ETIOPATOGENIA

INTRINSECI

EXTRINSECI

GENETICI

INFECŢIOŞI

NUTRIŢIONALI

FIZICO-CHIMICI

PATOGENEZA

Secvenţă de evenimente în răspunsul celulelor şi ţesuturilor la un agent etiologic de la stimulul iniţial la ultima expresie a bolii

MORFOPATOLOGIA

Alterări structurale în celule şi ţesuturi caracteristice procesului patologic sau unui diagnostic etiologic

FIZIOPATOLOGIA Modificări funcţionale

SEMNIFICAŢIA CLINICĂ

Orice formă de leziune a unui ţesut / organ debutează cu alterări moleculare şi structurale în celule

RUDOLF VIRCHOW

AGENT ETIOLOGIC

ŢESUT / ORGAN

CELULĂ

MATRICEEXTRACELULARĂ

CELULĂ

LEZIUNI TISULARE

CAUZE ALE LEZIUNILOR CELULARE

HIPOXIA

AGENŢI FIZICI

AGENŢI CHIMICI / DROGURI

AGENŢI INFECŢIOŞI

REACŢII IMUNOLOGICE

ALTERĂRIGENETICE

DEZECHILIBRENUTRIŢIONALE

RĂSPUNSUL CELULARAGRESIUNE

ADAPTĂRI CELULARE

LEZIUNI CELULARE ACUTE

DISTROFII

HIPERTROFIE

HIPERPLAZIE

ATROFIE

METAPLAZIE

LEZIUNI REVERSIBILE

MOARTE CELULARĂ

NECROZĂ

APOPTOZĂ

ACUMULĂRI INTRACELULARE

CALCIFICĂRIPATOLOGICE

ALTERĂRI SUBCELULARE

ŞIINCLUZII

CELULARE

HIPERTROFIA

Creşterea volumului celular prin componente structurale.

Fiziologică - creşterea solicitării funcţionale

- stimulare hormonală specifică;

Patologică - hipertrofia cardiacă.

HIPERPLAZIA

Creşterea numărului de celule într-un ţesut sau organ.

Fiziologică

- Hormonală – epiteliul glandular mamar în timpul alăptării

- compensatorie – ficat post hepatectomie 0,5-1% în 1-2 zile;

Patologică

-hiperfuncţie hormonală

- efectul factorilor de creştere pe celulele ţintă

Hipertrofie concentrica a VS - HTA

Hipertrofie a prostatei – macroscopic (clinic)Hiperplazia tesutului prostatic - microscopic

ATROFIA

Reducerea volumului unui ţesut sau al unui organ care a atins anterior nivelul de dezvoltare normală.

DESCREŞTEREA SOLICITĂRII

PIERDERA INERVAŢIEI

ISCHEMIE

NUTRIŢIE INADECVATĂ

PIERDEREA STIMULULUI ENDOCRIN

ÎMBĂTRANIRE

ATROFIA

• Mecanisme – două modalităţi de regulă asociate:– scăderea numărului de celule sau fibre din cadrul unui

ţesut, – diminuarea masei acestor elemente, ele fiind în

număr normal. • În ţesutul atrofiat numărul de elemente funcţionale

este mai scăzut datorită înlocuirii lor cu ţesut conjunctiv sau adipos.

• Clasificare– atrofii fiziologice – atrofii patologice.

ATROFIA FIZIOLOGICA

• poate apare în cursul vieţii intrauterine: atrofia mezonefrosului, atrofia canalului tireoglos;

• atrofia timusului şi a tesutului limfoid pe măsură ce persoana înaintează în vârstă;

• postmenopauză se atrofiază ovarele, organele genitale externe şi glandele mamare;

• atrofiile legate de senescenţă.

ATROFIA PATOLOGICA

• Atrofia prin inaniţie, în afecţiunile digestive care împiedică alimentarea (stenoze esofagiene de exemplu), perturbă absorbţia intestinală (malabsorbţia), reducerea voluntare a aportului alimentar (anorexie mentală, psihoze) - emaciere importantă cu atrofia majorităţii organelor;

• Atrofia prin compresie apare la ţesuturile supuse la presiuni mari un timp îndelungat. Mecanism - diminuarea circulaţiei sangvine şi limfatice. Cauze: prezenţa de tumori, prezenţa ectaziilor vasculare, depunerea de substanţe anormale (amiloid), acumularea de lichid în lumen (hidronefroză cu atrofie parenchimului renal sau atrofia parenchimului glandular în litiaza salivară);

• Atrofia prin hipofunctie la nivelul musculaturii striate (la persoanele imobilizate mult timp la pat), atrofia glandelor endocrine în cazul scăderii secreţiei de hormoni tropi;

Atrofia unor fibre musculare striate prin denervare

ATROFIA

proces diferit de agenezie, aplazie sau hipoplazie – anomalii de organogeneza – Agenezia – absenta formarii unui organ în cursul

dezvoltării (eboşa embrionară care urma să dea naştere organului respectiv fie că nu s-a format, fie că a fost alterată);

– Aplazia – dezvoltarea insuficienta eboşei embrionare care a existat dar nu a dat naştere organului respectiv (schite de organogeneza);

– Hipoplazia - dezvoltarea eboşei embrionare este redusă; se crează un organ mai mic decât normal.

