intracellular accumulations: (1) abnormal metabolism, as in fatty change in the liver; (2) mutations causing alterations in protein folding and transport, as in alpha1-antitrypsin deficiency; (3) deficiency of critical enzymes that prevent breakdown of substrates that accumulate in lysosomes, as in lysosomal

storage diseases; and (4) inability to degrade phagocytosed particles, as in hemosiderosis and carbon pigment accumulation.


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MENTRE LA CELLULA NECROTICA (cellula in necrosi) RILASCIA I SUOI COSTITUENTI ALL’ESTERNO, LA CELLULA APOPTOTICA (cellula in apoptosi) SI FRAMMENTA E I FRAMMENTI VENGONO RIMOSSI DA CELLULE MACROFAGICHE

In seguito alla necrosi un tessuto può essere RIGENERATO

Per rigenerazione si intende la sostituzione delle cellule andate perdute con cellule dello stesso tipo

Certi tessuti non possono essere rigenerati e vengono semplicementeriparati con una cicatrice. La formazione di una cicatrice è uno dei meccanismicon i quali la “reazione al danno”, innescata dalla necrosi, causa patologia

Figura 14.5 - Le reazioni a finalità difensiva attivate durante il processo della riparazione delle ferite.

Dal volume: Pontieri “Patologia Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.

La rigenerazione e riparazione dei tessuti dipende dalla sviluppodi una risposta stereotipata che coinvolge componenti cellulari e non cellulari implicate anche nelle difese biologiche contro le infezioni

Il processo riparativo coinvolge elementi cellulari e non che regolanola formazione di tessuto connettivo che sostituisce il tessuto che non

è stato rigenerato con la formazione di una “cicatrice” (fibrosi o processofibrotico)

La capacità rigenerativa di un tessuto dipende dal suo essere costituitodi cellule perenni, stabili o labili.

Secondo la classica definizione di Bizzozzero la capacità rigenerativa di un tessuto dipende dal suo essere costituito di cellule perenni, stabili o labili. Tale definizione è in parte imprecisa.

Cellule Perenni(non hanno capacità mitotica)

neuroni

Cellule muscolari scheletriche e cardiache

adipociti (?)

Cellule Stabili(hanno una capacità mitotica limitata, in risposta

a stimoli appropriati)

epatociti

cellule muscolari lisce

Fibroblasti ed endoteli

Cellule labili(hanno capacità mitotica)

Cellule emopoietiche (del sangue. Però non tutte le differenziate)

cellule epiteliali: cute, intestino

The extent to which the effects of ageing on the resident stem cells determine the phenotype of an aged tissue is likely to correlate with the extent to which stem cells are responsible for normal tissue homeostasis and repair. Along this spectrum, tissues generally fall into one of three categories. First, tissues with high turnover (such as blood, skin and gut) have a prominent stem-cell compartment and, by definition, have high regenerative capacity. Second, tissues with low turnover but high regenerative potential might use different strategies to ensure effective repair in the setting of acute injury. In skeletal muscle, for example, differentiated myofibres are unable to proliferate to generate new tissue, so muscle must rely on resident stem cells for all turnover and repair. For the liver, it seems that differentiated hepatocytes can proliferate sufficiently to mediate effective tissue remodelling, repair and replacement normally, whereas stem cells might be recruited in the setting of severe injury. Third, tissues with low turnover and low regenerative potential might have stem cells that mediate only limited tissue repair. Although there is much interest in harnessing the potential of stem cells in the brain and heart for therapeutic purposes, for example, there is limited endogenous repair capacity of these tissues following acute injuries.

Nature vol. 441 (29 Giugno 2006), pag. 1080

I progressi fatti nella caratterizzazione delle cellule staminali suggeriscono una riclassificazioneDelle capacità rigenerative di un tessuto che tiene conto:1. Delle capacità proliferative delle cellule differenziate2. Dell’entità del comparto di cellule staminali in grado di differenziare

Figura 14.3 - Rapporti esistenti tra tipo cellulare danneggiato, rigenerazione e “restituito ad integrum”.


Nell’organismo esistono – forse per tutta la durata della vita -“cellule staminali” (stem cells) che sono in grado di formare cellule differenziate in grado di svolgere specifiche funzioni

Le cellule staminali possono essere “multipotenti” o “unipotenti”

Il concetto che sta emergendo è che la multipotenzialità delle cellule staminali rappresenta più la regola che l’eccezione.

La multipotenzialità delle cellule staminali potrebbe consentire:

-di isolarle da un tessuto “accessibile”.

-di poterle espandere in coltura senza che perdano la loro staminalità (capacità di auto-rinnovamento).

-di veicolarle (per esempio attraverso il sangue) al tessuto danneggiato.

