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ADAPTAÇÃO CELULARProfa. Juliana Valente
Respostas celulares ao estresse
• Homeostasia (estado estável): capacidade de lidar com exigências fisiológicas.
• Estresse severo ou estímulos patológicos: provocam adaptações celulares fisiológicas e morfológicas.
• Hiperplasia: aumento no número de células.• Hipertrofia: aumento no tamanho da célula.• Atrofia: redução no tamanho e na função das células.
• Lesão celular: reversível, irreversível (estímulo persistente) ou morte celular.
Morte Celular
• Resulta de diversas causas: isquemia, infecção, toxinas e reações imunológicas.
• Existem 2 padrões principais de morte celular:
- Necrose: ocorre após estresse anormal, como isquemia e lesão química, sendo sempre patológica;
- Apoptose: a célula morre devido à ativação de um programa de ‘suicídio’ controlado internamente.
Respostas celulares à lesãoNatureza e gravidade dos estímulos Resposta celular
Estado fisiológico alterado:• Demanda e estímulo trófico aumentados• Diminuição dos nutrientes, estimulação• Irritação crônica
Adaptações celulares:• Hiperplasia, hipertrofia• Atrofia• Metaplasia
Redução no suprimento de O2, lesão química, infecção microbiana:• Aguda e autolimitada• Progressiva e severa (dano DNA)• Lesão moderadamente crônica
Lesão celular:• Lesão aguda reversível• Lesão irreversível – morte- Necrose- Apoptose• Alterações subcelulares em
várias organelas
Alteração metabólica, genética ou adquirida
Depósitos intercelulares: calcificações
Aumento no tempo de vida com lesão subletal cumulativa
Envelhecimento celular
Adaptação celular ao crescimento e à diferenciação
• Aumento da demanda: hipertrofia e hiperplasia• Redução de nutrientes e fatores de crescimento: atrofia• Metaplasia: células mudam de um tipo para outro.
Mecanismos e formas de adaptação
• Mecanismos de adaptação:- Estimulação direta da célula;- Ativação de receptores de superfície celular;- Vias de sinalização.
• Formas de adaptação:• Indução de síntese de novas proteínas pelas células-alvo;• Estimulação da proliferação celular;• Mudança na produção de um tipo de proteína para outro;• Aumento acentuado na produção de proteínas.
HIPERPLASIA• Ocorre se a população celular for capaz de sintetizar
DNA, permitindo que ocorra a mitose. Ela pode ser fisiológica ou patológica.
• Fisiológica: - Hormonal: aumenta a capacidade funcional de um tecido
quando necessário.- Compensatória: aumento da massa tecidual após dano
ou ressecção parcial.
• Patológica:- Causada por estimulação excessiva das células por
hormônios ou fatores de crescimento.
Mecanismos da hiperplasia
• Produção local de fatores de crescimento;• Aumento dos receptores de fatores de crescimento;• Ativação de vias de sinalização.
EFEITO:
Produção de fatores de transcrição, que ativam muitos genes celulares, receptores para produção de fatores de crescimento e reguladores de ciclo celular.
RESULTADO:
Proliferação celular.
HIPERTROFIA
• O aumento do tamanho das células ocorre pela síntese de mais componentes estruturais.
• Ela ocorre por aumento da demanda funcional ou por estímulos hormonais específicos.
• O estímulo comum para hipertrofia muscular é o aumento da carga. Ocorre síntese de mais proteínas e filamentos, atingindo um equilíbrio entre a demanda e a capacidade funcional da célula.
• Hiperplasia e hipertrofia geralmente ocorrem ao mesmo tempo.
Mecanismos de hipertrofia• O que desencadeia a hipertrofia e as mudanças na
expressão dos genes:
- Desencadeadores mecânicos: estiramento;- Desencadeadores tróficos: fatores de crescimento e
agentes vasoativos (estimulam a expressão de vários genes, que levam à hipertrofia) .
ATROFIA• Redução no tamanho da célula devido à perda de
substância celular. Quando um número suficiente de células está envolvido, o tamanho do tecido ou órgão diminui e se torna atrófico.
• Causas da atrofia:- Diminuição da carga (desuso);- Perda da inervação (desnervação);- Diminuição do suprimento sanguíneo;- Nutrição inadequada;- Perda da estimulação endócrina;- Envelhecimento e pressão.
Mecanismos da atrofia• Representam uma retração das células para um tamanho
menor no qual a sobrevivência ainda é possível.
• A atrofia resulta em uma redução no componentes estruturais da célula (mitocôndrias e retículo endoplasmático).
• Aponta-se que ocorre um desequilíbrio entre síntese e degradação de proteínas.
Apesar de as células atróficas apresentarem uma função reduzida, elas não estão
mortas!!!
