Adattamenti cellulari
Ipertrofia
Aumento delle dimensioni delle cellule di
Un organo
Iperplasia
Aumento del numero di cellule di
Un organo
Atrofia
Perdita di una parte del citoplasma
Metaplasia
Un tipo cellulare è
sostituito da un’altro
Ipertrofia
E’ la risposta a segnali trofici o ad
aumentate richieste funzionali
L’ipertrofia causa un aumento del peso e
della grandezza di un tessuto o di un
organo, causato da aumento di volume
cellulare, in risposta a stimolo o a danno
Aumenta l’espressione dei geni che
regolano la differenziazione
Ipertrofia
Cause
•
•
•
•
•
•
Aumentate richieste funzionali
Stimolazione Endocrina e Paracrina
Ipernutrizione
Aumentato flusso sanguigno
Fattori Meccanici
Squilibrio dell’anabolismo e del
catabolismo
• Altre cause
Aumentate richieste funzionali
• Ipertrofia muscolare da maggior richiesta di
lavoro fisico fisiologico
• Ipertrofia di cellule muscolari liscie a monte di
ostruzioni intestinali
• Ipertrofia/iperplasia cell. epatiche per
aumentata richiesta metabolica di farmaci o
tossici
• Ipertrofia/iperplasia della mammella durante
l’allattamento (da PRL ed estrogeni)
• Ipertrofia/iperplasia dell’utero durante la
gravidanza
Aumentate richieste funzionali
Ipertrofia compensatoria:
Rene  nefrectomia monolaterale
• ipertrofia compensatoria del rene: è un misto di
iperplasia ed ipertrofia
(glomeruli, capillari, podociti)
Glomeruli ingranditi e capillari allungati
Muscolo liscio: ipertrofia/iperplasia/polipoidia
• Stenosi intestinale (ipertrofia cell. muscolari liscie a monte
di ostruzioni intestinali)
• IpertensioneTunica media dell’aorta
Aumentate richieste funzionali
Muscolo striato
• ipertrofia muscolare da maggior richiesta di
lavoro fisico fisiologico
Steroidi anabolizzanti
• Muscolo striato:
Ipertrofia
dell’apparato
contrattile
In una fibra stimolata, la cellula satellite si divide; una cellula figlia si fonde
con la fibra muscolare adiacente, fornendo così un nucleo addizionale.
L’altra cellula figlia rimane quiescente
Eventi biochimici:
Un ruolo chiave è svolto
da l’IGF-1 (insulin-like
growth factor 1) e la sua
isoforma MGF (meccano
growth factor, derivata
dal gene dell’IGF-1 per
splincing alternativo).
L’IGF-1 è sintetizzato
nel fegato e nel muscolo.
l’IGF-1 “muscolare”,
possiede funzioni
autocrine e paracrine:
La concentrazione di IGF-1 aumenta con l’ esercizio IGF-1 è un potente agente
mitogeno
Aumentate richieste funzionali
• Ipertrofia compensatoria:
Cuore:
• ipertrofia cardiaca da
sovraccarico emodinamico
cronico
• Esercizio
• Ipertensione sistemica
• Difetto valvolare (stenosi
valvolare aortica)
Confronto tra un cuore normale
E uno con ipertrofia
Alterazioni strutturali che insorgono durante l’ipertrofia
progressiva portano “all’esaurimento” patologico del
miocardio:
Cause
• Fibrosi (per aumento del
connettivo) irrigidimento,
ridotta compliance
• Ipossia relativa  capillari in
• # minore rispetto alla massa
• Alterazioni patologiche delle
cellule:
aggregati anomali di
sarcotubuli, mitocondri alterati,
figure mieliniche, aumento di
glicogeno, perdita
degli elementi contrattili
e delle giunzioni specializzate,
bizzarri ripiegamenti del nucleo
Stimolazione endocrina
• Gravidanza- Allattamento (endocrina)
Ipertrofia/Iperplasia
• Sovrapproduzione di TSH (gozzo)
• Sovrapproduzione di ACTH (ipertrofia
della corteccia surrenale)
Stimolazione paracrina
Stimolazione
• Attivazione dei macrofagi
Ipernutrizione
• Aumento del tessuto adiposo
• Aumento di sintesi proteica
Gli Adipociti oltrepassata una
massa critica trasmettono dei
segnali differenziativi ai
preadipociti
L’eccesso di grasso è una malattia?
