FISIOLOGIA EPATICA Annarosa Floreani Professore Associato, Università di Padova Maria Chiaramonte Professore Ordinario, Università di L’Aquila

SCHEMA DELLA SEGMENTAZIONE EPATICA

RAPPRESENTAZIONE DELL’ACINO DI RAPPAPORT

FUNZIONI DELL’EPATOCITA Secrezione biliare e metabolismo della bilirubina Metabolismo dei carboidrati Metabolismo di ormoni e farmaci e detossificazione di sostanze tossiche Sintesi di proteine plasmatiche Formazione dell’urea Metabolismo dei lipidi e delle lipoproteine

STEATOSI NECROSI FISIOPATOLOGIA DEL DANNO DELL’EPATOCITA Le principali alterazioni dell’epatocita sono: STEATOSI NECROSI

STEATOSI MECCANISMI: Definizione: accumulo di grasso nel fegato Diminuito export di grassi dal fegato Aumentata mobilizzazione dei grassi di deposito Alterata ossidazione degli acidi grassi Aumentata sintesi di acidi grassi

STEATOSI: classificazione Si può osservare in molte epatopatie e si può distinguere istologicamente come: MACROVESCICOLARE (a grosse bolle) MICROVESCICOLARE (a piccole bolle) MISTA (a grosse e piccole bolle) Brunt, Modern Pathology 20: S40, 2007

STEATOSI: cause MACROVESCICOLARE (a grosse bolle) Alcol Tossici MICROVESCICOLARE (a piccole bolle) Sindrome di Reye Steatosi acuta della gravidanza Alterazione dei processi della b-ossidazione mitocondriale MISTA (a grosse e piccole bolle) NAFLD (nonalcoholic fatty liver disease) Epatite da HCV Malattia di Wilson Tossici (alcol e sterodi) Brunt, Modern Pathology 20: S40, 2007

MECCANISMI DEL DANNO DOVUTO A STEATOSI GLI ACIDI GRASSI ATTIVANO L’APOPTOSI (aumentano l’espressione di Fas) Fas receptor Fas ligand

MECCANISMI DEL DANNO DOVUTO A STEATOSI 2. GLI ACIDI GRASSI CAUSANO LA NECROSI Catepsina B Catepsina B Bax Bax Bax Bax Bax NF-kB TNF NORMALE: Catepsina B nei lisosomi, Bax nel citoplasma La catepsina B si riversa nel citoplasma e Bax si riversa nella membrana lisosomiale La catepsina B attiva il TNF Il TNF causa la morte cellulare amplificando la destabilizzazione lisosomiale

MECCANISMI DEL DANNO DOVUTO A STEATOSI 3. LA STEATOSI INDUCE L’INSULINO-RESISTENZA 1 Insulina PI3-kinasi 1. Nel normale il recettore per l’insulina promuove la fosforilazione dei substrati sulla tirosina. Questo porta all’attivazione della PI3-kinasi e facilita il trasporto del glucosio attraverso Glut 4 IRS-1, IRS-2 Tir JNK PKC IKK-b Glut 4 FFA Glucosio Glut 4 IRS-1, IRS-2 Ser/Tir PI3-kinasi 2 Insulina 2. Gli acidi grassi causano la fosforilazione dei substrati sulla serina al posto della tirosina e ciò causa un alterato uptake del glucosio

MECCANISMI DEL DANNO DOVUTO A STEATOSI 4. LA STEATOSI INDUCE L’INFIAMMAZIONE FFA Stress del reticolo endopla-smico IL-1 IL-6 SOCS AP-1 Chemochine Molecole di adesione Cox-2 JNK IKK-b NF-kB Gli acidi grassi causano stress del reticolo endoplasmico con attivazione di JNK e IKK-b con conseguente attivazione di fattori trascrizionali che promuovono la sintesi di citochine e molecole di adesione e quindi richiamo di cellule infiammatorie

NECROSI Definizione: processo irreversibile caratterizzato da rigonfiamento cellulare, nucleo picnotico e digitazioni della membrana plasmatica MECCANISMI: Danno ipossico-anossico da perfusione Danno citopatico diretto da parte di agenti tossici o virali Danno immunologicamente mediato Danno da accumulo di metalli Danno da alterazione dei processi metabolici Danno da liperossidazione della membrana plasmatica

DANNO IPOSSICO-ANOSSICO DA IPOPERFUSIONE EPATOCITI CELL. ENDOT. PMN TNF ROS KC MECCANISMI: riduzione del flusso per bassa gittata (traumi sull’arteria epatica, ipoperfusione nel trapianto di fegato) CONSEGUENZE: danno delle cellule endoteliali, attivazione delle cellule di Kupffer che rilasciano citochine e ROS, sepsi

