Injuria Celular; Fisiopatología General. Flashcards
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En la comprensión de la fisiopatología por sistemas, es necesario entender, en primer lugar:
La fisiopatología general, puesto que, determina los principios y leyes básicas de los mecanismos de acción de la fisiopatología celular, y por ende, la que involucra a todos los sistemas humanos.
La fisiopatología general incluye dentro de sus temáticas:
La patogenia de la injuria a nivel molecular, celular y tisular.
Para comprender la injuria celular, debemos recordar el término de:
Homeostasis.
La homeostasis corresponde a:
La capacidad de los organismos vivos de adaptarse a nuevas condiciones ambientales, mientras mantienen el equilibrio celular o la constancia del medio intracelular, pese a los cambios que sufre el medio ambiente, el cual tiende al desorden o entropía.
La homeostasis permite que los seres vivos sean independientes de su entorno mediante la captura y conservación de la energía procedente del exterior, sin embargo, la injuria celular y la fisiopatología por sistemas implica:
La pérdida de la homeostasis.
El término homeostasis, fue descrito por Claude Bernard en el S.XIX, señalando que:
La constancia del medio interno era la condición esencial para mantener la vida.
Walter Cannon acuñó el término de homeostasis (homeo=mismo; stasis=permanecer quieto), que significa:
La constancia del medio interno frente a las variaciones del medio externo (Líquido Extracelular o LEC).
Entre las condiciones del medio interno que deben permanecer en un equilibrio dinámico, presentando únicamente muy pequeñas variaciones, están:
1) Presión de oxígeno y dióxido de carbono (O2 y CO2).
2) Concentración de glucosa y otros metabolitos.
3) Presión osmótica.
4) Concentración de iones: especialmente hidrógeno (H+), potasio (K+), calcio (Ca2+) y magnesio (Mg+).
5) Temperatura.
Entre los tipos de injuria celular, encontramos:
a) Injuria reversible o no letal: Comprende mecanismos de respuesta celular y tisular.
- Respuesta celular: Almacenamiento anormal de sustancias; hipertrofia, hiperplasia, atrofia, metaplasia, displasia; neoplasia (esta última corresponde a un daño celular no letal, pero irreversible).
- Respuesta tisular: Inflamación aguda y crónica; trombosis y fibrosis.
b) Injuria irreversible o letal: Apoptosis y Necrosis.
Las estructuras celulares y organelos mayormente involucrados en la mantención de las condiciones intracelulares óptimas son los más susceptibles a:
Daño frente a un agente injuriante, y por ende, están implicadas en la injuria o lesión celular. Estas corresponden a:
a) Membrana plasmática.
b) Núcleo celular.
c) Mitocondria.
d) Retículo endoplasmático rugoso (RER).
La patogénesis (mecanismo mediante el cual se desarrolla una enfermedad) fundamental de la lesión o injuria celular corresponde a:
La perturbación de la homeostasis. Puesto que, por ejemplo, cuando ocurre un cambio en el medio ambiente, el organismo (ya sea, una célula, tejido, órgano, o sistemas) produce una respuesta, que puede ser:
1) Fisiológica, normal y armónica: Cuando el estímulo del medio ambiente no sobrepasa la capacidad de respuesta.
2) Fisiopatológica, anormal e inarmónica: Cuando el estímulo del medio ambiente sobrepasa la capacidad de respuesta.
Aunque las causas pueden ser amplias e inespecíficas, la perturbación de la homeostasis, en general, siempre inicia a nivel molecular, mediante los siguientes mecanismos básicos:
1) Depleción del ATP (mitocondrias).
2) Permeabilización o daño de las membranas celulares (mitocondrial, plasmática y lisosómica).
3) Interrupción de las vías bioquímicas, especialmente, de la síntesis de proteínas.
4) Daño en el ADN, y por ende, en la expresión génica.
La membrana plasmática, núcleo, mitocondrias y RER corresponden a los organelos o componentes básicos del funcionamiento celular, puesto que, se encargam de mantener las condiciones intracelulares (LIC) óptimas tanto en estructura y organización, como en metabolismo y transporte. Sin embargo, diversos agentes injurantes pueden afectar dicha homeostasis, mediante mecanismos que confluyen en:
- Disminución de la energía (ATP).
- Daño a membranas (permeabilidad).
- Aumento del calcio intracelular: Tanto porque entra más calcio a la célula, como porque existe una liberación de este de los depósitos intracelulares.
- Aumento de los radicales libres.
Los mecanismos de respuesta celular ante un daño celular reversible son los siguientes:
a) Hipertrofia: Cambio adaptativo de las células para ser más eficaces en su función ante un incremento de la carga de trabajo. Esto sucede cuando el tejido celular no puede multiplicarse, por lo que, las células crecen de tamaño por la inducción de factores de crecimiento ante estrés mecánico. Ejemplo: Miocardio que crece ante la sobrecarga del trabajo cardíaco mediante ploidia sin división y endomitosis.
b) Atrofia: Cambio adaptativo celular donde las células disminuyen su tamaño, lo que ocurre cuando el tejido realiza en menor cuantía su función, ya sea, porque no es adecuadamente estimulado, o porque recibe en menor cantidad estímulos que le exijan y un menor aporte de nutrientes. De esta forma, se procede a la autofagia de la célula. Ejemplo: Musculo esquelético que se atrofia por denervación, por lo que, las células musculares pierden masa y el aparato contráctil se desorganiza, hasta la necrosis del tejido y reemplazo de las fibras por tejido conectivo.
