Fisioterapia e professioni sanitarie - Appunti di patologia

Corso di fisiologia e patologia

Modulo di patologia generale

Informazioni generali

- L'esame consiste di una prova scritta che comprenderà tre domande a risposta aperta.

- Tutte e tre le domande dovranno essere almeno sufficienti per passare l'esame.

- I tre quesiti verteranno su aspetti differenti del corso.

- Il libro di testo non è strettamente necessario ma nel caso se ne desiderasse uno si consiglia: Robbins & Cotran – Le basi patologiche delle malattie. Editore Elsevier.

Di cosa si occupa la patologia generale?

La patologia generale è una disciplina accademica di ambito biomedico, che studia le cause (eziologia) e i meccanismi (patogenesi) determinanti le alterazioni fondamentali delle strutture e delle funzioni dell'organismo. Pertanto, non ci occuperemo delle singole malattie, ma delle cause e delle modalità con cui la salute viene perturbata. La patologia generale si occupa dunque di:

• Delle cause che inducono alterazione delle strutture e delle funzioni dell’organismo. Queste vengono definite, con una terminologia più corretta, come eziologia. L'eziologia identifica infatti quelle che sono le alterazioni delle varie strutture dell’organismo.
• Dei meccanismi di azione delle patologie, che rientrano invece sotto il termine di patogenesi. Con tale termine si intendono dunque i meccanismi attraverso cui le cause viste in precedenza danno origine a vere e proprie malattie.
• Dei processi di risposta che l’organismo mette in atto per reagire a delle stimolazioni.

La cellula

Il corso di patologia si occupa delle malattie, che coinvolgono l’organismo nella loro interezza. Tuttavia, noi ci concentreremo principalmente, soprattutto all’inizio del corso, sui fenomeni che avvengono a livello microscopico e quindi in ambito cellulare.

• Le cellule sono le unità elementari del nostro organismo.
• Il mantenimento dello stato di salute è determinato dal normale svolgimento delle funzioni di tutte le cellule dell’organismo.
• Alla base di ogni malattia vi è un’alterazione delle cellule.

Omeostasi

Il nostro organismo si trova normalmente in quello che è uno stato di equilibrio stazionario, definito omeostasi. Anche la cellula pertanto si trova fisiologicamente in uno stato di omeostasi.

L’omeostasi cellulare è regolata da:

• Programma genetico e stato epigenetico. Le nostre cellule hanno delle limitazioni che sono determinate sia dalle proprietà del nostro materiale genetico sia dalle modalità con cui questo viene espresso. L’epigenetica studia appunto tutte le regole legate alle modalità di espressione del materiale genetico. A parità di DNA due cellule dello stesso organismo possono avere, grazie ai meccanismi dell’epigenetica, due funzioni completamente differenti.
• Costrizione imposta da cellule vicine o dalla matrice extracellulare. Una cellula non si trova isolata ma bensì ha intorno altre cellule e/o la matrice extracellulare. Questa costrizione può avere effetti sulla crescita cellulare o sulla trasmissione di segnali.
• Disponibilità di substrati metabolici e fattori di crescita. I fattori di crescita sono degli stimoli che, agendo su determinate cellule, le stimolano a crescere o a svolgere specifiche funzioni. I substrati metabolici sono i componenti, quali zuccheri, ossigeno, aminoacidi, e così via, che consentono alla cellula di crescere, vivere e proliferare.

Perturbazione dell'omeostasi

Una patologia comporta sempre una perturbazione dell’omeostasi.

• La perturbazione dell’omeostasi può avvenire fisiologicamente, nell’arco della vita di un individuo, per soddisfare quelle che sono delle richieste di maggiore o minore attività da parte delle cellule. In questo caso gli stimoli che perturbano l’omeostasi sono stimoli fisiologici.
• Esistono però anche degli stimoli patologici che possono essere dovuti ad alterazioni del metabolismo, alterazioni ormonali o a un danno. L’eventuale danno che perturba l’omeostasi può essere a sua volta dovuto ad agenti chimici, agenti fisici, agenti meccanici, e così via.

Quando una cellula va incontro a una perturbazione della sua omeostasi può reagire in tre modi:

• Adattamento: La cellula può adattarsi e attivare dei cambiamenti che gli permettono di ritrovare, in risposta alla perturbazione iniziale, un nuovo stato di equilibrio.
• Danno reversibile: Se la cellula non riesce ad adattarsi correttamente può subire un danno. Se il danno è reversibile, la cellula, trascorso un certo periodo di tempo, riesce a riprendersi.
• Danno irreversibile: Se il danno è irreversibile, la cellula va inevitabilmente incontro alla morte.

