Patologia generale

Patologia generale

• Danno cellulare
• Morte cellulare
• Accummulo di materiale organico

Capitolo 1: eziologia e patologia cenni generali

Prima di introdurre un qualsiasivoglia concetto di patologia generale è bene stabilire due termini fondamentali: eziologia e patogenesi.

Eziologia

L'eziologia è un termine usato per indicare le cause che producono uno stato morboso ovvero la malattia. Le cause di una malattia, l'eziologia di uno stato morboso si suddividono in cause intrinseche all'organismo e cause estrinseche all'organismo. Quando parliamo di cause intrinseche all'organismo solitamente facciamo allusione a fattori genetici, neoplastici, immunologici o endocrini. Quando parliamo di cause estrinseche all'organismo alludiamo a cause infettive, tossiche causate da agenti fisici o chimici ovvero da cause esterne all'organismo.

Patogenesi

Il termine patogenesi si riferisce ai meccanismi con cui la causa si manifesta, o meccanismi con cui le cause agiscono. I meccanismi patogenetici possono riguardare una proteina alterata o il suo mancato funzionamento, il blocco di un canale ionico o la sua incapacità di inibire determinati ioni con determinati stimoli, un meccanismo di feedback alterato.

Un esempio di eziologia di una malattia può essere ben chiarito se prendiamo come esempio l'anemia falciforme. L'anemia falciforme è una malattia genetica.

Eziologia dell'anemia falciforme

L'anemia falciforme è dovuta ad una mutazione, un polimorfismo a singolo nucleotide, una timina sostituisce a livello genico una adenina. Il DNA viene trascritto in mRNA e, dopo una serie di processamenti, viene inviato al ribosoma deputato alla sintesi delle proteine che formeranno l'emoglobina. A livello ribosomiale durante la sintesi proteica, l'acido glutammico in posizione 6 della catena beta emoglobinica, viene sostituito da una valina.

Patogenesi dell'anemia falciforme

A bassi livelli di O₂ le catene beta emoglobiniche in posizione della valina si aggregano, ciò causa una forma al globulo rosso simile a quello di una falce, a livello dei dotti capillari i globuli rossi a falce ostruiscono il passaggio dell'emoglobina e quindi vi è una riduzione di scambio di ossigeno, questo produce ipossia e un danno ischemico che lede il tessuto interessato. L'anomala forma a falce dell'emoglobina causa una riduzione della vita media del globulo rosso con un aumento dei suoi prodotti di scarto a livello sistemico.

In alcune patologie in cui non è possibile distinguere chiaramente la causa dello stato morboso dai suoi meccanismi, parliamo di eziopatogenesi, termine con il quale si indicano cause e meccanismi.

Capitolo 2: il danno cellulare

La cellula per portare avanti la sua sopravvivenza mette in atto una serie di meccanismi fisiologici atti a mantenere i normali processi cellulari presenti in ogni organismo. Questi meccanismi servono a mantenere l'omeostasi cellulare e la sopravvivenza cellulare. Durante la vita di una cellula, questa viene sottoposta a vari stimoli nocivi o stress, che inducono la cellula, quando è possibile, ad adattarsi agli stimoli ambientali e mantenere i suoi processi omeostatici, modificando i suoi meccanismi fisiologici. Queste modificazioni possono essere anche chiamate alterazioni.

Gli stimoli nocivi a livello cellulare causano delle modificazioni comportamentali dei normali processi omeostatici. Le modificazioni dei processi omeostatici atti a rispondere al cambiamento ambientale, a seconda dello stimolo nocivo possono produrre un danno cellulare. Il danno cellulare può essere suddiviso in danno acuto e danno cronico. Gli stimoli nocivi capaci di modificare l'ambiente cellulare possono essere agenti microbici dannosi, agenti immunologici, agenti metabolici, agenti infettivi, agenti fisici e chimici e tutto ciò capace di modificare il fisiologico ambiente cellulare.

Danno acuto e danno cronico: aspetti generali

Principalmente in patologia si fa una suddivisione del tipo di danno: possiamo suddividere il danno cellulare a seconda dell'intensità e della durata del danno, in danno acuto e danno cronico. Quando parliamo di danno acuto solitamente si pensa ad uno stimolo nocivo immediato che causa una risposta cellulare e quindi una modificazione dei suoi processi omeostatici in modo improvviso e in modo immediato, per un breve periodo di tempo, e comunque sia, si parla di danno acuto quando lo stimolo nocivo perdura per un breve periodo di tempo, ciò non esclude però il fatto che lo stimolo nocivo e il danno acuto che ne consegue possa essere tale da permettere la sopravvivenza da parte della cellula.

I principali danni acuti possono essere causati da ipossia o dalla formazione di radicali liberi:

• Ipossia, ovvero la riduzione o la mancanza di ossigeno in un tessuto rispetto ai suoi bisogni fisiologici a livello di un determinato tipo di cellule, causa solitamente una riduzione o l'interruzione della sintesi di ATP.
• Radicali liberi, principalmente possono causare danni in generale alle membrane cellulari grazie ad una reazione a catena chiamata lipoperossidazione e quindi possono intaccare sia le membrane citoplasmatiche che quelle mitocondriali, del reticolo endoplasmatico liscio e rugoso o possono perossidare le membrane del nucleolo, possono ossidare gli amminoacidi delle proteine e possono ossidare o modificare il DNA cellulare.

