Patologia e terminologia medica

Patologia e terminologia medica

Prof Pizzala Roberto 2 marzo ’17

Patologia generale

È lo studio di malattie, ovvero i processi in cui particolari insiemi di attività fisiologiche, cioè attività che si svolgono in maniera naturale, hanno subito delle alterazioni. Ogni malattia è un insieme di processi che evolvono in un determinato modo e danno origine alla malattia oppure si risolvono e danno origine alla guarigione della malattia.

L’alterazione dei processi fisiologici origina all’interno delle cellule. La cellula può essere definita come paziente elementare in cui le alterazioni danno origine ad un malfunzionamento ovvero alla malattia.

La patologia molecolare si interessa delle alterazioni al livello molecolare che danno origine alla malattia. Il principio attivo presente nel medicinale può essere semplice come l’aspirina oppure più complesso come i farmaci biologici ingegnerizzati.

Definizioni di malattia

La malattia cos’è? Ci sono tre possibili definizioni:

• La malattia è un’anormalità morfologica e funzionale (alterazione morfo-funzionale) e/o psichica che pone in sofferenza l’individuo.
• La malattia è un fenomeno naturale che ovviamente insorge in un sistema vivente e fa insorgere un’alterazione morfo-funzionale in un tessuto ed è capace di ripercuotersi sull’economia generale dell’organismo.
• La malattia è una perturbazione di uno stato stazionario globale dell’organismo. Quest’ultimo è un macrosistema che a sua volta è suddiviso in sottosistemi che vanno dal più complesso come un apparato a quello più semplice come l’organello cellulare. Lo stato stazionario definito anche omeostasi, è uno stato di equilibrio in cui si trovano i sistemi in un organismo in assenza di malattia e può subire delle oscillazioni come ogni sistema. Nell’organismo sono previsti dei meccanismi automatici di recupero che rispondono al variare delle condizioni ambientali esterne o al variare di condizioni interne. I sistemi di recupero o di aggiustamento hanno una capacità di intervento non infinita ma con certi limiti. Quando i sistemi di regolazione non riescono più a rispondere perché si ha una variazione maggiore dei limiti di intervento, la perturbazione dà origine alla malattia.

Nella patogenesi si avranno accenni alla patologia sperimentale che è una parte della medicina di laboratorio. Il patologo non entra in contatto direttamente con il paziente ma entra in contatto con sistemi che siano in grado di riprodurre sul bancone di laboratorio le condizioni di una patologia. I sistemi più semplici possono essere molto semplici come ad esempio il modello animale che ha un organismo molto simile a quello umano oppure le colture cellulari. Si possono studiare sistemi non biologici ma chimici in cui si studiano le interazioni molecolari in provetta.

Storia

Da quanto tempo si studiano le malattie? Da quanto esiste traccia scritta di quello che è stato fatto, si hanno testimonianze da parte degli antichi egizi e dagli antichi greci. Si incomincia a parlare dello studio della patologia moderna da quando è nato lo studio dell’anatomia patologica.

Gli anglosassoni intendono per patologia lo studio dell’anatomia patologica puramente morfologica a livello anatomico correlata alle malattie. Gli europei continentali (italiani e tedeschi) studiano la patologia generale che ha sia una componente morfologica sia una componente funzionale. Dal punto di vista storico la patologia deriva prima dagli studi di tipo anatomia generale dati da dissezioni e disegni di anatomia e poi dagli studi di Giovanni Battista. Da quando è stato inventato il microscopio (1800 circa) si è potuto passare allo studio della patologia tissutale. Il padre della patologia generale è Rudolph Virchow (1900 circa). La patologia molecolare ha come data di inizio il 28 febbraio 1953, in cui Watson e Crick diedero l’annuncio di aver scoperto la struttura del DNA. Watson e Crick vinsero anche il premio Nobel per la scoperta.

Si andranno a studiare le malattie nelle comunità per cui si studierà un minimo di epidemiologia. Mentre a livello di individui singoli si andrà a studiare a livello degli organi (fisiopatologia), a livello dei tessuti, a livello delle cellule (citopatologia), a livello delle reazioni chimiche che avvengono negli organelli per cui le reazioni biochimiche, a livello delle alterazioni molecolari e a livello di biologia molecolare quando ci occuperemo di patologia genetica. Si può studiare a vari livelli anche la distribuzione topografica delle malattie per cui si andrà a vedere malattie che si sviluppano in una zona limitata di un tessuto per cui è locale, in una zona più diffusa per cui più estesa, in una zona in cui le alterazioni focali sono sparse in più zone dell’organismo per cui una lesione disseminata, a livello sistemico o a livello generalizzato in cui si ripercuote su tutti i sistemi.

