Danno e morte cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Componenti di una cellula Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Danno cellulare: Le cellule tendono a mantenere la “omeostasi” (mantenimento dei parametri fisiologici) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Risposta al danno Adattamento: se il danno é compatibile con la sopravvivenza della cellula. Morte cellulare. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Modalità di adattamento: Atrofia: Riduzione del volume di organo, senza apprezzabili variazioni del numero di cellule. Ipertrofia: Aumento del volume di organo, senza apprezzabili variazione del numero di cellule. Iperplasia: Aumento di numero e volume delle cellule. Metaplasia: La sostituzione di un tipo cellulare con un altro. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di atrofia: cervello senile 82 anni 36 anni Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di atrofia:atrofia muscolare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di ipertrofia: miocardio Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di ipertrofia: miocardio Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di iperplasia: utero Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esempio di metaplasia: polmone Nei fumatori cronici l’epitelio cilindrico ciliato è sostituito da cellule stratificate di tipo pavimentoso. La persistenza degli stimoli dannosi che causano la metaplasia può condurre al cancro Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Cause di danno cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Cause di danno cellulare: Difetto di ossigeno o ipossia. Agenti chimici Agenti biologici (batteri, virus ed altri) Reazioni immunitarie Difetti genetici Anomalie nutrizionali Agenti fisici Invecchiamento Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Difetto di ossigeno: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Difetto di ossigeno: Ipossia Tutte quelle condizioni che interferiscono con la respirazione delle cellule. É una delle cause più importanti e frequenti di danno cellulare. Va distinta dall’ ischemia (difetto dell’apporto di sangue. Ipossie non ischemiche: Scarsa ossigenazione del sangue Anemie Avvelenamento da CO Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Agenti chimici: Anche l’ossigeno, ad alta pressione parziale, può causare danno cellulare. Sali, Zuccheri, Metalli, Contaminanti ambientali (CO, NH3, SO3, NO2, CH4 etc.), Insetticidi, Alcool, Farmaci Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Agenti infettivi: Virus, Batteri, Funghi, Protozoi, Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Reazioni immunitarie: Anche se il sistema immune difende l’organismo da agenti infettivi e tossici, reazioni immuni prevedibili o accidentali possono dare origine a danno cellulare. Allergia, Anafilassi, Malattie auto-immuni Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Difetti genetici Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Pathway cellulari Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Difetti macroscopicamentre evidenti: Sindrome di Down Difetti genetici Difetti macroscopicamentre evidenti: Sindrome di Down Difetti microscopici Anemia falciforme (emoglobina S) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Anomalie nutrizionali: Carenza di proteine. Carenza di vitamine. Alterazione del metabolismo del glucosio (diabete). Anoressia, Bulimia Iperlipidemie, obesità Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Invecchiamento: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Invecchiamento: Accumulo progressivo di dosi sub-letali di sostanze nocive. Replicazione incompleta dei cromosomi Alterazione dei normali meccanismi di riparazione del danno cellulare. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Agenti fisici: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Agenti fisici: Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Agenti fisici: Trauma. Temperature estreme. Radiazioni (ultraviolette, ionizzanti etc). Elettricità. Cambiamenti repentini della pressione atmosferica. Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Il ruolo dell’O2 nel danno cellulare: L’ ischemia è un difetto nell’appoto di sangue. Altri stimoli come: Radiazioni Stimoli infiammatori Sostanze chimiche (Hg, CN, CCl4) Eccesso di O2 Inducono danno attivando Forme dannose dell’O2 Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Bersagli funzionali del danno cellulare Ipossia Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Riduzione dei livelli di energia (ATP) Il primo punto di attacco dell’ipossia è la respirazione cellulare cioè la fosforilazione ossidativa mitocondriale ↓ Riduzione dei livelli di energia (ATP) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

L’attività della pompa del sodio ATP-dipendente di membrana si riduce Accumulo di Sodio intracellulare Richiamo di acqua per osmosi Rigonfiamento cellulare Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

↓ Distruzione strutturale dell’apparato di sintesi delle proteine: Distacco dei ribosomi dal Reticolo endoplasmatico rugoso ↓ Riduzione della sintesi proteica Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Se l’ipossia prosegue si hanno danni strutturali ulteriori Danni a livello del citoscheletro celluare e formazione di protuberanze sulla superficie cellulare (blebs) Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Reversibilità del danno Irreversibilità del danno Afflusso di ossigeno ↓ Reversibilità del danno Afflusso di ossigeno Irreversibilità del danno Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Segni di irreversibilità del danno: Rigonfiamento mitocondriale. Picnosi del nucleo, Rottura dei lisosomi. Fuoriuscita di enzimi litici Lisi del reticolo endoplasmico Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Morte cellulare: Necrosi Apoptosi (morte programmata): Digestione enzimatica della cellula, Denaturazione delle proteine. Apoptosi (morte programmata): Distruzione cellulare nell’embriogenesi, Involuzione fisiologica ormono-dipendente, Rinnovamento cellulare, Autodistruzione dei timociti Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Esposizione ad agenti chimici APOPTOSI NECROSI Danni meccanici Esposizione ad agenti chimici Stimoli fisiologici e non fisiologici Restringimento cellulare Organelli non danneggiati Condensazione della cromatina Formazione di corpi apoptotici Mancanza di infiammazione Rigonfiamento cellulare Organelli danneggiati Alterazione della cromatina Lisi cellulare Risposta infiammatoria Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

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For every cell there is a time to live and a time to die Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

Chromatin condensation EVENTI PRINCIPALI Normal cell Membrane Blebbing Cell shrinkage Chromatin condensation Nuclear Collapse Continued Blebbing Apoptotic Body Formation Dipartimento di Biologia e Patologia Cellulare e Molecolare “L. Califano” Universita’ di Napoli “Federico II”

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