1 introducción a la patología

ESTUDIANTE: WILLIAM ALCOBA SANCHEZ

RESPUESTAS CELULARES ANTE EL ESTRÉS Y LAS AGRESIONES POR TOXICOS: adaptación, lesión y muerte

INTRODUCCIÓN A LA PATOLOGÍA

La patología es el estudio (logos) de la enfermedad (pathos). Es una disciplina que conecta la práctica clínica y la ciencia básica, e implica la investigación de las causas (etiología) de la enfermedad, así como de los mecanismos subyacentes (patogenia) que dan lugar a los signos y síntomas de presentación del paciente. Los patólogos utilizan una variedad de técnicas moleculares, microbiológicas e inmunológicas para comprender los cambios bioquímicos, estructurales y funcionales que se producen en las células, tejidos y órganos.

VISIÓN GENERAL DE LAS RESPUESTAS CELULARES AL ESTRÉS Y A LOS ESTÍMULOS NOCIVOS.

Las células participan activamente en su medio ambiente, ajustando de modo constante su estructura y función para acomodarse a las demandas cambiantes y a los diversos tipos de estrés extracelular.

Las células tienden a mantener su medio intracelular dentro de una gama más bien estrecha de parámetros fisiológicos; es decir, mantienen una homeostasia normal. Cuando las células se encuentran con diversos tipos de estrés o de estímulos patológicos, pueden sufrir adaptación, alcanzando un nuevo estado de equilibrio y preservando la viabilidad y la función. Las principales respuestas adaptativas son hipertrofia, hiperplasia,atrofia y metaplasia. Si se supera la capacidad de adaptación o si el estrés externo es inherentemente nocivo, se produce una lesión celular.

ADAPTACIONES CELULARES AL ESTRÉS.

Las adaptaciones son cambios reversibles en el número, tamaño, fenotipo, actividad metabólica o funciones de las células en respuesta a los cambios en sus medios ambientales. Las adaptaciones fisiológicas suelen representar respuestas de las células a la estimulación normal por hormonas o sustancias químicas endógenas .Las adaptaciones patológicas son respuestas al estrés que permiten modular a las células su estructura y función y escapar así de la lesión. Tales adaptaciones pueden adoptar diversas formas.

Hipertrofia

La hipertrofia es un aumento del tamaño de las células, lo que da lugar a un incremento del tamaño del órgano. Sin embargo, la hiperplasia (que se describe a continuación) se caracteriza por un aumento en el número de células. Dicho de otro modo, en la hipertrofia pura no hay nuevas células, sólo células de mayor tamaño, agrandadas por una mayor cantidad de proteínas estructurales y organelas. La hiperplasia es una respuesta adaptativa de las células capaces de replicación, mientras que la hipertrofia se da cuando las células son incapaces de dividirse. La hipertrofia puede ser fisiológica o patológica y está causada por una mayor demanda funcional o por una estimulación hormonal específica. La hipertrofia y la hiperplasia pueden ocurrir también juntas y, evidentemente, ambas dan lugar a un órgano con aumento de volumen (hipertrófico).

Hipertrofia fisiológica del útero durante el embarazo. A, aspecto macroscópico de un útero normal (derecha) y de un útero grávido (izquierda) que fue extirpado por hemorragia posparto. B, células musculares lisas pequeñas fusiformes de un útero normal. Compárese con


(C) células musculares lisas grandes, rechonchas, hipertrofiadas de un útero grávido (B y C, mismo aumento).

Hiperplasia

Tal como se ha descrito anteriormente, se produce hiperplasia si la población celular es capaz de replicación; puede producirse' con hipertrofia y con frecuencia en respuesta a los mismos estímulos.