Cause di malattia

Le cause di malattia possono essere di 2 tipi:

• Estrinseche dovute ad agenti provenienti dall’esterno e sono i fattori di tipo ambientale.
• Endogene sono dovute a fattori che stanno nel nostro DNA.

Questa divisione non rappresenta in modo realistico la situazione in quanto la stragrande maggioranza delle malattie che colpisce l’uomo sono dovute da entrambi i tipi. In cui la componente genetica può essere una semplice predisposizione genetica oppure essere il risultato di un’alterazione cromosomica. Le malattie dovute da virus sono da considerarsi malattie da cause solamente estrinseche perché l’agente causale della malattia proviene dall’esterno. La malattia coronarica ha una predisposizione genetica e sono stati individuati per esempio la sovraesposizione di determinati geni ma si ha anche una componente di tipo ambientale. L’abitudine al fumo di sigaretta avviene al di fuori dalla componente genetica come anche lo stress. Anche componenti di tipo nutrizionale possono essere definite come componente ambientale. La malattia neoplastica è dovuta maggiormente dalla componente ambientale data da agenti cancerogeni di natura fisica, biologica o di natura batterica da quando è stato riconosciuto come agente cancerogeno l’Helicobacter pylori per il tumore dello stomaco.

Cause estrinseche

Si dividono in 3 tipi principali:

• Fisiche: possono essere l’esposizione al calore per cui alte temperature, al freddo, l’esposizione ai vari tipi di radiazioni, traumi meccanici, l’esposizione a condizioni ambientali differenti da quelle che sono le nostre specifiche di progetto. Se si parla di cause di malattie come le alte temperature o le basse temperature o le variazioni della pressione atmosferica, si possono avere delle differenze da quelle che sono le nostre specifiche di progetto. Ci siamo evoluti nei millenni a vivere in condizioni ambientali a temperature variabili tra i meno 0 e i +50° C e ad una pressione di 760 mmHg. Per esempio per azione delle alte temperature si possono avere:
  • Effetti generali o sistemici: colpo di calore tropicale, colpo di calore comune o colpo di sole. Sono tutte realtà dovute alla compensazione che il nostro sistema cerca di fare nei confronti dell’aumento della temperatura esterna ma raggiunge i propri limiti. Gli effetti sistemici derivano dall’attività dei sistemi di raffreddamento che il nostro organismo ha fino ad arrivare a una forma di shock per cui si sono raggiunti i limiti dell’organismo. Sono normalmente condizioni, per le quali se non si arriva a livello omeostatico al punto di non ritorno, al cessare dello stimolo si può ritornare alle condizioni di equilibrio stazionario normale per cui condizioni reversibili.
  • Effetti locali dell’esposizione sono delle lesioni focali e nel caso specifico sono delle ustioni. Possono essere superficiali per cui si raggiungono solo gli strati più esterni del tessuto che fa da interfaccia tra l’interno e l’esterno. Nelle ustioni superficiali a seconda del tipo di stimolo si possono avere le ustioni di 1° grado in cui sono colpiti solo gli strati più esterni della cute ma lo stimolo lesivo è stato sufficiente a provocare una necrosi locale dell’epidermide ma lo strato sottostante in cui sono presenti i bulbi piliferi, le ghiandole e il tessuto sono rimasti indenni. A uno stato di questo tipo si accompagna uno stato che preannuncia l’infiammazione che è la vasodilatazione. Nel caso delle ustioni di 2° grado si ha un danno tissutale che si estende al derma superficiale per cui più profondo ma lascia indenni gli annessi cutanei del derma più profondo. Qui si avrà oltre alla necrosi tissutale, si avrà l’insorgenza di un processo infiammatorio in cui si ha la formazione di vesciche date dalla fuoriuscita del sangue dal vaso sanguigno. Nelle ustioni di terzo grado la necrosi si estende al derma profondo e sono coinvolti anche gli annessi cutanei del derma profondo. Si ha uno stato di necrosi e uno stato infiammatorio. Il problema sarà l’estensione del danno e i meccanismi con cui verranno riparati i tessuti danneggiati.
• Chimiche: esposizioni ad acidi e basi forti, gli effetti sistemici di sostanze tossiche o veleni, sostanze che vengono definite xenobiotici, carenza di ossigeno o deficit nutrizionali. Gli xenobiotici sono qualunque sostanza chimica che non ci appartiene. Un buon criterio di base è dire che uno xenobiotico è qualunque sostanza chimica che non viene utilizzata per produrre ATP ed è una sostanza estranea all’organismo e come tale deve venire eliminata con i sistemi di biotrasformazione.
• Biologiche

