Appunti di Fisiopatologia

Il concetto di malattia, lo studio della patologia a livello cellulare

Salute = è uno stato di completo benessere fisico, mentale e sociale e non consiste soltanto nell’assenza di malattia o infermità. Il mantenimento della salute è uno dei diritti fondamentali di ogni essere umano, qualunque ne siano la razza, la religione, le opinioni politiche e le condizioni economico-sociali.

La malattia è una qualsiasi condizione del corpo o della mente che diminuisce le probabilità di sopravvivenza dell’individuo o della specie.

La malattia è una perturbazione dello stato stazionario globale dell’organismo, pericolosa per la sua sopravvivenza. Essa riflette la perturbazione dello stato stazionario dei vari microsistemi di cui è costituito l’organismo.

La malattia è un’alterazione strutturale e funzionale della cellula, di un tessuto o di un organo che si ripercuote sullo stato generale dell’organismo, modificandone l’equilibrio o l’omeostasi ed alterandone il suo stato normale.

La malattia è un processo dinamico.

Sindrome = un insieme di sintomi e segni clinici che costituiscono le manifestazioni cliniche di una o diverse malattie, indipendentemente dall’eziologia che le contraddistingue.

Ruolo dell’ospite nei confronti dell’agente patogeno

• Recettivo (si ammala)
• Refrattario (non si ammala)
• Resistente (soggetto vaccinato, meccanismi di difesa attivi subito)

Processo di sviluppo di una malattia

• Cause = eziologia della malattia (infezioni, traumi, alterazioni nutrizionali, alterazioni immunologiche, alterazioni genetiche, tossine..)

Il passaggio tra la causa e il danno, ossia il meccanismo con cui quella causa genera quel tipo di danno, è chiamato patogenesi.

La risposta infiammatoria è il processo di patogenesi più comune.

• Danno cellulare/tessutale = meccanismi che portano al danno cellulare e tessutale.

Qualunque alterazione si ripercuote sulla cellula. (alterazioni strutturali, alterazioni molecolari, funzionali e morfologiche di cellule e tessuti, alterazioni morfologiche e funzionali di organi e apparati)

Il meccanismo patogenetico spiega anche il secondo passaggio dal danno al sintomo.

• Manifestazioni cliniche = segni (per esempio il dolore, arrossamento, febbre…) e sintomi della malattia.

~ La febbre è causata dalla liberazione di certe sostanze (citofine).

Il lavoro del dottore va a “ritroso”: parte dalle manifestazioni cliniche fino ad arrivare a individuare la causa.

La cellula: struttura e funzioni

Cellule = unità base della vita.

La teoria cellulare si basa su tre affermazioni:

1. La cellula è l’unità di base dei viventi
2. Tutti gli organismi viventi sono costituiti da cellule (essi possono essere unicellulari o pluricellulari)
3. Nuove cellule possono derivare soltanto da cellule preesistenti

Le cellule hanno dimensioni piccole → le cellule sono piccole per ottimizzare il rapporto superficie/volume, ciò consente alla cellula di ottenere una superficie di scambio con l’esterno adeguata per il passaggio di nutrienti e scarti. ➔ Volumi ridotti superfici più ampie.

Cellule procariote o eucariote

Le cellule procariote ed eucariote possiedono due strutture comuni:

• Membrana plasmatica
• Citoplasma

Le cellule procariote sono molto più piccole di quelle eucariote e hanno una struttura di base più semplice. Le cellule procariote sono prive di nucleo racchiuso da una membrana.

Gli organismi unicellulari costituiti da cellule procariote (procarioti) sono classificati in due domini:

• Archei
• Batteri

Le cellule eucariote hanno un nucleo delimitato da una membrana ben distinta, che racchiude il DNA.

Gli organismi eucarioti sono per esempio protisti, funghi, piante e animali.

La struttura di una cellula animale

➢ Membrana plasmatica = è costituita da un doppio strato di fosfolipidi (testa idrofilica polare che guarda l’esterno della cellula, la parte che guarda l’interno è apolare e fortemente idrofoba → questo consente scambi fortemente regolamentati di acqua e di sali).

Questi scambi di sali sono possibili grazie alla presenza nel doppio strato di fosfolipidi di proteine.

Esistono delle proteine di membrana specifiche che si occupano al trasporto di specie ioniche (in particolare di sodio, potassio, cloro, calcio, protone H+).

Il trasporto di calcio deve essere regolato, perché un suo eccesso può portare a un danno (come la morte cellule).

Trasporto di H+ --> Il mantenimento di un pH adeguato è fondamentale per il nostro corpo.

+ 3-CO + H O H CO H + HCO2 2 2 3 polmone rene

➢ Mitocondri = servono per sintetizzare l’ATP.

