Necrosi classica infiammazione Apoptosi

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1 NECROSI ED APOPTOSI

2 Necrosi classica: Accidentale, risultato di un danno irreversibile conseguente a: perdita dell omeostasi del calcio danno mitocondriale danno esteso alla membrana fuoriuscita degli enzimi lisosomiali Alterazioni nucleari infiammazione Apoptosi : Processo attivo (richiede ATP) che viene indotto da segnali esogeni o endogeni e che servfe ad eliminare, senza conseguenze cellule indesiderate

3 Il termine necrosi si riferisce alle modificazioni morfologiche che seguono la morte di un tessuto vivente e che sono in gran parte il risultato della degradazione enzimatica delle cellule danneggiate irreversibilmente Autolisi Eterolisi Tardive rispetto al danno cellulare irreversibile

4 Danno cellulare irreversibile: necrosi Caratteristiche morfologiche Rigonfiamento degli organelli cellulari Modificazioni nucleari: Picnosi: rimpicciolimento e addensamento del nucleo, aumento della basofilia Carioressi: frammentazione del nucleo e poi scomparsa Lisi della membrana plasmatica: fuoriuscita delgi enzimi lisosomilai che fungono da mediatori dell infimmazione

5 Destino del nucleo nella necrosi I nuclei vano incontro a tre tipi diversi di alterazioni,, dovute tutte alla frammentazione non specifica del DNA: Picnosi. Aumento della basofilia e diminuzione delle dimensioni del nucleo. Il DNA si presenta sotto forma di masse solide basofile" Cariolisi: Perdita della basofilia probabilmente per attività della DNAasi e lisi del nucleo" Carioressi. Il nucleo picnotico va incontro a frammentazione." " Alla fine il nucleo della cellula necrotica scompare completamente"

6 HMGB1 INFIAMMAZIONE

7 Aspetti morfologici di tessuti necrotici: Necrosi coagulativa: denaturazione delle componenti cellulari che permette il mantenimento, per qualche giorno, delle strutture cellulari. Tipica conseguenza delle occlusioni delle arterie, es.infarto cardiaco Necrosi colliquativa: completa digestione delle cellule morte. Prevalgono fenomeni autolitici o eterolitici. Trasformazione del tessuto in una massa liquida e vischiosa. Tipico delle infezioni focali batteriche. Si verifica nel cervello (ictus da infarto) anche in assenza di infezione.

8 Necrosi gangrenosa: necrosi coagulativa a cui si sovrappone una infezione batterica dando luogo ad una necrosi colliquativa. Tipico degli arti, solitamente inferiori Necrosi caseosa: un tipo dei n. coagulativa in cui però si perde la struttura di base. Tipico della infezioni tubercolare

9 Steatomatosi: (nelle pancreatiti acute) distruzione dei lipidi con rilascio di lipasi pancreatiche e distruzione delle cellule adipose, vengono così liberati gli acidi grassi che intereagiscono con il Calcio e formano I saponi del Calcio, che compaiono come aree bianche dall aspetto di gesso Necrosi fibrinoide.si verifica a livello della parete dei vasi, dove sulla zona necrotica si deposita la fibrina..

10 Danno ischemico del Tubulo renale prossimale Epitelio tubulo Renale integro Danno reversibile Danno irreversibile

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12 NECROSI COAGULATIVA INFARTO DEL MIOCARDIO (dx): NOTA: - FIBRE MIOCARDICHE PRIVE DI NUCLEO, EOSINOFILIA, ED INFILTRAZIONE LEUCOCITARIA. - CONSERVAZIONE DELLA STRUTTURA ISTOLOGICA

13 Perdita di nucleo Necrosi coagulativa. Infarto acuto miocardio. Il focus necrotico è Circondato da miocardiociti vitali meno colorati da eosina

14 INFARTO RENALE: A: NECROSI COAGULATIVA B: NECROSI COLLIQUATIVA (superinfezione micotica) con parte centrale ricca in leucociti che generano ascesso renale distruggendo la nl architettura

15 Necrosi colliquativa in un ascesso cutaneo. La cavità ascessuale È piena di leucociti polimorfonucleati

16 STEATONECROSI DEL MESENTERE IN SEGUITO A PANCREATITE Depositi bianchi: SAPONI DI CALCIO NELLE ZONE DI DISTRUZIONE LIPIDICA

