TOSSICOLOGIA EPATICA
Cause di vulnerabilità:
1. Funzione prioritaria
2. Organizzazione strutturale
3. Funzione escretoria
TOSSICOLOGIA EPATICA
Anatomicamente è suddiviso in lobuli
esagonali orientati attorno alle vene epatiche
terminali (vene centrali)
All’angolo del lobulo si trova il tratto portale,
formato da:
1. un ramo della vena porta
2. un’arteriola epatica
3. un dotto biliare
TOSSICOLOGIA EPATICA
Il lobulo è suddiviso in tre regioni:
1. Centrolobulare
2. Mediozonale
3. Periportale
TOSSICOLOGIA EPATICA
Il concetto di acino viene preferito come
unità funzionale ed è suddiviso anch’esso in
tre zone che coincidono con quelle del
lobulo.
TOSSICOLOGIA EPATICA
Il sangue che entra nell’acino proviene per il
60-70% dalla vena porta (povero di ossigeno)
e per il 30-40% dall’arteria epatica
(ossigenato)
TOSSICOLOGIA EPATICA
La concentrazione di ossigeno è di:
9-13% nella zona 1
4-5% nella zona 3
TOSSICOLOGIA EPATICA
Gli epatociti della zona 1, ricchi in
mitocondri, hanno le seguenti funzioni:
1. Ossidazione degli acidi grassi
2. Gluconeogenesi
3. Detossificazione dell’amoniaca a urea
TOSSICOLOGIA EPATICA
Nella zona 1 vi è una elevata concentrazione
in Glutatione ridotto
Nella zona 3 vi è una elevata attività del
Citocromo
P-450,
in
particolare
dell’isoforma 2E1
TOSSICOLOGIA EPATICA
I sinusoidi sono canali tra le corde degli
epatociti ove il sangue percola fino alla vena
epatica terminale.
TOSSICOLOGIA EPATICA
Tre sono i tipi di cellula più importanti:
1. Cellule endoteliali
2. Cellule di Kupfer
3. Cellule di Ito
TOSSICOLOGIA EPATICA
CELLULE ENDOTELIALI
Sono fondamentali come “scavenger” delle
lipoproteine e delle proteine denaturate.
Secernono citochine.
TOSSICOLOGIA EPATICA
CELLULE DI KUPFER
Sono macrofagi stanziali e costituiscono l’80% dei
macrofagi non circolanti dell’organismo.
Sono presenti nel lumen dei sinusoidi e la loro
funzione primaria è di ingerire e degradare
materiale particolato. Sono una fonte di citochine e
possono agire come cellule presentanti antigeni.
TOSSICOLOGIA EPATICA
CELLULE DI ITO
Sono note anche come cellule del grasso e cellule
stellate e sono localizzate nello spazio di Disse tra le
cellule endoteliali e gli epatociti.
Sintetizzano il collagene e sono il sito di maggior
immagazzinamento di vitamina A dell’intero
organismo.
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
La bile è un fluido che contiene:
acidi grassi
glutatione
fosfolipidi
colesterolo
bilirubina
anioni organici, proteine, metalli
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
Gli epatociti iniziano il processo trasportando gli
acidi biliari, il glutatione e altri soluti nel lumen
canalicolare,
spazio
formato
da
regioni
specializzate della membrana plasmatica tra
epatociti adiacenti.
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
I canalicoli formano canali tra gli epatociti che
mettono in connessione con una serie di canali o
dotti più larghi nel fegato. I dotti biliari extraepatici
sfociano nel dotto comune biliare.
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
La bile può essere immagazzinata e concentrata
nella colecisti prima di essere secreta nel duodeno.
La colecisti è assente in alcune specie di mammiferi
quali:
ratto
cavallo
balena
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
Trasportatori sono presenti nei sinusoidi e sulle
membrane canalicolari degli epatociti e sono
responsabili dell’accumulo di acidi biliari e
bilirubina dal sangue e della loro secrezione nel
lumen canalicolare.
Processi attivi sono determinanti per l’ingresso di
altri importanti costituenti della bile.
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
Metaboliti dei leucotrieni, fosfolipidi, estrogeni e
molti farmaci sono trasportati attraverso la
membrana canalicolare da proteine note come:
Multiple Organic Anion Transporter (MOAT)
Multi-drug-resistant (MDR) P-glicoproteins
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
Fluidi e anioni entrano nella bile per diffusione
paracellulare, transcitosi e endocitosi.
