Lesión y Muerte Celular Dr. Maurizio Donato Lesión y Muerte Celular

Cómo sucede la lesión y muerte celular? 1. Cuando las células tienen tanto estrés que no se pueden adaptar 2. Cuando son expuestas a agentes dañinos 3. Cuanto tienen anomalías internas (ADN, proteínas)

Como evoluciona la lesión? Lesión celular reversible: hay daño, pero si lo que lo ocasiona desaparece se puede revertir Lesión irreversible: daño membrana o mitocondrias Evoluciona a muerte celular: Necrosis Apoptosis

Necrosis Sucede cuando las enzimas de los lisosomas salen y digieren la célula También sale el contenido al espacio extracelular y produce una respuesta inflamatoria Causas de necrosis: isquemia, toxinas, infecciones, trauma Siempre patológico

Apoptosis Daño del ADN o proteínas no reparable, célula desprovista de factores de crecimiento Disolución nuclear sin pérdida de membranas Puede ser fisiológico o patológico No produce inflamación

Causas de lesión La mayoría se puede agrupar en las siguientes categorías: Deprivación de oxígeno Agentes químicos Agentes infecciosos Reacciones inmunes Factores genéticos Desbalances nutricionales Agentes físicos Envejecimiento

Deprivación de oxígeno Hipoxia – causa más común isquemia Otros: anemia, neumonía, intoxicación con monóxido de carbono Interfiere con la fosforilación oxidativa

Agentes químicos Pueden ser sustancias inocuas como agua, sal, glucosa Venenos – dañan membranas y enzimas Insecticidas, drogas, fármacos, contaminación, fármacos

Otros Agentes infecciosos Reacciones autoinmunes Factores genéticos: alteraciones cromosómicas, enzimáticas, proteínas Desbalances nutricionales: Proteo-calóricas, déficit de vitaminas, obesidad Agentes físicos: temperatura, radiación, electricidad, presión Envejecimiento: altera la replicación y reparación en las células

Cambios morfológicos Orden de eventos: Ejemplo: Infarto al miocardio Función celular Muerte celular Cambios morfológicos Ejemplo: Infarto al miocardio 1 a 2 minutos – deja de latir 20 a 30 minutos – muerte celular 2 a 3 horas – cambios en microscopía electrónica 6 a 12 horas – cambios en microscopio de luz

Cuales cambios son irreversibles? Daño a membranas lisosomales Daño a mitocondrias

Cambios morfológicos de la lesión reversible 1. Hinchazón celular Daño en bombas de iones en la membrana Se manifiesta como aumento del órgano, turgencia y palidez por compresión de capilares Vacuolas claras en el citoplasma Llamado a veces cambio hidrópico o degeneración vacuolar

Cambios morfológicos de la lesión reversible 2. Cambio graso Daño en enzimas del metabolismo graso Vacuolas grasas Células que participan del metabolismo graso: hígado, corazón

Necrosis Muerte asociada a pérdida de membranas y salida de contenidos celulares Los contenidos ocasionan una respuesta del huesped – inflamación La inflamación busca eliminar las células muertas y reparar La digestión enzimática es dada por enzimas de lisosomales de las células con daño de membrana o de los leucocitos

Cambios morfológicos de la necrosis Citoplásmicos: eosinofilia (proteínas desnaturalizadas y pérdida ARN) Vacuolización Figuras de mielina Nucleares: Kariolisis, picnosis, kariorrexis Destino de las células muertas: Pueden persistir por un tiempo Se transforman en figuras de mielina Se calcifican

Patrones de Necrosis El patrón de necrosis es importante porque puede dar pistas a la causa de necrosis Coagulativa Licuefactiva Gangrenosa Caseosa Grasa Fibrinoide – único tipo solo visible histológicamente

Necrosis Coagulativa Se preserva la estructura del órgano Proteínas desnaturalizadas, se piensa que incluso las enzimáticas Infartos – excepto cerebro “Fantasmas celulares”

Necrosis licuefactiva Bacterias piógenas y algunos hongos Inducen intensa respuesta leucocitaria Pus Cerebro por isquemia

Necrosis coagulativa vs licuefactiva

Necrosis gangrenosa No es un patrón distintivo Se usa para necrosis de miembros inferiores por isquemia a la cual se agrega una sobreinfección bacteriana

Necrosis caseosa Tuberculosis y algunos hongos Aspecto caseoso Células fragmentadas o lisadas con apariencia amorfa granular Granulomas

Necrosis grasa Liberación de enzimas pancreáticas Saponificación – se unen ácidos grasos con calcio Histología: sombras de grasa necrótica y depósitos basófilos

Necrosis fibrinoide Vasos Depósito de antígenos y anticuerpos Salida de fibrina Color rosado brillante

La salida de proteínas intracelulares puede detectarse en sangre: Miocardio – creatinin quinasa, troponina Conductos biliares – fosfatasa alcalina Hepatocitos - transaminasas