Un rigonfiamento dei mitocondri porta alla perdita della capacità del mitocondrio di sintetizzare ATP.

La cellula gestisce la produzione e il consumo di energia.

I cloroplasti e i mitocondri sono le “centrali energetiche” cellulari.

Tali organuli gestiscono la produzione di energia tramite i processi di fotosintesi e respirazione. (le piante e le alghe usano l’energia del sole per produrre carboidrati [glucosio] e ossigeno a partire dall’anidride carbonica e dall’acqua, attraverso il processo di fotosintesi).

→ I mitocondri demoliscono carboidrati e producono ATP.

Gli organismi eucarioti producono energia (ATP) attraverso il processo della respirazione cellulare, che consente di liberare l’energia immagazzinata nel glucosio usando ossigeno.

La formula chimica della respirazione è: C H O + 6O --> 6CO + 6H O6 12 6 2 2 2

La respirazione cellulare ha sede nei mitocondri.

Essi sono suddivisi in comparti: la membrana esterna, lo spazio intramembrana, la membrana interna, le creste e la matrice.

Il glucosio viene demolito nella matrice, mentre nelle creste si produce l’ATP.

➢ Apparato di Golgi = completare e migliorare la sintesi delle proteine --> modifica e confeziona le proteine.

Transitando nell’apparato di Golgi, proteine e lipidi subiscono degli interventi e trasformazioni sostanziali.

Le sostanze vengono impacchettate in vescicole di trasporto e dirette verso la membrana plasmatica, dove avrà luogo la secrezione (o esocitosi).

→ Vengono aggiunte alle proteine residui carbo-idratici glicoproteine.

Dall’apparato di Golgi si distaccano le vescicole.

➢ Ribosomi = si trovano nel reticolo endoplasmatico.

Alterare i ribosomi significa alterare la sintesi proteica --> i ribosomi sono la sede della sintesi proteica.

Sintesi proteica: la sintesi proteica è una delle funzioni primarie della cellula. L’informazione genetica necessaria per sintetizzare le proteine è contenuta nel nucleo. informazione viene trasmessa da una generazione alla successiva dai geni, che si possono considerare le “unità ereditarie” della cellula. Essi sono costituiti da DNA e si trovano nei cromosomi.

➢ Citoscheletro = è un’ “impalcatura” del citoplasma ed è costituito da diverse componenti: filamenti di actina, i filamenti intermedi e microtubuli. Serve a mantenere la forma della cellula e a regolamentare e mantenere in una certa configurazione le giunzioni intercellulari, serve a mantenere anche i rapporti con il micro-ambiente.

Il citoscheletro, che significa «scheletro della cellula», ne mantiene la forma, contribuisce alla formazione delle giunzioni tra cellule e permette il movimento sia della cellula stessa sia dei suoi organuli.

Il citoscheletro degli eucarioti è costituito da tre tipi di elementi:

1. Filamenti di actina: Questi filamenti sono disposti in fasci o a reticella e svolgono un ruolo strutturale di fondamentale importanza. Si tratta di filamenti flessibili e relativamente resistenti, tanto da consentire alle cellule di spostarsi con movimento ameboide o strisciando.
2. Filamenti intermedi: Simili a una corda ritorta, i filamenti intermedi sono costituiti da diversi polipeptidi fibrosi e svolgono una funzione strutturale, sostenendo l’involucro nucleare e la membrana plasmatica. I filamenti intermedi hanno un diametro medio di 10 nm.
3. Microtubuli: Sono costituiti da una proteina globulare chiamata tubulina. I microtubuli agiscono come rotaie lungo le quali si spostano i vari organuli cellulari. Lo scorrimento è reso possibile dalla presenza di molecole motrici associate ai microtubuli.

Le ciglia e i flagelli contengono microtubuli: Ciglia e flagelli sono estroflessioni a forma di frusta che si trovano in alcune cellule procariotiche ed eucariotiche. Negli animali svolgono ruoli cruciali lungo il tratto respiratorio e riproduttivo.

Le ciglia (al singolare, ciglio) sono strutture brevi (2-10 μm). I flagelli sono appendici più lunghe (200 μm).

Ci sono delle specifiche proteine che mediano le interazioni sia con altre cellule sia con le proteine della matrice → extra-cellulare queste proteine si chiamano integrine (proteine trans-membranarie) = integrano i segnali che derivano dall’esterno con la cellula.

• Mantenimento della forma
• Mantenimento delle strutture che regolano la giunzione cellula-cellula
• Permette il movimento sia della cellula stessa sia dei suoi organuli

(Le cellule del sangue si muovono [“nuotano”] continuamente nel liquido, infatti hanno un apparato citoscheletro che gli permette questo movimento… quando escono dal flusso sanguigno le cellule cambiano il citoscheletro e iniziano a “camminare”).

