LA CELLULA I FOGLIETTI EMBRIONALI. Ectoderma Mesoderma Endoderma. Cosa vediamo al microscopio ottico?

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1 LA CELLULA I FOGLIETTI EMBRIONALI Ectoderma Mesoderma Endoderma Cosa vediamo al microscopio ottico?

2 DANNO E MORTE CELLULARE DANNO DI TUTTI I TIPI (ipossico, tossico, infezioni ecc.) All INIZIO IL DANNO E REVERSIBILE

3 DANNO REVERSIBILE EDEMA DEGENERAZIONE GRASSA

4 EDEMA Rigonfiamento, o EDEMA INTRACELLULARE, o degenerazione idropica o vacuolare. E legato al deficit di ATP, la mancanza di energia comporta la incapacità di mantenere l omeostasi dei sali e dei liquidi, la cellula si rigonfia e compaiono dei vacuoli chiari (sono pezzettini rigonfi di reticolo endoplasmico). Con il persistere del danno l edema diviene EXTRACELLULARE l organo appare pallido e pesante

5 DEGENERAZIONE GRASSA: danno ipossico e chimico (CCl4) la cellula non ha l energia sufficiente per il metabolismo dei lipidi (entrata degli acidi grassi liberi, ossidazione a corpi chetonici, formazione dei lipidi complessi, sintesi di apoproteina da complessare ai trigliceridi per permettere l uscita delle lipoproteine) di conseguenza nelle cellule si accumulano vacuoli pieni di lipidi. L organo assume colorazione gialla Nel fegato è chiamata STEATOSI: abnorme accumulo di lipidi Nei paesi industrializzati la causa più importante di steatosi epatica è l abuso di alcol

6 In pratica con la mancanza di energia prima si accumula acqua e poi lipidi

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8 Lobulo epatico normale

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10 Steatosi

11 La persistenza del danno conduce a morte cellulare NECROSI sempre patologica MORTE CELLULARE APOPTOSI O MORTE PROGRAMMATA fisiologica patologica

12 NECROSI QUADRO INIZIALE comune a tutti i tipi di necrosi CITOPLASMA o citoplasma più eosinofilo (perdita RNA + denaturazione proteine) o citoplasma vacuolato per digestione degli organelli da parte enzimi idrolitici o citoplasma pieno di agglomerati di fosfolipidi (figure mieliniche) NUCLEO: picnosi carioressi (rottura del nucleo) cariolisi (DNAsi) Dopo ore SCOMPARSA DEL NUCLEO

13 QUADRO CONCLAMATO delle NECROSI QUELLO CHE SI VEDE NEL QUADRO CONCLAMATO E IL RISULTATO DI UN BILANCIO TRA LISI E DENATURAZIONE E QUINDI AVREMO VARI TIPI DI NECROSI

14 Quando la rottura dei lisosomi libera enzimi litici NECROSI COLLIQUATIVA Gli enzimi che si liberano dai lisosomi digeriscono le cellule e il tessuto si trasforma in una massa fluida es ipossia nel SNC Oppure enzimi dei polimorfonucleati nelle infezioni batteriche, i numerosi leucociti morti danno luogo a una materiale giallo grigiastro: il PUS

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17 NECROSI COAGULATIVA Quando prevale la denaturazione anche gli enzimi litici si denaturano e si osserva la conservazione delle strutture cellulari Esempio tipico è l infarto del miocardio

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20 NECROSI CASEOSA: il tessuto ha la consistenza del formaggio e l architettura del tessuto è cancellata. E tipica della tubercolosi ed è a metà strada tra colliquativa e coagulativa

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22 Necrosi caseosa

23 NECROSI EMORRAGICA E una necrosi con emorragia che si osserva specialmente nel polmone perché vi è una doppia circolazione

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27 STEATONECROSI Aree di focale distruzione dei lipidi a causa della liberazione di lipasi pancreatiche durante la pancreatite acuta Gli acidi grassi derivanti dall azione delle lipasi sui trigliceridi si combinano con il calcio e danno luogo a aree biancastre simili a gesso che si vedono macroscopicamente NECROSI GANGRENOSA è coagulativa es. gangrena secca degli arti. E legata a ischemia ma se superinfezione batterica diventa colliquativa