Patologie da variazione della pressione atmosferica

Se la pressione atmosferica aumenta si è in condizioni di iperbaropatia. Un tipico esempio è lo sportivo che pratica le immersioni subacquee che per poter respirare sottacqua dove la pressione aumenta di 1 bar ogni 10 m deve respirare una miscela di gas ad una pressione compensata ad una pressione esterna in cui si trova. Per cui esiste un meccanismo meccanico che sono le bombole in cui si ha un regolatore automatico che regola l’aria in modo che quella che entra abbia una pressione compensatoria a quella esterna se no la pressione esterna sarebbe troppo alta da impedire i movimenti dei muscoli che espandono la gabbia toracica per cui espandono i polmoni.

Se si respira una miscela di gas ad elevata pressione e poi si ritorna rapidamente alla pressione atmosferica succede che la pressione parziale dei gas che si erano disciolti nel sangue subisce un disequilibrio e in pratica il gas che si è disciolto nel sangue bolle e questo dà origine ad una condizione di embolia gassosa che è la malattia da decompressione e si ha in chi non rispetta le tabelle di decompressione.

Le ipobaropatie sono condizioni in cui si può essere esposti ad una bassa pressione atmosferica. Tipicamente con il salire di quota in montagna. La pressione atmosferica normale è 760 mmHg in cui la concentrazione di O2 è pari al 18-20%. La pressione parziale di O2 a livello dell’alveolo polmonare è 1/8 rispetto a quello esterno. In condizioni normali fisiologiche l’emoglobina è quasi saturata. Se saliamo a 3000 m la pressione atmosferica diminuisce e di conseguenza diminuisce la pressione parziale di ossigeno a livello alveolare ma la saturazione dell’emoglobina rimarrà saturata e si avranno problemi a respirare. Se si sale ancora di quota la pressione parziale di O2 cala sempre di più e per cui avrà bisogno di respiratori per la sopravvivenza.

6 marzo ’17

Patologie dovute alle radiazioni

Le radiazioni provocano danni di tipo fisico. Possono essere di varia natura e si possono dividere in due grandi categorie: radiazioni eccitanti e radiazioni ionizzanti. Che hanno in comune una caratteristica: quella di trasportare dell’energia senza la necessità di un veicolo materiale e senza la necessità di trasporto di materia a livello microscopico. L’aspetto principale è il trasferimento di energia da un sistema ad un substrato che nel nostro caso è la materia vivente.

Le radiazioni possono essere di varia natura e prendendo solo quelle che arrivano sul suolo della Terra nello spettro si ha l’arrivo di una stretta banda di radiazioni del campo delle frequenze visibili, sono filtrate tutte le radiazioni ad alta energia per cui i raggi di natura cosmica e la stragrande maggioranza delle radiazioni ultraviolette sono filtrate dagli strati superiori dell’atmosfera. A livello del suolo si ha l’arrivo di radiazioni a bassa energia come le microonde e le onde radio. Delle radiazioni ultraviolette al suolo arrivano solo quelle di tipo A che hanno un’energia minore.

Si possono avere effetti di tipo patologico, chimico-fisico e molecolare. Spettri di radiazioni al di sotto dei 300 Hz cioè un’energia molto bassa come le onde elettriche che hanno una frequenza. La normale corrente elettrica è una corrente alternata a 50 Hz quindi una frequenza molto bassa. Le interazioni si possono avere soltanto con un contatto diretto con un conduttore di corrente elettrica scoperto anche a voltaggi relativamente bassi.