MECANIME DE AGRESIUNE CELULARĂ

1. O2 ŞI RADICALII LIBERI DERIVAŢI

2. ACUMULAREA DE Ca++

INTRACELULAR ŞI PIERDERA HOMEOSTAZIEI Ca

3. DEPLEŢIA DE ATP

4. DEFECTE ÎN PERMEABILITATEA MEMBRANELOR

LEZIUNI CELULARE ŞI NECROZE

4 sisteme intracelulare sunt în particular vulnerabile

1. menţinerea integrităţii membranelor celulare

Homeostazia ionică/osmotică a celulei/organitelor

2. respiraţia aerobă – fosforilarea oxidativă & producţia de ATP

3. sinteza de enzime şi proteine structurale

4. integritatea aparatului genetic

LEZIUNI INDUSE PRIN RADICALI LIBERI

Radicalii liberi sunt specii chimice care au un singur electron pe ultimul orbital .

CĂI DE FORMARE

Absorbţia de energie radiantăUV,Rx

Reacţii oxidative endogene în cursul proceselor metabolice normale

Metabolismul enzimatic al substanţelor chimice exogene /droguri

Radicali liberi derivaţi

Extrem de reactivi şi instabili;Reacţionează cu substanţe anorganice şi organice – lipide, carbohidraţi, proteine – în particular cu molecule cheie din membrane şi acizi nucleici .

OXIGEN CARBON OXID NITRIC

RADICALI LIBERI DERIVAŢI DIN OXIGEN

SUPEROXIDO2-

MITOCONDRIEautooxidare

RETICUL ENDOPLASMICCitocrom P-450

PEROXISOMIoxidaze

MEMBRANAPLASMATICĂNADPH - oxidaza

O2 oxidaze O2-

Inactiveazăspontan O2- + O2- + 2H+ SOD H2O2 + O2

SOD – superoxid dismutaza

PEROXIDUL DE HIDROGENH2O2

PEROXISOMIoxidaze

RADICALII HIDROXILOH-

Radiaţii ionizante Hidroliza apeiH2O H+ + OH-

Interacţiunea cu metale tranziţionale : Fe, Cu (reacţia Fenton)Fe++ + H2O2 Fe+++ + OH- + OH-

EFECTE ALE RADICALILOR LIBERI

PEROXIDAREA LIPIDELOR DIN MEMBRANE

MODIFICĂRI OXIDATIVE ALE PROTEINELORReacţionează cu grupările sulfhidril rupând lanţurile polipeptidice la nivelul unor aa. : His, Cys, Lys, Met .

Degradarea enzimelor de către proteazele neutre citozolice

Reacţia cu Tym

Ruperi ale unui singur lanţ

Moarte Transformarecelulară malignă

LEZIUNI ADN

OH- atacă legăturile duble AGN

INACTIVAREA RADICALILOR LIBERI

ANTIOXIDANŢI ENDOGENI / EXOGENI

VITMINA E

COMPUŞI CARE CONŢIN GRUPĂRI SULFHIDRILCisteina, glutationul

PROTEINE SERICEAlbumine, ceruloplasmina, transferina

ENZIME

SUPEROXID DISMUTAZA O2- H2O2

CATALAZA (peroxizomi)2H2O2 O2 + 2H2O

GLUTATION – PEROXIDAZA2OH- + 2GSH 2H2O + GSSGH2O2 + 2GSH 2H2O + GSSG

TIPURI DE AGENŢI CHIMICI CU EFECTE CITOTOXICE

HIDROSOLUBILI Acţionează direct prin combinarea cu molecule critice pentru fiziologia celulei .

Clorura de mercur SH-(membr. cel.) permeabilitatea (inhibiţia ATP-azei) TGI / rinichi

LIPOSOLUBILI

Nu sunt biologic activi, dar sunt transformaţi în metaboliti toxici care determină leziuni celulare prin:stabilirea direct de legături covalente cu lipidele din membrane;generarea de radicali liberi prin peroxidarea lipidelor .