17 Fosfolipasi e proteasi Attaccano la membrana Con rilascio di trigliceridi Lipasi pancreatiche idrolizzano I trigliceridi: acidi grassi liberi Acidi grassi precipitano Come saponi di calcio Ai margini degli adipociti Steatonecrosi (istologico)

18 Granuloma tubercolare Le cellule morte permangono indefinitamente sotto forma di detriti amorfi (peptido-glicolipid Del Mt)

19 NECROSI CASEOSA: TUBERCOLOSI POLMONARE

20 Necrosi fibrinoide: arteria muscolare in paziente con arterite sistemica accumulo di proteine plasmatiche, necrosi corcoscritta

21 Necrosi avascolare (testa del femore, omero, ginocchio Cause: Steroidi 34.7% Alcool 21.8% Idiopatiche 37.1% Altre 6.4% Epidemiological Survey of ANFH in Japan (CORR 277, 1992: )

22 Patogenesi Patogenesi della ANFH da Steroide Studio in vitro (culture cellulari) ed in vivo (pulcini) dell effetto del Cortisone sulle cellule multipotenti del midollo osseo. Il trattamento delle cellule multipotenti del midollo osseo (linea cellulare D1) con Desametasone ha determinato una differenziazione cellulare verso la linea adipocitica. Il Cortisone stimola e regola il processo di adipogenesi midollare a scapito della differenziazione verso la linea osteoblastica. La Lovastatina ha dimostrato di prevenire l Osteoporosi e l Osteonecrosi nel modello animale di osteonecrosi indotta da Steroide. Wang et al. CORR 370, 2000:

23 NECROSI AVASCOLARE TESTA DEL FEMORE Figura 1. Rapida evoluzione radiologica di una necrosi avascolare. Nell arco di 2 mesi l area necrotica si è delimitata e si è affossata sotto il peso del paziente deformando il profilo rotondeggiante della testa femorale. Il grado di malattia secondo Ficat era di stadio 2 nella prima immagine (alterazioni visibili alla rx) e di stadio 4 nella seconda immagine (alterazione ed appiattimento del profilo della testa per frattura subcondrale).

24 Figura 2. Alla RM, le forme meno precoci di AVN mostrano una regione focale triangolare od ovoidale subcondrale in regione di carico con il tipico aspetto bifasico. In T1 la zona centrale! isodensa e circondata da una zona reattiva ipodensa. In T2 la zona centrale! ipodensa (corrisponde alla zona di necrosi) mentre quella periferica! ad alta intensit! (corrisponde al tessuto sclerotico riparativo).

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26 NECROSI AVASCOLARE TESTA DEL FEMORE

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29 BRAIN STROKE A stroke is the sudden damage or death of cells in a localised area of the brain, due to inadequate blood flow. A stroke occurs when blood flow is interrupted causing oxygen starvation. A haemorrhage or thrombosis in the main arteries of the brain can cause this oxygen starvation. The areas of the brain affected by the stroke depend on the particular artery that is affected: middle cerebral artery (pink); posterior cerebral artery (green); and anterior cerebral artery (blue).

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31 ICTUS CEREBRALE: - Emorragico (10%) - trombotico - Tromboembolico - embolia (fibrillazione atriale) - TIA

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33 Acido solf (batt)+ Emoglobina (Fe)= Solfuro di ferro (nero) Blocco Venoso + Arterioso setticemia

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35 n e c r o s i apoptosi

36 Cartteriristiche morfologiche dell apoptosi 1. Addensamento del citoplasma Condensazione della cromatina (marginale) 2. Frammentazione del nucleo Formazione di estroflessioni citoplasmatiche 3. Formazione dei corpi apoptotici 4. Fagocitosi da parte delle cellule adiacenti 5. Fagocitosi da parte dei macrofagi

