Patologia: lezione 05

Lez 5 - Data: 23/03

A livello nucleare

A livello nucleare, si ha (in maniera reversibile solo addensamento cromatina) inizialmente picnosi (addensamento del DNA nucleare e riduzione delle dimensioni del nucleo), successivamente si ha cariolessi (frammentazione del nucleo) ed infine cariolisi (completa scomparsa del nucleo).

Tipi di necrosi

Necrosi coagulativa

Dal punto di vista istopatologico si possono distinguere vari tipi di necrosi:

• Necrosi coagulativa: è associata ad un processo di denaturazione delle componenti proteiche intracellulari. Si osserva in quadri ipossici bruschi (ovvero che comportano una brusca riduzione di ossigeno nel tessuto in un piccolo intervallo di tempo). In queste condizioni, pertanto, la cellula non fa in tempo ad adattarsi tramite glicolisi anaerobia, e pertanto va in necrosi. L'area necrotica è ben definita e delimitata. È un po' come se il tessuto diventasse "imbalsamato": nel senso che rimane compatto e con un'architettura ben consolidata, a causa della denaturazione anche degli stessi enzimi digestivi, con conseguente blocco della proteolisi cellulare. Quindi sebbene la necrosi sia qualcosa di disastroso per l’organo (distruzione massiva delle cellule del tessuto), la denaturazione di proteine strutturali ma anche litiche (che non funzionano più) fa sì che ci sia morte cellulare, però gli enzimi litici non riescono a digerire il tessuto per cui è tutto morto ma imbalsamato. La denaturazione comporta rottura delle strutture terziarie ed esposizione delle catene laterali delle proteine e ciò provoca: eosinofilia, flocculazione (si formano flocculi proteici, ovvero precipitati di proteine intracellulari dovuti al compattamento delle proteine denaturate), autofluorescenza (i flocculi sono visibili all'ultravioletto, ovvero emettono luce nello spettro del visibile quando irradiati con l'ultravioletto). Questa "imbalsamatura" perdura per alcune settimane, dopodiché arrivano i leucociti scavenger (spazzini) che sono in grado di rimuovere tessuto necrotico; in questa fase si verifica anche il processo infiammatorio che porta leucociti ed enzimi proteolitici in grado di rimuovere cellule morte. Non si spiega ancora perché a livello cerebrale non si ha necrosi coagulativa a seguito di ipossia.

Nell'immagine si può osservare una necrosi coagulativa (infarto renale). A sinistra l'aspetto macroscopico. A destra, al microscopio, si ha nell'area sinistra tessuto normale (N), nell'area destra tessuto necrotico infartuato (I) (aumento eosinofilia, infarcimento di polimorfonucleati, scomparsa dei nuclei).

Necrosi colliquativa

• Necrosi colliquativa: completa digestione enzimatica del tessuto. Il materiale necrotico diventa quasi liquido, viscoso. Lo si osserva in caso di processi infettivi micotici e batterici: questo perché gli agenti microbici possono richiamare cellule della difesa nel tessuto, le quali riversano i propri enzimi litici e digeriscono il tessuto. Si ha una diminuzione del pH durante la necrosi e vengono attivate le idrolasi lisosomiali che hanno il tempo di agire e digerire il tessuto ecco perché il tessuto assume un aspetto colliquato; si può avere pus, ovvero massiccia infiltrazione di materiale purulento, cioè di materiale leucocitario di derivazione infiammatoria. Un aspetto particolare è la gangrena che si può osservare soprattutto a livello degli arti inferiori (es: pazienti diabetici); questa gangrena è associata a infezioni batteriche e quindi altro pus che conferisce dal punto di vista macroscopico al tessuto la cosiddetta gangrena umida.

Esempi: gomma luetica della sifilide (formazioni dure al tatto in cui c'è un residuo viscoso circondato da materiale fibroso) questo perché Treponema pallidum è in grado di infiltrare il tessuto e indurre una risposta infiammatoria notevole che porta a necrosi colliquativa. Altro esempio: ischemia trombotica a livello encefalico può dare necrosi colliquativa.