LEZIUNI CELULARE INDUSE DE CCl4

CCl4 + e- P- 450 CCl3- + Cl-HEPATOCIT

CCl3- SER Auto-oxidarea AG din PL membrane

Radicali lipidici

+ O2

PEROXIDAREA LIPIDELOR(reacţie autocatalitică la nivelul membranelor microsomale)

Leziuni ale RERDetaşarea polisomilor Sinteza proteinelor acceptoare de lipide

Produşilor de peroxidare lipidicăLeziuni ale plasmalemei Permeabilitatea la Na+, H2O, Ca++

STEATOZĂ HEPATICĂ TUMEFACŢIECELULARĂ

MASIV INFLUX Ca++

HIPOXIA

ISCHEMIE Reducerea fluxului arterialarterioscleroză

trombi

INSUFICIENŢĂ CARDIO - RESPIRATORIE

PIERDEREA/DIMINUAREA CAPACITĂŢII DE TRANSPORT A O DE

CĂTRE SÂNGE

anemie

Intoxicaţia cu CO

f(gradul de hipoxie)

CELULA

adaptează

leziuni reversibile

leziuni ireversibile

Arterioscleroză a. femurală

Atrofia celulelor musculare scheletice ale membrului inferior

cangrenă

progresivă

severă

CONSECINŢELE CREŞTERII CALCIULUI CITOZOLICÎN CURSUL AGRESIUNII CELULARE

AGENT ETIOLOGIC

MITOCONDRIE RETICUL ENDOPLASMIC

Ca ++ LIBER CITOZOLIC

< 0,1M

FOSFOLIPAZE ATP-aza PROTEAZE

ENDONUCLEAZE

FOSFOLIPIDE ATP

ALTERĂRI

MEMBRANE CELULARE/ PROTEINE CITOSCHELET

LEZIUNI

CROMATINA NUCLEARĂ

Ca++ 1,3mM

ATP-aza Ca++ Mg++

LEZIUNI HIPOXICE ŞI ISCHEMICE

ISCHEMIE

LEZ

REVERSIBILE

MITOCONDRIE FOSFORILAREA OXIDATIVĂ

ATP

POMPA Na+ GLICOLIZA

DETAŞAREA RIBOZOMILOR

INFLUXULCa++ H2O EFLUXUL K+

Tumefiere celularăPierdere microviliVeziculeTumefierea REFiguri mielinice

GLICOGEN

pH

„CLUMPINGCROMATINA NUCLEARĂ

SINTEZA PROTEINE

LOR

DEPOZITELIPIDICE

LEZIUNI MEMBRANE

Eliberare enzimeCPK, LDH

ELIBERAREA INTRACELULARĂ DE ENZIME LIZOZOMALE

EOZINOFILIE MODIFICĂRI NUCLEAREDIGESTIA PROTEINELOR

Pierderea de PLAlterări citoscheletRadicali liberiProduşi de degradare lipide 

IREVERSIBILE

Influxul Ca++

pH

Ca++ mitocondrii

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni reversibile

“CLUMPING” CROMATINIAN ME x11000

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni reversibile

Edem celular, vezicule,“clumping”cromatinian, dezorganizare incipientă a cristelor mitocondriale, mitocondii hipertrofiate compensator. MET x15000

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni reversibile

Hipertrofie marcată a mitocondriilor; depozite de glicogenMET x25000. Aspect observat în condiţiii de ischemie cronică.

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni reversibile

Figuri mielinice. Marcat edem intracelular şi interstiţial.

MET x5000

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni ireversibile

Vacuolizare severă a mitocondriilor cu dispariţia cristelor; densităţi amorfe. Dezorganizarea şi ştergerea miofibrilelor cu alterări ale joncţiunilor de la nivelul DI. MET x11000. Apar la 30 – 40min. după instalarea ischemiei.

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni ireversibile

Tumefierea şi fragmentarea RER; detaşarea şi liza ribozomilor; marcat edem celular şi vacuolizări. MET x20000.

HIPOXIE MIOCARDICĂleziuni ireversibile

Lizozomi în cursul proceselor de autoliză(autofagozomi). Karioliză. MET x8000

MORFOLOGIA LEZIUNILOR CELULARE REVERSIBILE

DISTROFIA HIDRO- PROTIDICA

Macroscopic organele afectate prezintă:

1. Un volum şi greutate crescută

2. Culoare palidă, mată – aspectul clasic descris de <carne fiartă>

3. Organele se decapsulează uşor

4. După secţionare parenchimul proemină în raport cu cupsula

MORFOLOGIA LEZIUNILOR CELULARE REVERSIBILE

DISTROFIA HIDRO- PROTIDICA

Microscopie optică:

1. Intumescenţa tulbure - citoplama fin granulară

- nuclei inegali

2. Distrofia granulară - vacuole fine în citoplasmă

3. Distrofia hidropică (degenerescenţă vacuolară)

- vacuole mari, spumoase

- nucleul împins la periferie

- nucleii picnotici

DISTROFIA HIDRO- PROTIDICARinichi (distrofie granulo-vacuolara)

Rinichi (distrofie granulo-vacuolara)Col. H&E, Ob 40x

DISTROFIA HIALINA

Hialinul este un material de natura proteica cu aspect omogen, eozionofil in coloratie H-E, intra sau extracelular.

