TEMA 4: Acumlaciones intracelulares: Lípidos, proteínas

S. Rivera Molina
TEMA 4: Acumlaciones intracelulares: Lípidos,
proteínas, glucógeno, pigmentos. Calcicaciones
patológicas. Cambio hialino. Envejecimiento
celular.
Dicimebre de 2006. Revisado en Enero de 2008.
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Acumulación intracelulares: - Deniciones.
Mecanismos de acumulación intracelular.
Esteatosis.
Acumulación de proteínas.
Acumualción de pigmentos endógenos.
Acumulación de pigmentos exógenos.
Acumulación de glucógeno (Tesaurismosis).
Calcicación patológica: - Calcicación distróca.
Calcicación metastásica.
Calcicación idiopática.
Degeneración hialina.
Envejecimiento celular. - Mecanismos del envejecimiento celular.
Acumulaciones intracelulares
Denición y tipos
Las células pueden acumular sustancias de forma anormal. Estas sustancias
pueden causar daños a las células, o no provocar ningún tipo de problema.
Suelen acumularse en el citoplasma, aunque también las podemos encontrar en
el núcleo o en los organelos. Además pueden ser endógenas, o exógenas.
Hay tres tipos de acumulaciones:
Degeneraciones: se producen por una acumulación de los componentes normales de la célula (lípidos, proteínas, e hidratos de carbono) debido a problemas con su eliminación o aumento de su producción. Pueden ocurrir por
un metabolismo anormal intracelular.
Tesaurosmosis: enfermedades formadas por la acumulación de sustancias
anormales en la célula. Suelen ser congénitas y debidas a la falta de alguna
enzima.
Pigmentaciones: Acumulación de pigmentos, son sustancias no digeribles, de
diferentes colores, orígenes y de signicación patológica variable.
Degeneración grasa
También conocida como esteatosis o metamorfosis grasa es un acúmulo de
triglicéridos en el parénquima celular. Esta esteatosis va precedida por una
tumefacción celular, que es reversible y no letal, pero puede pertenecer a las
lesiones iniciales de la necrobiosis celular. Se produce principalmente en el
hígado, corazón, músculo y riñones.
Puede ocurrir tras una exposición a toxinas como el alcohol, a causa de una
malnutrición proteica, puede ser secundaria a una diabetes mellitus, obesidad y
anorexia.
La importancia de esta acumulación varía según su causa y su gravedad. Si
es leve, puede no tener ningún efecto sobre la célula; pero si es grave, puede
alterar la función celular normalmente de modo reversible, aunque puede existir
también una grave afectación irreversible. Si esta forma grave se da, la célula
puede experimentar la muerte celular.
Acúmulos de proteínas
Estas acumulaciones de proteínas visibles, son menos frecuentes. Suelen
ser acumulaciones de tipo estructural y puede ser por un exceso de síntesis de
proteínas en las propias células, o bien porque se acumulen sin más. Se pueden
acumular tanto proteínas estructurales, las cuales no tienen mucha relevancia
patológica; y proteínas no estructurales, cuya acumulación de denomina degeneración hialina.
Ejemplos de diferentes tipos de acumulaciones proteicas:
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Hay diferentes ocasiones en las que las proteínas se pueden acumular en el
interior de las células:
Tras la mitosis en un tejido, se pueden quedar fragmentos de ADN atrapados
en el citoplasma de las células hijas, esta inclusión proteica puede durar
mucho tiempo en el citoplasma, pero no tiene ninguna signicación clínica1.
Los cuerpos de Councilman son hepatocitos apoptóticos de citoplasma eosinólo que se observan en la ebre amarilla y en la hepatitis aguda viral.
Los cuerpos de Russell, son proteínas no eliminadas acumuladas en las células
plasmáticas. Las inmunoglobulinas se cristalizan en el citoplasma de las
células plasmáticas, las cuales adoptan una forma globulosa con el núcleo en
la periferia. Esto ocurre en los focos de inamación crónica.
El décit congénito de alfa 1-anti-tripsina es una enfermedad en la que hay
un acúmulo de material hialino proteico eosinólo en los hepatocitos. Los
pacientes que la sufren, también padecen ensema, pancreatitis y en algunas
ocasiones cirrosis.
Acumulación de pigmentos
Podemos diferenciar entre la acumulación de pigmentos endógenos (producidos por nuestro propio cuerpo) y pigmentos exógenos.
Acumulación de pigmentos endógenos
La melanina es el principal pigmento endógeno de nuestro cuerpo. Es de
color marrón oscuro y aparece en muchas células de origen neuroendocrino.
