PROGRAMMA LEZIONI. Patologia generale

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1 PROGRAMMA LEZIONI Lezione 1: Generalità malattia Lezione 2: Danno cellulare Lezione 3: Danno e Necrosi Lezione 4: Necrosi e Apoptosi Lezione 5: Anomalie proliferazione cellulare Lezione 6: Invecchiamento e Accumuli Lezione 7: Infiammazione Acuta Lezione 8: Infiammazione Acuta Lezione 9: Infiammazione Cronica Lezione 10: Febbre ed Ipertermia Lezione 11: Test di Laboratorio, Analisi del Sangue Lezione 12: Immunologia Lezione 13: Immunologia Lezione 14: Immunologia ed Immunopatologia Lezione 15: Immunologia ed Immunopatologia Lezione 16: EDEMA Patologia generale

2 Lezione 17: Malattie Genetiche Lezione 18: Malattie Genetiche Lezione 19: Malattie Genetiche Lezione 20: Tumori Lezione 21: Tumori Lezione 22: Diabete Lezione 23: Malattie del Sangue Lezione 24: Malattie del Sangue Lezione 25: Malattie dei Vasi Lezione 26: Malattie del Cuore Lezione 27: Cuore ed Aritmie Lezione 28: Malattie del Rene ed Urinario Lezione 29: Malattie dell apparato gastrointestinale Lezione 30: Malattie Endocrine Ipofisi, Lezione 31: Malattie Endocrine Surrene, Tiroide Lezione 32: Malattie del Sistema nervoso centrale Patologia generale

3 DANNO CELLULARE Il danno deriva dalla incapacità della cellula di far fronte ad un insulto subìto e di mantenere il proprio equilibrio omeostatico

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8 Danno reversibile: Se l insulto è temporaneo Danno irreversibile: Risulta in morte cellulare - apoptosi senza ulteriori danni -- necrosi. induce processi infiammatori. Se l insulto arreca un danno al DNA che non viene riparato scatena alterazioni ereditarie del fenotipo che possono sfociare in neoplasie, o portare alla morte cellulare per apoptosi

9 Il mantenimento dell omeostasi cellulare: 4 sistemi di controllo fondamentali I rapporti con l esterno, cioè l omeostasi ionica, garantita dal mantenimento dell integrità della membrana plasmatica ed endocellulari Il metabolismo energetico: produzione di ATP tramite la respirazione aerobica La sintesi proteica per il rinnovo delle strutture sottoposte a turn over Stabilità del genoma: se l insulto arreca un danno al DNA la cellula (con fisiologia non alterata) innesca una serie di meccanismi atti a riparare il danno prima che la replicazione del DNA sia effettuata e così preservare l integrità dell informazione genetica

10 RISPOSTE AL DANNO CELLULARE Adattamento Danno reversibile ed irreversibile Morte cellulare (necrosi) Morte cellulare (apoptosi) Alterazioni subcellulari subletali Adattamenti di crescita Depositi intracellulari Calcificazioni patologiche Invecchiamento cellulare

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12 CAUSE DI DANNO CELLULARE ipossia, anossia, ischemia Ins respiratoria. anemie, CO, trombosi Agenti fisici ustioni, cold, press atm, elettricità, radiazioni Agenti chimici e farmaci alte conc. sale, O2, glucosio; arsenico, cianuro sali mercurio inq. Ambientali, alcool, droghe, farmaci. Tossine. RADICALI LIBERI Agenti infettivi Invecchiamento Reazioni immunologiche anafilassi, autoimmunità Alterazioni genetiche Squilibri nutrizionali (principale causa di danno!) carenza proteine, vitamine; eccesso lipidi, anoressia nervosa

13 Fattori che determinano la risposta: Tipo di danno, durata, intensità Tipo, stato ed adattabilità della cellula (tipo cell, genetica) Sito di attacco: membrane (omeostasi ionica) respirazione aerobica sintesi proteica DNA Interdipedenza dei siti di attacco Reversibilità o meno del danno Danno funzionale più precoce di quello irreversibile