I metalli sono escreti nella bile da una serie di
processi (non tutti noti) e l’escrezione biliare è
importante nell’omeostasi di Cu, Mn, Fe, Zn, Au,
Al e Hg.
TOSSICOLOGIA EPATICA
FORMAZIONE DELLA BILE
meccanismi di escrezione nella bile dei metalli:
1. Passaggio attraverso la membrana sinusoidale
per diffusione facilitata o endocitosi mediata da
recettori
2. Immagazzinamento mediante proteine leganti o
lisosomi
3. Secrezione nei canalicoli via lisosomi,
meccanismi accoppiati al glutatione o specifici
trasportatori della membrana canalicolare
TOSSICOLOGIA EPATICA
CLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA
Popper & Schaffner, 1959
1. Alterazioni epatocellulari senza reazione infiammatoria
(Tipo I: necrosi e steatosi)
2. Colestasi intraepatica (Tipo II)
3. Necrosi epatica con reazione infiammatoria (Tipo II:
epatite virale)
4. Non classificate
5. Epatocarcinoma
TOSSICOLOGIA EPATICA
LINEE GUIDA EPATOTOSSICITA’ DA
FARMACI E SOSTANZE CHIMICHE
U.S. Public Health Service 1979
Tipo I:
prevedibile
dose e tempo dipendente
presente nella maggior parte degli esposti
riproducibile nell’animale
Tipo II:
non prevedibile
indipendente dal tempo e dalla dose
sporadica
non riproducibile nell’animale
TOSSICOLOGIA EPATICA
TIPI DI DANNO EPATICO
1. STEATOSI
2. MORTE DELL’EPATOCITA
3. COLESTASI CANALICOLARE
4. DANNO DEI DOTTI BILIARI
5. CIRROSI
6. DISORDINI VASCOLARI
7. TUMORI
TOSSICOLOGIA EPATICA
MECCANISMI DI DANNO ZONALE
sostanza
meccanismo
spiegazione
Zona 1
sovraccarico di Fe
perossidazione lipidica
zona 1 contiene più Fe
della zona 3
zona 1 contiene più O2
alcool allilico
Zona 3
CCl4
Acetaminofene
ossidazione ad acroleina
attivazione da parte del
Cit. P-450 a radicale libero
CCl3
sbilanciamento tra attivazione
Cit. P-450 e detossificazione
del GSH
zona 3 ha più Cit. P-450
e meno O2
zona 3 ha più Cit. P-450
e meno GSH
TOSSICOLOGIA EPATICA
O2 + 2H+  H2O2 + O2
radicale superossido
catalasi
H2O2
 2H2O + O2
GSH perossidasi
ROOH + 2 GSH  ROH + H2O + GSSG
Reazione di FENTON
Fe2+ + H2O2  Fe3+ + OH + OHradicale idrossilico
TOSSICOLOGIA EPATICA
STEATOSI
Viene definita come un aumento del contenuto in
lipidi maggiore del 5% del peso
1. Eccesso di grassi liberi veicolati al fegato
2. Interferenza col ciclo dei trigliceridi
3. Aumento della sintesi o esterificazione degli acidi grassi
4. Riduzione nella ossidazione degli acidi grassi
5. Riduzione nella sintesi di apoproteine
6. Diminuzione della sintesi o secrezione di VLDL
TOSSICOLOGIA EPATICA
MORTE DELL’EPATOCITA
Necrosi  rigonfiamento cellulare
rottura cellulare
disintegrazione nucleare
diffusione di cellule infiammatorie
Apoptosi  restringimento cellulare
frammentazione nucleare
formazione di corpi apoptotici
assenza di infiammazione
segue
TOSSICOLOGIA EPATICA
MORTE DELL’EPATOCITA
La morte dell’epatocita può avvenire con aspetto:
1. Focale: caratterizzata da una distribuzione
randomizzata di singoli epatociti o piccoli
“cluster” di epatociti morti
2. Zonale: predominante in zona 1 (periportale) o
3 (centrolobulare)
3. Panacinare: morte massiva di epatociti con
pochi sopravvisuti
segue
TOSSICOLOGIA EPATICA
COLESTASI CANALICOLARE
Definita come:
1. riduzione nel volume della bile
2. ridotta secrezione di specifici soluti nella bile
TOSSICOLOGIA EPATICA
DANNO DEI DOTTI BILIARI
(COLESTASI COLANGIODISTRUTTIVA)
1. Rigonfiamento dell’epitelio biliare
2. Presenza di detriti di cellule danneggiate nel
lumen duttale
3. Infiltrazione di cellule infiammatorie dal tratto
portale
segue
TOSSICOLOGIA EPATICA
DANNO DEI DOTTI BILIARI
(COLESTASI COLANGIODISTRUTTIVA)
La somministrazione cronica di tossine che
causano distruzione dei dotti biliari può portare
alla loro proliferazione e alla fibrosi con esito in
cirrosi biliare.