Le proteine del citoscheletro sono principalmente formate da amminoacidi con residui di solfuro.

➢ Reticolo endoplasmatico: sintetizza e trasporta proteine e lipidi.

Il reticolo endoplasmatico ruvido (RER) è contraddistinto dalla presenza di ribosomi sulla membrana e sintetizza le proteine.

Il reticolo endoplasmatico liscio (REL) non presenta ribosomi alla superficie e sintetizza lipidi di vario tipo.

Proteine e lipidi vengono inglobati all’interno di vescicole di trasporto e diretti all’apparato di Golgi.

➢ Vescicole e Vacuoli:

• Lisosomi = contengono enzimi che digeriscono le macromolecole e i rifiuti cellulari
• Perossisomi = hanno un aspetto simile a lisosomi svuotati e demoliscono gli acidi grassi

Gli organuli del sistema delle membrane interne lavorano in sinergia:

Comunicazione tra una cellula e una cellula adiacente

Le cellule vegetali sono connesse tra loro tramite sottili canali, i plasmodesmi.

Essi consentono lo scambio di materiali tra cellule adiacenti e, di conseguenza, tra tutte le cellule della pianta.

Le cellule animali sono connesse tra loro tramite tre tipi di giunzioni:

• Giunzioni di ancoraggio, o desmosomi;
• Giunzioni occludenti, o serrate;
• Giunzioni comunicanti, o giunzioni gap.

Omeostasi e meccanismi cellulari che consentono il mantenimento dell’omeostasi cellulare e tissutale

Tipi di tessuto

Negli animali sono evidenti i livelli dell’organizzazione biologica, come illustrato attraverso l’esempio del sistema urinario umano.

➔ Tessuto epiteliale = riveste gli organi e le cavità del corpo.

Il tessuto epiteliale ha funzione di secrezione, assorbimento selettivo e protezione.

Le cellule epiteliali sono connesse tra loro grazie a tre tipi di giunzioni: occludenti, di ancoraggio e comunicanti.

Le cellule epiteliali sono da un lato esposte all’esterno del corpo o verso una cavità corporea, mentre dall’altro lato appoggiano su una struttura chiamata membrana basale, costituita semplicemente da due sottili strati di proteine che ancorano l’epitelio al tessuto connettivo sottostante.

Vi sono vari tipi di tessuto epiteliale:

• Squamoso semplice (riveste i polmoni e i vasi sanguigni, ha funzione protettiva)
• Cubico semplice (riveste i tubuli renali e varie ghiandole, ha la funzione di assorbimento)
• Colonnare semplice (riveste l’intestino tenue e gli ovidotti, ha funzione di assorbimento)
• Colonnare ciliato pseudostratificato (riveste la trachea, rimuove le impurità spingendole verso la gola)

➔ Tessuto connettivo = collega e dà sostegno agli altri tipi di tessuto.

I diversi tipi di tessuto connettivo svolgono tutti il ruolo di collegare tra loro gli organi e garantirne il sostegno e la protezione. Si tratta del tessuto più abbondante dei vertebrati.

Le cellule del tessuto connettivo sono immerse in una matrice, ossia un materiale di natura non cellulare e di aspetto assai variabile, da solido a semifluido a fluido. La matrice solitamente contiene delle fibre, tra cui le più diffuse sono le fibre di collagene.

Tipi di tessuto connettivo “solido”:

• Tessuto connettivo fibroso lasso (ha componenti ben spaziati, si trova sotto la pelle e sotto la maggior parte degli strati epiteliali, funge da supporto e da connessione degli organi)
• Tessuto adiposo (ha cellule ripiene di grassi, si trova sotto la pelle, intorno al cuore e ad altri organi interni, ha funzioni di isolamento termico e di riserva di grassi)
• Tessuto connettivo fibroso denso (ha fibre collagene strettamente impacchettate, si trova nel derma della pelle, nei tendini e nei legamenti, ha la funzione di sostegno)
• Cartilagine ialina (ha cellule collocate in lacune, si trova nel naso, nelle vie respiratorie e alle estremità delle ossa lunghe come le costole, ha funzioni di sostegno e protezione)
• Tessuto osseo compatto (ha cellule disposte in anelli concentrici, si trova nelle ossa (scheletro), ha funzioni di sostegno e protezione)

Il sangue ha una struttura diversa da quella degli altri connettivi: Il sangue svolge numerose importanti funzioni:

• Trasporta ossigeno;
• Trasporta sostanze nutritive;
• Contribuisce alla distribuzione del calore nel corpo;
• Contribuisce alla regolazione della concentrazione e del pH dei fluidi;
• Ha la capacità di coagulare e alcuni suoi componenti ci proteggono dalle malattie.

