PATOLOGIA: IL DANNO CELLULARE pt.1 (iperplasia/ipertrofia/atrofia/metaplasia)

Nel primo post abbiamo fatto con una veloce introduzione alla patologia ed iniziato a parlare del danno cellulare. Ad esso sono collegate delle risposte adattative che, come accennato nel post precedente, sono iperplasia, ipoplasia, ipertrofia, atrofia, metaplasia, displasia, neoplasia, ipossia, ischemia, necrosi ed apoptosi. Alcuni di questi adattamenti vengono indotti da una stimolazione diretta delle cellule o da altre cellule che sono presenti nelle vicinanze, producendo fattori in risposta ad un particolare stimolo. Inoltre altri adattamenti possono essere stimolati grazie all'attivazione di vari recettori che si trovano sulla superficie cellulare. Ancora altri sono associati all'induzione della sintesi di nuove proteine da parte della cellula bersaglio. Andiamo però ora ad approfondire meglio alcune di queste risposte adattative elencate.

IPERPLASIA

L'iperplasia rappresenta un aumento del numero delle cellule che avviene in un organo o in un tessuto. Da questo aumento del numero cellulare ne deriva anche un aumento delle dimensione dell'organo. Questa risposta adattativa si verifica qualora la popolazione cellulare riesce a sintetizzare DNA. Possiamo distinguere l'iperplasia in fisiologica e patologica.

Iperplasia fisiologica

Quella fisiologica può essere ulteriormente suddivisa in ormonale, che va ad aumentare le capacità funzionali di un tessuto quando è reputato necessario, e in compensatoria, che invece va ad aumentare la massa tissutale dopo che è avvenuto un danno o una parziale asportazione dell'organo o tessuto. Un esempio di quella ormonale è la proliferazione dell'epitelio ghiandolare del seno femminile durante le fasi di pubertà e gravidanza. Un esempio invece per quanto riguarda quella compensatoria è data dalla proliferazione delle cellule epatiche per la rigenerazione dell'organo, a seguito dell'asportazione di una parte dell'organo.

Iperplasia patologica

Questa iperplasia è dovuta ad un'eccessiva stimolazione ormonale oppure ad una azione dei fattori di crescita della cellula bersaglio. Alcuni esempi dell'iperplasia patologica sono l'iperplasia endometriale e l'iperplasia benigna della prostata. Da evidenziare è il fatto che le iperplasie patologiche possono essere una facile via dell'instaurarsi di una patologia neoplastica e quindi la proliferazione di un tumore. L'iperplasia è anche un importante risposta delle cellule del tessuto connettivale per quanto riguarda le guarigioni delle lesioni, ed in questa operazione partecipano anche i vasi sanguigni ed i fibroblasti. La stimolazione può essere anche dovuta ad infezioni virali, come ad esempio quella da papillomavirus, con la comparsa di verruche cutanee che sono masse di epitelio iperplastico.

Meccanismi di iperplasia

Generalmente l'iperplasia è stimolata da un aumento riguardo la produzione locale dei fattori di crescita ed altri cambiamenti. Questi portano ad una successiva sintesi di fattori di trascrizione che vanno ad attivare dei geni cellulari con il risultato finale della proliferazione cellulare. Nella ormonale sono gli ormoni stessi che vanno ad agire come fattori di crescita e quindi attivare la trascrizione dei geni. Per quanto riguarda la compensatoria l'aumento non si ottiene solo dalla proliferazione cellulare, ma anche grazie al differenziamento di nuove cellule prodotte a partire dalle cellule staminali.

IPERTROFIA

L'ipertrofia rappresenta un aumento delle dimensioni delle cellule e di conseguenza anche un aumento delle dimensioni dell'organo o del tessuto. Capiamo meglio, dopo questa spiegazione, che l'organo ipertrofico aumenta le proprie dimensioni non per la presenza di nuove cellule, ma semplicemente per l'ingrandimento delle vecchie. Questo aumento delle dimensioni delle cellule non è dovuto ad una qualche tipo di rigonfiamento, ma semplicemente ad una sintesi di una maggiore quantità di materiali strutturali cellulari. Caratteristica solo dell'ipertrofia è che può avvenire anche nelle cellule che non sono in grado di dividersi. Quindi possono avere un contenuto di DNA maggiore rispetto a quelle non ipertrofiche, ovvero normali. Anche l'ipertrofia, come l'iperplasia, può essere di natura fisiologia che patologica.