Tutte queste tre forme di risposta cellulare (adattamento, danno reversibile e danno irreversibile) sono stati di progressiva compromissione della normale forma, struttura e funzione della cellula.

Adattamento

Si tratta della situazione in cui tendenzialmente si trovano le cellule di un organismo in buona salute e non sottoposto a stress estremamente forti. L’adattamento comporta tre differenti risposte da parte della cellula:

• Variazioni di dimensione
• Variazioni di numero. Variazioni di numero possono corrispondere sia a un aumento del numero di cellule, proliferazione cellulare, che a una sua diminuzione, morte cellulare.
• Differenziamento

L’adattamento, in seguito a stimoli fisiologici o anche patologici, permette di ritrovare nuovamente uno stato di equilibrio.

• L’adattamento cellulare conduce a un nuovo stato di equilibrio stazionario, diverso dal precedente, ma permette di mantenere funzionalità e vitalità cellulari. Se infatti la cellula mantenesse le caratteristiche precedenti allo stimolo, quest’ultimo inficerebbe sicuramente l’equilibrio. Attraverso l’adattamento invece la cellula è in grado di mettere in atto opportuni meccanismi di risposta.
• In tutti i casi di adattamento, dopo la rimozione dello stimolo, il tessuto torna alla normalità. Nel momento in cui uno stimolo adattativo cessa, la cellula ritorna nello stato di equilibrio precedente. La situazione di adattamento è per cui una situazione reversibile.

Danno

Quando la cellula non riesce ad adattarsi efficacemente di fronte a stimoli particolarmente forti, prolungati o comunque con caratteristiche a cui la cellula non è in grado di rispondere adeguatamente, si incorre nel danno. Il danno è generalmente inizialmente reversibile e la cellula ha la possibilità di riprendersi. Tuttavia, se il danno diventa irreversibile, la cellula muore.

Modalità di adattamento

Ipertrofia

L'ipertrofia fa parte di quelle forme adattative che intervengono nel momento in cui una cellula viene sottoposta a una richiesta di aumentata produzione. Quando abbiamo una tale richiesta, le cellule possono seguire due vie per soddisfare il loro compito:

• Ipertrofia, ovvero aumento delle dimensioni cellulari e delle capacità funzionali.
• Iperplasia, ovvero aumento del numero di cellule. L’iperplasia comporta pertanto una fase di proliferazione.

Ne consegue che andranno incontro a ipertrofia le cellule che non sono in grado di proliferare velocemente (come quelle del muscolo scheletrico, quelle del muscolo cardiaco, e così via). Quando c’è un’aumentata richiesta funzionale, l’ipertrofia consente di soddisfare tale compito aumentando le dimensioni della cellula. Aumentando le dimensioni della cellula aumenta di conseguenza anche il metabolismo e quindi la sintesi di RNA, la produzione di proteine, e così via.

Ipertrofia negli atleti

Il primo esempio che ci viene in mente quando pensiamo al fenomeno dell’ipertrofia cellulare è quello dell’aumentata richiesta funzionale in persone che fanno tanta attività fisica. In tal senso quello che succede è che la muscolatura si ingrandisce. Tale ingrandimento non è determinato da un aumento del numero di cellule muscolari, ma bensì da un ingrandimento delle miofibrille, che presentano un maggior numero di filamenti di miosina e di actina. Conseguentemente a tale aumento dei filamenti sottili, le fibre muscolari presenteranno inoltre un aumentato numero di mitocondri e di altre componenti, in modo da rispondere al fabbisogno di energia che ora è divenuto più elevato.

Ipertrofia patologica

L’ipertrofia patologica è un fenomeno, come dice il nome, patologico e che quindi non dovrebbe sussistere in un organismo sano.

Ipertrofia da adenocarcinoma al colon

Il primo esempio di ipertrofia patologica è quello legato alla presenza di un tumore nella parte finale del colon. Se il tumore protrude all’interno del lume dell’intestino i precedenti segmenti di questo faranno molta più fatica a spingere le feci attraverso il tratto interessato dalla patologia e a dirigerle verso il retto. Per ovviare al restringimento del lume, l’organismo deve aumentare la peristalsi. Di conseguenza la parete intestinale, costituita da muscolatura liscia, aumenta il suo spessore, in modo da avere una maggiore capacità contrattile. In questo modo le feci vengono spinte con una forza sufficiente a superare l’adenocarcinoma.

