Concetti Chiave
- Il danno reversibile consente alla cellula di sopravvivere e tornare allo stato normale una volta rimosso lo stimolo patologico.
- L'autofagia è un processo critico per mantenere l'omeostasi cellulare, attivato in condizioni di stress per degradare componenti danneggiati e generare energia.
- Il danno irreversibile porta alla morte cellulare quando lo stimolo patologico è troppo grave o la cellula è troppo sensibile per adattarsi.
- La necrosi e l'apoptosi sono due vie di morte cellulare, con la prima che causa infiammazione e la seconda che evita tale risposta.
- Le cellule possono adattarsi a stimoli persistenti, modificando la loro funzione o struttura per mantenere la vitalità in un ambiente ostile.
Indice
Risposta cellulare agli stimoli patologici
Uno stimolo patologico che colpisce un tessuto normale, induce in esso l’attivazione di una risposta che ne determina la sopravvivenza e il ritorno allo stato normale una volta scomparso lo stimolo.
Evidenze citologiche che caratterizzano un danno cellulare reversibile:
- Rigonfiamento generalizzato della cellula
Processo di autofagia
- - - - - Autofagia: processo attraverso cui la cellula degrada i suoi componenti. È un processo critico per il mantenimento dell’omeostasi cellulare, che si attua in condizioni di stress, ipossia o starvation. Tale processo viene innescato dalla cellula con i seguenti scopi:
▪ per eliminare i componenti danneggiati
▪ per ottenere componenti elementari
▪ per generare energia in condizioni critiche
Si viene a formare una vescicola parziale (Fagoforo) a partire da una membrana isolata nel citoplasma, la quale si elonga e va ad inglobare i componenti cellulari fino a formare l’autofagosoma. Le proteine LC3 vengono processate dal complesso ATG e vanno ad ancorarsi alle vescicole LC3 come marker di autofagia. L’autofagosoma si fonde con il lisosoma andando a formare l’autolisosoma, vescicola che contiene gli enzimi idrolitici lisosomiali e i componenti cellulari che vengono degradati.
Farmaci inibiscono la formazione dell’autofagosoma o la sua fusione con il lisosoma: 3-MA e Baf
Rigonfiamento idropico e stress del reticolo
- Rigonfiamento idropico: si tratta di un rigonfiamento generalizzato dovuto all’alterazione del sistema di regolazione del volume cellulare --> alterazione della pompa Na/K causata da danno diretto o deprivazione di ATP.
- Stress di reticolo: si evidenzia come un rigonfiamento del reticolo endoplasmatico (RE). Una delle cause principali è l’accumulo di proteine misfolded o unfolded nel lume del RE (es. iperattivazione in alcune patologie da prioni / neurodegenerative). Normalmente le proteine non correttamente foldate, vengono trasportate nel citosol, ubiquitinilate e degradate dal proteasoma. La proteina chinasi PERK, in condizioni di stress dimerizza e si autofosforila, attivando a sua volta altri target come IF2, PKR e GCN2 che causano una alterazione nella sintesi proteica.
Eventi precoci:
• Interruzione sintesi proteica
• Degradazione proteine misfolded
• Incremento espressione chaperon molecolari
Se lo stimolo è persistente Apoptosi
Danno irreversibile e necrosi
Se lo stimolo patologico che colpisce un tessuto normale è grave oppure la cellula colpita è sensibile, non vengono attivati quei meccanismi di risposta che consentono alla cellula/tessuto di adattarsi, e si verifica così un danno irreversibile che porta alla morte cellulare. Caratteristiche citologiche/morfologiche:
- - - - - - - Comparsa di figure mieliniche --> strati multipli di forsolipidi che si accumulano a causa della lisi della membrana cellulare (evento che determina il passaggio da danno reversibile a danno irreversibile)
I limiti tra cambiamento fisiologico e alterazione patologica non sono rigidi.
Ad essempio, se i raggi UV colpiscono la cute, si può avere:
- una risposta fisiologica: produzione di melanina, abbronzatura
- una risposta patologica: Formazione bolle / Perdita epidermide, ustione.
Lo stesso stimolo può provocare risposte diverse nello stesso tessuto.
Se lo stimolo è continuo, persistente ma non letale, si avrà un adattamentocellulare all'ambiente ostile: cambiamenti cellulari per la gran parte reversibili quando lo stimolo cessa.
La necrosi causa il riversamento del contenuto cellulare nell’ambiente extracellulare, innescando l’attivazione dei granulociti e quindi l’infiammazione. L’apoptosi, invece, non attiva l’infiammazione poiché i corpi apoptotici vengono rapidamente fagocitati (in vivo).
Adattamento cellulare e omeostasi
La persistenza dello stimolo non letale può richiedere alla cellula un aumento della funzione, una riduzione di funzione o alterata nutrizione, oppure può essere dovuto ad un ambiente ostile. L’adattamento consiste proprio nella capacità della cellula di aumentare l’attività cellulare, ridurla o cambiare tipo cellulare, a seconda delle esigenze.
Tra le cellule, come tra gli individui, ci sono diverse gradazioni di normalità che dipendono da un diverso adattamento a modificazioni dell’ambiente.
L’intervento di meccanismi omeostatici permette alle cellule di adattarsi alla nuova situazione e di superare gli stress, così che le cellule adattate possano acquisire un nuovo equilibrio, alterato ma solido, che ne preserva la vitalità e ne modula le funzioni in risposta agli stimoli.
Domande da interrogazione
- Quali sono le caratteristiche citologiche di un danno cellulare reversibile?
- Come si manifesta lo stress del reticolo endoplasmatico?
- Quali sono le differenze tra necrosi e apoptosi?
- Cosa accade quando uno stimolo patologico è grave o la cellula è sensibile?
- Come si adattano le cellule a uno stimolo persistente ma non letale?
Un danno cellulare reversibile è caratterizzato da rigonfiamento generalizzato della cellula, condensazione della cromatina nucleare, rigonfiamento del reticolo endoplasmatico e dei mitocondri, dispersione dei ribosomi, comparsa di corpi densi e autofagia.
Lo stress del reticolo endoplasmatico si manifesta come un rigonfiamento del reticolo endoplasmatico dovuto all'accumulo di proteine misfolded o unfolded nel lume del RE, che porta all'attivazione di proteine chinasi come PERK.
La necrosi causa il riversamento del contenuto cellulare nell’ambiente extracellulare, innescando l’infiammazione, mentre l’apoptosi non attiva l’infiammazione poiché i corpi apoptotici vengono rapidamente fagocitati.
Quando uno stimolo patologico è grave o la cellula è sensibile, si verifica un danno irreversibile che porta alla morte cellulare, caratterizzato da rottura dei lisosomi, pinocitosi, cariolisi, carioressi, e rottura della membrana cellulare.
Le cellule si adattano a uno stimolo persistente ma non letale aumentando o riducendo la funzione, alterando la nutrizione o cambiando tipo cellulare, grazie a meccanismi omeostatici che permettono di acquisire un nuovo equilibrio.