Ipertrofia fisiologica

La fisiologica è causata da un aumento della richiesta funzionale. Un esempio pratico potremmo farlo con l'ipertrofia del muscolo, dovuta ad un aumento della richiesta del carico di lavoro. I muscoli dei culturisti derivano proprio da un aumentata richiesta del carico di lavoro e di conseguenza c'è un aumento delle dimensioni delle singole fibre muscolari.

Ipertrofia patologica

La patologica invece è causata da uno specifico stimolo ormonale. Un esempio è quella della mucosa dei turbinati nasali.

Meccanismi di ipertrofia

I geni che vengono indotti durante l'ipertrofia sono che vanno a codificare per la trascrizione dei fattori di trascrizione, fattori di crescita e agenti vasoattivi. Inoltre si possono verificare delle modificazioni per quanto riguarda l'espressione delle proteine contrattili. Un esempio potremmo farlo appunto nell'ipertrofia muscolare, dove la catena α-miosina è sostituita da quella β. Questo porta ad una significativa riduzione dell'attività adenosin-trifosfatica della miosina (ATPasi) e ad una conseguente contrazione più lenta e a più basso dispendio energetico.

ATROFIA

L'atrofia rappresenta la riduzione delle dimensioni della cellula per perdita di alcuni elementi cellulari. Da ricordare che questa risposta adattativa può anche finire con la morte della cellula atrofica. La conseguenza della diminuzione delle dimensioni cellulare è la diminuzione delle dimensioni dell'organo o del tessuto che appunto diventa atrofico. Anche l'atrofia possiamo dividerla in fisiologica e patologica.

Atrofia fisiologica

La fisiologica è molto frequente durante le prime fasi di sviluppo dell'organismo. Ad esempio il dotto tireoglosso, durante lo sviluppo fetale, va incontro ad atrofia. Altro esempio che possiamo fare è legato al parto: infatti l'utero, subito dopo il parto, riduce le sue dimensioni.

Atrofia patologica

La patologica invece è ad esempio una riduzione del carico di lavoro, come ad esempio un arto rotto che viene bloccato tramite un apparecchio gessato. Dando l'impossibilità di movimento per mesi, il muscolo tende a "sgonfiarsi" a causa appunto del mancato carico di lavoro quotidiano. Altro esempio è la riduzione dell'apporto ematico, della perdita dell'innervazione, perdita della stimolazione endocrina (atrofia da menopausa), invecchiamento.

Meccanismi di atrofia

I meccanismi biochimici che sono responsabili di questa risposta adattativa sono ad oggi ancora parzialmente sconosciuti. Sappiamo comunque che riguardano l'equilibrio tra la sintesi e la degradazione proteica. Durante l'atrofia inoltre troviamo un forte aumento del numero di vacuoli autofagici, elementi intracellulari rivestiti da una membrana contenenti frammenti cellulari destinati alla distribuzione. Questi componenti cellulari vengono successivamente digeriti grazie agli enzimi idrolitici riversati dai lisosomi.

METAPLASIA

La metaplasia rappresenta una modificazione reversibile in cui una tipologia di cellule differenziate, che possono essere epiteliali o mesenchimali, vengono sostituite con un'altra tipologia di cellule differenziate. Diciamo che può andare a rappresentare una sostituzione adattativa di alcune cellule che sono sensibili a stress con un tipo cellulare più forte. Un esempio pratico che possiamo fare è quello della sostituzione dell'epitelio cilindrico ciliato dell'apparato respiratorio con l'epitelio cilindrico squamoso stratificato. Questo avviene nei fumatori accaniti, in risposta a stimoli irritativi cronici; quindi diciamo che l'epitelio sostituisce il tipo cellulare per averne uno più secco e duro in modo da non irritarsi. Con questa sostituzione però si perde l'importante funzione della secrezione del muco.

Meccanismi di metaplasia

Essa deriva da una riprogrammazione di cellule staminali presenti nei tessuti normali o del connettivo. Durante il cambiamento metaplastico questi precursori cellulari si differenziano in base alla richiesta. Nel processo di differenziazione sono coinvolti inoltre anche geni tessuto-specifici e del differenziamento.

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immagini CC0 creative commons

1. Iperplasia
2. Ipertrofia
3. Atrofia
4. Metaplasia

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fonti
-Hyperplasia
-Hypertrophy
-Cellular and molecular mechanisms of muscle atrophy
-Metaplasia

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bibliografia
Pathologic basis of disease - casa ed. Elsevier Masson

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Articoli precedenti
PATOLOGIA #1: INTRODUZIONE