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17 Meccanismi generali: Deplezione di ATP Ossigeno e radicali liberi Ca++ endocellulare (fosfolipasi, proteasi, ATPasi, endonucleasi) Permeabilità della membrana Danni ai mitocondri

18 Respirazione Cellulare Elettroni al alta energia trasportati dall NADH GLICOLISI Glucosio Acido Piruvico 2 Acetyl CoA Ciclo di KREBS Catena di trasporto degli elettroni e chemiosmosi Mitocondrio Figure 6.8

19 Il trasporto di elettroni è accoppiato alla produzione di ATP (chemiosmosi) Protein complex Monossido di carbonio Intermembrane space Electron carrier Inner mitochondrial membrane Electron flow Mitochondrial matrix ELECTRON TRANSPORT CHAIN ATP SYNTHASE Figure 6.12

20 Respirazione Cellulare Elettroni al alta energia trasportati dall NADH GLICOLISI Glucosio Acido Piruvico 2 Acetyl CoA Ciclo di KREBS Catena di trasporto degli elettroni e chemiosmosi Mitocondrio Figure 6.8

21 Danno da Ipossia/Ischemia Assenza di O2: metabolismo anaerobico Solo 2 ATP per glucosio Accumulo di Acido lattico e fosfati inorganici Riduzione ph intracellulare Danni al reticolo endoplasmatico rugoso distacco dei ribosomi r e v e r s i b il e inibizione della sintesi proteica

22 Entrano più calcio e sodio

24 Specie reattive dell ossigeno (ROS) Come si producono i ROS Quali sono i principali ROS Come vengono smaltiti Quali danni fanno alle cellule e tessuti In quali patologie sono implicati

25 - Reazioni di ossido-riduzione - metabolismo enzimatico di sostanze chimiche - monossido di azoto - - infiammazione - assorbimento di energia radiante - Metalli di transizione (Fe++)

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27 RADICALI LIBERI I radicali liberi sono molecole che presentano un singolo elettrone spaiato nell orbitale esterno. Questa configurazione è altamente energetica ed instabile, pertanto sono estremamente reattivi con le molecole vicine ( acidi nucleici, proteine, lipidi etc). Tra I più importanti radicali liberi negli organismi viventi vi sono le specie reattive dell ossigeno (ROS), tra cui: Radicale idrossilico OH. Anione superossido, - O2 Acqua ossigenata, H2O2 I ROS sono composti ad elevata attività ossidante, che hanno forte tendenza a donare ossigeno ad altre sostanze come: Lipidi (ossidazione acidi grassi di membrana) Proteine (idrolisi) Acidi nucleici (rottura o modificazione delle basi)

28 PRINCIPALI VIE DI GENERAZIONE di Reactive Oxigen Species (ROS)

29 Ione ossidrile Radicale idrossilico

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32 Danno da radicali liberi: Se non adeguatamente neutralizzati, i radicali liberi causano danno cellulare: 1. Alle membrane: perossidazione dei lipidi di membrana (propagazione) 2 Al DNA nucleare e mitocondriale : per frammentazione 3 Cross-linking di proteine: aumento della degradazione e perdita di attività Fonti intracellulari di radicali liberi normali reazioni di ossidazione (respirazione mitocondriale) radiazioni ionizzanti ( X-rays) o raggi UV idrolizzano H20 in radicale idrossilico (OH ) and ione idrogeno (H ) metabolismo di metalli esogeni come il CCl4 può generare radicali liberi come prodotto di reazioni fisiologiche antimicrobiche Ferro ferroso (Fe++) e superossido = rezione di fenton: H2O2+Fe++ = Fe OH OH-

33 NADPH

34 DANNO ALLE MEMBRANE: AUTOPROPAGAZIONE Radicale idrossilico Sottrazione di elettrone ad acido grasso insaturo di fosfolipide Radicale lipidico lipoperossido