A. Hialinul intracelular – in MET se descrie: 1. Hialinizarea hialoplasmatica – acumularea de proteine in hialoplasma fara afectarea

sistemelor membranare – ex. corpii Mallory din hepatita alcoolica (picaturi neregulate sau retea fina perinucleara constituita din citokeratine);

2. Hialinizarea mitocondriala – incluzii cristaline intramitocondriale cu balonizarea cristelor si aparitia de megamitocondrii – ficatul alcoolic;

3. Hialinizarea intraergastoplasmica – corpii Russel – agregate de material amorf neomogen reprezentat de acumulari de Ig in RE al plasmocitelor in stari de hiperimunizare;

4. Hialinizarea lizozomala – celulele TCP in sindr. nefrotic, fenomene de autofagie celulara(hipoxie, intoxicatii);

B. Hialinul extracelular – transformare elementelor matricei extracelulare intr-o masa astructurata, omogena, eozinofila;

Macroscopic apare albicios, translucid de consistenta crescuta; Exemple- cicatrici keloide, fibroame uterine; atrerioloscleroza hialina – depozit eozinofil si

PAS + care inlocuieste celulele musculare netede, constituit din proteine exudate.

CORP ALBICANS – HIALIN IN OVAR

Alcolism cronic

Corpi Mallory – hialinul alcoolic

Hepatita alcoolica

Focare de citoliza

Corpii Mallory

Steatoza

Ciroza alcoolicaBiopsie hepatica

Nodul de regenerareHepatocite cu material hialin

in citoplasma – corpi Mallory

Proc; Nati. Acad. Sci. USAVol. 76, No. 8, pp. 4112-4116, August 1979Medical Sciences: Denk et al.

Mallory bodies ("alcoholic hyalin") MET - agregate paranucleare de filamente intermediare (elemente de citoschelet- citokeratine)(a) inconjurate de fascicole de tonofilamente(b)

Glomeruloscleroza nodulara (boala Kimmelstiel-Wilson)(col. PAS)Arteioloscleroza hialinaDiabet zaharat. Microangiopatia diabetica renala

Limfom limfo-plasmocitar cu gammapatie monoclonala IgM

(Macroglobulinemia Waldenström)MO cu infiltrare de limfocite si plasmocite cu incluzii intracitoplasmatice PAS + (corpi Russell)

Splina “glazurata”

Perisplenita cronica cu

hialinoza capsulei

STEATOZA

Acumularea anormală de trigligeride în citoplasma celulelor parenchimatoase -

ficat, miocard, muşchi striat scheletic, rinichi

CAUZE

1. Toxine – alcool, CCl4

2. Malnutriţie proteică

3. Diabet zaharat

4. Obezitate

5. Anoxie

Ţesut adipos

Sinusoid hepatic1. Creşte mobilizarea

AGL

ACoA

LP plasmă

Hepatocit2. Creşterea conversiei

Colesterol

Fosfolipide

Trigliceride

3. Scăderea oxidării

ApoproteineLipoproteine

4. Scade sinteza

STEATOZĂ HEPATICĂ

STEATOZĂ HEPATICĂ

Col. H&E, Ob. 10x

Col. Scharlach

sectiuni la congelatie

Ob. 20x.

STEATOZĂ HEPATICĂ

Celule apoptotice cu citoplaza eozinofilica

Incluziuni lipidice de diverse marimi

Incărcare grasă a

miocardului de origine hipoxică

Calificare de tip distrofic – calcemie normală

ţesuturi necrotice – necroză de cazeificare, aterom, stroma tumori (leiomiom)

Macro - culoare albicioasă- cenuşie, consistenţă dură

Micro – depozite amorfe, granulare, bazofile

depuneri progresive – corpi psamomatoşi - carcinoam papilar tiroidian, prostată

• Calcificare de tip metastatic - hipercalcemie• Apare plăman, rinichi• 1. Hiperparatiroidism• 2. Hipervitaminoza D• 3. Hipertiroidism• 4. B. Addison• 5. Cresterea catabolismului osos datorat tumorilor osoase diseminate

(mielom multiplu, metastaze)• 6. Insuf. renală cr. cu retenţie de fosfat şi apariţia litiazei renale.

N E C R O Z A

Spectru de modificări morfologice care urmează morţii celulare, rezultând din acţiunea degradantă a enzimelor

DIGESTIA ENZIMATICĂ

DENATURAREA PROTEINELOR

AUTOLIZĂEnzime lizozomale proprii

HETEROLIZĂEnzime lizomale

leucocitare

NECROZA DE COAGULARE

NECROZA DELICHEFIERE

NECROZA DECAZEIFICARE

CITOSTEATONECROZANECROZA CEROASA - ZENCKER

NECROZA FIBRINOIDA

TIPURI DE NECROZE

NECROZA DE COAGULARE

caracteristică morţii celulare de origine ischemică (cu excepţia substanţei cerebrale)

scăderea pH-ului intracelular denaturează proteinele structurale şi enzimele blocând proteoliza celulei;

celule anucleate cu citoplasme eozinofile şi contururi păstrate

ulterior celulele necrotice sunt fagocitate

Cangrenă uscată- termen chirurgical pentru un proces de necroză ischemică a extremităţilor

Cangrena uscata

IM acut. La aprox. 24 h

EVOLUTIA PROCESELOR DE NECROZA

• 1. ORGANIZAREA;• 2. INCAPSULAREA;• 3. CALCIFICAREA;• 4. COMPLICATII SEPTICE(LIZA PURULENTA)• 5. MUMIFICAREA;• 6. AUTOAMPUTAREA.

