Patologia cellulare - Appunti

EVOLUZIONE DELLA NECROSI

Reazione infiammatoria acuta:

• Rimozione del tessuto necrotico
• Caduta spontanea a livello cutaneo o mucoso di un'area di necrosi delimitata (escara). Deve essere eliminata per caduta spontanea o per rimozione chirurgica per favorire la cicatrizzazione
• Azione dei fagociti: neutrofili e macrofagi

Attività proliferativa delle cellule parenchimali o epiteliali, dell'endotelio vascolare, con formazione di nuovi vasi, e dei fibroblasti: formazione del tessuto di granulazione, che comprende anche le cellule infiammatorie: fase riparativa

Riparazione cicatriziale.

APOPTOSI

La morte cellulare per apoptosi, a differenza della necrosi, non comporta una reazione tissutale infiammatoria perché le componenti cellulari non fuoriescono. La cellula apoptotica si frammenta e i frammenti vengono fagocitate dai macrofagi. In questo modo vengono eliminate delle cellule senza che vi sia un danno. Ad esempio avviene nell'embriogenesi per modellare senza

evocare una reattività. Anche nella vita post-natale ci sono esempi di apoptosi che si verificano senza una risposta dell'ospite. Questo viene ampiamente utilizzato dall'organismo per eliminare le cellule danneggiate che devono essere sostituite. La cellula si disidrata, raggrinzisce, collassa su se stessa e si divide in corpi apoptotici (circondati da membrana plasmatica) contenenti tutte le strutture citoplasmatiche. I corpi apoptotici, come detto, vengono fagocitati dai macrofagi che possiedono recettori specifici per molecole esposte sulla superficie dei frammenti. Tra queste molecole sono importanti l'annessina1 e la Fosfatidil-Serina. In una serie di cellule è possibile l'eliminazione di una singola cellula senza che le altre subiscano delle modifiche. A livello ultrastrutturale la membrana nucleare contiene molti pori, nella cellula in necrosi questi pori restano inalterati, mentre la cellula apoptotica ne presenta in quantità uguale alla

cellula normale, ma con dimensioni maggiori e addensati. L'apoptosi è inducibile da vari fattori e stimoli (stimoli stressanti, ad esempio lo stress ossidativo, che inducono la produzione di alcune proteine). Si dice morte cellulare programmata perché essendo inducibile, viene utilizzata per eliminare, nello stesso momento e nella stessa fase dello sviluppo, alcune cellule (ad esempio nell'embriogenesi).

Si ha disidratazione citoplasmatica, proteolisi (evento fondamentale) dei componenti sia strutturali che funzionali, comparsa di legami crociati tra proteine (attivazione di enzimi), frammentazione del DNA (ad opera di una specifica DNAsi che agisce nel frammento di collegamento dei nucleosomi), espressione in superficie di molecole che verranno riconosciute dai macrofagi. In particolare esiste un enzima (flippasi) che porta la fosfatidil-serina nella cellula, mentre l'enzima che la porta all'esterno si chiama floppasi. La fosfatidil-serina esposta in

superficie lega l'annessina V. I frammenti delle cellule apoptizzate esprimono queste molecole che vengono riconosciute dai recettori presenti sui macrofagi. Il macrofago quindi riesce a riconoscere le cellule apoptotiche e ad eliminarle senza innescare una risposta da parte del tessuto.

L'apoptosi si verifica in condizioni fisiologiche (sviluppo embrionale, morte linfocitaria durante la delezione timica del linfociti T self, eliminazione delle cellule negli epiteli proliferanti, morte linfocitaria nell'autolimitazione della reazione immune, involuzione dell'endometrio nella fase mestruale, regressione mammaria dopo l'allattamento, atresia dei follicoli ovarici in menopausa, regolazione dell'eritropoiesi).

Le condizioni patologiche sono:

• Risposta a uno stimolo dannoso (se più intensi determinano necrosi): calore, radiazioni, ipossia, ischemia, danno al DNA;
• Deprivazione dei fattori di crescita, ad esempio in caso di ischemia;

Risposta a citochine infiammatorie, alcune delle citochine prodotte in corso d'infiammazione hanno effetto apoptizzante; - Malattie virali; - Malattie autoimmuni: l'apoptosi viene indotta dai linfociti T CD8+; - Danno da ostruzione duttale: per aumento di pressione; - Effetto di farmaci antitumorali; - Effetto dei glucocorticoidi (steroidi) sul tessuto linfoide: presentano attività antiinfiammatoria ma soprattutto immunosoppressiva. SEQUENZA DI EVENTI NELL'APOPTOSI - Stimolo; - Segnalazione (recettori di membrana o mitocondrio); - Regolazione della segnalazione (proteine della famiglia Bcl-2); - Esecutori (caspasi: enzimi proteolitici che tagliano proteine attivando DNAsi che tagliano il DNA); - Bersagli. Le caspasi sono le proteine che portanno alla morte apoptotica della cellula. Sono delle cisteina-aspartasiche sono normalmente in forma di proenzimi che devono essere tagliati per iniziare la cascata apoptotica. La reazione

procede a cascata, per cui una caspasi attiva l'altra. È necessario che il processo inizi (a partire da caspasi inizianti che danno origine al processo apoptotico e sono le caspasi 8 e 9). La caspasi 8 si lega a recettori di membrana (recettori di morte), mentre la caspasi 9 forma un complesso citoplasmatico che si attiva a partenza dal mitocondrio. Queste caspasi sono in grado di attivare le caspasi effettrici che seguono il compito di morte, e sono cioè quelle che tagliano i substrati cellulari. Le caspasi attivanti hanno un pro-dominio con il quale la caspasi iniziante interagisce con l'evento primario (con il recettore o con le molecole che escono dal mitocondrio) e determina l'iniziazione. Il prodominio, una volta che ha legato il recettore, viene eliminato e la caspasi viene scissa in due subunità che si uniscono a formare la molecola proteolitica. Le caspasi effettrici vengono anche loro tagliate in due permettendo la formazione del

dimeroattivo. Le caspasi uccidono la cellula digerendo le proteine strutturali, proteine di segnalazione, proteine trascrizionali, proteine che svolgono il metabolismo del DNA e RNA e proteine che sono coinvolte nella riparazione del DNA, regolatori del ciclo cellulare.

