Danno cellulare. Robbins Cap. 1 Maino Cap. 5

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1 Danno cellulare Robbins Cap. 1 Maino Cap. 5

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3 La cellula ed il suo ambiente Adattamenti cellulari Atrofia Ipertrofia Iperplasia Metaplasia Danno cellulare Reversible Irreversible

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5 Autofagia: meccanismo

6 Morte cellulare Necrosi Apoptosi Cellule killer

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8 Cellule killer in azione

9 Cause di danno cellulare Ipossia Agenti Fisici Agenti chimici e farmaci Agenti Microbiologici Reazioni Immunitarie Difetti genetici Squilibri nutrizionali

10 Fattori che influenzano il danno cellulare La risposta cellulare dipende dal tipo dalla durata del danno Le conseguenze del danno dipendono dal tipo, dallo stato funzionale e dall adattamento della cellula colpita Il danno deriva da alterazioni funzionali e biochimiche in diversi componenti subcellulari: mitocondri, membrane del RE, membrana plasmatica

11 Meccanismi di danno cellulare: stress ipossico e stress ossidativo Ischemia: deplezione di ATP Specie reattive dell ossigeno (O 2.-,H 2 O 2, OH. ), radicali liberi Radiazione Infiammazione Agenti chimici Danno da riperfusione

12 Meccanismi di danno cellulare Danno ischemico ed ipossico

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14 Danno ischemico ed ipossico Danno reversibile Diminuzione della fosforilazione ossidativa * Diminuzione dell ATP Aumento del calcio citoplasmatico libero

15 Danno ischemico ed ipossico Aumento concentrazione del calcio citoplasmatico Conseguenze (attivazione enzimi) *Proteasi calcio-dipendenti * Aumento attivita calcioatpasi -> ATP diminuisce * fosfolipasi fosfolipidi diminuiscono * endonucleasi Cromatina nucleare danneggiata

16 Danno ischemico ed ipossico Danno reversibile Diminuzione della fosforilazione ossidativa * Diminuzione dell ATP Aumento del calcio citoplasmatico libero * Diminuzione dell attività della pompa del sodio Accumulo di sodio all interno della cellula Rigonfiamento dovuto all ingresso di acqua diffusione di potassio dalla cellula

17 Danno ischemico ed ipossico Danno reversibile Aumento della glicolisi anaerobica * Deplezione di glicogeno * Accumulo di acido lattico * Accumulo di fosfati inorganici * Riduzione del ph intracellulare

18 Danno ischemico ed ipossico Danno reversibile Distaccamento dei ribosomi * Sintesi proteica si riduce Funzionalità mitocondriale peggiora Aumento permeabilità del poro di transizione della permeabilità mitocondriale (MPTP) Dispersione del citoscheletro Perdita di microvilli * Formazione di bolle di superficie

19 Danno ischemico ed ipossico Danno reversibile Rigonfiamento mitocondriale, del reticolo endoplasmatico e di tutta la cellula

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21 Danno ischemico ed ipossico Meccanismo di danno irreversibile - Fenomeni che caratterizzano il danno irreversibile * Incapacità di invertire disfunzione mitocondriale * Disturbi profondi nella funzionalità delle membrane

22 Danno ischemico ed ipossico Danno irreversibile 1) Alterazioni mitocondriali * Vacuolizzazione estesa * Corpi densi di aspetto floculare (depositi di calcio) 2) Rigonfiamento dei lisosomi 3) Danni estesi alla membrana plasmatica 4) Influsso massiccio di calcio (in riperfusione)

23 Danno ischemico ed ipossico Danno irreversibile Danno alle membrane lisosomiali Perdita di enzimi degradativi Attivazione di idrolasi acide dovuto all abbassamento del ph intracellulare e conseguente degenerazione dei componenti cellulari. Rilascio di enzimi cellulari

24 Eventi biochimici responsabili del raggiungimento del punto di non ritorno

25 Danno ischemico ed ipossico Meccanismo di danno irreversibile Possibili cause di danno alla membrane * Anormalie del citoscheletro * Rigonfiamento cellulare * Radicali tossici dell ossigeno dopo riperfusione * Perdita di aminoacidi glicina permette alle cellule di resistere alla carenza di ATP