La hiperplasia puede ser fisiológica o patológica:

Los dos tipos de hiperplasia fisiológica son: 1) la hiperplasia hormonal, ejemplificada por la proliferación del epitelio glandular de la mama femenina en la pubertad y durante el embarazo, y 2) la hiperplasia compensadora, es decir, la que se produce cuando una porción del tejido se elimina o está enferma. Por ejemplo, cuando se realiza una resección parcial del hígado, la actividad mitótica en las células restantes comienza ya a las 12 horas, restableciendo a la larga el peso normal del hígado. Los estímulos para la hiperplasia en este marco son factores de crecimiento polipeptídicos producidos por los hepatocitos remanentes, así como por células no parenquimatosas del hígado. Después de la restauración de la masa hepática, varios inhibidores del crecimiento “desconectan” la proliferación celular.

Hiperplasia patológica están causadas por una estimulación excesiva de tipo hormonal o de factores de crecimiento, Por ejemplo, después de un período menstrual normal hay un brote de proliferación epitelial uterina que normalmente se halla regulada de modo muy ajustado, estimulada por hormonas hipofisarias y estrógenos ováricos que luego es inhibida por la progesterona.

Atrofia

Se conoce como atrofia la reducción en el tamaño de la célula por la pérdida de sustancia celular. Cuando se halla afectado un número suficiente de células, el tejido o el órgano entero disminuye de tamaño, volviéndose atrófico. Debe subrayarse que aunque las células atróficas pueden tener una función disminuida, no están muertas.

Atrofia. A, cerebro normal de un adulto joven. B, atrofia del cerebro de un varón de 82 años de edad con enfermedad aterosclerótica.

La atrofia del cerebro se debe al envejecimiento y a la disminución del riego sanguíneo. Obsérvese que la pérdida de sustancia cerebral estrecha las circunvoluciones y ensancha los surcos. Se han apartado las meninges de la mitad derecha de cada muestra para dejar al descubierto la superficie del cerebro.

Las causas de atrofia incluyen una disminución de la carga de trabajo (p. ej., inmovilización de un miembro para permitir la curación de una fractura), pérdida de inervación, disminución de la irrigación, nutrición inadecuada, pérdida de la estimulación endocrina, y envejecimiento (atrofia senil). Aunque algunos de estos estímulos son fisiológicos.

Metaplasia

La rnetaplasia es un cambio reversible en el que un tipo de célula adulta (epitelial o mesenquimatosa) es sustituido por otro tipo de célula adulta. En este tipo de adaptación celular, las células sensibles a un estrés particular son sustituidas por otros tipos celulares más capaces de resistir el ambiente adverso. Se piensa que la metaplasia surge por una


«reprogramación» genética de las células madre más que por trans diferenciación de las células ya diferenciadas.

Visión general de lesión y muerte celulares

Se produce lesión celular cuando las células son sometidas a estrés de modo tan intenso que ya no son capaces de adaptarse o cuando son expuestas a agentes inherentemente dañinos o sufren anomalías intrínsecas. Diferentes estímulos lesivos afectan a varias vías metabólicas y organelas celulares. La lesión puede progresar a través de un estadio reversible y culminar en la muerte celular.

• Lesión celular reversible. En los estadios iniciales o en las formas leves de lesión los cambios funcionales y morfológicos son reversibles si se elimina el estímulo dañino. En este estadio, aunque puede haber anomalías estructurales y funcionales significativas, la lesión típicamente no ha progresado a un daño grave de la membrana y a la disolución nuclear.

Muerte celular. Con un daño continuado, la lesión se vuelve irreversible, y en este momento la célula ya no se puede recuperar y muere. Hay dos tipos de muerte celular, necrosis y apoptosis, que difieren en su morfología, mecanismos y funciones en la enfermedad y fisiología.

CAUSAS DE LESIÓN CELULAR

Las causas de lesión celular oscilan entre el traumatismo físico importante de un accidente automovilístico a un único defecto génico que da lugar a una enzima defectuosa que sirve de fundamento a una enfermedad metabólica específica. La mayoría de los estímulos lesivos pueden agruparse en las siguientes categorías.

