El documento describe los procesos de lesión y muerte celular. Explica que la lesión celular ocurre cuando se exceden los límites de la homeostasis y puede ser reversible o irreversible, desembocando en la muerte celular. La muerte celular puede ocurrir por necrosis o apoptosis. También describe los mecanismos moleculares involucrados como la liberación de citocromo c y la activación de caspasas, y cómo los factores tróficos pueden inhibir la apoptosis.

1. Patología Celular CIRCULO DE ESTUDIOS “ MEDICINA DE ALTURA” Quispe De la Roca Kewin Abel Alumno

2. Lesión y Muerte celulares Aspectos de un proceso patológico: Etiología (causa) Patogenia (mecanismo de desarrollo) Cambios morfológicos (células y órganos) Clínica (consecuencias funcionales)

3. Lesión y Muerte celulares Homeostasis: célula capaz de manejar demandas fisiológicas normales Lesión celular: cuando se exceden los límites de las respuestas adaptativas, se producen una serie de acontecimientos, esta puede ser reversible , o alcanzar el “punto de no retorno” y volverse irreversible , para desembocar en la muerte celular. Muerte Celular: resultado final de la lesión celular, afecta a cualquier tipo de célula. Existen dos patrones principales: necrosis y la apoptosis ( todo lo descrito son patrones morfológicos de lesión celular aguda )

4. Lesión y Muerte celulares Causas Privación de Oxígeno Agentes Físicos Agentes químicos y Fármacos Agentes infecciosos Reacciones inmunológicas Trastornos genéticos Desequilibrios nutricionales

5. Lesión y Muerte celulares Mecanismos bioquímicos generales Agotamiento de ATP Oxígenos y radicales libres Calcio intracelular y pérdida de la homeostasis Defectos de la permeabilidad de la membrana Lesión mitocondrial irreversible Lesión isquemica e hipoxica Lesión celular por radicales libres Lesión química

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11. Lesión y Muerte celulares Morfología de la lesión reversible: Tumefacción turbia: aumento del volumen celular, acidofilia citoplasmática Degeneración hidrópica : aumento del volumen celular, disminución de la capacidad tintorial (defecto en la bomba de Na+) Degeneración Grasa : espacios opticamente vacíos,sin modificaciones funcionales importantes

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18. Lesión y Muerte celulares Apoptosis : muerte celular mediada por el sistema inmunitario y citoquinas, una forma de muerte celular programada (tipo I) Destrucción programa durante la embriogénesis. Involución hormonodependiente. De lesión celular en la proliferación de poblaciones celulares. Muerte celular en tumores. Muerte de las células inmunitarias. Atrofia patológica. Muerte inducida por células T citotóxicas. Lesión celular en ciertas enfermedades virales. Muerte celular por diversos estímulos.

19. Lesión y Muerte celulares Morfología Constricción celular: tamaño menor. Condensación de la cromatina : cariorrexis. Formación de vesículas citoplásmicas y cuerpos apoptóticos. Fagocitosis de los cuerpos apoptóticos: por células sanas como macrófagos (fosfoserinas-indicador de apoptósis). Afecta a células aisladas o pequeños grupos, no causa inflamación o es leve.

20. Figure 12-9. At a growing fork, one strand is synthesized from multiple primers. (a) The overall structure of a growing fork. Synthesis of the leading strand, catalyzed by DNA polymerase III, occurs by sequential addition of deoxyribonucleotides in the same direction as movement of the growing fork. (b) Steps in the discontinuous synthesis of the lagging strand. This process requires multiple primers, two DNA polymerases, and ligase, which joins the 3′-hydroxyl end of one (Okazaki) fragment to the 5′-phosphate end of the adjacent fragment. (Fuente: Lodish et al., 2000) ENVEJECIMIENTO CELULAR: LA TELOMERASA Sin la actividad de la telomerasa las células pierden un poco de ADN de los extremos de los cromosomas (los telómeros) en cada replicación

21. Figure 23-45. Ultrastructural features of cell death by apoptosis. (a) Schematic drawings illustrating the progression of morphologic changes observed in apoptotic cells. Early in apoptosis, dense chromosome condensation occurs along the nuclear periphery. The cell body also shrinks although most organelles remain intact. Later both the nucleus and cytoplasm fragment, forming apoptotic bodies. These are phagocytosed by surrounding cells. (b) Photomicrographs comparing a normal cell (top) and apoptotic cell (bottom). Clearly visible in the latter are dense spheres of compacted chromatin as the nucleus begins to fragment. [Part (a) adapted from J. Kuby, 1997, Immunology, 3d ed., W. H. Freeman & Co., p. 53. Part (b) from M. J. Arends and A. H. Wyllie, 1991, Inter. Rev. Exp. Pathol. 32: 223.] (Fuente: Lodish et al., 2000) HAY QUE DISTINGUIR ENTRE LA MUERTE CELULAR POR LESIÓN (NECROSIS) DE LA MUERTE CELULARPROGRAMADA (APOPTOSIS) Célula apoptótica Célula normal

