Patologia 1

DANNI CELLLULARI

Per capire se il danno è reversibile o irreversibile considero l’integrità della membrana cellulare. La risposta cellulare a stimoli

lesivi dipende da 3 fattori: Natura della lesione, Durata del danno, Gravità dello stimolo. A seconda di natura, durata e gravità della

lesione, avremo un incremento dell’alterazione cellulare che andremo a vedere oppure la cellula può arrivare direttamente alla

morte cellulare senza passare dalla fase di adattamento. Esempio degli attacchi ischemici transitori (TIA) ossia brevi interruzioni

dell’apporto di ossigeno a livello del flusso cerebrale che non hanno manifestazioni cliniche. Tutto dipende dalla natura del danno,

ma soprattutto dal tempo e dal tipo di cellule. Oltre al tempo interviene anche la dose > Esempio della tossina botulinica. Tra gli

stimoli nocivi che potrebbero dare danni cellulari: Ipossia/ischemia (riduzione di apporto di ossigeno alla cellula), Accumulo da

radicali liberi, Reazioni immunologiche, Agenti fisici/chimici, traumi meccanici, Agenti infettivi (virus, batteri…), Alterazioni

genetiche, Squilibri nutrizionali, Alterazioni endocrine. Quali sono i punti che dovremmo andare ad analizzare per capire cosa

succede all’interno della cellula che sta subendo un danno? Andiamo a vedere il danno mitocondriale, come il mitocondrio

interviene a livello del danno cellulare, sia come perdita di ATP sia come aumento dei ROS; l’equilibrio della concentrazione di

calcio a livello intracellulare, come si arriva al danno di membrana e il ripiegamento difettoso delle proteine.

DANNO MITOCONDRIALE 2

Quando c’è un danno a livello mitocondriale si forma un poro di transizione della permeabilità mitocondriale. Se ioni o proteine

escono dal mitocondrio allora innescheranno una serie di alterazioni molecolari con una sofferenza sempre maggiore per la cellula

stessa. Questa situazione può comportare un danno cellulare che poi evolverà in morte per necrosi, oppure la fuoriuscita di proteine

innesca un meccanismo di morte cellulare per apoptosi.

Danno mitocondriale → diminuzione di produzione di ATP → molteplici e etti a valle. Tra i fattori di danno c’è l’ipossia. La

fosforilazione ossidativa ha bisogno di ossigeno per produrre ATP; quindi, avremo un calo della produzione di adenosina fosfato. Il

calo di ATP fa sì che le pompe proteiche non funzionino più > abbiamo uno squilibrio di ioni. Si hanno afflusso di Ca2+ , H2O e Na+

ed efflusso di K+ . Queste pompe non funzionano non solo in caso di ipossia ma anche il cloruro di mercurio va ad alterarne la

funzionalità, anche se in maniera differente.

Si ha uno shift della fosforilazione ossidativa verso la glicolisi anaerobia > La glicolisi anaerobia è meno efficace e produce acido

lattico, andando ad acidificare il citoplasma. Inizialmente la glicolisi anaerobia è un meccanismo compensatorio, ma a lungo andare

l’acidificazione del pH nel citoplasma sarà eccessiva e le proteine si denaturano. Altra situazione che si può avere è il blocco dei

ribosomi dal reticolo che comporta una diminuita sintesi proteica.

Danno mitocondriale → accumulo ROS → danno lipidico, proteico e del DNA. È l’accumulo di ROS all’interno della cellula (non

tanto la produzione) che causa il danno cellulare > si ha stress ossidativo che sarà dovuta ad un aumento delle specie radicaliche

prodotte e a una loro diminuita detossificazione. Deve esserci questo stress/accumulo per avere danno perché i ROS sono

comunemente prodotti dalla cellula in condizioni fisiologiche. I ROS in eccesso causano un danno a livello cellulare perché hanno 3

funzioni lesive sulle componenti delle cellule: perossidazione lipidica intaccando le membrane cellulari, Misfolding delle

proteine, Interagiscono con il DNA dando mutazioni. Le cellule possiedono diversi meccanismi per eliminare i ROS (molecole

altamente reattive). Sebbene i ROS possano decadere spontaneamente, questa eliminazione è troppo lenta per evitare danni

cellulari. Per questo esistono sistemi specifici di detossificazione, tra cui enzimi come catalasi, superossido dismutasi (SOD) e

glutatione perossidasi, oltre a molecole antiossidanti come vitamine E e C. Questi meccanismi, tuttavia, possono essere

sopraffatti quando i ROS si accumulano in quantità eccessive.

Gli enzimi scavenger neutralizzano i ROS trasformandoli in molecole meno dannose: ad esempio, la catalasi converte il perossido

di idrogeno in acqua e ossigeno, mentre la SOD trasforma l'anione superossido in perossido di idrogeno. Un sistema chiave per

eliminare i ROS è quello del glutatione. Circa il 10% delle SLA si deve ad alterazione della SOD. Anche un uso eccessivo di farmaci

come il paracetamolo può generare intermedi radicalici difficili da eliminare, portando a tossicità epatica.

Alcune condizioni genetiche, come la protoporfiria eritropoietica, alterano la sintesi del gruppo eme, portando a un aumento dei

radicali sotto esposizione ai raggi UV. Questo difetto, associato a una spiccata fotosensibilità, ha ispirato miti come quello dei

vampiri.

INGRESSO DI CALCIO La concentrazione di calcio deve essere mantenuta molto bassa a livello intracellulare. Durante degli

→

eventi dannosi a livello cellulare si ha: diminuita produzione di ATP; quindi, non funzionano più le pompe del calcio. Danni a livello

delle membrane mitocondriali che a questo punto rilasciano il calcio a livello del citoplasma e stessa cosa fa il reticolo

endoplasmatico. Questo è un problema perché il calcio è un cofattore per alcuni enzimi ossia concorre all’attivazione di alcuni

enzimi intracellulari quali fosfolipasi, azione delle proteasi, endonucleasi, e infine attivano ATP-asi.