Altro possibile effetto è la perdita di dotti biliari,
nota come sindrome del dotto biliare evanescente.
segue
TOSSICOLOGIA EPATICA
DANNO DEI DOTTI BILIARI
(COLESTASI COLANGIODISTRUTTIVA)
Un caso celebre è quello noto come ittero di
Epping, villaggio inglese, i cui abitanti hanno
consumato prodotti provenienti da suolo
contaminato con dianilina di metilene, composto
usato per la produzione di resine epossidiche
TOSSICOLOGIA EPATICA
CIRROSI
E’ l’esito terminale di un danno cronico nel quale
un esteso tessuto fibroso (collagene) viene
depositato come risposta all’insulto diretto o
all’infiammazione.
E’ quindi la presenza massiva di tessuto
cicatriziale attorno a noduli formati da epatociti
rigenerati.
E’ irreversibile.
TOSSICOLOGIA EPATICA
DISORDINI VASCOLARI
Possono essere interessati i sinusoidi o i grandi
vasi.
Sinusoidi: allargamento delle finestre con
intrappolamento degli eritrociti in esse o nello
spazio di Disse. Conseguenza: infarcimento
epatico con ipoafflusso periferico.
segue
TOSSICOLOGIA EPATICA
DISORDINI VASCOLARI
Altre forme: malattia veno-occlusiva che risulta
dalla ostruzione non trombotica delle venule
epatiche terminali o delle vene intraepatiche più
piccole.
Un potenziale aspetto della patogenesi è la
distruzione dell’endotelio delle venule epatiche.
TOSSICOLOGIA EPATICA
TUMORI
1.
2.
3.
4.
a carico degli epatociti
a carico dei sinusoidi
epatocarcinoma  androgeni e aflatossine
angiosarcoma  CVM, arsenico, torio
TOSSICOLOGIA EPATICA
Steatosi
Morte cellulare
Colestasi
canalicolare
Danno dei dotti biliari
Cirrosi
Disordini vascolari
Tumori
CCl4, etanolo, ac. valproico
acetaminofene, Cu, DMF, etanolo, Fe,
microcistina
cloropromazina, ciclosporina A, 1,1,dicloretilene, estrogeni, etanolo, Mn,
falloidina
ANIT (-naftilisotiocianato), dianilina di
metilene
As, etanolo, vitamina A
As, dacarbazina, microcistina
aflatossine, androgeni, torio, CVM
TOSSICOLOGIA EPATICA
MECCANISMI DI COLESTASI
1. Falle nelle giunzioni paracellulari: queste forniscono
una notevole barriera (carica) alla diffusione di soluti
tra sangue e lumen canalicolare, mentre acqua e
piccoli ioni diffondono liberamente.
-Naftilisotiocianato (ANIT) causa falle nelle
giunzioni
ANIT
falloidina
colchicina
ciclosporina A
Mn
TOSSICOLOGIA EPATICA
MECCANISMI DI COLESTASI
2. Rottura della struttura o 3. dell’integrità funzionale
del citoscheletro: interferenze nella formazione della
bile diminuendo la velocità e la forza di contrazione
canalicolare o la velocità di transcitosi attorno agli
epatociti.
Falloidina (2) si lega ai microfilamenti dell’actina del
citoscheletro e rallenta la contrazione canalicolare in
maniera dose-dipendente.
Colchicina (3) inibisce la polimerizzazione della
tubulina nei microtubuli, inibisce la secrezione di
proteine nella bile, diminuendo la transcitosi
microtubulo-dipendenti delle vescicole.
ANIT
falloidina
colchicina
ciclosporina A
Mn
TOSSICOLOGIA EPATICA
MECCANISMI DI COLESTASI
4. Inibizione dei trasportatori coinvolti nella formazione
della bile.