37 Apoptosi : Processo attivo (richiede ATP) che viene indotto da segnali esogeni o endogeni e che serve ad eliminare, senza conseguenze cellule indesiderate infiammazione Processi fisiologici Segnale Durante lo sviluppo embrionale, per l involuzione di strutture Recettoriale Durante l involuzione ormone dipendente dell adulto Recettorilae Eliminazine di cellele invecchiate Eliminazione dei neutrofili e macrofagi dopo l infiammazione acuta Recettoriale Eliminazione dei linfociti T autoreattivi Recettoriale Eliminazione di cellule il cui DNA è stato danneggiato, Danno al DNA per evitare accumulo di mutazioni che possono causare insorgenza di neoplasie (tumori) Elimnazione di cellule tumorali da parte dei linfociti T citotossici Antigeni di membrana

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39 Risoluzione dell infimmazione acuta, in seguito ad un limitato danno tissutale. Ruolo fondamentale dell apoptosi e fagocitosi sangue neutrofilo linfa monocita neutrofilo apoptotico macrofago fagocitosi macrogafo apoptotico

40 L apoptosi è diversa dalla necrosi a differenza dalla necrosi non vi è: esaurimento dei meccanismi che producono energia nella cellula mancato funzionamento del normale controllo del volume cellulare rottura della membrana plasmatica reazione infiammatoria acuta indotta dalla morte cellulare il processo: richiede energia coinvolge la sintesi proteica

41 L apoptosi è coinvolta in processi fisiologici organogenesi durante la vita embrionale eliminazione delle cellule invecchiate morte cellulare che segue la rimozione degli stimoli ormonali eliminazione clonale dei linfociti che potrebbero altrimenti reagire con gli antigeni self atrofia dei tessuti ormono-dipendenti prevenzione dell insorgenza di instabilità genomica

42 L apoptosi è coinvolta in processi patologici atrofia dei componenti secretori epiteliali nelle ghiandole esocrine dopo ostruzione prolungata del dotto eliminazione spontanea di una parte della popolazione cellulare in alcuni tumori danno virale alle cellule morte cellulare mediata da linfociti T citotossici morte cellulare associata ad alcuni stimoli dannosi in basse dosi

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44 Morte apoptotica nel danno acuto

45 Patologie associate all aumento dell apoptosi: Malattie degenerative: morte di neuroni specifici Morbo di Parkinson ( neuroni dopaminergici) Alzheimer (neroni colinergici dell ippocampo, atrofia corticale Atrofia muscolare spinale Danno ischemico Infarto del miocardio da danno ischemico Ictus cerebrale da danno ischemico Immunodeficienza acquisita: Aids: Deplezione dei linfociti T-helper Patologie associate alla inibizione apoptosi: Neoplasie: Mutazioni di geni che regolano l apoptosi in risposta al danno al DNA Soppressione dell immunosorveglianza: eliminazione delle cellule tumorali da parte delle cellule T citotossici Autoimmunità: mancata eliminazione dei linfociti T autoreattivi

46 APOPTOSIS: morphology Cell shrinkage.. Chromatin condensation. Formation of cytoplasmic blebs and apoptotic bodies.. Phagocytosis of apoptotic cells or cell bodies, usually by macrophages.

47 Ultrastructural features of apoptosis. Some nuclear fragments show peripheral crescents of compacted chromatin, whereas others are uniformly dense.

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51 Apoptosis: biochemical features Protein Cleavage. A specific feature of apoptosis is protein hydrolysis involving the activation of several members of a family of cysteine proteases named caspases Cross-linking (transglutaminases) DNA Breakdown. Apoptotic cells exhibit a characteristic breakdown of DNA into large 50- to 300-kilobase pieces. Subsequently, there is internucleosomal cleavage of DNA into oligonucleosomes, in multiples of 180 to 200 base pairs, by Ca2+- and Mg2+-dependent endonucleases. Phagocytic Recognition. Apoptotic cells express phosphatidylserine in the outer layers of their plasma membranes, the phospholipid having "flipped" out from the inner layers. (Because of these changes, apoptotic cells can be identified by binding of special dyes, such as Annexin V.)

52 Aspetti biochimici: Frammentazione del DNA DNA viene frammentato in maniera random Siti di attacco delle endonucleasi:regioni linker dei nucleosomi frammenti di bp e multipli Agarose gel electrophoresis Chromatin Fragmented Chromatin

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55 A, Apoptosis of epidermal cells in an immune-mediated reaction. The apoptotic cells are visible in the epidermis with intensely eosinophilic cytoplasm and small, dense nuclei. H&E stain. B, High power of apoptotic cell in liver in immune-mediated hepatic cell injury.

