Danno e morte cellulare
Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Componenti di una cellula
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Danno cellulare:
• Le
cellule tendono a mantenere la
“omeostasi”
(mantenimento dei parametri fisiologici)
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Risposta al danno
Adattamento: se il danno é
compatibile con la sopravvivenza
della cellula.
Morte cellulare.
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Modalità di adattamento:
 Atrofia:
•
Riduzione del volume di organo, senza apprezzabili
variazioni del numero di cellule.
 Ipertrofia:
•
Aumento del volume di organo, senza apprezzabili
variazione del numero di cellule.
 Iperplasia:
•
Aumento di numero e volume delle cellule.
 Metaplasia:
•
La sostituzione di un tipo cellulare con un altro.
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Esempio di atrofia: cervello senile
82 anni
36 anni
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Esempio di atrofia:atrofia muscolare
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Esempio di ipertrofia: miocardio
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Esempio di ipertrofia: miocardio
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Esempio di iperplasia: utero
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Esempio di metaplasia: polmone
Nei fumatori cronici
l’epitelio cilindrico
ciliato è sostituito da
cellule stratificate di
tipo pavimentoso.
La persistenza degli
stimoli dannosi che
causano la metaplasia
può condurre al
cancro
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Cause di danno cellulare
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Cause di danno cellulare:
Difetto di ossigeno o ipossia.
Agenti chimici
Agenti biologici (batteri, virus ed altri)
Reazioni immunitarie
Difetti genetici
Anomalie nutrizionali
Agenti fisici
Invecchiamento
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Difetto di ossigeno:
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Difetto di ossigeno: Ipossia
Tutte quelle condizioni che interferiscono con
la respirazione delle cellule.
 É una delle cause più importanti e frequenti
di danno cellulare.
 Va distinta dall’ ischemia (difetto dell’apporto
di sangue.
 Ipossie non ischemiche:
•
•
•
Scarsa ossigenazione del sangue
Anemie
Avvelenamento da CO
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Agenti chimici:
 Anche l’ossigeno, ad alta pressione parziale, può
causare danno cellulare.
 Sali,
 Zuccheri,
 Metalli,
 Contaminanti ambientali (CO, NH3, SO3, NO2, CH4
etc.),
 Insetticidi,
 Alcool,
 Farmaci
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Agenti infettivi:
Virus,
Batteri,
Funghi,
Protozoi,
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Reazioni immunitarie:
 Anche se il sistema immune difende l’organismo da
agenti infettivi e tossici, reazioni immuni prevedibili
o accidentali possono dare origine a danno
cellulare.
 Allergia,
 Anafilassi,
 Malattie auto-immuni
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Difetti genetici
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Pathway cellulari
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Difetti genetici
 Difetti macroscopicamentre evidenti:
Sindrome di Down
 Difetti microscopici
• Anemia falciforme (emoglobina S)
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Anomalie nutrizionali:
 Carenza di proteine.
 Carenza di vitamine.
 Alterazione del metabolismo
del glucosio (diabete).
 Anoressia, Bulimia
 Iperlipidemie, obesità
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Invecchiamento:
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Invecchiamento:
 Accumulo progressivo di dosi sub-letali di
sostanze nocive.
 Replicazione incompleta dei cromosomi
 Alterazione dei normali meccanismi
riparazione del danno cellulare.
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di
Agenti fisici:
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Agenti fisici:
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Agenti fisici:
 Trauma.
 Temperature estreme.
 Radiazioni (ultraviolette, ionizzanti etc).
 Elettricità.
 Cambiamenti repentini della pressione
atmosferica.
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Il ruolo dell’O2 nel danno cellulare:
 L’ ischemia è un difetto
nell’appoto di sangue.
 Altri stimoli come:
•
•
•
•
Radiazioni
Stimoli infiammatori
Sostanze chimiche (Hg,
CN, CCl4)
Eccesso di O2
Inducono danno attivando
Forme dannose dell’O2
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Bersagli funzionali del danno cellulare
Ipossia
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Il primo punto di attacco dell’ipossia è la respirazione
cellulare cioè la fosforilazione ossidativa mitocondriale
↓
Riduzione dei livelli di energia (ATP)
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• L’attività della pompa del sodio ATP-dipendente
di membrana si riduce
• Accumulo di Sodio intracellulare
• Richiamo di acqua per osmosi
• Rigonfiamento cellulare
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Distruzione strutturale dell’apparato di sintesi delle proteine:
Distacco dei ribosomi dal Reticolo endoplasmatico rugoso
↓
Riduzione della sintesi proteica
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• Se l’ipossia prosegue si hanno danni strutturali ulteriori
• Danni a livello del citoscheletro celluare e formazione
di protuberanze sulla superficie cellulare (blebs)
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Afflusso di ossigeno
↓
Reversibilità del danno
Afflusso di ossigeno
Irreversibilità del danno
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Segni di irreversibilità del danno:
 Rigonfiamento
mitocondriale.
 Picnosi del nucleo,
 Rottura dei lisosomi.
Fuoriuscita di enzimi litici
 Lisi del reticolo
endoplasmico
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Morte cellulare:
Necrosi
•
•
Digestione enzimatica della cellula,
Denaturazione delle proteine.
Apoptosi (morte programmata):
•
•
•
•
Distruzione cellulare nell’embriogenesi,
Involuzione fisiologica ormono-dipendente,
Rinnovamento cellulare,
Autodistruzione dei timociti
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APOPTOSI
Stimoli fisiologici
e non fisiologici
•Restringimento cellulare
•Organelli non danneggiati
•Condensazione della cromatina
•Formazione di corpi apoptotici
•Mancanza di infiammazione
NECROSI
•Danni meccanici
•Esposizione ad agenti chimici
•Rigonfiamento cellulare
•Organelli danneggiati
•Alterazione della cromatina
•Lisi cellulare
•Risposta infiammatoria
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For every cell there
is a time to live
and a
time to die
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EVENTI PRINCIPALI
Membrane Blebbing
Normal cell
Cell shrinkage
Chromatin condensation
Apoptotic Body
Formation
Nuclear Collapse
Continued Blebbin
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