Privación de oxígeno. La hipoxia, o deficiencia de oxígeno, interfiere con la respiración oxidativa aerobia y es una causa extraordinariamente importante y común de lesión y muerte celulares. Debe distinguirse de la isquemia, que es una pérdida de la irrigación en un tejido debida a dificultad en el flujo arterial o a disminución del drenaje venoso.

Agentes químicos. Son muy numerosas las sustancias químicas que pueden lesionar las células; incluso sustancias inocuas como la glucosa o la sal, si se hallan suficientemente concentradas, pueden alterar el ambiente osmótico de modo que se produce lesión o muerte celulares. El oxígeno a presiones parciales suficientemente elevadas es también tóxico.

Agentes infecciosos. Van desde los virus sub microscópicos a las tenias de 1mt de longitud; entre medias se encuentran las rickettsias, bacterias, hongos y protozoos que pueden causar lesión.

Reacciones inmunológicas. Aunque el sistema inmunitario defiende el organismo frente a los microbios patógenos, las reacciones inmunitarias pueden dar lugar también a lesión celular y tisular. Entre los ejemplos figuran las reacciones auto inmunitarias frente a los propios tejidos y reacciones alérgicas frente a sustancias ambientales en individuos genéticamente susceptibles.

Defectos genéticos. Los defectos genéticos pueden dar lugar a cambios patológicos tan notables como las malformaciones congénitas asociadas con el síndrome de Down o tan sutiles como la sustitución de un único aminoácido en la hemoglobina S, que da lugar a la anemia de células falciformes. Los defectos genéticos pueden causar lesión celular debido a deficiencia de


proteínas funcionales, como las enzimas en los errores innatos del metabolismo, o acumulación de ADN dañado o proteínas mal plegadas, y ambas desencadenan la muerte celular cuando ya no se puede producir su reparación.

Desequilibrios nutricionales. Incluso en la era actual de brote de prosperidad global, las deficiencias nutricionales siguen siendo una causa importante de lesión celular. La insuficiencia proteica calórica en poblaciones desfavorecidas es sólo el ejemplo más obvio; las deficiencias vitamínicas específicas no son infrecuentes incluso en países desarrollados con elevados estándares de vida. Irónicamente, excesos en la nutrición son también causas importantes de morbilidad y mortalidad; por ejemplo, la obesidad aumenta de modo acusado el riesgo de diabetes mellitus tipo 2.

Agentes físicos. El traumatismo, las temperaturas extremas, la radiación, el choque eléctrico y los cambios repentinos en la presión atmosférica tienen efectos muy variados sobre las células.

Envejecimiento. La senescencia celular lleva a alteraciones en las capacidades replicativas y de reparación de las células individuales y de los tejidos. Todos estos cambios dan lugar a una menor capacidad para responder al daño y, en último término, a la muerte de las células y del organismo.

MORFOLOGIA DE LA LESIÓN CELULAR Y TISULAR

Es útil describir las alteraciones básicas que se producen en las células dañadas antes de describir los mecanismos bioquímicos que causan estos cambios. Todos los tipos de estrés y las influencias nocivas ejercen sus efectos primero en el ámbito molecular o bioquímico. Puede perderse la función celular mucho antes de que se produzca la muerte celular, y los cambios morfológicos de la lesión celular (o muerte) se aprecian mucho después. Por ejemplo, las células miocárdicas se vuelven acontráctiles después de 1 a 2 minutos de isquemia, aunque no mueren hasta que han transcurrido de 20 a 30 minutos de isquemia. Estos miocitos no parece que hayan muerto por microscopia electrónica durante 2 a 3 horas, y por microscopia óptica durante 6 a 12 horas.

Lesión reversible

Los dos fenómenos principales de la lesión celular reversible son la hinchazón celular y el cambio graso. La hinchazón celular es el resultado del fracaso de las bombas de iones dependientes de energía de la membrana plasmática, lo que lleva a la incapacidad para mantener una homeostasia iónica e hídrica.