Mecanismos moleculares de daño celular Principios generales: La respuesta celular depende del tipo de lesión, la duración y la severidad Las consecuencias del estímulo lesivo dependen del tipo, estado, adaptabilidad y genética de la célula dañada El daño celular resulta de anormalidades en uno o mas componentes celulares esenciales Mitocondria y ATP Alteración del calcio Daño a membranas Daño al ADN o ensamblaje de proteínas Un solo estímulo puede dañar varios componentes celulares

Mecanismos bioquímicos de lesión celular Depleción de ATP Daño mitocondrial Flujo de calcio Estrés oxidativo Defecto en permeabilidad de membrana Daño al ADN y proteínas

Depleción de ATP Causas: disminución de oxígeno o nutrientes, daño mitocondrial, toxinas La disminución de ATP produce: Reducida actividad bomba sodio potasio – se acumula sodio – edema Aumento glicólisis anaerobia – ácido láctico – acidosis Falla bombas Calcio – influjo de calcio Alteración en la síntesis de proteínas – separación de ribosomas del retículo endoplásmico

Daño mitocondrial El daño produce: Depleción ATP Fosforilización oxidativa anormal – radicales libres Salida de citocromos que inician apoptosis

Influjo de calcio Normalmente el calcio intracitoplasmático es bajo, el calcio se concentra extracelular, en las mitocondrias y en el RE El aumento del calcio activa fosfolipasas, protesasa, endonucleasas y adenosina trifosfatasas El aumento de calcio induce la apoptosis al activar caspasas

Radicales libres Los radicales libres son especies químicas con un electrón no pareado en la órbita externa Son inestables y reaccionan con ADN, proteínas y lípidos Puede producir propagación en cadena Se pueden producir en isquemia – reperfusión, lesión química y radiación, toxicidad de oxígeno, envejecimiento celular, células fagocíticas y células inflamatorias

Radicales libres Se pueden producir en reacciones de oxidación – reducción en la respiración mitocondrial Se pueden producir por macrófagos y neutrófilos en los fagosomas y fagolisosomas El óxido nítrico producido por leucocitos es un radical libre

Estrés oxidativo Desequilibrio entre radicales y antioxidantes Absorción de energía radiatne Metabolismo de químicos exógenos Inflamación Mecanismos antioxidantes: Descomposición espontánea Enzimas: Glutatión peroxidasa, catalasa, superóxido dismutasa Vitaminas- AEC

Defectos en la permeabilidad de membrana Puede producirse por: Disminución síntesis fosfolípidos Aumento de la destrucción de fosfolípidos Radicales libres Anomalías del citoesqueleto Productos de degradación de los lípidos Membranas afectadas: Lisosomas Mitocondrias Plasmática

Daño al ADN y proteínas Si el daño al ADN no se puede corregir Daño por acumulación de proteínas mal dobladas Produce apoptosis

Apoptosis Muerte celular en la cual las células activan enzimas que degradan el propio ADN y proteínas Cuerpos apoptóticos – son fagocitados No inflamación Puede coexistir con la necrosis

Causas Apoptosis fisiológica: Embriogénesis Deprivación de hormonas Pérdida celular en poblaciones en proliferación Eliminación de células que ya no son útiles Eliminación de linfocitos auto reactivos Muerte celular inducida por linfocitos T citotóxicos

Causas Apoptosis en condiciones patológicas Daño ADN Acumulación de proteínas mal dobladas Infecciones – virales Atrofia de órganos luego de obstrucción de ductos

Morfología de la apoptosis Células se encogen, se forman cuerpos apoptóticos, el núcleo sufre cariorrexis

Mecanismos de la apoptosis Caspasas: proteasas de cisteína que cortan proteínas luego de residuos aspárticos Su activación depende del balance de proteínas pro y anti apoptósis Dos vías: Vía mitocondrial (intrínseca) Vía del receptor de muerte (extrínseca)

Vía mitocondrial (intrínseca) Los citocromos C pueden activar la apoptosis La familia Bcl-2 regula la salida de estos citocromos, que activan la caspasa 9 Al detectar daño en la célula, Bax y Bak se insertan en la membrana de la mitocondria y crean un poro por donde salen los citocromos Si las células reciben estímulos de crecimiento y señales de supervivencia producen Bcl-2 y Bcl-xl. Éstas inhiben al Bax y Bak Está vía es la más frecuente

Vía del receptor de muerte (extrínseca) Actúa por receptores del TNF y FAS Estos al ser activados activan la caspasa 8 Los linfocitos tiene Ligando FAS que puede estimular la muerte en células que expresen FAS También estos receptores estimulan la producción de Bid, que es proapoptótico de la familia del bcl-2

Activación y función de las caspasas Caspasa 8 y 9 – iniciadoras Caspasas ejecutoras: activan vías que terminan produciendo nucleasas, que degradan el ADN También degradan componentes de la matriz y el citoesqueleto

Limpieza de células apoptóticas Las células apoptóticas expresan fosfatidilserina que normalmente está en la parte interna de la célula Es reconocido por macrófagos

p53 Al haber daño en el ADN se acumula Retrasa el ciclo celular y activa proteínas proapoptóticas de la familia Bcl-2 Si se muta pueden aparecer neoplasias

Gracias