LESIONI ELEMENTARI DELLE CELLULE, DEI TESSUTI E DEGLI ORGANI
Piano
- GENERALITÀ :
1-DEFINIZIONE
2-INTERESSE DELLA QUESTIONE
- PROMEMORIA
1-LA CELLULA NORMALE
2-LA MATRICE EXTRACELLULARE
3-TESSUTO
4-MOLECOLE DI ADESIONE
4–1DEFINIZIONE
4–2 FAMIGLIE PRINCIPALI
4–3EVIDENZIAZIONE DELLE MOLECOLE DI ADESIONE
- LESIONI ELEMENTARI DELLE CELLULE/TESSUTI/ORGANI
1-AGENTI PATOGENI
2-DANNI AGLI ORGANI CELLULARI
2-1 ALTERAZIONI DEI NUCLEI
2-2LESIONI DEL NUCLEOLO
2-3LESIONI RIBOSOMIALI
2-4LESIONI DEL RETICOLO ENDOPLASMICO
2-5 PATOLOGIA DEI LISOSOMI
2-6 LESIONI MITOCONDRIALI
2-7LESIONI CITOSCHELETRICHE
2-8 LESIONI DELLA MEMBRANA PLASMATICA
VI. MORTE DELLE CELLULE E DEI TESSUTI: NECROSI
1-APOPTOSI
2-ALTERAZIONE DEL NUCLEO
2-1REVERSIBILI
2-2IRREVERSIBILE
3-ALTERAZIONE DEL CITOPLASMA
*TRAMITE IPERIDRATAZIONE:
-DEGENERAZIONE A BALLOONIZZAZIONE
-DEGENERAZIONE VACUOLARE
*ALTERAZIONE DEI TIPI DI IPEREOSINOFILIA
– CONDENSAZIONE EOSINOFILA (NECROSI ACIDOFILA)
*ALTRI
-TUMEFACTIONTROUBLE
-Ca2+ (CITOSTEATONECROSI)
NECROSI DEI 4 TESSUTI
4-1NECROSI DELLA COAGULAZIONE
4-2 NECROSI DA LIQUEFAZIONE
4-3NECROSI CASEOSA
4-4CITOSTEATONECROSI
4-5CANGRENA UMIDA (GAS)
4-6 NECROSI SUPURATA
V. MODIFICAZIONI CELLULARI E TESSUTALI ADATTIVE :
1-ATROFIA
2-IPERTROFIA
3-IPERPLASIA
4-DISTROFIA
5-METAPLASIA
METAMORFOSI 6-CELLULARE
7-ANAPLASIA
VI. CONCLUSIONE
LESIONI ELEMENTARI DELLE CELLULE, DEI TESSUTI E DEGLI ORGANI
I. Introduzione :
Le cellule sono strutture complesse dotate di meccanismi regolatori che garantiscono l’equilibrio tra anabolismo (costruzione) e catabolismo (distruzione).
La rottura di questo equilibrio sotto l’azione di numerosi fattori patogeni porta ad un’alterazione della funzione e, in misura maggiore, ad un’alterazione della struttura.
La lesione corrisponde ad una modifica morfologica visibile di strutture normali; nel corso di un processo patologico, colpisce uno o più organelli alla volta, cellule, un tessuto o un intero organo.
La lesione elementare corrisponde all’unità lesionale che può essere isolata mediante l’analisi di un insieme di lesioni.
Davanti al paziente vengono messi in atto numerosi mezzi per arrivare a questa lesione elementare, citeremo rispettivamente: l’interrogatorio, l’esame clinico, i vari esami paraclinici ed eventualmente l’esame istopatologico.
Oggi si utilizzano altri mezzi per rafforzare questa valutazione pre-terapeutica, come l’immunoistochimica e la biologia molecolare, per scegliere il miglior trattamento possibile.
II- Promemoria:
2.1 La cellula normale:
La cellula è la più piccola unità di materia vivente in grado di esistere e riprodursi in modo indipendente.
La cellula eucariotica è composta da:
- Da un citoplasma circondato da una membrana citoplasmatica (questo citoplasma contiene al suo interno i diversi organelli cellulari necessari al funzionamento della cellula).
