Acumulaciones intracelulares
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Acumulaciones_Intracitoplásmicas ACUMULACIONES INTRACELULARES: LÍPIDOS, PROTEÍNAS, GLUCÓGENO, PIGMENTOS. CALCIFICACIÓN PATOLÓGICA. CAMBIO HIALINO. ENVEJECIMIENTO CELULAR Contenido • 1 Acumulaciones intracelulares ♦ 1.1 Definición y tipos ♦ 1.2 Esteatosis ♦ 1.3 Acúmulos de proteínas ◊ 1.3.1 Ejemplos de diferentes tipos de acumulaciones proteicas ♦ 1.4 Acumulación de pigmentos ◊ 1.4.1 Acumulación de pigmentos endógenos ⋅ 1.4.1.1 Melanina ⋅ 1.4.1.2 Melanosis coli ⋅ 1.4.1.3 Lipopigmentos ⋅ 1.4.1.4 Hemosiderina ⋅ 1.4.1.5 Pigmentos derivados del grupo hemo ◊ 1.4.2 Acumulación de pigmentos exógenos • 2 Acúmulos de glucógeno • 3 Calcificación patológica ♦ 3.1 Depósitos de Calcio ◊ 3.1.1 Calcificación distrófica ◊ 3.1.2 Calcificación metastásica ◊ 3.1.3 Calcificación idiopática • 4 Degeneración hialina • 5 Envejecimiento celular. Mecanismos del envejecimiento celular ♦ 5.1 Teoría del reloj ♦ 5.2 Acontecimientos metabólicos, lesión genética y envejecimiento • 6 Bibliografía Acumulaciones intracelulares Definición y tipos Las células pueden acumular sustancias de forma anormal (lípidos, proteínas e hidratos de carbono) como producto del metabolismo alterado. También se puede producir la acumulación de un pigmento de forma transitoria o permanente, ya sea inocuo o tóxico. 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. Acumulaciones intracelulares 1 Acumulaciones_Intracitoplásmicas • Tesaurosmosis: enfermedades formadas por la acumulación de sustancias anormales en la célula. Suelen ser congénitas (que se manifiestan desde el nacimiento, ya sea producida por un trastorno durante el desarrollo embrionario, durante el parto, o como consecuencia de un defecto hereditario) y debidas a la falta de alguna enzima. • Pigmentaciones: Acumulación de pigmentos, que son sustancias no digeribles de diferentes colores, orígenes y de significación patológica variable. Las acumulaciones intracelulares se pueden atribuir por tanto a los siguientes trastornos: 1. Una sustancia endógena normal se produce a una velocidad normal o aumentada, pero la velocidad de metabolismo es inadecuado para su eliminación. Ejemplos pertenecientes a este tipo son: el cambio graso hepático y la reabsorción de las gotas de proteínas en los túbulos renales. 2. Una sustancia endógena anormal (normalmente el producto de un gen mutado) se acumula por defectos en el plegamiento o en el transporte de las proteínas y por incapacidad de degradar proteínas anormales de forma eficiente. Ejemplos de este grupo son la acumulación de alfa 1 antitripsina mutada en los hepatocitos y de diversas proteínas (también mutadas) en los trastornos degenerativos de sistema nervioso central. 3. Una sustancia endógena normal se acumula por defectos (en general hereditarios) en las enzimas necesarias implicadas en el metabolismo de la sustancia. Ejemplos de enfermedades de este tipo son los defectos genéticos en las enzimas implicadas en el metabolismo de los lípidos y de los hidratos de carbono, que condicionan la acumulación intracelular de estas sustancias, sobre todo en los lisosomas. 4. Una sustancia exógena anormal puede depositarse y acumularse porque la célula no dispone de la maquinaria enzimática necesaria para degradar la sustancia. Además, tampoco tiene la capacidad para transportarla a otros sitios. La acumulación de partículas de carbón y sustancias químicas no susceptibles de ser metabolizadas, como por ejemplo el sílice, son típicos de este tipo de alteración. Esteatosis También conocida como 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 (Radicales Libres). Se produce principalmente en el hígado, corazón, músculo estriado y riñones. Este aumento absoluto de lípidos intracelulares se produce en forma de inclusiones macrovacuolares (como en el consumo de alcohol), en las que la grasa no está envuelta por membrana y produce el desplazamiento del resto de organelos; y en forma de inclusiones microvacuolares (como en la hepatitis), donde no existe coalescencia entre las vacuolas. Puede ocurrir tras una exposición a toxinas como el alcohol, a causa de una malnutrición proteica o 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 normal de modo reversible, aunque puede existir también una grave afectación irreversible. Si esta forma grave se da, la célula puede experimentar la muerte celular. El hígado es el órgano que muestra con mayor frecuencia esta lesión, debido a que es un órgano clave en el metabolismo de los lípidos. Se presenta entre el 10 a 24% de la población. Un paciente tiene un hígado graso, cuando la grasa incrementa el peso del hígado un 5%. Definición y tipos 2 Acumulaciones_Intracitoplásmicas ¿Qué lo origina? La acumulación de grasa en el hígado puede verse en las siguientes condiciones: • