PATOLOGIA GENERALE
CLUPS Infermiere Corso B - A.A.2010/11
Aurelia Rughetti
Email:[email protected]
Dip.Medicina Sperimentale
4°piano - tel 0649973025
Laboratorio DEA - P.S.
Tel. 06 49979567
1.Che Cosa è la Patologia Generale
1: concetti
Eziologia/Patogenesi
Cellula vs Tessuto vs Organo
vs
Salute e Malattia
Omeostasi e Alterazione
Stimolo lesivo
vs
vs
Difesa
Struttura
Condizioni
Immunità
Organismo
vs
Risposta
Adattamento
Danno reversibile
Danno Irreversibile
Morte
Infiammazione
Trasformazione cellulare
SALUTE
MALATTIA
OMEOSTASI
EZIOLOGIA: Le cause
PATOGENESI: i meccanismi
Cellula - Tessuto - Organo
Omeostasi
Danno
Malattia
Patologia cellulare (che cosa succede alla cellula
si adatta, viene danneggiata, muore)
Risposta dell’organismo (la risposta infiammatoria ed immunitaria)
Patologia Cellulare (se viene alterato il genoma, ma la cellula sopravvive:
TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA)
Tessuto epiteliale al microscopio ottico
Questione di dimensioni…
1 mm
Occhio umano
100 µm
10 µm
Microscopio ottico
1 µm
100 nm
Microscopio elettronico
a scansione
Microscopio elettronico
a trasmissione
cell. epiteliali
globuli rossi
batteri
virus
10 nm
proteine
1 nm
aminoacidi
1Å
atomi
1.
Che Cosa è la Patologia Generale
2: La cellula
Cosa è la cellula e le strutture intracellulari
Costituente fondamentale: Acqua
Membrane cellulari
Identità genetica di una cellula: DNA, Cromosomi e nucleo
Identità proteica: RNA, Ribosomi, proteine
Identità funzionale: REL, Golgi, Lisosomi, endosomi, mitocondri,
organelli di accumulo
citoscheletro
CITOSCHELETRO
NEL CITOPLASMA DELLE CELLULE
EUCARIOTE CI SONO STRUTTURE
COINVOLTE NELLA MOTILITA’
Microtubuli delle ciglia e dei flagelli
Microfilamenti di actina delle fibre muscolari
Filamenti intermedi
CELLULA ANIMALE
Il doppio strato fosfolipidico
In presenza di acqua i fosfolipidi , a causa della
loro natura anfipatica, si dispongono in un doppio
strato con le code idrofobiche rivolte all’interno e
le teste idrofiliche rivolte verso il mezzo acquoso
Membrana al microscopio elettonico
Le membrane che
circondano due cellule
adiacenti appaiono
come bande scure
FUNZIONE DELLE PROTEINE
DI MEMBRANA
•
•
•
•
SONO
SONO
SONO
SONO
ENZIMI
RECETTORI
CANALI
PROTEINE DI TRASPORTO
Passivo
Attivo:
serve energia
Cioè ATP
Trasporto
CELLULA ANIMALE
I mitocondri
Sono organuli di dimensioni
variabili tra 1 a qualche
micron, paragonabili per
dimensioni alle cellule
batteriche.
Sono il sito della respirazione cellulare aerobia
(ciclo di Krebs: CH2O+O2  ATP+CO2+H2O).
La struttura a creste è fondamentale per il corretto funzionamento della
catena ossidoriduttiva.
CELLULA ANIMALE
Il reticolo endoplasmatico
Rugoso
ricoperto da ribosomi
che sintetizzano le
proteine destinate alle
membrane o proteine di
secrezione
ribosoma
IL COMPLESSO DI GOLGI
Le vescicole che si
formano per
gemmazione nel reticolo
Si fondono con il
complesso di Golgi
I contenuti rielaborati
vanno verso altre parti
della cellula sempre per
mezzo di vescicole
Vescicole di secrezione
LISOSOMI
Contengono
enzimi digestivi
che ai chiamano
idrolasi
Perossisomi
Vescicole ricche di enzimi ossidoriduttivi
Catalasi
Sito di smaltimento dei radicali liberi
E di tutte le forme chimiche altamente reattive
CELLULA ANIMALE
NUCLEO
Avvolto da due
membrane
Esterna e interna in
continuità con il
reticolo
Pori nucleari
Nucleoli strutture responsabili dell’assemblaggio e della sintesi dei ribosomi
NUCLEO
Cromatina
CROMOSOMI UMANI
SRTUTTURA DELLA DOPPIA
ELICA
NELLA
CONFORMAZIONE
DESTRORSA LE
COPPIE DI BASI
DISTANO 3,4 A.
OGNI GIRO DI
ELICA CONTIENE
10 COPPIE DI BASI.
Geni Importanti per la vita delle cellule:
1. Promuovono il ciclo cellulare (Protooncogeni)
2.bloccano il ciclo cellulare (Antioncogeni)
3. Controllano i check point del ciclo cellulare (cicline)
4. Enzimi di riparo del DNA dopo la duplicazione
5. Geni che inducono l’apoptosi quando la cellula ha subito gravi danni al
DNA, quando sta “invecchiando”
L’ACQUA
• E’ il costituente maggiormente rappresentato
nella cellula (70-90%)
• la più importante proprietà dal punto di vista
biologico e di essere un solvente polare
• molecole polari si sciolgono in acqua sono
idrofili
• molecole apolari sono insolubili in acqua
sono idrofobi
MALATTIA
SALUTE
OMEOSTASI
EZIOLOGIA
PATOGENESI
Cellula - Tessuto - Organo
Omeostasi
Danno
Malattia
Patologia cellulare (che cosa succede alla cellula
si adatta, viene danneggiata, muore)
Risposta dell’organismo (la risposta infiammatoria ed immunitaria)
Patologia Cellulare (se viene alterato il genoma, ma la cellula sopravvive:
TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA)
EZIOLOGIA: Le cause di DANNO
Le cause di danno o AGENTI di DANNO
CAUSE:
CHIMICHE - FISICHE - BIOLOGICHE
CAUSA di MALATTIA
Agenti Ambientali
Agenti fisici
(Radiazioni, calore, forze meccaniche)
Agenti Chimici
Agenti Biologici
RISOLUZIONE DI MALATTIA
Alterazione del
•Codice genetico
•Metabolismo/struttura
cellulare
Se la risoluzione non avviene…….
……..risposte croniche
Trasformazione cellulare:
Tumore
Alterazioni funzione d’organo
Risposta infiammatoria
cronica
Meccanismi di Danno
(come gli agenti di danno possono danneggiare la cellula)
1. Danno metabolico(interferiscono in una funzione cellulare
fondamentale alla vita della cellula.
Importanti gli agenti mutageni)
2. Danno ipossico
(mancanza di ossigeno e quindi blocco della respirazione)
3. Danno da radicale libero
(produzione di radicali liberi che non vengono smaltiti e alterano
la struttura/funzione dei componenti cellulari))
AGENTI CHIMICI:
COSA:
Sostanze chimiche naturali o di sintesi.
Veleni, idrocarburi.
Molte di queste sostanze sono principi farmacologici
COME:
Meccanismo con cui agiscono:
metabolico, produzione di radicali liberi, mutazione
DNA, blocco della respirazione ossidativa
AGENTI FISICI:
COSA: Tutte le forze fisiche:
energia cinetica -Traumi
Calore - Ustione e congelamento
Onde sonore
Radiazioni - elettromagnetiche, ionizzanti e
Meccanismo con cui agiscono:
Danno metabolico e strutturale,
Produzione di radicali liberi
PERCHE’/COME:
non ionizzanti.
Frequenza e lunghezza d’onda
Alta energia
Alta Frequenza
Corta lunghezza d’onda
Bassa energia
Bassa Frequenza
Ampia lunghezza d’onda
Le radiazioni infrarosse: scarsa azione eccitante, effetto termico
Le radiazioni a spettro visibile: solo se associate a fluorescenza (effetto
fotodinamico)
Le radiazioni ultraviolette: assorbite da proteine e acidi nucleici.
reazione infiammatoria a accumulo di mutazioni (dimeri di timina)
Le radiazioni ionizzanti: alta energia in grado di espellere elettroni
dall’atomo.
Nel caso in cui l’elettrone abbia ancora energia la cede agli altri elettroni di
altre molecole che trova nel suo percorso.
SI FORMANO i RADICALI LIBERI che danneggiano la
cellula provocando diverse reazioni chimiche
AGENTI BIOLOGICI:
COSA:
Esseri viventi di diversa specie: Batteri, Virus, Protozoi, Funghi, Metazoi
PERCHE’/COME:
VIRUS: Alterano integrita’ del genoma, la struttura cellulare, il metabolismo
Batteri:
Alterano il metabolismo cellulare
Protozoi/funghi/metazoi
VIRUS
VIRUS
DNA
RNA
Inducono mutazioni
Alterazioni cellulari
dovute all’ infezione virale
Virus HIV ( RNA a un filamento)
IL CICLO DEL HIV
la trascrittasi inversa
converte il genoma
virale a RNA in
DNA a doppio filamento
questo si integra nel dna
cromosomico della
cellula ospite ,
viene trascritto dalla
dna polimerasi di
quest’ultima
producendo sia mRNA
che verra’ tradotto in
proteine virali
che RNA virale
Il virus dell’influenza aviaria
È un virus ad RNA
Se i virus sono specie specifici
Come puo’ infettare l’uomo?
CELLULA BATTERICA
BATTERI come agenti patogeni
Producono sostanze tossiche
Colpisce specifici tessuti det.ndo l’infiammazione
(Lebbra, Tubercolosi….)
Insorgono complicanze secondarie all’infezione
Febbre reumatica, Glomerulonefrite Acuta, scarlattina
BATTERI
Producono sostanze tossiche
FOSFOL.
ENDOTOSSINE
ESOTOSSINE
Gram -
Gram +
Costituenti parete
batterica
Enzimi
Lipopolisaccaridi (+
proteina)
Proteine
Termostabili
Termolabili
POLISACC.
LIP.A
Complesso
Lipopolissacaridico
PROT
.
SUB A.
SUB B.
ENDOTOSSINE
Gram -
Attivazione monociti e macrofagi:
infiammazione
Costituenti parete
batterica
Febbre:effetto sistemico
dell’infiammazione
Lipopolisaccaridi (+
proteina)
Termostabili
FOSFOL.
POLISACC.
LIP.A
Complesso
Lipopolissacaridico
Shock endosettico
PROT
.
Tossina Difterica
EF-2
EF-2
NAD
-ADPR
ALCUNE ESOTOSSINE
Malattia
Difterite
Agente
C.dyphteriae
Tossina
Patogenesi
A (catalisi) +B
(riconos cimento)
A blocca la sintesi proteica, inat tivando
EF-2
Numerose tossine
liberate quando i
batteri muoino
andando incontro a
lisi. Resistente al
cal ore ed a l pH
Inibizione della liberazione di
acetilcolina
Botulino
C.botulinum
Tetano
C.tetani
Sub A(catalisi) +
Sub B
(riconos cimento)
Blocco d ella secrezione dei
neurotrasmettitori INIBITORI.
Contrazioni tetaniche
Colera
V.cholerae
A- B AD P
ribos iltransferasi
Eccesso di AMP c, secrezione liquido
isoosmotico: diarrea.
12 diversi tipi di
tossine
Tossina - Lecitinasi. Danno membrana
cellulare
Tossina - Colesterolo, buco sulla
membrana dei leucociti
Gangrena
gassosa
C.p erfrigens
Vaccinazioni
Bloccare l’effetto della tossina
Somministrazione di contenente immunoglobuline specifiche per la tossina
Indurre una risposta immunitaria specifica
Vaccinazioni ripetute con porzioni immunogeniche del patogeno
MECCANISMI DI DANNO
Meccanismi di Danno
(come gli agenti di danno possono danneggiare la cellula)
1. Danno metabolico(interferiscono in una funzione cellulare
fondamentale alla vita della cellula.
Importanti gli agenti mutageni)
2. Danno ipossico
(mancanza di ossigeno e quindi blocco della respirazione)
3. Danno da radicale libero
(produzione di radicali liberi che non vengono smaltiti e alterano
la struttura/funzione dei componenti cellulari))
Meccanismi di danno cellare
•Danno metabolico
•Danno Ipossico
•Danno
da radicali liberi
Fattori di sensibilità al danno cellulare
• Natura, durata ed intensità dello stimolo
• Tipo di cellula (cellule labili, stabili, perenni), stadio del ciclo
cellulare, adattamento cellulare
• Elementi cellulari coinvolti:membrane, mitocondri RE e apparato
genetico sono i più vulnerabili
• Caratteristiche fisiologiche e metaboliche delle cellule coinvolte
Meccanismi di danno cellare
Prerequisiti
Struttura di un atomo: elettroni e nucleo
Energia associata agli orbitali
Produzione di ATP/NADP/FAD:
glicolisi
respirazione ossidativa e Ciclo di Krebs
Un elettrone sale di livello quando acquista energia
Un elettrone scende di livello quando perde energia
Un elettrone spaiato non è stabile
Danno da radicali liberi
Radicali Liberi: specie chimiche altamente reattive
caratterizzate dalla presenza di elettroni spaiati
Quali?: Benzile, fenossile, nitrossido, alcossile,
alchile, allile, perossido
Come?: Processi metabolici della cellula (respirazione)
Durante i processi fisiologici di risposta (infiammazione)
Indotti da agenti chimici e fisici
Quale prevenzione per la cellula?
Danno da radicali liberi
Sistemi di smaltimento dei radicali liberi:
Sistemi antiossidanti
Enzimatico: GSH perossidasi, Catalasi, SuperOxdismutasi
Non enzimatico: Vitamina E, Bilirubina, Ac.Urico,
a-Tocoferolo
Danno da radicali liberi
Radicali Liberi dell’Ossigeno: i più “popolari”
Perché?
. .
.
.
Quali? O2-, HO, RO, ROO, NO
Come e quando in condizioni patologiche?