Otros pigmentos similares son: el pigmento de la ocronosis, el pigmento de la
melanosis coli, los lipopigmentos y los pigmentos derivados del grupo hem.
Melanina: la melanina se forma a partir de la fenilalanina en los melanosomas de los melanocitos (formados en la cresta neural) y células nérvicas. Se
encuentra en la piel, meninges, ojo, mucosas, sustancia negra del mesencéfalo,
médula suprarrenal y en pequeñas cantidades en el ovario, tracto gastrointestinal
y vejiga.
Morfología: las acumulaciones de melanina puede ocurrir por exceso o por
defecto:
Aumento generalizado de melanina: sucede cuando la piel esta expuesta a
rayos ultravioleta o cuando fallan los mecanismos hormonales que regulan
de la síntesis de este pigmento. Este aumento puede dar lugar a patologías
como la enfermedad de Addison, donde el incremento de melanina es debido
a una insuciencia de la cápsula suprarrenal, la cual condiciona el aumento
de la secreción de ACTH. También inuyen en un aumento de la melanina:
la intoxicación crónica por arsénico, el aumento de la secreción de estrógenos,
y la hemocromatosis.
Disminución generalizada de melanina. Aparece básicamente en enfermedades
como el albinismo y la fenilcetonuria.
Exceso local de melanina. Ocurre en todas las lesiones melánicas como
lentigos y efélides. En enfermedades que producen una destrucción de los
melanocitos y celulas con melanina, se produce linfadenitis dermatopática
(acumulo de macrófagos en la zona cortical del ganglio).
Décit local de melanina. Se produce en el vitíligo en el que hay manchas
blancas de bordes irregulares por el ataque de los autoanticuerpos sobre la
membrana de los melanocitos. También son décits locales de melanina
la aparición de un mechón de pelo blanco, en las situaciones patológicas
en las que hay destrucción de los melanocitos (que son células incapaces
de regenerarse), en las quemaduras y cicatrices, y en una enfermedad de
transmisión sexual llamada frambuesia o pinta en la que hay una destrucción
local exclusiva de los melanocitos de la piel.
Mala función de la melanina. En el xeroderma pigmentoso, la melanina no
ejerce su papel protector frente a los rayos ultravioleta, los pacientes que
sufren esta patología desarrollan tumores en la piel.
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Melanosis coli
Es una patología que afecta al intestino grueso, tiñéndolo de un intenso
color negro. Ocurre por un acúmulo de macrófagos en la lámina propia de un
pigmento PAS+ morfológicamente similar a la melanina. provoca da síntomas
ni desarrolla otras enfermedades. Es probable que suceda por una absorción por
parte del intestino grueso de productos de la degradación proteica.
Lipopigmentos
Son pigmentos derivados de las grasas como los lipógenos, o que tienen especial anidad por alojarse en los adipositos, como los lipocromos.
1. Lipógenos
Son pigmentos endógenos que tienen una proteína y sustancias grasas. Su
color es amarillento. Los más importantes son la Lipofucsina y el pigmento
ceroide.
La lipofucsina, es un pigmento de color amarillo-pardo que aparece en el
citoplasma de las células en forma de pequeños gránulos. Puede encontrarse
en el hígado, músculo estriado, epidídimo, intersticio testicular y en las neuronas. Se origina en los residuos de membrana no digeridos en los autofagosomas, por autooxidación y polimerización. No es un pigmento patógeno y
su acúmulo puede ser debido a cambios regresivos lentos de las células de
parénquimas con cierto grado de atroa en personas de edad avanzada.
El pigmento ceroide, similar a la lipofucsina, se produce en los macrófagos a
partir de grasas insaturadas fagocitadas.
2. Lipocromos
Son pigmentos de color rojo-amarillo. Son glúcidos de color propio que se
encuentran en el tomate y la zanahoria. Tienen una especial anidad por
depositarse en la grasa tras su digestión, desde donde se eliminan lentamente.
Dan una coloración característica a la piel, y no tienen signicación patógena.
Pigmentos derivados del grupo hem
El grupo hem es el resultado de la unión del Fe y la porrina, cuando esto
se produzca se unirá a la globina dando lugar a la hemoglobina.
La coloración de la hemoglobina y de los pigmentos derivados se debe a la
presencia de iones metálicos en su molécula, principalmente hierro, magnesio y
cobalto. Los mas importantes son la hemoglobina, la mioglobina, las porrias
y la bilirrubina.