35 Neutralizzazione dei radicali liberi 1.Turn over. Spontanea dismutazione del superossido 2.Superossido-dismutasi (SOD): 2O2 + 2H = O2+ H2O2 3.Glutatione (GSH): 2OH + 2GSH= 2H2O + GSSG 4.Catalasi: 2H2O2= O2+ H2O 5. Antiossidanti (SCAVANGER) (Vitamina E, A, C,carotenoidi etc)

36 Vit. E Vit. C

37 PRINCIPALI VIE DI GENERAZIONE di Reactive Oxigen Species (ROS)

39 Perdita dell omeostasi del calcio: Rilascio del Calcio dai mitocondri, dal reticolo plasmatico, dalla membrana plasmatica, e conseguente attivazione di: fosfolipasi (danno alle membrane) Proteasi (danno a membrana e citoscheletro) ATPasi (ulteriore deplezione di ATP)

40 Danno alla membrana plasmatica: Perdita dei fosfolipidi (fosfolipasi e prodotti di degradazione dei lipidi) Distacco della membrana dal citoscheletro (ad opera di proteasi e rigonfiamento) Specie reattive dell ossigeno (O2, H2O2, OH ) Perdita di amminoacidi intracellulari (glicina in particolare) Danno alle membrane lisosomiali con fuoriuscita di: Idrolasi acide, proteasi, RNAasi, DNAasi, fosfatasi etc. Conseguenze: digestione enzimatica di componenti cellulari

42 Danno mitocondriale Fuoriuscita del citocromo c Transizione di permeabilità Danno alla membrana In conseguenza all aumento del Calcio citosolico e alla deplezione di ATP si ha un aumento del Calcio mitocondrale con attivazione di: Fosfolipasi mitocondriali (ulteriore danno alla membrana) Accumulo di acidi grassi, come sfingomielina e ceramide Conseguenza: modificazioni della permeabilità della membrana interna con la generazione di canali ad alta conducibilità e consegeunte perdita del potenziale di membrana che è fondamentale per la fosforiilazione ossidativa

43 Danno da ipossia/ischemia

44 Il primo punto d attacco Dopo ischemia è la fosforilaz. ossidativa L Ischemia ha effetti contemporanei su: - omeostasi ionica - produzione di energia - sintesi di proteine - integrità di membrana

45 Se l ipossia continua o vi è ischemia ( non vi è più glicolisi):danno irreversibile Perdita di fosfolipidi di membrana (danno esteso alla membrana) (primo motivo di danno irreversibile)= entrata di calcio, fosfolipasi mit. disfunzioni mitocondriali Perdita dell omeostasi del calcio anomalie citoscheletro Rigionfiamento e danno mitocondriale perdita di aminoacidi Rigonfiamento dei lisosomi e fuoriuscita degli enzimi lisosomiali Alterazioni nucleari perdita di enzimi che fuoriescono dopo la morte: Masse di fosfolipidi Fagocitate o calcificazione

46 Riepilogo: eventi bochimici e molecolari

47 Riepilogo Eventi morfologici

48 Epitelio tubulo prossimale normale Danno Isch. revers Danno ischemico irreversibile

49 Danno da riperfusione La riesposizione all ossigeno delle cellule (ripristino del flusso sanguigno in tessuti ischemici) paradossalmente provoca (perlomeno inizialmente) danno cellulare: Aumento di radicali liberi in cellule endoteliali, o linfociti danneggaiti, i cui mitocondri non riducono efficientemente l O2, o gli enzimi antiossidanti non sono completamente ripristinati Inoltre i ROS inducono una reazione infiammatoria tramite l induzione dellle citochine, e quindi aumentano il danno endoteliale. AFFLUSSO NEUTROFILI Dal punto di vista clinico il danno da riperfusione è un processso importante nell infarto cardiaco e cerebrale