Un danno acuto solitamente, se lo stimolo è intenso e il danno è irreversibile, può causare una morte cellulare. Esistono una serie di proteine chiamate HPS o proteine da shock termico, sono proteine atte a riparare i danni proteici dovuti a misfolding (cattivo ripiegamento) riportando le proteine nel loro normale stato e permettere così il corretto funzionamento delle strutture cellulari come gli enzimi o le proteine strutturali. Le HPS solitamente vengono attivate nel danno acuto e possono perdurare alcuni minuti fino a circa 24 ore. Quando il danno è irriparabile la proteina danneggiata viene ancorata da un segnale di degradazione detto ubiquitina la quale permette di introdurre la struttura danneggiata nella via del proteasoma ed essere degradata.

Possiamo dire, in prima analisi, che il danno cronico invece, a differenza del danno acuto, è causato da uno stimolo nocivo di poca intensità e persistente nel tempo, l'intensità dello stimolo nocivo è tale da non riuscire a produrre la morte cellulare, permette quindi la continuazione della vita cellulare attraverso alcune modificazioni dei processi omeostatici cellulari. Tali modificazioni vengono chiamate adattamenti, questi adattamenti producono delle alterazioni a livello cellulare, le alterazioni cellulari ci permettono di distinguere il tipo di danno cronico e suddividerlo in base ai processi adattativi messi in atto dalla cellula, in varie sottoclassi, al contrario possiamo ipotizzare all'osservazione diretta dell'alterazione cellulare il tipo di danno cronico che ha subito la cellula o il tessuto cellulare.

Possiamo suddividere il danno cronico in base alle alterazioni che ha subito la cellula. Le alterazioni cellulari possono essere di tre tipi:

• Vi possono essere alterazioni dovute al volume cellulare e quindi possiamo parlare di ipertrofia cellulare o di un tessuto nel caso vi sia un aumento del volume cellulare rispetto al normale volume cellulare, possiamo parlare invece di ipotrofia cellulare o atrofia cellulare nel caso sia osservabile un ridotto volume cellulare rispetto a quello normale.
• Vi possono essere alterazioni cellulari dovute alla differenziazione cellulare, in questo caso possiamo parlare di metaplasia se il tessuto cambia differenziazione o displasia se il tessuto cellulare perde la sua capacità differenziativa.
• Vi possono essere alterazioni cellulari dovute al numero di cellule che compongono un tessuto rispetto al numero di cellule del tessuto normale. In questo caso possiamo parlare di iperplasia se il numero cellulare è aumentato o di ipoplasia se il numero cellulare è diminuito.

L'importanza dei cationi sodio, potassio, cloro e calcio nel nostro organismo

Apriamo questa parentesi prima di procedere nella descrizione dei danni cellulari per avere un'idea più chiara di alcuni fenomeni legati ai danni cellulari. Il sodio e il potassio sono due ioni indispensabili al corretto funzionamento fisiologico cellulare. Il potassio è un minerale essenziale che si trova principalmente nel fluido intracellulare (98%) dove costituisce la più importante forza ionica positiva. Se ne trovano piccole quantità anche nel fluido extracellulare. Il sodio è un minerale essenziale che si trova in tutte le cellule del corpo ma principalmente nei fluidi extracellulari; nei fluidi vascolari (pH del sangue) all'interno dei vasi sanguigni, arterie, vene e capillari e nei fluidi intestinali, all'esterno delle cellule. Uno dei principali enzimi che regola lo scambio intra ed extracellulare di sodio e potassio è la pompa sodio/potassio ATP dipendente.

La pompa serve principalmente a livello fisiologico per controllare il volume cellulare, conferire alle cellule nervose e muscolari la proprietà di eccitabilità, ed è correlata al trasporto attivo di glucidi ed amminoacidi. Questa pompa si comporta da "antiporto", infatti, permette di trasportare controgradiente di concentrazione tre ioni di Na⁺ verso l'ambiente extracellulare e due ioni di K⁺ verso l'ambiente intracellulare sfruttando l'energia derivante dall'idrolisi dell'adenosintrifosfato (ATP). Un blocco della pompa sodio/potassio ATP dipendente causa una serie di conseguenze a livello cellulare come il rigonfiamento cellulare dovuto al mancato trasporto attivo delle concentrazioni di sodio dall'interno al di fuori della cellula, modifica la differenza di elettronegatività intra e extracellulare con varie conseguenze dannose alla cellula. Anche il cloro partecipa al mantenimento omeostatico intra ed extracellulare, è coinvolto in meccanismi osmotici ed elettrici.

Il calcio è uno ione che possiamo trovare nel citoplasma a bassissime concentrazioni, ovvero circa 0,1 μm (micromolare), mentre all'esterno della cellula le concentrazioni di calcio sono circa diecimila (10000) volte maggiori. Tutto il calcio intracellulare è racchiuso nei mitocondri e nel reticolo endoplasmatico o se parliamo dei muscoli, i depositi di calcio sono situati nel reticolo sarcoplasmatico. Un aumento delle concentrazioni di calcio a livello intracitoplasmatico può essere causato da un rilascio di questo ione da parte del mitocondrio o da parte del reticolo endoplasmatico, dove viene conservato. Un aumento delle concentrazioni di calcio a livello della cellula crea una serie di danni poiché attiva una serie di enzimi.