26 Effetto dell aumento della concentrazione del calcio nel citosol nel danno cellulare mmca 2+ mmca 2+

27 Danno da riperfusione

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29 Science 281: Apoptosi

30 Ruolo dell Apoptosi nella crescita cellulare

31 Apoptosi * Delezione cellulare in popolazioni proliferanti --- epitelio intestinale; tumori * Delezione di cloni di linfociti T autoreattivi nel timo (mancanza puo causare malattie autoimmuni) * Delezione di cellule durante l embriogenesi * Involuzione ormono-dipendente (ciclo mestruale) * Morte cellulare in carenza di fattori di crescita * Delezione di cellule nell atrofia * Delezione di cellule dopo danno lieve da: radiazioni, calore, agenti chimici, farmaci antineoplastici * Morte cellulare indotta dal virus Epatite

32 Infiammazione : SI NO

33 APOPTOSI Alterazioni Biochimiche Apoptosi Formazione legami intermolecolari per azione di transglutaminasi Attivazione di proteasi (Caspasi) Riconoscimento dei fagociti Attivazione di endonucleasi endogene * Frammentazione del DNA * Accumulo di Ca ++ spesso necessario per l attivazione

34 Frammentazione del DNA nell apoptosi

35 Attivatori dell apoptosi Fisiologici: 1) TNF, 2) TGFbeta; 3) Neurotrasmettitori; 4)Calcio; 5)Glucocorticoidi; 6) Perdita di contatto con la matrice EC; 7) assenza di fattori di crescita. Indotta da danni tessutali: 1) Infezioni virali; 2) tossine batteriche; 3) p53; 5) Cellule T citotossiche; 6) Agenti ossidanti; 7) Radicali Liberi; 8) denutrizione. Farmaci : 1) Antitumorali (doxorubicina); 2) Radiazioni ionizzanti; 3) radiazioni eccitanti (UV); Sostanze tossiche: Etanolo e peptidi beta-amiloide

36 Inibitori dell Apoptosi Fisiologici: 1) Fattori di crescita; 2) Matrice EC; 3) Zinco; 4) Estrogeni; 5) Androgeni; 5) AA neutri. Virus: 1) Adenovirus E1B; 2) Herpes; 3) Epstein-Bar. Agenti farmacologici: 1) inibitori delle proteasi calcio-attivate (CALPAINE) e delle cisteine-proteasi; 2)Esteri del forbolo (PMA) e Fentobarbital (promotori tumorali)

37 APOPTOSI Apoptosi Diversi geni sono coinvolti nell apoptosi * Prototo-oncogeni e geni suppressor * Geni coinvolti nella proliferazione cellulare e nell apoptosi

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39 Esecuzione del suicidio

40 ESECUZIONE DELL APOPTOSI 1) Mitocondriale 2) Recettori di morte 3) Cellule killer (linfociti T citotossici)

41 Attivazione mitocondriale dell apoptosi

42 Esecuzione del suicidio

43 n e Science 281:1309 A p c r o s i CASPASI o p t o s i

44 ATTIVAZIONE RECETTORI DI MORTE FLIPP Blocca Caspasi 8

45 Esecuzione del suicidio Caspasi di inizio

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48 Autovalutazione (7) 1) Apoptosi è un processo fisiologico? 2) Ruolo dei mitocondri nella necrosi e nella apoptosi 3) Perche si verifica il rigonfiamento cellulare durante il danno ipossico 4) Meccanismo della formazione delle bolle nelle cellule che subiscono danno ipossico 5) L apoptosi stimola una risposta infiammatoria? Si? No? Perché? 6) Che relazione esiste tra il danno ipossico e da riperfusione. 7) Ced 9, Ced 4 e Ced 3: cosa sono? 8) Meccanismi dell apoptosi: via intrinseca, recettori di morte e linfociti T citossici