NECROZA DE LICHEFIERE

Rezultatul proceselor de autoliză şi heterolizăCaracteristică :

-necrozei ischemice a substanţei cerebrale;-focarelor de supuraţie (infecţie bacteriană);-suprainfecţia unui focar de necroză de coagulare – cangrenă umedă

CANGRENA GAZOASA

Produsa de bacterii anaerobe(Clostridium perfringens, oedematiens, histoliticum) care produc exotoxine – lecitinaze cu formarea de fuzee de expansiune de-a lungul tecilor conjunctive cu dilacerare tisulara.Regiunea afectata – aspect emfizematos, crepitatii la palpare, culoare cenusiu – verzuie si miros putrid. Plagii deschise arme de foc, accidente circulatie cu distrugeri tisulare mari.

NECROZA DE CAZEIFICARE

• Caracteristic infecţiei tuberculoase

• Termenul de “cazeos” – aspect macroscopic

• HP : material amorf, granular, eozinofil, înconjurat de un proces de inflamaţie granulomatoasă specifică

B 44 ani TBC pulmonar tratat cu 18 luni inaintePericardita tuberculoasa reziduala

Necroza de cazeificare

CITOSTEATONECROZA

Apare în pancreatita acută necrotico – hemoragică.

Lipazele activate eliberează ac. graşi din TGL care se combină cu Ca depozite cu aspect macroscopic cretos, pe suprafaţa ţesutului adipos peripancreatic şi peritoneului .

HP: cel. adipoase necrotice - umbre celulare + depozite bazofilice de Ca încojurate de o reacţie inflamatorie .

Necroza fibrinoidă

Reprezinta zone neomogene fin granulare şi/sau filamentoase, eozinofile asemanatoare fibrinei (”-oid” = “care semănă cu“) care răspund la impregnările argentice (fibrina nu răspunde la asemenea impregnări).

Face parte din tabloul lezional al bolilor autoimune:RAA, AR, LES, etc. Se poate intilni la nivelul dermului, peretii arteriolelor, seroaselor, sinovialelor.

În coloraţia van Gieson sunt de culoare galbenă (colorare cu picrofuxina), nu de culoare roşie şi nu se colorează în albastru prin coloraţia Weigert (specifică pentru fibrină).

Fibrinoidul este compus din: produsi de degradare ai fibrinogenului, colagenului, substantei fundamentale si Ig.

Aceste zone sunt înconjurate de reacţie inflamatorie limfo-mononucleară.

În timp, se produce organizarea cu realizarea unei cicatrici fibroase, care înlocuieşte zona de necroză fibrinoidă.

Necroza fibrinoidă

Necroza fibrinoida in peretele unei arteriole

A P O P T O Z A

MOARTE CELULARĂ PROGRAMATĂ

EMBRIOGENEZĂ Implantarea,organogeneza,metamorfoza

INVOLUŢIAHORMON-DEPENDENTĂ

LA ADULT

Distrugerea cel. endometriale în ciclul menstrualAtrezia foliculară ovariană în menopauză

DISTRUGEREA UNOR POPULAŢII CELULARE PROLIFERATE

Epiteliul criptelor intestinale

MOARTEA UNOR CELULE TUMORALE

MOARTEA CEL. INDUSĂ DE CEL. T CITOTOXICE Reacţia de rejet a grefelor

ATROFIA PATOLOGICĂ A ŢES. HORMON DEPENDENTE

Ţes. prostatic după castrare

MOARTEA UNOR CELULE ALE SISTEMULUI IMUN

Limf. B/T după depleţia de citokineCel. T timice

A P O P T O Z A

LEZ. CEL. INDUSE DE VIRUSURI

Hepatite virale – corpii Councilman

APOPTOZA - MORFOLOGIE

MICROSCOPIE ELECTRONICĂ

RETEACŢIE CELULARĂTalie mică, citoplasmă densă, organite reletiv normale

Agregate periferice de cromatină sub formă de mase dense de formă şi mărimi variabile.

Nucleul se poate rupe în două sau mai multe fragmente.

CONDENSAREA CROMATINEI

FORMAREA DE VEZICULE ŞI CORPI APOPTOTICI

FAGOCITOZA CORPILOR APOPTOTICI/CELULELOR ÎN APOPTOZĂ

Vezicule la suprafaţa celulei.

Fragmente celulare delimitate de membrană, conţinand fragmente de nuclei şi/sau organite.