1. Hemoglobina. Es de color rojo intenso y se encuentra principalmente en los
hematíes. Aparece en el riñon tras la hemolisis aguda, cuando es masiva
puede producir insuciencia renal.
2. Mioglobina. Es el pigmento que da color al músculo y también aparece en el
riñón tras miólisis agudas, sobre todo después de grandes traumatismos.
3. Porrias. Son enfermedades producidas por anomalías hereditarias, a través
de bloqueos de enzimas, del metabolismo de las porrinas, presentes en la
hemoglobina. Hay dos tipos:
a) Porrias eritropoyéticas
b) Porrias cutáneas
4. Bilirrubina. Formada por la hemoglobina de los hematíes viejos y por distintos componentes. Su elevación puede producir ictericia.
Acumulación de pigmentos exógenos
Son pigmentos inertes e inorgánicos. Usan cualquier via de entrada al organismo. Suelen ser fagocitados por los macrófagos que los integran a sus lisosomas
para formar fagolisosomas.
1. Carbón. Su depósito en el pulmón se llama antracosis. Entra en las vías
aéreas a través del aire que respiramos. En el pulmón es fagocitado por
macrófagos que lo transportan hasta los ganglios linfáticos hasta que agotan
su capacidad de almacenamiento, entonces pasara a acumularse en el intersticio del pulmón, dejando a este de color negro.
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2. Tatuajes. Son la introducción de un pigmento en la piel por medio de micropunciones. Se usan para ello distintos pigmentos que son fagocitados
inmediatamente por histiocitos de la piel.
3. Pigmentos argénticos. El nitrato de plata (usado para el tratamiento de
verrugas) puede penetrar en el torrente circulatorio, acumulándose en la
piel, riñones e hígado donde es fagocitado por los monocitos. Esta patología
se llama argirosis, que puede aparecer también en la piel junto a empastes
dentales.
4. Saturnismo. Es el depósito de plomo, generalmente en forma de sulfuro, que
es de color verde oscuro. La intoxicación puede ser asíntomatica o producir
síntomas agudos o crónicos. La mayor cantidad de plomo se acumula en el
hueso, y es característica la aparición del llamado ribete de Burton, que es
un depósito de plomo en la encías.
5. Enfermedad de Wilson. Se debe al depósito de cobre, normalmente en el
cuerpo estriado, corteza cerebral, hígado y córnea: este depósito se debe
a la disminución de la síntesis de la proteína que transporta el cobre (la
ceruloplasmina ), o a una alteración del metabolismo del cobre. Esta acumulación en el cerebro produce una encefalopatía, en el hígado produce hepatitis
crónica y cirrosis, y en la cornea aparece el anillo de Kaiser-Fleischer.
Calcicación patológica
Depósitos de Calcio
Los depósitos de calcio o calcicaciones son frecuentes en muchas enfermedades.
Según la constitución del tejido donde precipitan el calcio y según exista o
no alteración del metabolismo del calcio y de la calcemia, existen tres tipos de
calcicación: calcicación distróca, calcicación metastásica, y la calcicación
de etiología desconocida.
Calcicación distróca:
Se produce en los tejidos alterados, en zonas de necrosis, en exudados retenidos
y en la arterioesclerosis. En tejidos alterados, se produce una disminución pH,
que el organismo intenta neutralizar precipitando el calcio. La calcemia, suele
ser normal, los depósitos de calcio forman grandes masas. Con el tiempo se
puede producir una osicación. Si esta calcicación ocurre en una célula aislada, el calcio se acumula formando cuerpos redondos con capas concéntricas
llamados cuerpos de Psamoma.
Este tipo de calcicación es la que aparece en las placas de arterioesclerosis.
Calcicación metastásica
Se debe al aumento de la calcemia debido a la movilización de calcio de otras
áreas.
Los cristales de calcio precipitan en medios ácidos y comienza por las membranas basales y bras elásticas. En el riñón esta acumulación puede desencadenar una insuciencia renal tubular, y la formación de cálculos. En el pulmón,
el calcio se deposita en la pared de los alveolos, y en el estómago, se acumula
en relación con las glándulas profundas del cuerpo y fundus gástricos.
Calcicación idiopática
No tiene relación ni con hipercalcemia ni con alteración de los tejidos, su
causa es por tanto, desconocida. En la calcicosis localizada aparecen calcicaciones del tejido celular subcutáneo. La calcicosis intersticial se caracteriza
por el deposito de calcio alrededor de las articulaciones. La miositis osicante
afecta al músculo estriado después de un traumatismo, y se caracteriza por la
formación de tejido óseo. La osicación y calcicación es completa en la periferia
de la lesión e incipiente en el centro.