c) Hiperplasia: Aumento importante del número de células cuando estas pueden multiplicarse o dividirse para ser más eficaces en su función. También ocurre cuando el tejido contiene abundante células madre tisulares. Se origina por hormonas y factores de crecimiento.
d) Metaplasia: Un tejido adulto (célula madura) es reemplazado por otro que le confiera una mejor protección frente a estímulos tóxicos del medio ambiente tisular (inflamación crónica); generalmente, antecede una neoplasia maligna. Ejemplo: El epitelio columnar ciliado pulmonar es reemplazado por un epitelio pluriestratificado escamoso en fumadores por diferenciación alterada de las células madre tisulares, afectando su función tisular.
e) Displasia: Cambio adaptativo celular pre-neoplásico en que existe pérdida de la arquitectura tisular, o desorganización de la disposición celular; con células anormales en tamaño y forma.
f) Acumulación de sustancias: Esteatosis (lípidos); o acumulación de líquidos.
Todos estos procesos están en vías hacia la muerte celular.
En el músculo cardíaco pueden ocurrir dos respuestas celulares completamente diferentes:
1) Hipertrofia: Por un aumento de la síntesis proteica que conllevan un aumento del grosor y tamaño de las paredes del músculo cardíaco.
2) Atrofia: Por un aumento de la degradación proteica que conllevan una disminución del grosor y tamaño de las paredes del músculo cardíaco.
Los físico-culturistas generan hipertrofia muscular mediante:
La producción de hormonas alfa-adrenérgicas, angiotensina II, endotelina y factores del crecimiento, que inducen la síntesis de proteínas contráctiles y de genes embrionarios, que generan un aumento del tamaño celular y de la actividad muscular.
En el embarazo, el útero experimenta distintos mecanismos de respuesta celular ante el estímulo del crecimiento del feto, como:
1) Etapa inicial proliferativa = Hiperplasia. Intervienen factores del crecimiento regulados por estrógenos (IGF-1) y factores antiapoptóticos (BCL2).
2) Fase intermedia de hipertrofia con síntesis de matriz extracelular (MEC) regulada por progesterona. También existe remodelación de moléculas de integrina que forman adhesiones focales.
3) Etapa en que las células asumen un fenotipo contráctil por aumento de expresión de proteínas asociadas a contracción (CAPs), proteínas quimiotacticas de monocitos (MCP-1) y factor de transcripción AP-1.
4) Fase final donde las células se activan e inducen el parto.
La injuria celular reversible no letal puede progresar a irreversible si es que:
El agente injuriante que causa el daño celular no desaparece, conduciendo a la necrosis, es decir, a la muerte accidental del tejido vivo.
En la injuria celular irreversible, además de la necrosis, existe otro mecanismo celular denominado apoptosis, que corresponde a:
La muerte regulada y silenciosa de una célula que debía ser eliminada, mediante la fagocitosis de los cuerpos apoptóticos. Puede ser fisiológica o patológica (daño del ATP, acumulación de proteínas mal plegadas).
La necrosis corresponde a:
La manifestación morfológica de la muerte celular; implica tumefacción celular intensa, desnaturalización y coagulación de proteínas, rotura de los organelos celulares y de la célula. Afecta a las células del tejido adyacente y recluta un infiltrado inflamatorio.
Entre los agentes etiológicos responsables de lesión celular se encuentran:
1) Hipoxia (más frecuente): isquemia, oxigenación inadecuada, pérdida de la capacidad de transporte de O2 en la sangre.
2) Agentes químicos: fármacos, radicales libres, venenos, pesticidas, drogas como opiáceos, monóxido de carbono, alcohol, asbesto.
3) Agentes físicos: trauma, frío y calor excesivos, descarga eléctrica, radiación.
4) Agentes infecciosos.
5) Reacciones inmunológicas.
6) Alteraciones genéticas.
7) Desbalance nutricional.
La patogenia de la injuria celular reversible implica:
Una disminución del ATP (casi siempre por isquemia), lo que, disminuye la actividad de la bomba de sodio y potasio. Entonces, aumenta la entrada de Na+, H2O+ y Ca2+ a la célula, y la salida de esta de K+. De esta forma, se genera un edema mitocondrial y dilatación del RER, pérdida de microvellosidades y formación de ampollas en la membrana plasmática (MP).
Para aumentar la síntesis de ATP, aumenta la glicolisis anaeróbica, lo que disminuye los niveles de glucógeno y provoca la caída del pH (formación de ácido láctico). Esto produce la condensación o aglutinación de la cromatina.
También, se empiezan a desprender los ribosomas del RER, inhibiendo la síntesis proteica.
El infarto agudo al miocardio (IAM) es un ejemplo de injuria celular, ya que:
Un embolo ocluye bruscamente una arteria, por lo que, el tejido carece de O2 (hipoxia, agente injuriante) y de glucosa. Esto induce la necrosis del tejido. Entonces, las células inflamatorias (polimorfos nucleares neutrófilos) invaden el tejido muerto y lo fagocitan, luego se repara el tejido, y el tejido necrosado es reemplazado por tejido fibroso, quedando una cicatriz permanente.
La hinchazón generalizada de la célula, mitocondrias y de la red de membranas intracelulares; con formación de ampollas en la MP, condensación de la cromatina y desprendimiento de los ribosomas del RER; es característico de:
La lesión celular reversible.