DANNO DI MEMBRANA Si può avere: Danno alla membrana mitocondriale, Danno alla membrana plasmatica (alterarsi

→

l’equilibrio osmotico, afflusso di liquidi e ioni), Danno alle membrane lisosomiali (rilascio di enzimi lisosomiali all’interno del

citoplasma con conseguente digestione di tutto, anche di DNA, RNA, proteine glicogeno > necrosi).

FOLDING ERRATO DELLE PROTEINE Un folding errato delle strutture delle proteine comporta un mal funzionamento della

→

proteina stessa, le nostre cellule hanno dei meccanismi (HPS), in grado di correggere il folding. Abbiamo la proteina mal avvolta,

intervengono le chaperonine: se riescono a correggere l’avvolgimento bene altrimenti le proteine vengono indotte verso la via del

proteosoma, ovvero vengono ubiquitinate e flaggate perché la proteina deve essere degradata. Il problema è che si va a sommare a

tutto quello che abbiamo detto prima.

MORTE CELLULARE

Si può arrivare alla morte cellulare passando da un adattamento a un danno o se il danno è molto si può avere direttamente morte

cellulare. Una volta innescati i meccanismi di morte cellulare il danno è irreversibile. Apoptosi e necrosi sono due diverse tipologie

di morte cellulare dal punto di vista del meccanismo e dal punto di vista di aspetti morfologici. L’apoptosi è un meccanismo attivo

quindi ci sono diversi step molecolari, la necrosi è passiva. La necrosi è sempre multicellulare, mentre l’apoptosi può riguardare

una sola cellula. Differenze chiave: 3

Dimensione della cellula > nella cellula in necrosi

abbiamo un grave danno alla membrana plasmatica

e quindi si ha la fuoriuscita di componenti

intracellulari ma ingresso di acqua → si ingrossa. La

cellula in apoptosi invece si restringe.

Ruolo fisiologico o patologico > l’apoptosi è spesso

un processo fisiologico e le cellule vanno incontro a

morte cellulare in modo spontaneo per evitare di

propagare il danno o lo sviluppo. Infatti, l’apoptosi

non comporta infiammazione. La necrosi invece è

sempre un processo patologico!

APOPTOSI

L’apoptosi è una forma di morte cellulare programmata, definibile come morte pulita poiché non abbiamo perdita di materiale, si

vengono a formare dei corpi apoptotici che poi vengono fagocitati dai macrofagi. Non si disgrega la membrana plasmatica. Quindi

durante i fenomeni di embriogenesi (spazi interdigitali), di turnover cellulare e di sistema immunitario (riconoscimento self dei

linfociti) abbiamo le cellule che muoiono per apoptosi. L’apoptosi è quasi sempre un fenomeno fisiologico, ma può avere delle

situazioni patologiche e le cause sono: Danno al DNA (per evitare che si propaghi), Infezioni virali (sistema immunitario riconosce

le cellule infettate da virus), Proteine mal ripiegate, Atrofia da ostruzione (atrofia patologia, le cellule ricevono meno ossigeno e

possono andare incontro ad apoptosi).

FASI DELL’APOPTOSI

1. Fase di induzione. Le vie presenti nella fase di induzione sono principalmente 2:

• Estrinseca (recettore-mediata) Intervengono 2 recettori: Fas attivato Fas-L e TNFR1 attivato da TNF. I recettori legano i

→

ligandi a livello extracellulare, abbiamo una polimerizzazione e vanno a costruire i domini intracitoplasmatici detti «dominio

di morte». Il FADD è dominio di morte associato al Fas, il TRADD è il dominio di morte associato al TNFR. Questo dominio di

morte è in grado di attivare una proteina la procaspasi-8 (caspasi iniziatrice) che dà il via alla cascata delle caspasi. Le

caspasi invece attivano le altre caspasi tramite clivaggio. Tutti i meccanismi dall’induzione alla fase effettrice sono mediati

dalle caspasi. Proteine flip dei virus bloccano l’attivazione della caspasi iniziatrice. Una volta che la cellula ha avuto il

segnale apoptotico devono per forza morire, per questo si attivano dei meccanismi a cascata.

• intrinseca (mitocondriale). La deplezione/carenza dei segnali trofici quali ormoni o fattori di crescita, mal ripiegamento

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proteico, viene percepita a livello mitocondriale. Altri stimoli apoptotici possono essere radiazioni, ipossia, danno da radicali

liberi, aumento di calcio intracitoplasmatico, distacco della cellula dall’ancoraggio mediato dalle integrine alla membrana

cellulare (metastasi). Il poro di transizione della membrana mitocondriale è il poro che si forma generando una continuità

tra l’interno del mitocondrio e il citoplasma, nell’apoptosi l’apertura del poro non è completa. Nell’apoptosi si apre solo la

parte esterna del poro causando la fuoriuscita di alcune proteine del citoplasma: citocromo C e la proteina diablo.

L’apertura del poro è regolata da sono le proteine anti-apoptotiche (BCL-2) e le proteine pro-apoptotiche (sono a loro volta

in grado di creare altri pori formati da proteine pro-apoptotiche BAX e BAK). Ci sono delle proteine sensori (BH3-only),

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che captano i segnali di stress o la loro eventuale assenza e regolano il bilanciamento tra proteine proapoptotiche e anti-

apoptotiche. Proteina diablo e proteina C rilasciate nel mitocondrio saranno alla base della formazione di un complesso

multiproteico, come lo e