Ipertrofia del miocardio da ipertensione sistemica

Il secondo esempio è quello dell’ipertrofia del miocardio. L’ipertrofia del miocardio può essere dovuta, per esempio, a obesità o a ipertensione sistemica, proprio perché il cuore in queste situazioni fa più fatica a pompare il sangue in tutto l’organismo. Il ventricolo sinistro inizia pertanto ad ispessire la sua muscolatura in modo da aumentare la sua capacità contrattile.

Iperplasia

L'iperplasia è la seconda modalità di risposta che l’organismo può mettere in atto di fronte ad una maggiore richiesta funzionale da parte delle cellule. Questa risposta si attiva in cellule che hanno la capacità di replicarsi velocemente e hanno dunque un elevato potenziale proliferativo. La stimolazione che principalmente induce iperplasia è una stimolazione endocrina e quindi determinata dalla diffusione di fattori di crescita o ormoni.

Iperplasia della tiroide in gravidanza

Il primo esempio di iperplasia che affrontiamo è quello della proliferazione delle cellule epiteliali della tiroide durante una gravidanza. Tale proliferazione è stimolata dall’ormone tireostimolante (TSH). Il TSH è prodotto dall’ipofisi e determina un’iperplasia della tiroide. Le cellule della tiroide iniziano dunque ad aumentare di numero e a produrre una quantità sempre più elevata di ormoni tiroidei (T3 e T4). Una maggior produzione di ormoni tiroidei ha come effetto un aumento del metabolismo, condizione ricercata durante una gravidanza per far fronte alle esigenze sia della madre che del feto.

Iperplasia della ghiandola mammaria in gravidanza

Il secondo esempio riguarda un’aumentata stimolazione ormonale. Sono principalmente gli ormoni ovarici (estrogeni e progesterone) ma anche quelli ipofisari come Ossitocina e Prolattina e quelli placentari durante la gestazione ad esercitare il controllo sullo sviluppo della mammella, sul suo trofismo e sulla lattogenesi. Tali ormoni determinano uno sviluppo dei dotti lattiferi e in generale della ghiandola mammaria. Si ha pertanto un’iperplasia dei dotti lattiferi, che differenziano in dotti lattiferi funzionali per permettere la produzione di latte. È importante ricordare che, come in tutti gli adattamenti, una volta terminata la stimolazione che in questo specifico caso è una stimolazione ormonale, si ha il ritorno alla condizione precedente.

Iperplasia del miometrio in gravidanza

L’ultima forma di iperplasia fisiologica che analizziamo è l’iperplasia del miometrio. Il miometrio, in breve, è la componente muscolare della parete uterina. In questo caso, durante una gravidanza, si verifica sia un’iperplasia che un’ipertrofia di queste cellule. Le cellule aumentano pertanto sia in numero che in dimensioni.

Iperplasia patologica dell’endometrio

Vediamo ora un esempio di iperplasia di tipo patologico. L’endometrio è la parte dell’utero più vicina al lume. Un’iperplasia dell’endometrio è dovuta anche in questo caso ad alterazioni di tipo ormonale. Un aumentato livello di estrogeni può essere dovuto, per esempio, a determinati tipi di tumori, a terapia sostitutive con estrogeni o a particolari situazioni patologiche, associate sia a un elevato livello di estrogeni che a un’insufficiente quantità di progesterone, come l’obesità e l’ovaio policistico. Nell’iperplasia dell’endometrio la parete, che è per lo più di tipo epiteliale, viene costretta dalla stimolazione ormonale ad ispessirsi e ad aumentare il numero di cellule.

Atrofia

Rispetto alle due forme precedenti, legate a una maggiore richiesta funzionale, abbiamo anche il meccanismo opposto, rappresentato dall’atrofia. L’atrofia porta a una riduzione di quello che è il volume e il numero di cellule. Tale condizione può essere pertanto determinata da due meccanismi differenti:

• Riduzione del contenuto e del volume cellulare
• Morte cellulare programmata o apoptosi (ipoplasia). L’apoptosi è una morte cellulare programmata che non crea danno all’organismo. Tale processo è infatti regolato attivamente all’interno del nostro organismo. Una cellula autoattiva l’apoptosi, innescando un processo che viene definito proprio suicidio cellulare, utilizzando ATP. Quando il numero di cellule viene ridotto attraverso una morte programmata si parla di ipoplasia.