Celulele adiacente normale:

- parenchimatoase

-- macrofage

APOPTOZA - MORFOLOGIE

MICROSCOPIE OPTICĂ

- singură celulă/un grup mic

- formă rotund/ovală

- citoplasmă densă, intens eoznofilă

- fragmente de cromatină nucleară densă

- fagocitoza corpilor apoptotici

APOPTOZA - MORFOLOGIE IN M.O.A. keratinocit; B. hepatocit

APOPTOZA - MECANISME

• Faza de initiere in care caspazele devin catalitic active;

- calea extrinseca- activarea unor receptori transmembranari ai apoptozei;

- calea intrinseca - mitocondriala

• Faza de executie

SEMNALETRANSMEMBRANĂ INTRACELULARTIPUL 1 RECEPTOR TNFFas- Fas - ligand GLUCOCORTICOIZI RECEPTORI NUCLEARI

FADD(Fas-associated death domain) RADIAŢIIHORMONI HIPOXIE INFECŢII VIRALE

APOPTOZA - MECANISME

CASPAZE (cistein proteaze) fragmente de ADN

50 / 300kbaze

APOPTOZA - MECANISME

CONDENSAREA CROMATINIANĂ

Fragmentarea internucleosomală a ADN-ului (fragmente de 180-200 de baze) mediată de Endonucleaza Ca++ dependentă (activată de creşterea Ca++ liber citozolic).

ALTERAREA VOLUMULUI ŞI FORMEI CELULARE

Activitatea crescută a transglutaminazei determină legături încrucişate excesive între proteinele citoplasmatice, determinand condensarea lor la periferia celulei.

FAGOCITOZA CORPILOR APOPTOTICI

Mediată de receptori prezenţi pe suprafaţa macrofagelor.

Ex. Vitronectina(beta 3 – integrină) mediază fagocitoza neutrofilelor apoptotice.

REGLAREA GENICĂ A APOPTOZEI

• 14 gene: - 2 – decizia declansarii procesului; - 3 – apoptoza propriu-zisa; - 7 – procesul de fagocitoza; -1 - fragmentarea AND; -1 - protectia impotriva apoptozei.

bcl-2, p53, myc, Rb

Bcl-2

Structura cristalografica a proteinei Bcl-2.

• Bcl-2, o proteina multifunctionala, de 25 kDa, integrata membranar, care protejeaza impotriva mortii celulare induse de o varietate de stimuli si care este localizata in membranele:

- reticulului endoplasmatic, - invelisului nuclear,

- in membrana externa a mitocondriei.

• BCL – 2 reprezinta prototipul unei familii de gene de la mamifere care guverneaza permeabilizarea membranei externe a mitocondriei.

• In functie de rolul lor, ele pot fi:- fie pro – apoptotice (Bax, BAD, Bak si Bok etc) - fie anti-apoptotice (inclusiv Bcl – 2, Bcl – xL, si Bcl – w, etc).

Pana in acest moment sunt descrise 25 de gene in familia BCL – 2 .

Caracterizare generala

Caracterizare generalaSinteza proteinei Bcl-2 este codificata de proto-oncogena localizata pe

cromozomul 18

Localizarea cromozomiala a genei Bcl-2. Denumirea Bcl – 2 deriva de la B – cell lymphoma 2 si ele au fost

descrise initial in limfoamele foliculare, maladii insotile de translocatia t(14;18) ce plaseaza gena BCL-2 pe cromozomul 14, in vecinatatea enhancer-ului genei ce codifica lantul H (heavy) al Ig.

Structura • Familia de proteine Bcl-2 prezinta o structura generala constituita dintr-un helix

hidrofob inconjurat de structuri de tip helix-uri amfipatice.• Membrii familiei Bcl -2 au in comun unul sau mai multe din cele 4 domenii

omoloage caracteristice, numite BH1, BH2, BH3 si BH4 dupa cum se observa in schema de mai jos.

Familiile de proteine bcl-2.

- enzimă cheie – inhibă şi suprimă apoptoza în celulele normale – calea mitocondriala

- localizată - membrana mitocondrială, reticul endoplasmic, membrană nucleară

- scade permeabilitatea membranelor mitocondriale

- leagă şi blochează proteine proapoptoticeApaf – 1 (pro-apoptotic protease activating factor)

REGLAREA GENICĂ A APOPTOZEI

• Vatamarea interna a celulei determina migrarea proteinelor inrudite Bad si Bax la suprafata mitocondriei. Aici, ele se leaga de Bcl-2 blocand efectul ei protectiv si perforeaza membrana mitocondriala externa, eveniment ce determina aparitia unor pori si eliberarea de citocrom c.

• Citocromul c eliberat se leaga de proteina Apaf -1 (apoptotic proteaze activating factor 1). Folosind energia furnizata de ATP, aceste complexe (cit c + Apaf1) agrega pentru a forma apoptozomi.

• La rindul lor, apoptozomii se leaga de caspaza-9 si o activeaza. Caspaza-9 cliveaza si astfel activeaza alte caspaze ( 3 si 7).