28 MORTE PROGRAMMATA o APOPTOSI Apoptosi = caduta delle foglie Anche se il DNA è degradato e le le proteine sono denaturate la membrana cellulare pur essendo alterata resta integra perciò la cellula non riversa il suo contenuto all esterno, quindi non si accompagna a danno per il tessuto circostante Alterazioni della membrana importanti sono esposizione del fosfolipide fosfatidilserina e della trombospondina (proteina adesiva) questi segnali inducono i macrofagi a fagocitare queste cellule che così rapidamente scompaiono

29 Embriogenesi APOPTOSI FISIOLOGICA Involuzione ormonodipendente Controllo omeostatico delle cellule proliferanti (intestino) Controllo omeostasi linfocitaria Eliminazione cellule infettate da virus

30 APOPTOSI PATOLOGICA Danno al DNA (chemio e radioterapia) Alcuni virus es. epatite virale Atrofia per ostruzione dei dotti: pancreas parotide e rene Neoplasie nella fase di regressione

31 APOPTOSI ALTERAZIONI MORFOLOGICHE Riduzione del volume cellulare la cellula diventa rotonda piccola e eosinofila Condensazione della cromatina in masse dense e frammentazione del nucleo Estroflessioni del citoplasma e frammentazione della cellula in corpi apoptotici che possono contenere frammenti di nucleo e sono molto eosinofili

32 Fagocitosi

33 Cellule apoptotiche nella cute (lupus eritematoso sistemico) E raro vedere apoptosi in vivo perché i macrofagi fagocitano immediatamente le cellule apoptotiche

34 Apoptosi al microscopio elettronico L apoptosi dei neutrofili determina il tipico nucleo trilobato che si vede anche al microscopio ottico

35 DNA integro DNA apoptotico Gel di agarosio Il DNA apoptotico è frammentato i frammenti si vedono come bande multiple (ladder o scaletta)

36 IPERTROFIA Aumento delle dimensioni delle cellule per aumento del numero degli organelli e conseguente aumento delle dimensioni dell organo In genere ipertrofia senza iperplasia si osserva nei tessuti formati da cellule che non si dividono: cuore e muscoli

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38 IPERPLASIA Aumento del numero delle cellule con conseguente accrescimento del volume dell organo IPERPLASIA FISIOLOGICA IPERPLASIA PATOLOGICA compensatoria (es. fegato) ormonale (es. mammella) prostata endometrio > Produzione fattori di crescita e espressione recettori

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43 ATROFIA riduzione delle dimensioni della cellula per perdita di organelli cellulari, quando coinvolge molte cellule il volume dell intero organo si riduce Fisiologica es. utero dopo il parto Patologica: disuso (muscolo dopo ingessatura) mancata nutrizione o apporto ematico perdita stimolazione ormonale

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45 METAPLASIA Modificazione reversibile che prevede la sostituzione di tipi cellulari differenziati con altri tipi cellulari differenziati Parte dalla cellula staminale Metaplasia squamosa: epitelio cilindrico secretorio in squamoso Metaplasia intesinale Può accadere anche il contrario: Esofago di Barrett

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49 DISPLASIA Displasia = crescita disordinata è un termine che si riferisce a cambiamenti che riguardano un epitelio normale Pleiomorfismo = variazione di forma e dimensioni Perdita della polarità e disordine architetturale Alterazione del rapporto nucleo-citoplasmatico Nuclei ingranditi e ipercromici IPERCROMIA = POLIPLOIDIA Aumento del numero delle mitosi di morfologia normale, ma in sede anormale

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51 CERVICE Epitelio esocervice normale

52 CIN1

53 CIN2

54 CIN3 o carcinoma in situ

55 CARCINOMA IN SITU Carcinoma che non supera la membrana basale MEMBRANA BASALE Collagene di tipo 4 e proteoglicani E prodotta dalle cellule epiteliali e dai fibroblasti dello stroma sottostante

56 Importanza dello stroma sottostante Lo stroma sottostante contiene linfatici e vasi sanguigni consentendo quindi la metastatizzazione

57 NEOPLASIA TUMORE CANCRO

58 COSA DISTINGUE I TUMORI BENIGNI DA QUELLI MALIGNI GRADO DI DIFFERENZIAZIONE o ANAPLASIA TASSO DI CRESCITA INVASIVITA PRESENZA DI CELLULE STAMINALI ANGIOGENESI CAPACITA DI METASTATIZZARE