Ciclosporina A causa inibizione del trasporto con
aumento degli acidi grassi e della bilirubina nel siero
e riduzione del flusso biliare.
5. Concentrazione di forme reattive di sostanze tossiche
nell’area pericanalicolare. I canalicoli sono ricchi in
Cit. P.-450, ma poveri in GSH e GST con
sbilanciamento tra bioattivazione e detossificazione.
Mn, 1,1,-Dicloroetilene, Diclofenac
ANIT
falloidina
colchicina
ciclosporina A
Mn
TOSSICOLOGIA EPATICA
MECCANISMI DI COLESTASI
Sono
possibili
anche
contemporaneamente:
più
meccanismi
Cloropromazina
altera
sia
la
contrattilità
canalicolare (2) sia il trasporto attivo di acidi grassi
(4)
Estrogeni alterano il trasporto degli acidi grassi per
effetto sulle membrane dei sinusoidi, inclusa la
riduzione della Na/K ATPasi e modificano la
componente lipidica della membrana plasmatica.
Riducono il numero dei trasportatori degli acidi
biliari.
TOSSICOLOGIA EPATICA
ATTIVAZIONE DELLE CELLULE SINUSOIDALI
La risposta agli effetti acuti di numerose tossine può
essere modificata dalla precedente esposizione ad altre
sostanze con effetto sui sinusoidi.
La tossicità dell’acetaminofene potrebbe essere
aumentata o diminuita da sostanze che attivano o
inattivano le cellule di Kupfer.
Allo stesso modo, la vitamina A causa un importante
aumento della necrosi epatica indotta dal CCl4
attraverso il rilascio di specie reattive dell’ossigeno.
Sostanze tossiche potrebbero stimolare la produzione di
collagene da parte delle cellule di Ito.
INDUZIONE ENZIMATICA
Effetto sull’attività degli enzimi microsomiali da
parte di alcune sostanze xenobiotiche.
Consiste in una aumentata attività di tali enzimi
con aumentato metabolismo delle sostanze
endogene e xenobiotiche.
INDUZIONE ENZIMATICA
RECETTORE DI INDUZIONE: prodotto di un
gene regolatore che, combinandosi con una
molecola a basso P.M. dà inizio all’espressione di
un altro gene che controlla la biosintesi
dell’enzima
INDUZIONE ENZIMATICA
L’effetto degli induttori enzimatici può essere:
POLIVALENTE  DDT, fenobarbital (in grado
di indurre una vasta gamma di enzimi)
SELETTIVO  benzopirene (in grado di indurre
il metabolismo di sostanze della stessa classe)
INDUZIONE ENZIMATICA
Toluene, Xilene
DDT, Aldrin, Dieldrin
TCDD
Benzopirene, Metilcolantrene
Bifenilipoliclorurati
Fenilbutazone
Fenobarbital
Etanolo (effetto cronico)
Difenilidantoina
INDUZIONE ENZIMATICA
TEST
in vivo sull’animale:
1. sleeping time (tempo di sonno indotto dal
fenobarbital)
2. tempo di paralisi indotto dalla zoxazolamina
normale
fenilbutazone
fenobarbital
benzopirene
730 minuti
307 minuti
102 minuti
17 minuti
INDUZIONE ENZIMATICA
TEST
in vivo sull’uomo:
1. dosaggio 6-ß-idrossicortisolo urinario
(aumentato)
2. dosaggio acido D-glucarico urinario
(aumentato)
3. dosaggio attività GGT sierica (aumentata)
4. Determinazione dell’emivita dell’antipirina
(ridotta)
INDUZIONE ENZIMATICA
TEST
in vitro sull’animale:
1. dosaggio delle attività enzimatiche microsomiali
(idrossilazione dell’anilina per i substrati di tipo
II, demetilazione dell’aminopirina per i substrati
di tipo I)
2. dosaggio attività citocromo P-450
dopo somministrazione di induttori
INIBIZIONE ENZIMATICA
Effetto opposto a quello dell’induzione enzimatica.
INIBIZIONE ENZIMATICA
SKF 525 A (ß-dietilaminoetildifenilpropilacetato)
Tetracloruro di carbonio (attivivazione “suicida”)
Ozono
Monossido di carbonio
Metalli (Cd, Co, Pb, Se)
Etanolo (effetto acuto)
Desmetilimipramina