- Da un nucleo circondato da una membrana nucleare.
- Quando le cellule acquisiscono una forma particolare e un’organizzazione interna caratteristica del tipo a cui appartengono, si dice che sono differenziate.
(Cellule nervose, cellule epiteliali).
2.2 Tessuti:
I tessuti corrispondono ad un insieme di cellule differenziate, immerse in una matrice extracellulare e dotate di caratteristiche funzionali e biologiche proprie.
Esistono 3 gruppi principali di tessuti:
- Epiteli
- Tessuto connettivo comune e specializzato
- Tessuto nervoso.
2.3 La matrice extracellulare:
La matrice extracellulare comprende la membrana basale (che supporta le cellule polarizzate) e il tessuto interstiziale ed è composta da collagene di tipo IV (membrana basale), tipo I e II (tessuto interstiziale), glicoproteine (laminina, fibronectina) e proteoglicani.
2.4 Molecole di adesione:
2.4.1 Definizioni:
Si tratta di proteine espresse sulla superficie della membrana cellulare, capaci di garantire l’adesione selettiva o addirittura specifica tra le cellule e la matrice extracellulare.
La selettività di una molecola di adesione si basa sulla capacità di interagire con un numero limitato di molecole chiamate ligandi.
Hanno due ruoli nell’organismo: strutturale (assicurano la coesione di un tessuto) e funzionale (consentono alla cellula di svolgere un ruolo biologico specifico e transitorio).
2.4.2 Principale:
1- Caderine:
E-caderina (tutti gli epiteli), N-caderina (tessuto nervoso e muscolare) e P-caderina (mesoteli ed epidermide).
Glicoproteine di membrana monomeriche.
Garantiscono l’adesione intercellulare.
2- Immunoglobuline:
N – CAM (molecola di adesione cellulare neutra), interviene nell’embriogenesi, espressa dal tessuto nervoso negli adulti.
- ASSO
- ICAM1 (molecola di adesione intercellulare 1), ICAM (ia m2) e VCAM (molecole di adesione cellulare vascolare).
- CD2: proteine di adesione molecolare.
- Intervenire sull’immunità (HLA, complemento, ecc.).
3- Integrine:
B1 e B3: adesione delle cellule alla matrice extracellulare.
Le caratteristiche B2 dei leucociti intervengono nella loro interazione funzionale con l’endotelio.
4- Selettivi:
E-selectina e P-selectina, espresse dalle cellule endoteliali.
L-selectina specifica per una sottopopolazione di linfociti.
Glicoproteine transmembrana monomeriche.
Coinvolto nell’adesione dei leucociti circolanti alle cellule endoteliali.
CD44:
Glicoproteine di superficie.
Coinvolto nell’adesione delle cellule tra loro e alla matrice extracellulare.
Sarebbero coinvolti nei processi metastatici e infiammatori.
2.4.3 Evidenziazione delle molecole di adesione:
Esempio: durante un’infiammazione acuta, l’estravasazione dei leucociti circolanti coinvolge diverse famiglie di molecole di adesione.
1° stadio: precoce e transitorio:
Le cellule endoteliali esprimono P-selectina ed E-selectina sulla loro superficie.
- Questa induzione avviene in meno di 2 ore e dura dalle 10 alle 20 ore.
- È indotta da alcune citochine.
- è responsabile del rallentamento dei leucociti circolanti (rotolamento).
- I leucociti esprimono quindi sulla loro superficie i ligandi di queste molecole di O2.
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2° stadio : tardivo e duraturo:
- Espressione di ICAM1 sulle cellule endoteliali, indotta dall’interferone g, dal fattore di necrosi tumorale e dall’interleuchina 1.
- Espressione di VCAM sulle cellule endoteliali indotta dal fattore di necrosi tumorale, dai lipopolisaccaridi e dall’interleuchina-1.
- L’espressione di VCAM e ICAM consente l’adesione dei leucociti alle cellule endoteliali grazie ai ligandi presenti sulla loro superficie. ; integrine dei leucociti B2 e integrina a4B1.
I leucociti migrano quindi specificamente verso il sito infiammatorio, perché solo i vasi attivati possono esprimere le molecole responsabili del rallentamento dei leucociti, passaggio necessario per indurre il processo.
