Lesión Celular

Anatomía Patológica: lesión celular

Lesión Celular

 Cambio degenerativo. Daño que afecta la función y la morfología.

 Cualquier influencia adversa que es capaz de alterar la capacidad de las células de mantener su homeostasis.

Cibernética

 Sinónimo de comunicación. Ciencia interdisciplinaria que estudia los sistemas de comunicación y control en los organismos vivos, máquinas y organizaciones.

 Cibernética Genética: controla la maquinaria de genes y determina las circunstancias sobre las cuales estos genes se van a expresar.

Respuestas Celulares a la Lesión

Naturaleza del estímulo lesivo Respuesta celular

Estímulo fisiológico alterado:

 Aumento de la demanda, aumento del estímulo trófico (factores de crecimiento, hormonas)

 Disminución de nutrientes, estimulación

 Irritación crónica (química o física) Adaptaciones celulares:

 Atrofia

 Hipertrofia

 Hiperplasia

 Metaplasia

Aporte reducido de O2; lesión química; infección microbiana:

 Aguda y autolimitada

 Progresiva y grave (daño al DNA)

 Lesión crónica leve Daño celular:

 Lesión aguda reversible

 Lesión irreversible

 Alteraciones subcelulares

Alteraciones metabólicas, genéticas o adquiridas Acumulaciones intracelulares

Calcificaciones

Duración prolongada de la vida con lesión subletal acumulativa Envejecimiento celular

Todas las células responden igual a los estímulos, sobretodo a los nocivos.

Mecanismos de Lesión Celular

 La respuesta celular a estímulos nocivos depende del tipo de lesión, su duración y su intensidad.

 Las consecuencias de la lesión celular depende del tipo, estado y adaptabilidad de la célula lesionada.

 La lesión celular es el resultado de anomalías funcionales y bioquímicas en uno o más de los varios componentes celulares esenciales. Dianas que se afectan con los estímulos nocivos:

1. Cadena respiratoria  fosforilación oxidativa mitocondrial y producción de ATP.

2. Integridad de membranas celulares (de ésta dependen la homeostasis iónica y osmótica de la célula).

3. Síntesis de proteínas.

4. Integridad del aparato genético de la célula  Cibernética Genética.

5. Citoesqueleto.

Causas de Lesión Celular

 Sistemas celulares que se afectan con las lesiones celulares:

El sistema celular más vulnerable es el de integridad de membranas.

1. Isquemia = hipoxia +  del aporte de nutrientes + retención de toxinas*

2. Agentes físicos  cambios de energía: cinética, calórica y mecánica; Δ Patm y radiación*

3. Agentes químicos  tóxicos, xilol, fármacos o drogas*

4. Agentes infecciosos  parásitos, virus o bacterias*

 Bacterias: daño directo (exotoxinas) o daño indirecto.

 Virus: producen lisis de las células al final de su ciclo (al eclosionar).

– El sistema inmune detecta el virus y el organismo comienza a producir Ac’s contra las células infectadas.

– Hay Ag’s en las células infectadas por el virus y los Ac’s atacan estas células, destruyéndolas.

* Infecciones por virus de la hepatitis A producen necrosis hepatocelular mediante este mecanismo.

5. Alteraciones inmunes  defectos en sistemas de regulación y control del sistema inmune*

1. Producción de autoanticuerpos.

2. Clones de linfocitos T autorreactivos.

3. Alteraciones genéticas.

4. Reacciones cruzadas: Ac se produce contra una proteína exógena pero tiene reacción cruzada contra una endógena. Esto ocurre en la fiebre reumática y en la glomerulonefritis.

5. Reacciones anafilácticas.

6. Alteraciones genéticas  defectos congénitos, anomalías enzimáticas o alteraciones en el genoma*

7. Desbalances nutricionales  déficit en el aporte de nutrientes*

 Marasmo (gran desnutrición proteicocalórica).

 Deficiencia de vitaminas específicas.

 Exceso de lípidos y otras enfermedades metabólicas.

Mecanismos Bioquímicos Generales de Lesión Celular

 Agotamiento de ATP  producto de lesiones químicas e hipoxia.

 Lesiones celulares que causan daños en la cadena respiratoria provocan agotamiento de ATP.

 Al agotarse el ATP se altera la integridad de membranas y tiene efectos amplios sobre los sistemas celulares:

– Actividad de ATPasa-Na+/K+  y  Na+ dentro de la célula; hay ganancia de agua y se produce tumefacción celular y dilatación del RE.