Nell'immagine: a sinistra un infarto renale (necrosi coagulativa) a destra un'infezione micotica renale (necrosi colliquativa). Nell'infarto renale la compagine strutturale è conservata e si possono riconoscere glomeruli e tubuli, nonostante il tessuto sia morto. Nell'infezione micotica renale "non si capisce più niente", è un "minestrone di robaccia", qui vi è un’area di intensa eosinofilia a significare una massiccia digestione da parte delle idrolasi lisosomiali che si sono liberate dalle cellule e quindi distruzione della compagine dell’organo.

Necrosi caseosa

• Necrosi caseosa: tipica della tubercolosi avanzata. Nella zona in cui si accumulano i micobatteri fagocitati dai macrofagi, per processi di attivazione macrofagica si ha una massiccia secrezione di enzimi proteolitici di derivazione macrofagica in grado di distruggere completamente il tessuto da avere l’aspetto macroscopico di “formaggio fuso” ovvero la necrosi assume aspetto caseoso. Questo è quello che poi radiologicamente chiamava caverne.

Steatonecrosi

• Steatonecrosi (o necrosi grassa): molto seria, si osserva quando il paziente ha gravi infiammazioni come la pancreatite acuta fulminante. Il tessuto pancreatico (componente esocrina) viene completamente distrutto e le lipasi pancreatiche rilasciate in cavità addominale, dove provocano la degradazione dei lipidi del mesentere, con deposizione di placche di sapone. Si fa sì che si ha una alterazione dei lipidi, si formano degli esteri saponificati con il calcio e non è raro individuare nella cavità addominale pezzi simili a gesso che sono esteri lipidici che si sono complessati con il calcio.

Necrosi fibrinoide

• Necrosi fibrinoide: si verifica al livello di grosse arterie in quadri patologici come le vasculiti autoimmunitarie (es: malattia da siero). Si ha la deposizione di immunocomplessi (complessi antigene-anticorpo) nel sottoendotelio e si ha il passaggio della fibrina che torna quindi al vaso infiammato. In questo caso il danno tissutale provoca la rottura della membrana basale su cui poggiano gli endoteliociti e quindi il fibrinogeno presente nel sangue passa nel tessuto presente intorno all'arteria generando un coagulo fibrinoide che dà un aspetto rosa pallido alla lesione.

Danno cellulare: principi fondamentali

• La risposta cellulare ad un danno dipende dal tipo di danno, dalla durata e dalla gravità della noxa, nonché dal tipo di cellula (esempio la capacità di un epatocita di adattarsi ad un'ischemia è molto maggiore a quella di un neurone della corteccia ad esempio, grazie alla sua capacità di mettere rapidamente in atto una glicolisi anaerobia, che invece è molto ridotta nel neurone). Esempio: un’ischemia che dura poco tempo danneggia il miocardio in maniera ben meno grave rispetto ad una ischemia cronica ripetuta nel tempo e questo si riflette poi sul benessere del tessuto stesso. Oppure, se consideriamo un determinato agente chimico dannoso, vi può essere che lo stesso agente chimico che genera un insulto in un soggetto provoca un danno di un certo livello in un altro soggetto invece no, e qui rientra il polimorfismo (un soggetto A rispetto a uno B può reagire in maniera diversa perché ci sono polimorfismi tali per cui lui reagisce in maniera diversa rispetto al B. Oppure anche un trattamento terapeutico tant’è vero che oggi si parla di medicina personalizzata, perché soggetti rispondono in modo diverso al farmaco).
• Bersagli del danno cellulare:
  • Stabilità e integrità della membrana cellulare
  • Respirazione cellulare e produzione di ATP (si danneggiano i mitocondri)
  • Sintesi proteica
  • Integrità del materiale genetico

I bersagli di uno stimolo dannoso sono i mitocondri (importante per la dinamica vitale della cellula ovvero la respirazione e quindi formazione di ATP). Inoltre, altro danno cellulare può essere causato da ingresso di calcio (perché il calcio può attivare molti enzimi pericolosi); inoltre importante è il danno membranale (perché la membrana è il sistema che ci permette di mantenere l’integrità e l’individualità della cellula stessa); inoltre importante è l’alterazione del folding proteico (le proteine devono assumere una certa conformazione regolata da una serie di sistemi, quando viene meno un ripiegamento corretto si ha una sofferenza cellulare).

• Un danno a carico di un dato bersaglio può portare con sé anche altri effetti secondari (esempio: se danneggio la membrane cellulare, si ha ingresso di calcio che attiva enzimi che possono danneggiare i mitocondri e quindi la respirazione cellulare).