Rol si localizare in celula

CASPAZELE• Caspazele sunt o familie de proteaze (cistein-

proteaze) care au o cisteina la nivelul domeniului lor activ si care scindeaza proteina lor tinta in mod specific la nivelul reziduurilor de acid aspartic.

• Familia caspazelor poate fi impartita in trei grupe functionale:1. caspaze inflamatorii: 4, 5, 11, 13, 14.2. caspaze initiator: 2, 8, 9, 10, 12.3. caspaze efector: 3, 6, 7.

Dar cum sunt activate procaspazele pentru a initia cascada de caspaze?

Activarea este declansata de catre proteine-adaptor care aduna la un loc mai multe copii ale procaspazelor specifice, cunoscute ca procaspaze –initiator, intr-un complex sau agregat. In unele cazuri, procaspazele-initiator au o mica parte din activitatea proteazica si obligandu-le sa stea impreuna intr-un complex le determina sa se cliveze una pe cealalta, declansand activarea lor mutuala. In alte cazuri, agregarea cauzeaza modificari conformationale care activeaza procaspazele. In cadrul acestei etape, caspaza activata aflata in varful cascadei, cliveaza procaspazele aflate in aval pentru a amplifica semnalul apoptotic si al raspandi in intreaga celula. In acest fel, o activare initiala a unui numar mic de molecule de procaspaze (numite caspaze initiatoare) pot conduce printr-o reactie de amplificare in cascada la o activare exploziva a unui numar mare de molecule de procaspaze.

Rol si localizare in celula

Activarea cascadei caspazice poate fi:1. extracelulara

prin intermediul receptorilor apoptotici de pe suprafata celulei. Limfocitele killer(NK), de ex, pot induce apoptoza prin producerea unei proteine numita

Fas ligand, care se leaga de receptorul proteinei Fas (death receptor protein Fas) de pe suprafata celulei tinta.

Proteinele Fas aglutinate recruteaza apoi proteinele-adaptor intracelulare care la randul lor leaga si agrega moleculele de procaspaza-8, care cliveaza si se activeaza una pe cealalta. Moleculele de caspaza 8 activate, activeaza apoi procaspazele din aval pentru a induce apoptoza.

Rol si localizare in celula2. intracelulara: celulele deteriorate sau stresate, se pot sinucide prin

- declansarea agregarii procaspazelor si activarii lor din interiorul celulei - p53 activeaza transcrierea genelor care codifica proteinele din familia Bcl-2, care la randul lor promoveaza eliberarea de citocrom c din mitocondrie, care se leaga de Apaf-1(proteina adaptoare) determinand agregarea acestor complexe. Apaf-1 se leaga de moleculele de procaspaza 9 determinand agregarea lor, ceea ce conduce la clivarea acestor molecule rezultand astfel molecule active de caspaza 9, care declanseaza cascada caspazica.

p53

Structura cristalografica a proteinei p53

Proteina p53. Caracterizare generala • proteina 53 este un factor de transcriptie care regleaza ciclul celular si

astfel functioneaza ca un supresor tumoral.• numita si “gardianul genomului” avand rolul de a conserva stabilitatea

celulei prin prevenirea mutatiilor la nivelul genomului• se comporta ca o proteina de 53 KDa desi are numai 43,7 KDa(datorita

resturilor de prolina)• gena umana ce codifica p53 este TP53 (tumor supressor gene).

Numele genei provine de la proteina pe care o codifica si este localizata pe cromozomul 17 (17p13,)

• Gena TP53 este localizata pe cromozomul 17, o regiune ce prezinta frecvent deletii in cancerul uman

Structura • Proteina p53 umana este constituita din 393 de aminoacizi si prezinta 5 domenii:

I. capatul N-terminal (reziduurile 1 – 42) cuprinde un domeniu de activare a transcriptiei (transcription-activation domain – TAD), locul de legare a proteinei mdm2 si un Highly Conserved Domain(HCDI)II. o regiune bogata in prolina care este important pentru activitatea apoptotica a proteinei p53 si un al doi-lea domeniu de transactivare→ reziduurile 40 – 92III. regiunea centrala (reziduurile 101-306), ce contine domeniul de legare a ADN-ului (a central DNA-binding core domain-DBD); reprezinta tinta a 90% din mutatiile gasite in cancerele umane; contine HCD de la II pana la V.

Structura

IV. un domeniu de oligomerizare (OD) → reziduurile 307 – 355 TET, constituit dintr-o dintr-o catena-β urmata de un α-helix necesar pentru dimerizare dupa cum p53 este compusa dintr-un dimer sau din doi dimeri. Tetramerizarea este esentiala pentru activitatea proteinei p53 in vivoV. capatul C-terminal (reziduurile 356 – 393) contine un domeniu de legare nespecifica a ADN ce se leaga de ADN-ul deteriorat; aceasta regiune este deasemenea implicata in reglarea negativa (downregulation) a legarii ADN de domeniul central. Mutatiile care dezactiveaza p53 in cancer au loc de obicei in domeniul central – DBD si acestea distrug abilitatea proteinei de a se lega de secventele ADN tinta, pentru a putea astfel preveni activarea transcriptionala a acestor gene.