56 MECCANISMI DELL APOPTOSI Segnali di inizio Controllo Fase effetrice Rimozione cellule morte

57 Apoptosi classica: caspasi dependente Segnalazione : segnali capaci di attivare meccanismi di trasduzione (integrazione) che permettono l esecuzione estrinseci instrinseci Danno al DNA, Tossine, Stress ossidativo Membrana plasmatica Integrazione: Tramite l attivazione di proteine regolatorie che consentono l attivazione delle proteine effettrici Mitocondrio Fase effettrice: distruzione del citoscheletro, della matrice nucleare e freammentazione del DNA

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59 Apoptosi: Segnali di inizio Danno Carenza di survival factors Specifici segnali tramite ligando/recettore Attività delle cellule T citotossiche

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61 MECCANISMI DELL APOPTOSI

62 Attivazione specifica tramite interazione ligando/recettore: The death pathways

63 Fas receptor (CD 95) : quando attivato dal ligando induce apoptosi Coinvolto in: Delezione di linfociti T attivati Eliminazione di cellule infette das virus Eliminazione delle cellule infiammatorie Ligando - Fas L (CD95L) Recettore Fas (CD95) Death domain, DD Death effector domain, DED Fas-associated death domain, FADD Caspase 8 Effector caspases, e.g., caspase-3 Apoptosi

64 Attivazione tramite FAS/FASL (T-cell) Death domains Adattatori: FADD

65 TNFR1 receptor: può indurre apoptosi in assenza Ligando -TNF Recettore TNFR1 TNFR associated death domain, TRADD Death domain, DD Receptor interacting protein, RIP Fas-associated death domain, FADD TNFR-associated factor 2, TRAF2 NFkB IKK JunD Caspase 8 Effector caspases Apoptosis Attivazione NK-kB e JunD, fattori trascrizionali che inducono l espressione di geni con effetti biologici antiapoptotici Effetti yin and yang del TNF

66 The yin and yang acitivity of TNF

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68 ATROFIA MUSCOLARE SPINALE La proteina NAIP (proteina neuronale inibitrice dell apoptosi) inibisce la morte cellulare dei neuroni mediata da TNF. Mutazioni di NAIP (ed SMN) sono alla base della ATROFIA MUSCOLARE SPINALE forma più grave

69 Apoptosi indotta da linfociti T citotossici (riconoscono antigeni estranei presenti sulla superficie di cellule infette da virus) produzione di Ligando di Fas (FasL) Produzione di perforina - attivazione di granzima B (serin-proteasi)- attivazione diretta delle caspasi effettrici

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71 Apoptosi: fase di controllo ed integrazione 1. Estrinseca: Proteine adattatrici (via caspasi 8) 2. Intrinseca: Aumento permeabilità mitocondriale Rilascio citocromo C Inibizione di IAP (inhibitor of apoptosis) attivazione di Apaf (apoptotic protase activator factor) attivazione pro-caspasi 9 Inibitori: Bcl2 e Bcl-XL Promotori: Bax e Bad

72 Controllo ed integrazione a livello mitocondriale

73 Riarrangiamenti del gene BCL-2 con overespressione sono presenti in tumori umani (B-cell lymphomas)

74 Bloccano l attivazione di Bax/Bad Apertura della membrana mitocondriale esterna, fuoriuscita del citocromo c -Attivano funzione di Bax/ Bak in risposta a stimoli diifferenti -sequestrano Bcl-2

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76 FASE ESECUTIVA: Caspase 8 e caspase 9 = iniziatrici della fase effettrice Caspase 3, 6, 7 et al.= esecutrici del programma Attivano degradano il citoscheletro e attivano enzimi degradativi che sono presenti sotto forma di zimogeno o degradano proteine inibitorie associate Effetto finale: attivazione endonucleasi, proteasi etc. Attivazione delle transglutaminasi (cross-links) e formazione dei corpi apoptotici

77 FADD Bax

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79 Apoptosi indotta da DANNO AL DNA:

80 Rimozione dei corpi apoptotici

81 Recettori per i corpi apoptotici

82 Eliminazione dei corpi apoptotici