– Metabolismo energético celular está alterado   glicólisis anaerobia y lactato   pH intracelular y la actividad enzimática.

– Fallo de la bomba de Ca2+ da lugar a la entrada de éste  efectos lesivos en componentes celulares.

– Si hay depleción prolongada de ATP   síntesis de proteínas y se altera la cibernética genética.

 Oxígeno y radicales libres derivados del oxígeno  el oxígeno es tóxico en altas concentraciones y los radicales libres o especies de O2 reactivo pueden dañar lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

 Desequilibrio entre sistemas generadores y limpiadores de radicales libres da lugar a estrés oxidativo.

 El daño mediado por ROS contribuye a: lesión química y por radiación, lesión de isquemia-reperfusión, envejecimiento celular y muerte microbiana por fagocitos.

 Inician reacciones autocatalíticas  moléculas con las que reaccionan se convierten en radicales libres.

 Los radicales libres pueden iniciarse dentro de las células de diversas maneras:

– Absorción de la energía radiante  luz UV o rayos X.

– Metabolismo enzimático de agentes químicos o fármacos exógenos.

– Reacciones RedOx que ocurren en procesos metabólicos normales.

– Metales de transición (Fe2+ y Cu+) donan o aceptan electrones libres en reacciones intracelulares y catalizan la formación de radicales libres.

– El óxido nítrico (NO) puede actuar como radical libre.

 Reacciones relevantes en la lesión celular provocada por ROS:

1. Peroxidación lipídica de membranas.

2. Modificación oxidativa de proteínas.

3. Lesiones en el DNA.

 Células poseen mecanismos para eliminar radicales libres:

– Antioxidantes  vitaminas A y E, ácido ascórbico y glutatión.

– Proteínas de almacenamiento y transporte  transferrina, ferritina y ceruloplasmina.

– Enzimas  catalasa, superóxido dismutasas y glutatión peroxidasa.

 Calcio intracelular y pérdida de su homeostasis  si el Ca2+ se sale de sus depósitos, afecta vías metabólicas y media señales de peligro que inducen la célula a la apoptosis.

 La isquemia y ciertas toxinas producen  precoz en la [Ca2+] citosólica   permeabilidad membranal y se activan enzimas con efectos deletéreos (ATPasas, fosfolipasas, proteasas y endonucleasas).

 Niveles altos de Ca2+ dan lugar a  de la permeabilidad mitocondrial e inducción de la apoptosis.

 Defectos en la permeabilidad de la membrana  la membrana debe ser selectiva al paso de sustancias.

 Mecanismos bioquímicos que contribuyen al daño membranal:

– Disfunción mitocondrial  síntesis  de fosfolípidos  afecta a todas las membranas.

– Pérdida de fosfolípidos de membrana  activación de fosfolipasas endógenas.

– Anormalidades citoesqueléticas  activación de proteasas por  Ca2+ citosólico  daño en elementos del citoesqueleto.

– ROS  lesionan membranas celulares.

– Productos de descomposición de lípidos  efecto detergente, se insertan en la bicapa o se intercambian con los fosfolípidos, causando Δ de permeabilidad y alteraciones electrofisiológicas.

 Si hay defectos en la permeabilidad de la membrana, se puede alterar la estabilidad estructural de los lisosomas y esto conlleva a la pérdida de enzimas lisosomales hacia el citosol.

 Enzimas lisosomales (RNasas, DNasas, proteasas, catepsinas) degradan componentes citosólicos.

 La mitocondria libera citocromo C al citosol y se mandan señales al núcleo para que se active la cascada de las caspasas y éstas a su vez activan la apoptosis.

 Lesión mitocondrial irreversible  hay muerte celular muy rápida.

 Lesión por:  Ca2+ citosólico, estrés oxidativo, degradación de fosfolípidos y lípidos.

 El daño mitocondrial da lugar a la formación de un canal de alta conductibilidad = transición a la permeabilidad mitocondrial (en MMI). Es reversible en el 1º estadio, pero se puede hacer permanente si persiste el estímulo desencadenante.

 La lesión mitocondrial se asocia con la salida de citocromo C  vías de apoptosis.

Mecanismos bioquímicos más delicados: liberación de enzimas lisosomales y radicales libres.

La lesión mitocondrial es la representación del daño ultraestructural más severo.

Las lesiones son más severas si se dañan los mecanismos que median la reparación y antioxidación.

Lesión Celular Reversible e Irreversible

 El grado de lesión celular depende de: cantidad

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