22. Figure 23-49. Overview of the apoptotic pathway in C. elegans and vertebrates. Three general types of proteins are critical in this conserved pathway. Regulators either promote or suppress apoptosis; the two regulators shown here, CED-9 and Bcl-2, both function to suppress apoptosis in the presence of trophic factors. Adapters interact with both regulators and effectors; in the absence of trophic factors, they promote activation of effectors. A family of cysteine proteases serve as effector proteins; their activation leads to degradation of various intracellular substrates and eventually cell death. [Adapted from D. L. Vaux and S. J. Korsemeyer, 1999, Cell 96: 245.] (Fuente: Lodish et al., 2000) LA REGULACIÓN DE LA MUERTE CELULAR PROGRAMADA DEPENDE DE TRES CLASES DE PROTEÍNAS Las proteínas reguladoras de la apoptosis están extraordinariamente conservadas evolutivamente

23. Figure 23-50. Current models of the intracellular pathways leading to cell death by apoptosis or to trophic factor–mediated cell survival in mammalian cells. The details of these pathways in any given cell type are not yet known. (a) In the absence of a trophic factor. Bad, a soluble pro-apoptotic protein, binds to the anti-apoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-xl, which are inserted into the mitochondrial membrane. Bad binding prevents the anti-apoptotic proteins from interacting with Bax, a membrane-bound pro-apoptotic protein. As a consequence, Bax forms homo-oligomeric channels in the membrane that mediate ion flux. Through an as-yet unknown mechanism, this leads to the release of cytochrome c from the space between the inner and outer mitochondrial membrane. Cytochrome c then binds to the adapter protein Apaf-1, which in turn promotes a caspase cascade leading to cell death. LA FALTA DE FACTORES TRÓFICOS PROMUEVE LA ACTIVACIÓN DE LAS CASPASAS

24. Figure 23-50. (b) In the presence of a trophic factor such as NGF. In some cells, binding of trophic factors stimulates PI-3 kinase activity, leading to activation of the downstream kinase Akt, which phosphorylates Bad. Phosphorylated Bad then forms a complex with the 14 - 3 - 3 protein. With Bad sequestered in the cytosol, the antiapoptotic Bcl-2/Bcl-xl proteins can inhibit the activity of Bax, thereby preventing the release of cytochrome c and activation of the caspase cascade. [Adapted from B. Pettman and C. E. Henderson, 1998, Neuron 20: 633.] (Fuente: Lodish et al., 2000) LA PRESENCIA DE FACTORES TRÓFICOS INHIBE LA APOPTOSIS

25. Lesión y Muerte celulares Otras alteraciones morfológicas : (Respuestas a estímulos lesivos subletales o crónicos) Por alteraciones subcelulares : lisosoma, de retículo endoplásmico liso, alteraciones mitocondriales, anomalías citoesqueléticas. Acumulaciones intracelulares: lípidos, colesterol y ésteres del colesterol, proteínas, glucógeno, pigmentos. Calcificaciones patológicas: c. distrófica, c. metastática.

26. Lesión y Muerte celulares Proteínas de stress (schock térmico) y lesión celular . Son inducidas por diversos agentes físicos y químicos y por la isquemia. Presentes en las células normales: se denominan chaperones -Hsp70Hsp60- implicadas en el plegamiento, traslocación y direccionamiento final de las proteínas. Ubicuitina: crítica para la degradación de las proteínas. Importante para las lesiones isquémicas, miocárdicas y neuronales.

27. Lesión y Muerte celulares Biología celular del envejecimiento Envejecimiento programado. Defectos en la reparación del ADN. Degeneración de los materiales de la matriz extracelular. Lesión por radicales libres. Catabolismo proteico ineficaz. Teoría de la acumulación de lesiones

28. Lesión y Muerte celulares Bibliografía ROBBINS. Patología estructural y funcional. STEVENS. Texto y Atlas de Anatomía Patológica. RUBIN/FARBER. Patología . BESUSCHIO y col. Patología General.