Danno e morte cellulare

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

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

3. 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”

4. 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”

5. 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”

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

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

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

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

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

11. 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”

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

13. 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”

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

15. 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”

16. 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”

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

18. 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”

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

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

21. 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”

22. 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”

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

24. 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”

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

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

27. 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”

28. 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”

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

30. 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”

31. 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”

32. 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”

33. 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”

34. 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”

35. 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”

36. Morte cellulare: • Necrosi • 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”

37. NECROSI APOPTOSI • 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”

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

39. 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”

40. EVENTI PRINCIPALI Membrane Blebbing Normal cell 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”

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

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

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