50 Prima della riperfusione trattamento con: - Allopurinolo (inib. XO) - SOD elimina anione SO - chelanti del ferro - cortisone

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52 Ischemia riperfusione: ruolo del NO - si forma dall arginina (inos, enos, nnos) - prodotto da cellule endoteliali, neuroni etc. e in infiamm. - Ossido nitrico potenzialmente benefico (vasodilatatore, riduce l aggregazione piastrinica, e l adesione leucocitaria - Riduce ingresso Ca++ nelle cellule) - topi knock-out = ipertesi - tossico in presenza di O2- (perossinitrito prima di SOD)

53 NO

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55 RIASSUNTO: Risposta ad insulto

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58 Danno da agenti chimici: Diretto: veleni. - Cloruro di mercurio (gruppi sulfidrilici membrana) BLOCCO TRASPORTO ATP/DIPENDENTE RENE E GASTROENTERICO - Cianuro: citocromo ossidasi mitocondriale (blocco fosf ox) Indiretto: mediate da trasformazioni chimiche epatiche (citocromo P450) - tetracloruro di carbonio (danno epatico) - paracetamolo (detossificato da GSH)(danno epatico) Diretto/indiretto: - virus - radiazioni ionizzanti Danno funzionale (tossine)

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62 Metabolismo dell etanolo

63 EFFETTI DELLA COCAINA INIBIZIONE RICAPTAZIONE: Danni da iperstimol. E danni ai neuroni iperstimol

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65 triclorometile P450 Intossicazione da tetracloruro di carbonio

66 Isoforma 3A4 (increased da etanolo) N-acetyl-midochinone Consumo di GSH: Ridotta capacità antiossidante antiossidanti

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68 VIRUS

69 INFIAMMAZIONE

70 COLERA

71 Esempio di eziologia e patogenesi Colera Ad esempio l'eziologia del colera è l'infezione intestinale da parte del vibrione del colera mentre la patogenesi è rappresentata da un complesso meccanismo biochimico che collega l'infezione colerica con la sintomatologia diarroica della malattia. La subunità A della tossina colerica (la subunità B legandosi al ganglioside di membrana GM1 permette l'entrata nella cellula) utilizzando il NAD come donatore, trasferisce un residuo di ADPribosio dal NAD su uno specifico amino acido della unità alfa stimolatoria della proteina G associata alla adenil ciclasi. La ribosilazione produce una inattivazione dell'attività GTPasica e quindi un prolungata mantenimento della proteina G in fase attiva con conseguente aumento intracellulare di camp L'aumento del camp inibisce l'assorbimento di sodio e attiva l'escrezione di Cl - (con conseguente escrezione passiva di Na + per mantenere l'elettroneutralità intracellulare) da parete delle cellule intestinali. L'acqua passa passivamente dalle cellule al lume intestinale e produce la diarrea, il segno caratteristico della infezione colerica

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73 MARCATORI PRECOCI DI DANNO CELLULARE

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75 Spie periferiche di danno cellulare -Segni precoci. Tipo di cellula. Local. Subcell. Vita media in siero. Falsi positivi (clearance 5-40 IU/l. Cuore, muscolo. Organo spec.. Isoenzimi spec. rapporti Deficit perfusione, Cogestione fegato Fibroblast/cardiociti urine 1µg/L BNF GLDH fegato (mtocondri) epatiti/scomp card

76 Lattico-deidrogenasi Fosfatasi alcalina

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78 " "Inizio (h) "Picco (h) "Normalizzazione (g)" Mb " "2 " "4-12 " "24 " ctni " "3-6 " "24-48 " "5-10" CK-MB "4-8 " "12-18 "2-3" CK totali "4-8 " "16-36 "3-6" AST " "4-8 " "16-48 "3-6" LDH " "6-12 " "24-60 "7-15" (LDH1) "6-12 " "30-72 "10-20"

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81 Effetti periferici dello Scompenso cardiaco destro e sinistro

82 MARCATORI SIERICI TUMORALI