Metaplasia• É uma alteração reversível na qual um tipo de célula
adulta é substituída por outro tipo de célula (troca por epitélio mais resistente).
• A metaplasia mais comum é a do epitélio colunar para escamoso (ex: tabagistas).
• Se as influências que predispõem a metaplasia persistirem, elas podem induzir transformações malignas no epitélio metaplásico.
• A metaplasia de tecido conjuntivo se dá pela formação de cartilagem, osso e tecido adiposo em tecidos.
Mecanismos da metaplasia
• É resultado de uma reprogramação de células-tronco.
• Em uma alteração metaplásica, esses precursores celulares seguem uma nova via de diferenciação. Isso ocorre por meio de sinais gerados por citocinas, fatores de crescimento e componentes da matriz extracelular.
• Genes específicos do tecido estão envolvidos.
• Os fatores, agindo por estímulos externos, induzem fatores de transcrição específicos que direcionam uma cascata de genes específicos para determinado fenótipo, formando uma célula diferenciada.
Lesão e morte celular
• Ocorre quando a célula foi submetida a um estresse tão severo que não são mais capazes de se adaptar.
• Lesão celular reversível: alterações morfológicas e funcionais que são reversíveis quando o estímulo nocivo for retirado. Características: redução da fosforilação oxidativa, redução na quantidade de ATP e edema celular.
• Lesão irreversível e morte celular: promove alterações estruturais e funcionais.
Necrose e Apoptose
• Necrose: quando os danos são severos, as enzimas lisossômicas entram no citoplasma e digerem a célula e os componentes celulares vazam.
• Apoptose: dissolução nuclear sem perda total da integridade das membranas.
Alguns tipos de estímulos podem induzir tanto apoptose quanto necrose, dependendo da intensidade e duração do estímulo, da rapidez do processo de morte celular e da alterações bioquímicas induzidas nas células danificadas.
Causas das lesões celulares• Hipóxia: deficiência de oxigênio (insuficiência
cardiorrespiratória, anemia, etc.) – difere da isquemia.
• Agentes físicos: trauma mecânico, temperaturas extremas, mudanças de pressão atmosférica, radiação e choque elétrico.
• Agentes químicos e drogas: soluções hipertônicas, oxigênio, venenos, poluentes, álcool e narcótico, medicamentos.
• Agentes infecciosos: grupo heterogêneo de agentes biológicos.
Causas da lesões celulares
• Reações imunológicas: reações anafiláticas e anti-antígenos (auto-imunes).
• Distúrbios genéticos: desde malformações congênitas até vários erros inatos do metabolismo decorrentes de anormalidades enzimáticas.
• Desequilíbrios nutricionais: principal causa de lesão celular. Deficiências vitamínicas, anorexia, excessos nutricionais, etc.
Mecanismos de lesões celulares
• A resposta celular a estímulos nocivos depende do tipo da lesão, sua duração e sua gravidade.
• As consequências da lesão celular dependem do tipo, estado e grau de adaptação da célula danificada.
• A lesão celular resulta de anormalidades funcionais e bioquímicas em um ou mais componentes celulares essenciais.
Diminuição do ATP
Dano mitocondrial• As mitocôndrias podem ser danificadas pelo aumento de
Ca++ no citosol, pelo estresse oxidativo, pela degradação dos fosfolipídios e pelos produtos de degradação dos lipídios derivados dessas reações (AG e ceramida).
Perda da homeostasia do cálcio
Acúmulo de radicais livres
• Espécies reativas de oxigênio: produto indesejável da respiração mitocondrial – radicais livres (danificam lipídios, proteínas e ácidos nucléicos).
• Estresse oxidativo: desequilíbrio entre sistemas de geração e eliminação de radicais livres.
• Mecanismos de remoção de radicais livres: antioxidantes (vitaminas), ferro e cobre, enzimas (catalase, superóxido desmutase e glutationa peroxidase).
Defeitos na permeabilidade da membrana
• Perda da permeabilidade seletiva da membrana leva a um dano evidente da membrana, sendo característica de lesão celular.
• Pode afetar a mitocôndria, membrana plasmática e outras membranas celulares.
• Consequências:- Perda do equilíbrio osmótico (influxo de fluídos e íons);- Perda de proteínas, enzimas, coenzimas e ácidos
nucléicos.- Lesão na membrana dos lisossomos: RNAses, DNAses,
proteases, fosfatases, glicosidases, etc.
Quando a célula realmente morre?
• Incapacidade de reverter a disfunção mitocondrial;• Desenvolvimento de alterações profundas na função da
membrana
Independente de quais sejam os mecanismos de lesão à membrana, o resultado final é um extravasamento maciço de materiais intracelulares e um grande influxo de cálcio.