Danno e morte cellulare Dipartimento di Biologia e
Danno e morte cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Componenti di una cellula Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Danno cellulare: • Le cellule tendono a mantenere la “omeostasi” (mantenimento dei parametri fisiologici) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Risposta al danno Adattamento: se il danno é compatibile con la sopravvivenza della cellula. Morte cellulare. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Modalità di adattamento: l Atrofia: • Riduzione del volume di organo, senza apprezzabili variazioni del numero di cellule. l Ipertrofia: • Aumento del volume di organo, senza apprezzabili variazione del numero di cellule. l Iperplasia: • Aumento di numero e volume delle cellule. l Metaplasia: • La sostituzione di un tipo cellulare con un altro. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Esempio di atrofia: cervello senile 82 anni 36 anni Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Esempio di atrofia: atrofia muscolare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Esempio di ipertrofia: miocardio Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Esempio di ipertrofia: miocardio Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Esempio di iperplasia: utero Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
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 Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Cause di danno cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Cause di danno cellulare: l Difetto di ossigeno o ipossia. l Agenti chimici l Agenti biologici (batteri, virus ed altri) l Reazioni immunitarie l Difetti genetici l Anomalie nutrizionali l Agenti fisici l Invecchiamento Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Difetto di ossigeno: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Difetto di ossigeno: Ipossia Tutte quelle condizioni che interferiscono con la respirazione delle cellule. l É una delle cause più importanti e frequenti di danno cellulare. l Va distinta dall’ ischemia (difetto dell’apporto di sangue. l Ipossie non ischemiche: • • • Scarsa ossigenazione del sangue Anemie Avvelenamento da CO Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Agenti chimici: l Anche l’ossigeno, ad alta pressione parziale, può causare danno cellulare. l Sali, l Zuccheri, l Metalli, l Contaminanti ambientali (CO, NH 3, SO 3, NO 2, CH 4 etc. ), l Insetticidi, l Alcool, l Farmaci Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Agenti infettivi: l Virus, l Batteri, l Funghi, l Protozoi, Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Reazioni immunitarie: l Anche se il sistema immune difende l’organismo da agenti infettivi e tossici, reazioni immuni prevedibili o accidentali possono dare origine a danno cellulare. l Allergia, l Anafilassi, l Malattie auto-immuni Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Difetti genetici Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Pathway cellulari Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Difetti genetici l Difetti macroscopicamentre evidenti: Sindrome di Down l Difetti microscopici • Anemia falciforme (emoglobina S) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Anomalie nutrizionali: l Carenza di proteine. l Carenza di vitamine. l Alterazione del metabolismo del glucosio (diabete). l Anoressia, Bulimia l Iperlipidemie, obesità Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Invecchiamento: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Invecchiamento: l Accumulo progressivo di dosi sub-letali di sostanze nocive. l Replicazione incompleta dei cromosomi l Alterazione dei normali meccanismi di riparazione del danno cellulare. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Agenti fisici: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Agenti fisici: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Agenti fisici: l Trauma. l Temperature estreme. l Radiazioni (ultraviolette, ionizzanti etc). l Elettricità. l Cambiamenti repentini della pressione atmosferica. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Il ruolo dell’O 2 nel danno cellulare: l L’ ischemia è un difetto nell’appoto di sangue. l Altri stimoli come: • • Radiazioni Stimoli infiammatori Sostanze chimiche (Hg, CN, CCl 4) Eccesso di O 2 Inducono danno attivando Forme dannose dell’O 2 Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Bersagli funzionali del danno cellulare Ipossia Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Il primo punto di attacco dell’ipossia è la respirazione cellulare cioè la fosforilazione ossidativa mitocondriale ↓ Riduzione dei livelli di energia (ATP) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
• L’attività della pompa del sodio ATP-dipendente di membrana si riduce • Accumulo di Sodio intracellulare • Richiamo di acqua per osmosi • Rigonfiamento cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Distruzione strutturale dell’apparato di sintesi delle proteine: Distacco dei ribosomi dal Reticolo endoplasmatico rugoso ↓ Riduzione della sintesi proteica Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
• Se l’ipossia prosegue si hanno danni strutturali ulteriori • Danni a livello del citoscheletro celluare e formazione di protuberanze sulla superficie cellulare (blebs) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Afflusso di ossigeno ↓ Reversibilità del danno Afflusso di ossigeno Irreversibilità del danno Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Segni di irreversibilità del danno: l Rigonfiamento mitocondriale. l Picnosi del nucleo, l Rottura dei lisosomi. Fuoriuscita di enzimi litici l Lisi del reticolo endoplasmico Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
Morte cellulare: l Necrosi • • Digestione enzimatica della cellula, Denaturazione delle proteine. l Apoptosi (morte programmata): • • Distruzione cellulare nell’embriogenesi, Involuzione fisiologica ormono-dipendente, Rinnovamento cellulare, Autodistruzione dei timociti Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
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 Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
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For every cell there is a time to live and a time to die Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
EVENTI PRINCIPALI Membrane Blebbing Normal cell Cell shrinkage Chromatin condensation Apoptotic Body Formation Nuclear Collapse Continued Blebbin Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”
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