III Lesioni basilari di cellule/tessuti/organi :
3.1 Patogeni:
Un agente patogeno è qualsiasi fattore in grado di causare una lesione o innescare un processo morboso.
Può essere esogena, fisica (trauma, ecc.), chimica (caustica, ecc.) o biologica (virus, batteri, ecc.).
Può essere endogena, metabolica (calcio, colesterolo, ecc.), immunologica (deposizione di C3 nel LES, malattie autoimmuni, ecc.), trofica (infarto, ecc.).
Il patogeno può agire direttamente (es: virus HPV e coilociti), o indirettamente (helicobacter pylons e gastrite cronocellulare tratti dal linfoma malti); lo stesso patogeno può indurre lesioni diverse a seconda del meccanismo coinvolto; esempio: il virus dell’epatite B che può causare un’epatite grave.
Benigno, a seconda dei meccanismi immunitari coinvolti.
La stessa lesione può essere causata da diversi agenti come alcol, farmaci, virus responsabili dell’epatite cronica.
3.2 Danni agli organelli cellulari:
3.1.2 Alterazioni dei nuclei:
(sede dell’informazione genetica e della divisione cellulare):
Anomalie dimensionali:
Aumento di dimensioni, regolare nella patologia non tumorale, irregolare nella patologia tumorale.
Anomalie numeriche:
Binucleazione: riflette il danno all’epatocita durante l’epatite virale.
Multinucleazione nelle reazioni dei macrofagi e nelle cellule tumorali.
Danni irreversibili conseguenti alla morte cellulare:
Picnosi: condensazione della cromatina in un blocco denso, omogeneo e retratto.
Cariolisi: il nucleo scompare, la cromatina non è più colorata.
Carioressi: frammentazione del nucleo in piccoli blocchi dispersi nella cellula.
Inclusioni nucleari:
Vacuoli nucleari: per invaginazione del citoplasma nel nucleo.
Inclusioni nucleari: di origine virale, le più frequenti.
Metabolici: avvelenamento da piombo e bismuto.
Anomalia nella divisione cellulare:
Arresto del processo mitotico
Anomalie nella duplicazione del DNA.
3.2.2 Lesioni del nucleolo:
Anomalie numeriche :
- Aumento del numero di nucleoli nelle cellule tumorali.
- Segregazione nucleolare: separazione dei suoi diversi costituenti con riduzione della sintesi proteica (sostanze tossiche, irradiazione).
3.2.3 Danni ai ribosomi:
(Agenti di sintesi proteica)
Anomalie numeriche:
Rarefazione: normale durante la maturazione cellulare
La disaggregazione dei ribosomi, che porta alla morte cellulare, determina la perdita della normale basofilia delle cellule e si osserva durante la cromatolisi dei neuroni, l’anossia cellulare o la necrosi.
Agglomerazione: sotto forma di granuli o filamenti, durante l’avvelenamento da piombo.
3.2.1 Lesioni RE:
(lacune intercomunicanti, supporto a numerose attività enzimatiche, detossificazione, sintesi dei trigliceridi)
– Distensione delle lacune:
Per accumulo di sostanze non escrete, ad esempio: steatosi epatocitaria.
Cellule di Mott: accumulo di plasmacellule nelle cisterne dilatate che diventano visibili nel midollo osseo sotto forma di palline eosinofile, esempio: infiammazione cronica, mieloma a cellule di Mott.
A causa della carenza di α-1 antitripsina.
Ipertrofia REL:
In caso di intossicazione alcolica da barbiturici, il MO si manifesta con un citoplasma eosinofilo, abbondante e finemente granulare.
3.2.5 Patologie lisosomiali:
Sovraccarico di lisosomi:
- Per deficienza enzimatica congenita: la cui conseguenza è la distensione dei licopodi che diventano visibili al MO sotto forma di inclusioni in una cellula ipertrofica
Esempio :
- Dislipoidosi: accumulo di grassi complessi.
- Mucopolisaccaridosi.
- Glicogenosi.
3.2.6 Danno mitocondriale:
(Metabolismo cellulare: fosforilazione, ossidazione, ciclo di Krebs).
Anomalia dimensionale (reversibile o irreversibile):
- Il rigonfiamento di bassa ampiezza è reversibile, mediante l’allargamento dello spazio intermembrana, il trasferimento di acqua avviene tra i due compartimenti di elevata ampiezza: riguarda il compartimento interno, irreversibile.
Anomalia numerica:
- Risultati nell’aspetto oncocitico.
- Osservato nel fegato, nella tiroide, …… reazione adattativa? Anomalia della membrana:
- Per eccesso di calcio, sodio ….
Anomalia dimensionale :
- Aumento delle dimensioni in caso di intossicazione da alcol, eccesso di ferro, insufficiente ossidazione degli acidi grassi.
3.2.7 Danni al citoscheletro:
(Microtubuli e microfilamenti responsabili dei movimenti degli organelli cellulari, cromosomi, ciglia, ecc.).
Anomalie delle ciglia:
Infezioni broncopolmonari ricorrenti, sterilità dovuta alla mancanza di motilità degli spermatozoi.
Anomalie dei microtubuli:
Blocco della mitosi in anafase.
Sindrome di Chediak-Higashi
Anomalie dei microfilamenti:
Sindrome dei leucociti pigri.
3.2.8 Danni alla membrana plasmatica:
- Superficie ricettiva o di scambio o di contatto.
- Anomalie della forma, anemia falciforme.
- Anomalie dei recettori di membrana, esempio: diabete ID.
- Lisi delle membrane cellulari EXP: per azione di anestetici: linfociti. Complemento, tossine batteriche.
IV Morte delle cellule e dei batteri:
- Apoptosi:
- Morte cellulare fisiologica programmata in una fase precisa della maturazione terminale della cellula.
- Allo stadio embrionale, le cellule portano già con sé l’informazione della loro distruzione in un momento specifico della loro esistenza.
- Le cellule non muoiono a causa di un’aggressione esterna, ma attraverso un meccanismo attivo che richiede energia e trascrizione.
Ruolo dell’apoptosi:
- Regolazione di vari tipi di cellule nel corpo.
- Omeostasi tissutale e mantenimento del rapporto crescita/involuzione)
- Eliminazione delle cellule indesiderate: danneggiate, precancerose.
Circostanze dell’accadimento:
Fisiologico:
- Embriogenesi
- Regolazione ormonale dell’omeostasi.
- Eritropoiesi
- Regolazione dell’immunità
- Rimozione dei fattori di crescita
- Rinnovamento cellulare negli organi e durante la senescenza
- I fattori che inducono l’apoptosi sono praticamente gli stessi effettori che inducono la necrosi, ma a una concentrazione inferiore.
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Morfologia:
- Condensazione del citoplasma e conservazione della morfologia dei mitocondri e dei ribosomi.
- Perdita delle aree di contatto con le cellule vicine e isolamento della cellula apoptotica.
- Disintegrazione del nucleolo, diminuzione delle dimensioni del nucleo.
- Condensazione e marginalizzazione della cromatina
- Invaginazione della membrana nucleare.
- Invaginazione della membrana citoplasmatica.
- Costituzione di frammenti rotondi e lisci, circondati da una membrana ed escludendo il blu di tripano: corpi apoptotici.
- Fagocitosi dei corpi apoptotici
Controlli genetici dell’apoptosi:
La famiglia bcl-2, bcl-x, bax, bad e bak reprimono l’apoptosi.
La proteina Fas/APO-1 della famiglia ICE codifica proteine che inducono l’apoptosi.
Caratteristiche biochimiche dell’apoptosi:
Non sono completamente chiariti:
- Pre-impegno: reversibile, caratterizzato da aumento di Ca2+, IP3 e/o cAMP.
- Impegno: irreversibile, degradazione del DNA dalla sua idrolisi.
Diversi tipi di apoptosi:
- Tipo I: causato da corticosteroidi e radiazioni
- Tipo II: causato dal TNF
- Tipo III: causato dai linfociti T citotossici.
Metodi per identificare l’apoptosi:
- Elettroforesi del DNA
- Citometria a flusso
- Immunoistochimica
Inizio dell’apoptosi:
Agenti esterni: fisici, chimici, virali, ecc.
Agenti interni: ormoni, citochine, cellule killer…
La morte cellulare classica è dovuta ad aggressioni esogene o endogene
Le cause principali sono molteplici:
- Anossia: cessazione dell’apporto di ossigeno
- Ischemia: riduzione o interruzione dell’afflusso di sangue
- Tossine: batteri, funghi, mercurio, ecc.
- Lisi immunologica, complemento, linfociti citotossici ……….
Qualunque sia l’aggressore, la lesione finale corrisponde ad un’alterazione della membrana plasmatica con afflusso massiccio di calcio e ad un’alterazione irreversibile della membrana mitocondriale, con arresto della catena ossidativa.
4.2 Modifiche del nucleo:
4.2.1 Reversibile:
Condensazione della cromatina in blocchi densi (prima reversibile, poi irreversibile).
4.2.2 Irreversibile:
- Picnosi
- Cariolisi
- Carioressi
4.3 Alterazioni del citoplasma:
Per iperidratazione: ingresso di acqua e Na + .
Degenerazione a palloncino: la cellula è gonfia, il citoplasma è limpido e omogeneo, gli organelli non sono alterati.
Degenerazione vacuolare: la cellula è rigonfia con piccoli vacuoli intracitoplasmatici trasparenti (dilatazione dei mitocondri e del reticolo endoplasmatico).
Alterazione ipereosinofila:
¨condensazione eosinofila, necrosi acidofila.
Altri :
Rigonfiamento irreversibile, degradazione delle proteine strutturali, osservati nello stato (fresco nella cellula).
Ca2 + (citosteatonecrosi)
4.4 Necrosi tissutale:
Necrosi: morte improvvisa e immediata in risposta a uno stimolo patologico o a un’aggressione grave, corrisponde a una rapida perdita di controllo del flusso ionico.
Causa la penetrazione dell’acqua, il rigonfiamento della cellula e degli organelli fino alla loro rottura.
4.4.1 Necrosi coagulativa:
Esempio: infarto bianco viscerale (cuore, rene, surrene).
Macroscopia: zona interessata, di colore bianco-grigiastro e di consistenza soda.
Microscopia : le cellule si trasformano in una massa eosinofila opaca con perdita di nuclei e conservazione della silhouette cellulare che consente di riconoscere l’architettura dei tessuti.
Questo aspetto della necrosi deriva probabilmente dalla denaturazione delle proteine, che vengono rese insolubili, ritardandone così la proteolisi.
Le cellule morte vengono poi liquefatte e riassorbite tramite frammentazione e fagocitosi da parte di NP e istiociti.
1.1.2 necrosi da liquefazione:
Esempio: ammorbidimento del cervello:
Macroscopia: si ottiene un’area di tessuto grigio, morbido, poi rapidamente liquido quando la lesione è recente, dopo alcuni giorni il focus ischemico diventa più chiaro, friabile e cremoso su un pezzo fresco, in seguito il focus è sostituito da un tessuto retratto, grigio, giallastro o color cuoio che abbassa la corteccia in superficie.
Microscopia: disintegrazione delle strutture, il tessuto non è più riconoscibile, si riscontrano citolisi ed edema cerebrale, rigonfiamento del citoplasma, picnosi e scomparsa dei corpi di Niss1.
Gli assoni si frammentano e le cellule gliali sono sede di gravi lesioni degenerative.
I capillari sanguigni mostrano turgore endoteliale, congestione e stravaso di globuli rossi.
Successivamente, afflusso di cellule polimorfonucleate e macrofagi.
La necrosi da liquefazione è il risultato del potente accumulo di enzimi idrolitici di origine lisosomiale.
4.4.3 Necrosi gassosa (necrosi da omogeneizzazione):
Caratteristica della tubercolosi:
- Macroscopia: il caseo appare opaco, bianco-grigiastro, omogeneo, molle, pastoso, simile al formaggio oppure più friabile e calcificato.
- Microscopia : aree di tinte eosinofile, a grana fine e contenenti resti cellulari e frammenti di nuclei o omogenee, cellulari, possono liquefarsi, fibrosi, calcificarsi.
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4.4.4 Citocteatonecrosi:
Si osserva nella pancreatite acuta e riflette l’autolisi della ghiandola.