Localizare si rol in celula normala In celulele normale, proteina p53 exista in forma inactiva, legata de proteinele MDM2 (murine double minute 2) care impiedica astfel activitatea ei.

In celulele nestresate, proteina p53 este mentinuta la nivele scazute printr-o continua degradare intermediata de proteina MDM2 care legata fiind de ea, o transporta din nucleu in citosol unde este degradata de catre proteozomi.

Rolul proteinei p53 in celula.

Mecanismul activarii p53• Activarea p53 este determinata

de: - deteriorarea DNA ( indusa de

radiatiile UV, IR, agenti chimici cum ar fi peroxidul de hidrogen),

- anumite medicamente, - stress-ul oxidativ- socul osmotic- depletia ribonucleotidelor - dereglarea expresiei

oncogenelor Fosforilarea proteinei p53, realizata

de catre protein-kinaze, la capatul N-terminal, duce la distrugerea legaturii p53 – Mdm2 si reprezinta evenimentul major ce conduce la activarea proteinei p53.

Ca urmare a fosforilarii si distrugerii legaturii p53 – Mdm2, durata de viata a p53 creste si are loc o rapida acumulare a acesteia in celula (nucleu).

Caile metabolice care activeaza p53

Rolul proteinei p53 activataProteina p53 odata activata, joaca un rol central in cadrul multor mecanisme celulare anti-cancer1. poate activa proteinele de reparare a DNA cand DNA este deteriorat in mod sustinut; 2. poate opri ciclul celular in faza de reglare G1/S in momentul recunoasterii DNA-ului deteriorat (daca este timp suficient, se repara DNA-ul si ciclul celular se reia); 3. poate initia apoptoza, moartea celulara programata, daca daunele suferite de DNA se dovedesc a fi ireparabile;4. implicatii in angiogeneza.

Caile metabolice activate de catre p53.

Amiloidoza Familie de boli localizate si sistemice caracterizate prin depunerea de

amiloid in spatiul extracelular.

• Se localizează cu predilecţie la nivelul substanţei fundamentale de-a lungul fibrelor de reticulină şi colagen, precum şi de-a lungul membranelor bazale epiteliale şi în media vaselor mici.

• Nu determina o reactie inflamatorie.

Amiloidul

• material amorf, eozinofil, de natura glicoproteica • alcatuit din: componenta F - fibrile proteice- 95%

componenta P (glicoproteina) -5%

• Componenta P-prezent in toate amiloidozele, se leaga de amiloid dependent de Ca; component normal al colagenului, fibrelor elastice si mb. bazale.

Amiloidul

• Exista peste 20 de proteine precursoare amiloidului (sinteza crecuta- ex:inflamatie, mutatii genetice-ex:transtiretina)

• Localizare determinata de afinitatea precursorilor proteici pt.anumite tesuturi

• Micromediu favorabil depunerii amiloidului (modificarea mb. bazale si ale matricei proteice extracelulare)

• Proteoliza scazuta

Coloratii pentru amiloid

• birefringenta verzuie in lumina polarizata dupa rosu de Congo

• fluorescent dupa tratament cu tioflavina T• metacromazie cu violetul metil• Reactia Virchow macroscopica (cu

solutie de Lugol si acid sulfuric) coloreaza amiloidul in brun.

Forme clinice• Amiloidoze localizate: amiloidoza cardiaca senila, amiloidoza orbitala amiloidoza endocrina• Amiloidoze sistemice (primare) din gamapatii monoclonale cu lanturi usoare, kappa sau lambda (AL)

• Amiloidoze sistemice secundare:1. amiloidoza sistemica reactiva (AA): in infectiile cronice si bolile

inflamatorii- Apo SAA2. Amiloidoza asociata hemodializei (A beta2 microglobulina)

• Amiloidoze ereditare (ATTR - transtiretina: PAF Agel-gelsolin: AFF)

Amiloidoza renala

• Rinichiul este normal sau mărit de volum, cu consistenţă fermă, suprafata neregulata

• palid-albicios translucid (“rinichi mare slăninos”).• Microscopic apare o depunere selectivă la

nivelul capilarelor glomerulare, in mezangiu, în peretele arterelor mici, subendotelial şi la nivelul membranei bazale în tubii contorţi, ce conţin în lumen cilindri hialini. Evoluţia este spre sindrom nefrotic, cu insuficienţă renală cronică şi deces.

Glomerul renal cu depozite de amiloid

Depunere la nivelul mezangiului si a mb. bazale capilare (HE, 400X)

Depunere la nivelul glomerului si a interstitiului renal (rosu de Congo,200X)

Depunere la nivelul unui vas de sange, HE 200X

Amiloidoza splenica

Amiloidoza hepatica