Le cellule staminali embrionali sono presenti nella massa cellulare internadella blastocisti, poco prima dell’impianto nella mucosa uterina.

Le cellule staminali embrionali possono essere coltivateper lunghi periodi e indotte a differenziare in tutti i tessuti dell’organismo. Per questa caratteristica vengono anche definite “totipotenti”.

Sono state ottenute cellule staminali embrionali umane e questepossono differenziare in cellule di diversi tessuti. Queste però non potrebbero essere trapiantate in altri pazientiIn quanto immunologicamente diverse e quindi rigettabili

Questo inconveniente puo essere teoricamenteaggirato mediante la “clonazione terapeutica”

Clonazione:

Duplicazione di un animale (o dell’uomo) mediante trasferimento del nucleo di una cellula somatica

differenziata in un ovocita enucleato e successivo impianto

nell’utero della cellula risultante in modo da determinare lo sviluppo

intrauterino di un organismo completo e la sua successiva

nascita

Qual è la cellula staminale migliore? Quella adulta o quella embrionale?

Risposta scientifica Risposta eticalegislazione

INVECCHIAMENTO

E’ un processo programmato ? In tal casoquali geni sono coinvolti?

E’ un processo acquisito ? Potrebbe essere la somma di danni più o meno contrastati da sistemi riparativi. In tal caso, si può distinguere il processo diinvecchiamento (oggetto di studio della gerontologia) dalle malattie che siaccompagnano ad esso (oggetto di studio della geriatria) ?

L’anziano ha modificazioni delle funzioniendocrine, immunologiche, circolatorie,muscolari per fattori genetici ed esogeni.L’invecchiamento non ha una sola causa

Durata media della vita (o aspettativa media di vita) : età cui sopravviveil 50% dei nati. E’ aumentata per il miglioramento dellecondizioni igieniche, vaccinazioni, terapia

Durata massima della vita: limite massimodi durata di vita di una specie (uomo: 90-100 anni; topo: 2 anni; cane: 20 anni). Questa non si è modificata (base genetica ?)

Senescenza replicativa(fenomeno di Hyflick e teoria dei telomeri)

Ipotesi della programmazioneEsperimento di Hayflick:

- I fibroblasti umani in vitro possono fare circa50 passaggi in coltura, poi non si replicanopiù: è perché si danneggiano o perché c’è unprogramma che controlla la replicazione?

- Se a 20 passaggi li congelo e poi li ricoltivodopo 1-2 anni, le cellule completano ledivisioni che mancano (arrivano a 50)

- Se prendo i fibroblasti da un adulto o da unanziano ho meno passaggi che se li prendo daun embrione o da un bambino.

-Se trapianto i nuclei di cellule già proliferate,la cellula trapiantata si divide per un numerodi volte che dipende da quanti passaggi hafatto la donatrice.

Le cellule di pazienti con Progeria sicomportano come quelle di un anzianoQuindi c’è un orologio biologico che regolala capacità di divisione cellulare

L’invecchiamento potrebbe derivare dallaincapacità di sostituire le cellule morte. Però:La cellula tumorale è immortale e sfugge aquesta regola, continuando a dividersiall’infinito

Sindrome di Werner: Autosomica recessiva

- Quadro clinico: perdita dei capelli, atrofia cutanea, malattia cardiaca precoce, neoplasie

-Il gene responsabile codifica per enzimi implicati nella riparazione e/o replicazione del DNA (conformazione del DNA) Ne consegue instabilità cromosomica eaccumulo di mutazioni.

Progeria (malattia di Hutchinson-Gilford)

Quadro clinico: Alopecia, atrofia della cute e dello scheletro, aterosclerosi accelerata

C’è accorciamento dei telomeri, basso livello di enzimi antiossidanti (es.glutatione perossidasi). Forse c’è ossidazione e accorciamento dei telomeri da parte dei radicali liberi dell’ossigeno

Il gene responsabile è LMNA che codifica per lamina, proteina dell’involucro nucleare. In seguito a mutazione di un singolo nucleotide si ha si ha attivazione di un sito di splicing criptico che comporta la sintesi di una proteina con 50 AA in meno al C-terminale

Figura 9.3 - Sindrome di Werner in soggetto di 28 anni.


INVECCHIAMENTO

Senescenza replicativa(fenomeno di Hyflick e teoria dei telomeri)

Eventi endogeni (“usura somatica”)

Effetti del metabolismo: “glucotossicità”, Produzioni di radicali dell’ossigeno

Sommazione di danni: ridotta produzione di ormoni; riduzione difese biologiche, alterazionedi funzioni di organi

Cause genetiche vere e proprie

Eventi esogeni

Radiazioni e inquinanti

Processi infettivi

Abitudini di vita: alimentazione,fumo, alcool e droghe, sedentarietà