Lesioni del tessuto adiposo in cui l’azione delle lipasi rilascia acidi grassi e glicerolo.
Macroscopia: opaco, a fuoco biancastro, di consistenza gessosa che contrasta con il fondo giallo grasso, in colorazione a candela.
Microscopia: noduli biancastri, circondati da una reazione infiammatoria, ricchi di PN.
Presenza di materiale necrotico, granulare, irregolarmente acidofilo.
I cristalli di acidi grassi sono quasi sempre presenti.
Un granuloma lipofagico circonda l’area della citosteatonecrosi.
L’evoluzione è verso la sclerosi circolare.
4.4.5 Gangrena umida (gassosa):
Esempio: ischemia degli arti inferiori.
In origine, il termine gangrena indicava una necrosi massiva di una parte del corpo, in particolare del piede, con putrefazione dovuta all’aumento di microrganismi saprofiti.
Attualmente è caratterizzata dalla combinazione di necrosi ischemica e infezione da germi anaerobi del gruppo dei clostridium (necrosi + putrefazione).
La gangrena umida è una combinazione di necrosi da coagulazione e liquefazione , mentre la cancrena secca si manifesta nei focolai non infetti di necrosi da coagulazione secca e mummificata.
Il suo bassissimo contenuto di acqua gli consente di resistere ai batteri putrefattivi.
Si trova sulle estremità (piedi, mani, punta del naso, lobo dell’orecchio), è una placca bluastra, che diventa dura e poi marrone e nera, non c’è odore né formazione di gas.
4.4.6 Necrosi suppurativa:
Esempio: ascesso, flemmone.
Macroscopia : pus untuoso o granulare, giallo-verdastro.
Microscopia : lisi tissutale con accumulo di PN alterato (piociti).
5. Modifiche adattative cellulari e tissutali:
5.1 Atrofia cellulare o tissutale:
Corrisponde alla riduzione complessiva delle dimensioni di una cellula, di un tessuto, di un organo mediante la riduzione delle dimensioni delle cellule o del numero di cellule.
Può essere fisiologico:
Involuzione del timo negli adolescenti, atrofia gonadica negli anziani.
Può essere patologico:
- Per carenza nutrizionale (vitamina A, proteine)
- Di origine ormonale: castrazione testicolare
- Disturbi circolatori: atrofia miocardica nelle arterie coronarie croniche .
- Disturbi dell’innervazione: la sezione di un nervo motore provoca atrofia muscolare.
- Per compressione: da parte di una massa (tumore), distensione anomala delle cavità naturali (parenchima renale)
- L’atrofia di un organo non è sistematicamente seguita da una riduzione delle sue dimensioni, poiché le cellule atrofizzate possono essere sostituite dalla fibrosi.
5.2 Ipertrofia:
Aumento del volume complessivo della cellula mediante l’aumento dei suoi organelli e/o del numero di cellule.
Questa ipertrofia cellulare si verifica quando coinvolge un gran numero di cellule.
Fisiologico:
Muscolo dell’atleta, gravidanza utero
Patologico:
- Epatite alcolica (noduli di rigenerazione), ipertrofia miocardica (insufficienza aortica).
- Obesità e sovralimentazione, ipertrofia tiroidea (carenza di iodio), ipertrofia cellulare, accumulo nel tessuto interstiziale (fibrosi, amiloidosi).
5.3 Iperplasia:
Aumento del numero di cellule senza aumento del loro volume.
5.4 Distrofia:
Esempio: distrofia fibrocistica del seno.
Alterazione tissutale o cellulare acquisita, legata a un disturbo nutrizionale (vascolare, nervoso, ormonale, metabolico).
Fenomeno di adattamento cellulare.
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I denti del giudizio possono causare dolore se sono posizionati male.
Le otturazioni composite sono estetiche e durevoli.
Le gengive sanguinanti possono essere un segno di gengivite.
I trattamenti ortodontici correggono i disallineamenti dentali.
Gli impianti dentali forniscono una soluzione fissa per i denti mancanti.
La detartrasi rimuove il tartaro e previene le malattie gengivali.
Una buona igiene dentale inizia lavandosi i denti due volte al giorno.