Alterazioni funzionali degli
adipociti degli obesi
Iperinsulinemia (diminuzione di
recettori per l’ insulina e quindi
ridotta sensibilità)
Calcolosi biliare
Ipertensione
Coronariopatie,
Aterosclerosi,
Ca colon retto,
gotta, artrosi
Aumentato flusso sanguigno
• Allungamento di un arto
Cause:
• Tumori vascolari di un arto
• Fratture o infezioni
Osteomielite (nei bambini)
Fattori meccanici
Trazione della cute
ipertrofia/iperplasia
cutanea
• Espansione del tessuto
Squilibrio tra anabolismo e
catabolismo tissutale
• Tessuto osseo:
• Iperattività degli osteoblasti o
inattività degli osteoclasti
(Osteopetrosi)
Cause diverse
Metaboliche:
• Cellule beta del pancreas
 iperglicemia
• Ipertrofia Epatica
• Anossia da altitudine (mancanza di
ossigeno, vasocostrizione delle
arterie polmonari)Ipertrofia del
miocardio
• Infarti  ipertrofia
compensatoria perché le cicatrici
non si contraggono
Meccanismi cellulari dell’ipertofia
L’pertrofia deriva da una regolazione
trascrizionale
Le fasi finali del processo comprendono:
• Un aumento dell’mRNA e rRNA
• Un aumento di proteine
• Aumento di geni promuoventi la crescita (myc,
fos, ras
Regolazione da parte di fattori di crescita
Iperplasie fisiologiche
• iperplasia delle ghiandole dell’endometrio da
stimolazione estrogenica durante il normale
ciclo
• iperplasia e ipertrofia delle cellule epiteliali
della mammella e delle fibrocellule
• muscolari dell’utero
in gravidanza
Iperplasie patologiche
Stimolazione Ormonale
• Ginecomastia:
• Innalzamento di estrogeni
(tumori epatici) o da
somministrazione di estrogeni
(Ca della prostata)
• Iperplasia delle ghiandole
dell’endometrio da
stimolazione estrogenica da
tumori ovarici (tumori
a cellule della granulosa)
Iperplasie patologiche
• Iperplasia compensatoria (rene e
fegato: EGF, TGF-a)
• Iperplasia e ipertrofia della tiroide
da >TSH o da autoanticorpi antiTSHr
Iperplasie patologiche
Iperglobulia conseguente a soggiorni prolungati ad alta
quota
Iperplasie patologiche
Iperplasia delle paratiroidi in corso di ipocalcemie e
iperfosfatemia
Iperplasie patologiche
• Iperplasia linfoide associata ad
infezioni virali
Atrofia
Diminuzione delle dimensioni e della funzionalità
di un organo
Le cellule diminuiscono di numero e possono
perdere la loro funzione:
• Ridotte richieste funziomali
• denervazione
• interruzione di segnali trofici
• ischemia e danno cronico
Risposta adattativa ad uno stress
Riduzione di volume per risparmiare energia
Atrofia
Perdita di una parte del citoplasma
Ipoplasia
tessuto congenitamente
Poco sviluppato
Aplasia
Un organo non sviluppato
Durante l’atrofia l’espressione
di geni della differenziazione
è repressa, ma non quella dei
geni “housekeeping”
necessari alla sopravvivenza
• Perdita del numero cellulare
• Riduzione del volume
cellulare
Al cessare dello stress le
funzioni contrattili e la
sintesi delle proteine
vengono ripristinate
Condizioni irreversibili
Atrofia
Perdita Cellulare
• Apoptosi
• L’ordine di suicidarsi, viene inviato ai
vari tipi cellulari seguendo un ordine
gerarchico
• Un organo atrofico contiene un eccesso
di connettivo
•
•
a)
b)
Riduzione del volume cellulare
Ridimensionamento
degli organuli
cellulari: es. muscolo
striato  perdita di
materiale fibrillare
Autodigestione:
Pezzi di citoplasma e
organuli rimossi per
autofagocitosi e
digeriti da enzimi
lisosomiali. Possono
persistere vacuoli
autofagici: Corpi
residui
Digestione di
proteine e
macromolecole ad
opera di proteasi
libere non lisosomiali-- (ubiquitina)
Atrofia
Atrofia ed i componenti extracellulari
• Non vengono risparmiati perché
dipendono dal metabolismo cellulare
Es. arti immobilizzati:
• Cartilagine articolare –perdita di
proteoglicani
• Ossa: osteoporosi
Cause di Atrofia
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Ridotta funzionalità
Iponutrizione
Ipoperfusione prolungata
Pressione locale
Occlusione dei dotti escretori
Effetti ormonali
Senescenza
Denervazione
Agenti tossici
Raggi X
Meccanismi Immunitari
• Ridotta funzione
L’inattività accelera il catabolismo proteico
• Iponutrizione
Cervello del bambino  danni permanenti
Adipociti  diminuzione di dimensione
• Ipoperfusione parziale ma prolungata  ischemia cronica (es.