DANNO CITOPATICO DIRETTO EPATOCITI HAV tossici MECCANISMI: distruzione dell’epatocita senza il sistema immunitario dell’ospite

DANNO IMMUNOLOGICAMENTE MEDIATO VASO SANGUIGNO EPATOCITI HBV T LINFOCITI GLOBULO ROSSO CELLULA SINUSOIDALE KC

DANNO DA ACCUMULO DI METALLI REAZIONE DI FENTON: danno ossidativo dei componenti cellulari * ESEMPI: Emocromatosi Malattia di Wilson

*DANNO DIRETTO **DANNO IMMUNO-MEDIATO DANNO DA ALTERAZIONE DEI PROCESSI METABOLICI: ESEMPIO DEL DANNO DA FARMACI Difetto genetico Legame covalente Metabolita tossico Proteine cellulari + NECROSI FARMACO * Antigene T linfociti sensibilizzati ** riesposizione *DANNO DIRETTO **DANNO IMMUNO-MEDIATO

DANNO DA LIPOPEROSSIDAZIONE DELLA MEMBRANA PLASMATICA STRESS OSSIDATIVO OH+ ROS Perossido di H

CELLULA DI KUPFFER Endotelio sinusoidale Cellula stellata Epatocita 15% della popolazione cellulare del fegato 80-90% di tutti I macrofagi Rimuove materiale estraneo attraverso la FAGOCITOSI Epatocita Endotelio sinusoidale Spazio di Disse Cellula stellata Cellula di Kupffer

CELLULA STELLATA Endotelio sinusoidale Cellula stellata Epatocita SINONIMI: lipocita, cellula di Ito Rappresenta la principale sede di Immagazzinamento della vit A Epatocita Endotelio sinusoidale Spazio di Disse Cellula stellata Cellula di Kupffer

Hepatic stellate cells: the effectors of liver wound healing Modificato da SL Friedman, J Biol Chem 2000;275:2247-50

LA CELLULA ENDOTELIALE SINUSOIDALE Hanno forma piatta, tappezzano I sinusoidi e sono dotate di numerose fenestrature attraverso le quali avviene lo scambio di nutrienti, ormoni, prodotti metabolici

MECCANISMI DI RIPARAZIONE DEL DANNO EPATICO RIGENERAZIONE FIBROSI APOPTOSI

ATTORI DELLA RIGENERAZIONE EPATICA STEM CELLS EMATOPOIETICHE STEM CELLS DEL CANALE DI HERING TNF, IFNg PMN TNF, IL-6 CELLULE OVALI TGFa, TGFb CELLULE STELLATE KC EPATOCITI COLANGIOCITI

MECCANISMI CELLULARI DELLA FIBROGENESI

SL Friedman J Biol Chem 2000;275:2247-50

– Necrosi a ponte porto-centrale Fibrosi virale Spazio portale – Necrosi a ponte porto-centrale 2. – Epatite da interfaccia e sviluppo di setti che circondano il parechima 3. – Perdita di connesssioni vascolari con il sistema portale

Formazione di setti porto-portali La vena centrolobulare è conservata fibrosi biliare Spazio portale Modello BDL CBP CB secondaria CSP Formazione di setti porto-portali La vena centrolobulare è conservata

Fibrosi centrolobulare Spazio portale – Ostacolo al deflusso venoso (es. insufficienza cardiaca congestizia, s. di Budd-Chiari 2. – Sviluppo di setti centro-centrali e di “lobulazione invertita”

APOPTOSI DEFINIZIONE = morte programmata (o suicidio cellulare) Può interessare tutte le cellule, nel fegato interessa principalmente gli EPATOCITI: i corpi di Councilman sono corpi apoptotici SI VERIFICA IN TUTTE LE MALATTIE EPATICHE ACUTE E CRONICHE ED E’ UN FENOMENO PROTETTIVO NEI CONFRONTI DELLA CARCINOGENESI

APOPTOSI Fas FasL Death domain Sentrine FADD Caspasi 8 BcL-2 BcL-x McL-1 Mitocondrio Citocromo c Apaf-1 Caspasi 9 Caspasi 9 Caspasi 3 IAP Caspasi 7 ICAD CAD Proteine citoscheletro Proteine chinasi Proteine segmentazione RNA Proteine riparazione DNA DNA

EVENTI MORFOLOGICI DELL’APOPTOSI TRIGGER DA STIMOLI DIVERSI SUPERFICIE IRREGOLARE E NUCLEO PICNOTICO ADDENSAMENTO DELLA CROMATINA CORPI APOPTOTICI NUCLEO FRAMMENTATO CELLULA FRAMMENTATA FAGOCITOSI DA PARTE DELLE CELLULE ADIACENTI