Esistono due vie di attivazione dell'apoptosi:

• Via recettoriale o via estrinseca: è una via che partendo da un recettore porta ad apoptosi. Questo sistema recettoriale è adatto all'induzione selettiva della morte cellulare. Un sistema è quello di FAS (recettore del FAS ligando) importante soprattutto nel sistema immunitario, nel sistema ematopoietico e nel SNC. Quando FasL incontra la parte extramembranaria di Fas, questo trimerizza (nei raft lipidici) e questo fa si che si colleghi al recettore una molecola citoplasmatica Fadd (dominio di morte associato a Fas) insieme a Flice e Flash. Quindi si forma un complesso citoplasmatico che attiva la procaspasi 8 rimuovendo il pro-dominio, la

quale si auto catalizza e si uniscono i due frammenti: si attiva la caspasi 8. Questo complesso si chiama DISC (complesso di segnalazione che innesca la morte). Il FasL è una proteina di superficie espresso da cellule ad esempio linfociti T. Un altro sistema recettoriale è il TNF. Questa proteina è molto importante nella risposta infiammatoria. TNF è in grado di indurre apoptosi quando si lega a TNFR (recettore) che recluta TRADD che a sua volta recluta FAD quindi innescando la via precedente. Altro sistema molto importante è il sistema Trail: questo recettore può riconoscere vari ligandi. La presenza dei recettori trappola è tipica delle cellule che proliferano poco, mentre i recettori attivi sono presenti nelle cellule che proliferano molto (le cellule tumorali presentano il recettore attivo, quindi si può pensare ad una terapia che induce l'apoptosi solo delle cellule neoplastiche). - Via mitocondriale: il mitocondrio lasciapassare delle molecole (che normalmente sono fisse nellamembrana mitocondriale o molecole citocroniche) e questo è lo stimolo che innesca l'apoptosi. Questa modificazione della permeabilità dipende da una risposta allo stress (ad esempio stressossidativo, deprivazione di fattori nutrizionali, danno al DNA, calore, ipossia, ischemia, calcio,azione di alcune sostanze quali antitumorali, steroidi, lipidi come la ceramide). Tutti questi stimolidannosi provocano un incremento della permeabilità mitocondriale che fa uscire il citocromo C. Questo trova nel citoplasma la molecola APAF 1 che lega e attiva la caspasi 9. Questi formanol'apoptosoma (procaspasi 9, apaf 1 e citocromo C che lega apaf 1). In questo modo si attiva laprocaspasi 9 e l'apoptosi procede.In entrambi i casi si ha quindi l'attivazione delle due caspasi inizianti (caspasi 8 e caspasi 9) le quali a lorovolta attivano altre caspasi effettrici (caspasi 3 e caspasti 7) che andranno a

Tagliare proteoliticamente le proteine della cellula attivando l'apoptosi. Questi processi consumano ATP, per questo si parla di suicidio cellulare, perché la cellula fornisce al sistema apoptotico l'energia di cui necessita.

REGOLAZIONE DELL'APOPTOSI

Uno dei centri nevralgici della regolazione dell'apoptosi è la famiglia Bcl-2. Il gene di questa proteina è stato scoperto perché alterato in un linfoma. La mutazione del gene sul cromosoma 18 determina l'alterazione della regolazione dell'apoptosi. Bcl-2 ha funzione anti apoptotica. Nel caso di sovra produzione di Bcl-2 si ha la protezione dall'apoptosi, quindi rischio di neoplasie. Bcl-2 è situato sulla membrana mitocondriale, stabilizzandola e riducendo la permeabilità, quindi impedendo la fuoriuscita del citocromo C. Quindi se presente Bcl-2 impedisce l'attivazione dell'apoptosi per via mitocondriale. Ha un'azione inibitoria nei confronti di

apaf 1 bloccando quindi l’apoptosoma.Bcl-2 è la proteina capostipite della famiglia Bcl-2. Esistono alcuni domini proteici che le conferiscono laproprietà antiapoptotica. Le proteine della famiglia Bcl-2 etero-dimerizzano per poter funzionare.Altre proteine hanno azione opposta, bloccando l’attività delle proteine anti-apoptotiche e sono le proteinedella famiglia Bax. Le proteine pro-apoptotiche eterodimerizzano con le anti-apoptotiche inattivandole.Nella cellula c’è un bilancio tra proteine pro e anti-apopotiche, quindi a seconda di quale delle due famiglieviene più stimolata si ha la progressione o meno verso l’apoptosi (bilancia di Bcl-2). Questa bilancia puòessere alterata da p53 che stimola la parte pro-apoptotica.L’apoptosi è il risultato di segnali multipli integrati:

• La via recettoriale cliva BID (pro-apoptotico) in tBID (anti-apoptotico);
• Anche il granzima delle CTL pertecipa al

clivaggio di BID in tBID (quindi è anti-apoptotico); • I fattori di crescita sono anti-apoptotici e stimolano Bcl-2 mentre catalizzano la trasformazione