Le cause di atrofia possono essere varie e differenti:

• Disuso funzionale
• Perdita stimolazione endocrina
• Perdita dell’innervazione. Nel caso della muscolatura si viene a perdere la capacità di contrazione. Il muscolo allora, non avendo più richieste funzionali, riduce le sue dimensioni.
• Diminuzione dell’apporto sanguigno (atrofia ischemica). La compressione di un vaso può avvenire per diversi motivi, ad esempio linfonodi ingrossati, un tumore, cause meccaniche e così via.
• Inadeguata nutrizione

Riduzione del contenuto e del volume cellulare

Le cellule riducono il proprio contenuto attraverso il meccanismo dell’autofagia. L’autofagia avviene sostanzialmente quando un tessuto si trova in condizioni avverse o ha una ridotta stimolazione ormonale. Tale processo è dovuto a un aumento del catabolismo a discapito dell’anabolismo. Al termine del processo di autofagie, le componenti cellulari che non sono più necessarie o sono state danneggiate possono essere degradate e incanalate nel sistema di degradazione lisosomiale. L’autofagia avviene nel seguente modo:

• La membrana del reticolo endoplasmatico avvolge gli organelli, o gli aggregati, che devono essere degradati;
• La membrana si chiude attorno a tali componenti e si viene a formare un cosiddetto corpo autofagico precoce;
• I lisosomi si vanno a fondere con il corpo autofagico precoce. I lisosomi portano gli enzimi lisosomali, che sono enzimi degradativi e vengono chiamati, nel loro complesso, idrolasi;
• Le idrolasi degradano il contenuto del corpo autofagico precoce. Si forma un corpo intermedio al cui interno sono riconoscibili dei cosiddetti corpi tubulovescicolari;
• Il corpo intermedio diviene un corpo autofagico tardivo, il quale a sua volta diverrà un corpo residuo.

I corpi residui sono molto più piccoli del materiale di partenza e costituiscono la porzione di questo che la cellula non è riuscita a degradare. La maggior parte delle componenti delle strutture di partenza sono state in realtà riciclate dalla cellula ed è per questo che i corpi residui hanno dimensioni esigue.

Riduzione del numero di cellule

Abbiamo già accennato che la riduzione del numero di cellule avviene attraverso il processo di morte programmata, detto apoptosi. L’apoptosi è una modalità specifica di morte.

• Una cellula può morire per una serie di cause “accidentali”, quali la rottura della membrana, la mancanza completa di ATP e così via. In tutte queste situazioni interviene una fonte di stress a cui la cellula non riesce ad opporsi. La morte improvvisa della cellula è detta necrosi (da nekus, cadavere). Caratteristica distintiva del processo di necrosi è di rilasciare verso l’esterno il contenuto cellulare. Si tratta di un fenomeno grave, in quanto la presenza del contenuto cellulare all’esterno delle cellule innesca una serie di processi infiammatori. La necrosi è sempre negativa!
• L’apoptosi non è necessariamente negativa. Si tratta di un processo che può risultare fondamentale per il corretto funzionamento dell’organismo, consentendo di regolare numerosi meccanismi fisiologici. L’apoptosi è un meccanismo di morte programmata in cui la cellula consuma ATP. L’apoptosi può essere paragonata a una morte dolce (apo=da, ptosis=cadere). In entrambi i casi si verifica la morte cellulare ma nel caso dell’apoptosi la maggior parte delle componenti cellulari vengono recuperate dall’organismo e non sono riversate all’esterno.

Atrofia fisiologica

L’atrofia fisiologica è coinvolta nel processo fisiologico di involuzione di un organo. È associata a mancata o ridotta stimolazione ormonale. Per quanto riguarda quest’ultimo caso possiamo prendere ad esempio l’involuzione del miometrio dopo il parto. Dopo il parto viene a cadere la stimolazione ormonale che ha portato a un ispessimento del miometrio e questo ritorna alle dimensioni originarie. Altri esempi di atrofia fisiologica sono:

• Involuzione della tiroide dopo la gravidanza;
• Involuzione del timo dopo l’adolescenza. Il timo è l’organo in cui i linfociti T vengono istruiti per esplicare le loro funzioni.