59 GRADO DI DIFFERENZIAZIONE O ANAPLASIA ANAPLASIA = regressione cambiamenti che riguardano un epitelio non normale Pleiomorfismo = variazione di forma e dimensioni Perdita della polarità e disordine architetturale Alterazione del rapporto nucleo-citoplasmatico Nuclei ingranditi e ipercromici Aumento del numero delle mitosi di morfologia anormale

60 TASSO DI CRESCITA Dipende da: Tempo di raddoppiamento in realtà non si può predire (solo nel topo) Frazione di crescita cioè percentuale delle cellule che replicano in genere è al massimo del 20% Percentuale di cellule che muoiono. Morte delle cellule tumorali

61 La frazione di crescita si può vedere sul vetrino: numero di mitosi (si contano le mitosi) markers di proliferazione: immunoistochimica

62 Perché è importante conoscere la frazione di crescita? Nel caso di farmaci antineoplastici che agiscono mediante inibizione della proliferazione, e quindi sul pool replicativo, se questo è piccolo per esempio la frazione di crescita é del 5% il tumore crescerà lentamente ma non sarà sensibile a questo tipo di chemioterapia

63 CIN1 MIB1

64 CIN3 MIB1

65 INVASIVITA Capacità di superare la membrana basale e infiltrare lo stroma quindi dipende dall espressione di proteasi che non sono attive nelle cellule normali

66 PERCHE STUDIAMO CELLULE STAMINALI E ANGIOGENESI NEI PARTICOLARI? 1) gli antineoplastici che utilizziamo colpiscono anche le cellule sane le cellule staminali e le cellule dei vasi neoformati possono essere TARGET DI TERAPIA SPECIFICA 2)Le terapie anti-angiogenetiche sono già utilizzate per alcuni tumori (es., il carcinoma del colon, il glioblastoma multiforme ecc ) 3) si spera di mettere a punto terapie specifiche contro le cellule staminali tumorali

67 CELLULE STAMINALI Sono capaci di autorinnovarsi mediante l espressione di geni che reprimono gli inibitori del ciclo cellulare Il tumore è eterogeneo: le cellule mostrano vari gradi di differenziazione le cellule stem se isolate e iniettate nel topo immunocompromesso sono capaci di ripetere la eterogeneità del tumore di partenza

68 CELLULE STAMINALI Domande molto importanti Qual è la cellula di origine di un determinato tumore? Siamo capaci di distinguerla? Quali sono i pathways biochimici che consentono di autorinnovarsi? Questi pathways sono diversi da tessuto a tessuto? Ci sono molecole specifiche di queste cellule per poterle isolare? Come fanno a scappare alle terapie?

69 EMOPOIESI Progenitori Multipotenti CFU GM CFU Bas/Eritro/Mega CFU G CFU M CFU EO CFU BAS BFU E CFU Mega Precursori Committed Mielo blasto Mono blasto Eosinofilo blasto Basofilo blasto Eritro blasto Megacario blasto Precursori Morfologicamente Riconoscibili

70 AML 1997 Bonnet D et al Nature Medicine 3: FENOTIPO DELLA STEM CELL EMATOPOIETICA CD34+, CD38- CD90+ e non hanno i markers delle cellule differenziate perciò vengono dette lineage negative o LIN- Nell individuo normale corrispondono al progenitore multipotente Rappresentano 0.1-1% di tutte le cellule IL TUMORE E SEMPRE UNA NEOPLASIA DELLE STEM? QUASI SEMPRE MA NON NECESSARIAMENTE Sembra che una cellula differenziata possa acquisire mutazioni che le permettono di autorinnovarsi

71 Le cellule stem hanno markers diversi a seconda del tessuto di origine Hanno la capacità di formare colonie sferiche in vitro Più alto è il di stem cells più è aggressivo è il tumore E lo stessa cosa dire più differenziato è il tumore, meno è aggressivo

72 le stem presentano resistenza selettiva alla terapia Esprimono multidrug resistance proteins che sono dei canali con delle pompe capaci di espellere i farmaci chemioterapici (es. le cellule stem dell AML sono resistenti a daunorubicina e AraC) Resistenza all apoptosi Resistenza alle radiazioni (es. le cellule CD133+ dei tumori del cervello)

73 I pathways biochimici identificati per il self renewal servono per una terapia mirata sulle cellule stem