rene di soggetti con sclerosi delle arteriole-coartazione dei
nefroni)
• Pressione localizzata  Tumori (es. Tumore meningeo per
ridotta irrorazione. Scompenso cardiaco ( carenza del
ritorno venoso al fegatopressione nei sinusoidi epatici
atrofia al centro del lobulo epatico)
• Occlusione di un dotto  ghiandole esocrine (es. occusione di
un uretere il rene produce urina le vie urinarie si dilatano
e il rene si atrofizza
Interruzione di segnali trofici:
Le funzioni cellulari dipendono da mediatori chimici
• Denervazione: perdita della denervazione sinaptica
perdita del mantenimento del tono muscolare.
Es: poliomelite; paraplegia traumatica
• Effetti ormonali  carenza di ormone trofico
Patologici:
Rimozione chirurgica Ipofisi Anteriore
- TSH
- ACTH
- FSH
Fisiologici:
Menopausa
 Atrofia tiroidea
 Atrofia corteccia surrenale
 Atrofia ovarico
Ormonale indotta:
Antagonisti del testosterone nel Ca della Prostata
Tiroxina inibisce TSH nei tumori tiroidei
• Danno persistente  Infiammazione cronica
Es. Atrofia mucosa gastrica (gastrite cronica)
Atrofia villosa intestino tenue (celiachia
• Agenti tossici e farmacologici
• Raggi X  morte mitotica
• Meccanismi Immunitari  anemia perniciosa
atrofia della mucosa gastrica per autoanticorpi
Eventi esogeni
Eventi endogeni (“usura somatica”)
Radiazioni e inquinanti
Senescenza replicativa
(fenomeno di Hyflick e teoria dei telomeri)
Processi infettivi
Produzioni di radicali dell’ossigeno
Abitudini di vita: alimentazione,
fumo, alcool e droghe,
sedentarietà
INVECCHIAMENTO
Sommazione di danni: ridotta produzione
di ormoni; riduzione difese biologiche,
alterazione
di funzioni di organi
Cause genetiche vere e proprie
• L’atrofia è reversibile? Si ma fino ad
un certo punto
• Es. dopo un’atrofia da denervazione le
fibre muscolari possono recuperare
• L’atrofia è trattabile: Rimozione della
causa (Inibitori di proteasi per
inibizione del catabolismo proteico)
Metaplasia
Un tessuto differenziato di un certo tipo
viene sostituito da un tessuto
differenziato di tipo diverso
Metaplasia epiteliale
• In epiteli di rivestimento:
Nei bronchi dei fumatori
Epitelio cilindrico
ciliato
Epitelio squamoso stratificato
Metaplasia squamosa
Epitelio cheratinizzato
Metaplasia epidermoide
Lingua ed esofago: leucoplachie
Metaplasia ghiandolare:
Epitelio ghiandolare
Epitelio squamoso
- Uretere
- Vescica
- Esofago  epitelio metaplastico di tipo
gastrico o intestinale (ep. Di Barrett)
causa: il succo gastrico che refluisce in esofago
- Tratto digerente sede preferenziale di
metaplasia
Metaplasia connettivale:
Metaplasia ossea
Del tessuto connettivo:
•Arterie aterosclerotiche
•Miosite ossificante traumatica
•Cicatrici chirurgiche dell’addome
Metaplasia condroide
Fratture si può formare cartilagine
Metaplasia mixoide:
Tess connettivale tess. mixoide
Valvole Cardiache
Meccanismi della metaplasia
• Una cellula di tipo A si trasforma in
cellula di tipo B (rara nei mammiferi)
• Il tipo A viene eliminato e sostituto dal
tipo B (es. riprogrammazione delle
cellule staminali)
Quindi la metaplasia equivale ad una
rigenerazione aberrante
Segnali che inducono la
metaplasia
• Fattori solubili (ormoni, vitamine,
farmaci)
• Estrogeni inducono metaplasia
epidermoide dell prostata
• Substrato sul quale crescono le cellule
(carenza di Vit. A provoca metaplasia
squamosa)
Significato biologico della metaplasia
• Utile  quando il midollo osseo viene
distrutto la metaplasia mieloide del tessuto
splenico
• Dannosa
- metaplasia epidermoide dei dotti pancreatici;
- metaplasia squamosa dei bronchi;
- esofago di Barrett
- metaplasia intestinale
- leucoplachia