Si possono avere danni biologici quando si ha il contatto di epidermide umida con un conduttore in un organo che è particolarmente sensibile alle variazioni di tipo elettrico come il muscolo cardiaco con insorgenza di fibrillazione che è il danno maggiore che si può avere da corrente elettrica. Un altro tessuto alle variazioni del campo elettrico soprattutto quando varia la frequenza della corrente è il muscolo scheletrico che si contrae. Se la corrente elettrica è alternata il muscolo tende a rimanere in contatto con il conduttore e l’effetto è quello della scossa elettrica.

Se andiamo a salire un po’ di frequenza si hanno le frequenze audio che in condizioni normali non provocano danni biologici mentre in condizioni di intensità sonora elevata possono provocare alterazioni a livello delle cellule cigliate della coclea che possono essere alterazioni inizialmente di tipo reversibile ma poi possono diventare di tipo irreversibile ed è l’effetto per cui usciti da una discoteca in cui la pressione sonora è piuttosto elevata si può sentire sordo. Salendo un po’ si ha la frequenza delle microonde.

I telefoni cellulari utilizzano le microonde comprese tra 1 GHz e i 2 GHz per cui se ci troviamo vicino ad un ripetitore si è sottoposti ad un campo elettromagnetico molto intenso. L’analisi comportamentale data dallo studio dei campi elettromagnetici non è possibile farla sull’animale. Ma anche farla sull’uomo non è facile in quanto è difficile dividere gli effetti in effetto cronico ed effetto temporaneo.

Le radiazioni infrarosse prevedono modificazioni di movimento delle molecole. L’effetto di movimento e oscillazione provocano un surriscaldamento per cui cede calore all’esterno. Le radiazioni infrarosse vengono usate in fisioterapia in quanto si ha il riscaldamento dei tessuti.

Le radiazioni ultraviolette sono nel campo delle radiazioni eccitanti. Una radiazione è eccitante quando è in grado di spostare un elettrone da un orbitale a un orbitale più esterno per cui con un’energia maggiore. Dal punto di vista di trasferimento di energia lo si ha su un elettrone che si sposta ad un orbitale più esterno. Questo fa sì che la molecola che ha subito la fotoeccitazione abbia una reattività chimica aumentata oppure possa trasferire energia dando origine ad una reazione. Quest’ultimo è una caratteristica di alcune sostanze dette fotodinamiche.

Se si passa a radiazioni ad energia maggiore come i raggi X e raggi cosmici, l’effetto è quello della ionizzazione e dell’allontanamento permanente di un elettrone dal suo orbitale e quindi una radiazione che rende la molecola carica positiva avendo perso l’elettrone. Il fenomeno della ionizzazione può anche essere un fenomeno in cui l’energia trasferita può essere stata sufficiente a provocare la rottura di una molecola. Ci sono delle molecole bersaglio che possono subire questo fenomeno.

Tenendo presente le molecole bersaglio bisogna tenere presenti i tempi con cui si verificano le varie fasi in cui la variazione si verifica. Per cui si ha una prima fase che è puramente fisica ed è una fase rapidissima che si manifesta in nanosecondi. A cui segue la fase chimica per esempio l’eccitazione, la fotoeccitazione o la formazione di molecole reattive come i radicali liberi che si verificano in un arco di tempo compreso tra i mille secondi e tempi più brevi. A seguire si ha la fase biomolecolare che è veramente la fase della manifestazione del danno molecolare. Il danno biomolecolare ha un periodo lungo compreso tra secondi e ore. La manifestazione biologica del danno molecolare ha un periodo di latenza ancora più lungo che può raggiungere gli anni dal momento in cui si ha la formazione del danno al momento in cui si ha la manifestazione del danno.

Le radiazioni UVA sono eccitanti soprattutto in molecole fotodinamiche. Le radiazioni UVB e UVC possono provocare un danno direttamente senza l’intervento di un fotosensibilizzatore.

Le radiazioni ionizzanti anche loro possono agire in modo diretto agendo sulla molecola substrato biologico oppure indirettamente.

La molecola biologica di trasferimento di energia è la molecola di DNA e l’aspetto più tipico del trasferimento di energia a livello del DNA è la formazione di un dimero tra due pirimidine adiacenti. Nell’esempio sono due citosine.