Radiazioni
Burst ossidativo
Malattie metaboliche: Cu+
Composti chimici
Quali danni indotti dai radicali liberi?
PerOx LIPIDICA
Alterazione struttura membrane plasmatica e
compartimenti intracellulari
Cross-Linking e denaturazione delle proteine
Mutazioni geniche, genetiche, cromosomiche
Meccanismi di danno cellare
•Danno metabolico
•Danno Ipossico
•Danno
da radicali liberi
Prerequisiti
Struttura di un atomo: elettroni e nucleo
Energia associata agli orbitali
Produzione di ATP/NADP/FAD:
glicolisi
respirazione ossidativa e Ciclo di Krebs
Produzione di ATP (minima)
Glicolisi - Citoplasma/anaerobia
Produzione di ATP (massiva)
Ciclo di Krebs - Mitocondri/aerobia
Senza ATP:
i processi anabolici sono
Le pompe di membrana
bloccati (no sintesi proteica)
Non funzionano
La cellula va incontro a morte
Effetti del danno cellulare da ipossia e ischemia
BURST Ossidativo
Stato di ipossia prolungato
Improvvisa reossigenazione
Incremento respirazione cellulare
Produzione di radicali liberi, superiore alla capacità
Dei sistemi antiossidanti
Danno cellulare reversibile ed irreversibile
• Il danno cellulare è un processo continuo, non è possibile identificare il
punto esatto in cui diventa irreversibile, Alcune variazioni morfologiche
ed ultrastrutturali sono associate alle diverse forme di danno.
• Una volta iniziato il danno irreversibile la cellula va incontro a morte.
Effetti del danno cellulare
Lesione biochimica: es. glicolisi, ciclo dell’acido citrico, fosforilazione
Alterazioni morfologiche: es. disgregazione dei ribosomi, aumento della
permeabilità delle membrane,dispersione del citoscheletro, rigonfiamento dei
mitocondri, del RE o dell’intera cellula: degenerazioni cellulari
Rimozione del danno o morte cellulare
Prerequisiti per la prossima settimana
(adattamento cellulare, danno, morte cellulare; risposta immunitaria)
Differenziamento cellulare:
morfologia, capacità proliferativa, attività metabolica, modificazioni
strutturali
Meccanismi di morte cellulare: necrosi ed apoptosi
Cellule del sistema immunitario: monociti/macrofagi, mastociti, granulociti,
linfociti T e B, cellule dendritiche.
Caratteristiche morfologiche e funzionali. Distribuzione nell’organismo.
Midollo osseo, linfonodi, sistema linfatico e sistema circolatorio ematico.
[email protected]
Lab.Immunologia dei Tumori, Diaprtimento di medicina Sperimentale e
Patologia, Viale Regina Elena, 324 - 00161Roma
CELLULA ANIMALE
APOPTOSI
O MORTE CELLULARE PROGRAMMATA
“DISASSEMBLAGGIO” ordinato della cellula dall’INTERNO
- Riduzione del volume cellulare e nucleare
- Perdita di adesione alle cellule circostanti
- Formazione di “bleb” sulla superficie cellulare
- Frammentazione del DNA
- Frammentazione della membrana, nucleo e infine della intera cellula con
formazione di corpi apoptotici
- Fagocitosi dei frammenti cellulari ad opera di macrofagi senza risposta
infiammatoria
FISIOLOGICA
Morfogenesi e sviluppo
Rinnovamento di popolazioni cellulari a rapido ricambio
Regolazione del sistema immunitario
PATOLOGICA
morte cellulare indotta da stimoli termici, radiazioni,
farmaci citotossici antiblastici, ipossia
morte cellulare indotta da virus
Alterazioni delle vie di segnalazione che controllano
l’apoptosi possono contribuire alla patogenesi di malattie
tra cui il cancro, le malattie autoimmuni, i disordini
neurodegenerativi.
APOPTOSI
L’apoptosi o MORTE
CELLULARE
PROGRAMMATA
svolge un ruolo importante
nello sviluppo di organismi
multicellulari
QuickTime™ and a Sorens on Video dec ompres sor are needed to see this pic ture.
LISOSOMI
Le idrolasi sono sintetizzate
nel reticolo endoplasmatico
ruvido e trasportate al Golgi
dove è aggiunta una molecola
di mannosio 6- fosfato
Endosoma tardivo si
fonde con le vescicole
che trasportano il
materiale da digerire
Lisosoma degrada le
sostanze in prodotti
abbastanza piccoli da
passare attraverso la
membrana
Struttura cellula:
necessaria per sua funzione e sopravvivenza
Controllo fasi cellulari:
Classi di geni che regolano vita e morte delle
cellule
Patologia: Alterazione dell’omeostasi in seguito
A danno