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Degeneración hialina
Es la homogeneización de los espacios extracelulares por desnaturalización
de la colágena o por depósito de sustancias de aspecto eosinólo o vítreo.
En las cicatrices antiguas, en algunas cicatrices hipertrócas (queloide) y
en tumores mesenquimales, la colágena precipita tras la brinólisis por acidosis
titulares. El resultado es que la colágena conserva su estriación transversal, pero
no forma haces, a veces, llega a degradarse y pierde hasta la estriación.
En el riñón a nivel tubular, se forman cilindros hialinos y proteicos que si
son muy abundantes, se produce una tiroidización del riñón, es decir, el riñón
se parece al tiroides.
Envejecimiento celular. Mecanismos del envejecimiento
celular
El envejecimiento de los individuos esta condicionado por multitud de factores, como son: la dieta, la genética, aspectos sociales, patologías desarrolladas
a causa de la edad, como pueden ser la diabetes y la hipertensión, y las alteraciones producidas por el envejecimiento celular.
Nos centraremos en este ultimo aspecto.
Muchas de las funciones celulares se ven mermadas con el paso de los años,
como la reducción de la fosforilacion oxidativa por parte de las mitocondrias,
la reducción en la formación de receptores celulares, proteinas estructurales,
factores de transcripcion, etc. Estas células envejecidas, tienen problemas para
reparar las lesiones cromosómicas y para captar nutrientes.
Una de las señales morfológicas de que una celula está envejeciendo, es el
acumulo del pigmento lipofuchina (anteriormente descrito) además de unos núcleos anormales, deformación del Aparato de Golgi, y otros procesos.
Hay diversas teorias para explicar el envejecimiento celular, pero las más
recientes son: La teoria del reloj, y la exposición contínua a factores exogenos.
Teoria del reloj
Esta teoría se centra en los aspectos de la división celular y se han explorado
varios mecanismos:
Acortamiento del telómero : este modelo viene a explicarnos que cuando
se replica el ADN, hay una pequeña porción de él que no se duplica, y los
telómeros se van acortando progresivamente. Esto implicaria que esos telomeros acortados, supusiesen una señal para la interrupcion del crecimiento,
haciendo asi, envejecer a la celula.
Genes del reloj : en los gusanos, se han observado cambios en la velocidad
de desarrollo con la presencia de estos genes, llamados clk-1, llegando a
aumentar la vida media del gusano hasta en un 50% . Se esta trabajando
en su búsqueda en los mamíferos.
Acontecimientos metabólicos, lesión genética y envejecimiento.
Tras observar que en especies inferiores con metabolismos mas rápidos, la
vida es mas corta, se ha concluido que el ciclo vital de una especie, esta limitado
por un consumo metabólico jo durante su vida total. Un grupo de productos
del metabolismo normal lo constituyen los metabolitos reactivos del oxígeno,
que son productos intermedios de la fosforilación oxidativa y que causan modicaciones en gran parte de las moléculas de nuestro organismo. Parte del
mecanismo del envejecimiento puede ser la lesión debida a la acumulación de los
productos intermedios tóxicos del metabolismo, como los radicales del oxígeno.
El incremento de la lesión oxidativa proviene de las exposiciones ambientales a
factores como son las radiaciones ionizantes o la reducción de los mecanismos
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de defensa antioxidantes que posee nuestro cuerpo, como la vitamina E, por
ejemplo.
Un punto importante, seria el reconocimiento y reparación del ADN lesionado. Hay enzimas que se encargan de reparar el ADN, pero algunas lesiones no
pueden ser reparadas, asi que persisten y se van acumulando a medida que las
celulas envejecen. Por este proceso, si las enzimas que reparan el ADN resultan
dañadas, nos enfrentaríamos a un envejecimiento prematuro, como sucede en
algunas enfermedades como el Síndrome de Werner.
En conclusión, el equilibrio entre la lesion metabólica acumulada y la respuesta de nuestro cuerpo frente a esta lesión, determinaría la velocidad a la
que envejecemos; asi que, si consiguiésemos disminuir el acumulo de lesion, o
aumentar la respuesta frente a las lesiones ya existentes, podríamos retrasar el
envejecimiento.
Bibliography
[1] Patología Estructural y funcional. Robbins. Ed. Mc-Graw-Hill Interamericana. 6a
Edición.
[2] Patología Humana. Robbins. Ed. Elservier. 7a Edición. 2004