Danno da deplezione di ATP, danno mitocondriale, danno da alterazione dell'omeostasi del calcio, danno alle membrane plasmatiche, danno da ROS, danno ischemico-ipossico

Danno da deplezione di ATP

Bersaglio classico di danno cellulare è l'ATP. L'ATP è la benzina della cellula e serve per numerosi processi: sintesi proteica, trasporto di membrana, metabolismo dei lipidi e molto altro. La deplezione di ATP è quindi un meccanismo primario di danno cellulare. L'ATP può essere prodotto tramite due processi:

• Fosforilazione ossidativa: produzione di ATP a livello mitocondriale, si associa la riduzione di ossigeno nella catena respiratoria alla produzione di ATP.
• Glicolisi: tramite fosforilazione a livello del substrato si può ottenere ATP da glucosio e glicogeno (previa sua degradazione a glucosio).

La deplezione di ATP si verifica a seguito di ischemia o di intossicazione da tetracloruro di carbonio, barbiturici, paracetamolo.

Il glucosio viene scisso in seguito ad una serie di reazioni, perché se venisse trasformato in una sola reazione la cellula si brucerebbe (perché l’energia associata a questo processo sarebbe troppo elevata); invece c’è l’accoppiamento di reazioni graduali che permettono di avere substrati per altre reazioni e anche energia. La glicolisi avviene sempre, sia in condizioni aerobiche che anaerobiche. Il glucosio viene demolito a due molecole di piruvato. In condizioni aerobiche il piruvato entra nel ciclo di Krebs, ed avviene la fosforilazione ossidativa, mentre in condizioni anaerobiche il piruvato viene convertito in lattato (fermentazione omolattica). Nel ciclo di Krebs è possibile completare l'ossidazione del piruvato ad anidride carbonica e tramite la fosforilazione ossidativa liberare molto più ATP di quanto non se ne possa ottenere dalla sola glicolisi in condizioni anaerobiche. Nelle varie fasi del ciclo di Krebs infatti vengono prodotti NADH e FAH₂. Questi due trasportatori di elettroni partecipano alla catena respiratoria, dove cedendo elettroni prendono parte alla fosforilazione ossidativa, ottenendo infine la riduzione dell'ossigeno ad acqua, ottenendo infine ATP.

Quando la deplezione di ATP è al di sotto del 10% si ha un evento ischemico: si verifica una riduzione della fosforilazione ossidativa (perché si consuma l’ossigeno) e la quota di ATP che può venire prodotta dalla cellula stessa si riduce, e nel contempo essa non viene rifornita di nutrienti. Il danno dovuto a deplezione di ATP è particolarmente evidente a carico della pompa sodio-potassio, la quale smette di funzionare, con conseguente ingresso di acqua nella cellula. Si ha anche ingresso di calcio (le pompe per il calcio che lo sequestrano nel reticolo endoplasmatico liscio e lo pompano all'esterno della cellula smettono di funzionare) ed efflusso di potassio. Di conseguenza la cellula si gonfia, lo stesso fa il reticolo endoplasmatico, i ribosomi si staccano dal reticolo endoplasmatico, si formano i "blebs" e scompaiono i microvilli, mentre aumenta la glicolisi anaerobia ("bisogna salvare il salvabile") e viene attivata la glicogeno fosforilasi con conseguente demolizione di glicogeno e liberazione di glucosio usato per la glicolisi anaerobia. Ciò tuttavia porta ad accumulo di acido lattico e riduzione del pH cellulare. L'abbassamento del pH porta ad un addensamento della cromatina del nucleo. Inoltre, il distacco di ribosomi dal reticolo endoplasmatico rugoso provoca riduzione della sintesi proteica e viene inibita la sintesi degli enzimi necessari per la sintesi dei fosfolipidi di membrana con conseguente danno anche alla membrana cellulare. Vi è pertanto una interconnessione tra vari elementi che portano ad un danno cellulare serio.

Danno mitocondriale

Il danno mitocondriale avviene in seguito a ipossia, tossine (che agiscono direttamente sul mitocondrio), oppure per esempio l’aumento del calcio che attiva enzimi in grado di distruggere il mitocondrio.