Morfología

Hinchazón celular, la primera manifestación de casi todas las formas de lesión en las células, es difícil de apreciar al microscopio óptico; puede ser más manifiesta considerando el órgano en su totalidad. Cuando afecta a muchas células de un órgano causa una cierta palidez, aumento de la turgencia y del peso del órgano.

alteraciones de la membrana plasmática, como formación de vesículas, borrado o distorsión de las microvellosidades y aflojamiento de las uniones intercelulares;

Necrosis


El término necrosis fue utilizado por vez primera por los morfólogos para referirse a una serie de cambios que acompañan a la muerte celular, resultantes, en gran medida, de la acción degenerativa de enzimas sobre las células letalmente lesionadas.

Morfología

En un patrón común de muerte celular resultante de la ausencia de oxígeno, las células necróticas muestran un aumento de eosinofilia (es decir, una tinción rosa por la eosina.

Patrones de la necrosis tisular

La necrosis de una colección de células en un tejido o en un órgano, por ejemplo en el miocardio isquémico, da lugar a la muerte de la totalidad del tejido y, en ocasiones, de la totalidad del órgano. Hay varios patrones morfológicamente distintos de necrosis tisular, que pueden proporcionar indicios sobre la causa subyacente.

Morfología

La necrosis coagulativa es una forma de necrosis tisular en la que las células componentes están muertas pero la arquitectura tisular básica está preservada durante al menos unos días Los tejidos afectados adoptan una textura firme.

Necrosis coagulativa. A. infarto renal cuneiforme (amarillo) con preservación de los contornos. B, vista microscópica del borde del infarto, con células renales normales (N) y necróticas en el infarto (l).

La necrosis liquefactiva se observa en las infecciones bacterianas o, en ocasiones, fúngicas focales, porque los microbios estimulan la acumulación de células inflamatorias y las enzimas de los leucocitos digieren (“licuan”) el tejido.

Necrosis liquefactiva. Infarto cerebral que muestra disolución del tejido.

Necrosis caseosa. Pulmón tuberculoso con una gran zona de necrosis caseosa que contiene restos blanco-amarillentos parecidos al queso.

La necrosis caseosa se rodea con frecuencia por un borde inflamatorio distintivo; este aspecto es característico de un foco de inflamación conocido como granuloma.

La necrosis grasa, término que se halla bien fijado en la jerga médica, hace referencia a áreas focales de destrucción grasa, que típicamente son consecuencia de la liberación de lipasas pancreáticas activadas al interior de la sustancia del páncreas y a la cavidad peritoneal. Esta situación se produce en la urgencia abdominal dramática conocida como pancreatitis aguda.

MECANISMOS DE LA LESIÓN CELULAR

Mecanismos bioquímicos

Los más relevantes son:

Las respuestas a los estímulos lesivos dependen del tipo de lesión, de su duración y de su intensidad.

Las consecuencias de la lesión dependen del tipo de estado y adaptabilidad de la célula lesionada.


La lesión celular es la consecuencia de alteraciones de uno o más de cinco componentes celulares esenciales:

Respiración aeróbica, que supone la fosforilación oxidativa mitocondrial y la producción de ATP.

Mantenimiento de la integridad de la membrana celular, crítica para la homeostasis iónica y osmótica de las células y de las organelas.

Síntesis de proteínas.

Citoesqueleto intracelular.

Integridad del aparato genético.

Mecanismos intracelulares

Los elementos estructurales y bioquímicos de la célula se hallan tan íntimamente interrelacionados que, con independencia del lugar de la lesión inicial, los efectos secundarios se propagan rápidamente a través de otros elementos.

Los componentes celulares que son más frecuentemente dañadas por estímulos perjudiciales incluyen membranas de las mitocondrias, células, la maquinaria de síntesis de proteínas y de embalaje, y el ADN en los núcleos.

Cualquier estímulo nocivo al mismo tiempo puede desencadenar varios mecanismos interrelacionados que dañan las células. Esta es una de las razones por las que es difícil atribuir daño celular en una situación particular, a un trastorno bioquímico único o incluso dominante.

Principales mecanismos de lesión celular, y sus efectos bioquímicos y funcionales.

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