➔ Tessuto muscolare = è contrattile e permette il movimento delle parti del corpo.

Il tessuto muscolare si può contrarre poiché contiene filamenti proteici, l’actina e la miosina, che, interagendo tra loro, provocano l’accorciamento di tutti i tipi di muscolo presenti nei vertebrati.

Le principali funzioni del tessuto muscolare riguardano la locomozione dell’organismo e il movimento delle diverse parti e degli organi interni.

Tipologie di tessuto muscolare:

• Muscolo scheletrico (ha cellule striate plurinucleate, si trova nei muscoli collegati allo scheletro, serve per i movimenti volontari del corpo)
• Muscolo cardiaco (ha cellule ramificate, striate e mononucleate, si trova nella parete del cuore, ha funzione di pompaggio del sangue, è volontario e automatico)
• Muscolo liscio (ha cellule fusiformi, mononucleate e non striate, è volontario, si trova intorno ai vasi sanguigni e nella parete del tubo digerente)

➔ Tessuto nervoso = comunica con gli organi del corpo e ne regola le funzioni.

Il tessuto nervoso coordina le varie parti del corpo e permette agli animali di rispondere agli stimoli dell’ambiente.

Il funzionamento del sistema nervoso dipende:

1. Dagli stimoli sensoriali (input);
2. Dall’integrazione dei dati raccolti;
3. Da una risposta in uscita (output)

I neuroni trasmettono gli impulsi: Ciascun neurone è formato da tre parti distinte:

1. I dendriti --> prolungamenti che conducono segnali verso il corpo cellulare;
2. Il corpo cellulare --> dove si concentra il citoplasma e si trova il nucleo del neurone;
3. L’assone --> un prolungamento che conduce gli impulsi nervosi in uscita dal neurone.

La nevroglia: Oltre la metà del volume del sistema nervoso centrale è costituita da un insieme di cellule dette nevroglia. La funzione primaria della nevroglia è di sostenere e nutrire i neuroni. Nell’encefalo si trovano diversi tipi di nevroglia:

1. La microglia fagocita batteri e scarti cellulari;
2. Gli astrociti forniscono nutrienti ai neuroni;
3. Gli oligodendrociti formano la mielina, un materiale che circonda le fibre nervose e ne accelera la velocità di conduzione degli impulsi.

Nei sistemi corporei gli organi lavorano in modo coordinato

I sistemi di organi sono in grado di svolgere le proprie funzioni grazie al lavoro coordinato degli organi, i quali, a loro volta, devono la loro efficienza ai tessuti specializzati che li compongono.

Ciascun organo ha una precisa struttura e una funzione specifica.

Regioni della pelle

La pelle dell’uomo presenta due regioni ben distinte:

1. L’epidermide – composta da epitelio squamoso stratificato;
2. Il derma – costituito da tessuto connettivo fibroso denso.

Tra la pelle e le strutture sottostanti si interpone uno strato sottocutaneo detto ipoderma.

Mantenimento dell’omeostasi

Tutti i sistemi lavorano per il mantenimento dell’omeostasi.

I vari organi di un sistema lavorano in sinergia per una funzione complessa:

1. La funzione di controllo = Il sistema nervoso coordina le varie parti del corpo e conduce gli impulsi nervosi dai recettori all’encefalo e al midollo spinale, e da essi ai muscoli e alle ghiandole, in risposta agli stimoli interni ed esterni. Il sistema endocrino regola in particolare le secrezioni ormonali.
2. La funzione sensoriale e la risposta motoria = Il sistema tegumentario è costituito dalla pelle e dalle sue strutture accessorie. I recettori sensoriali della pelle sono sensibili a determinati stimoli esterni. Il sistema scheletrico e il sistema muscolare permettono al corpo e alle sue parti di muoversi in risposta ai comandi del sistema nervoso
3. La funzione di trasporto = Il sistema cardiovascolare è composto dal cuore e dai vasi sanguigni che trasportano il sangue in tutto il corpo. Il sistema linfatico è composto dai vasi linfatici, che trasportano la linfa, e dagli organi linfatici, tra cui i linfonodi. I vasi linfatici ricevono i grassi dal sistema digerente e raccolgono il liquido interstiziale in eccesso. Gli organi linfatici sono coinvolti nella difesa dell’organismo contro le malattie.
4. Il mantenimento dell’organismo = Per mantenere in efficienza l’organismo è necessario che la composizione del sangue e quella del liqui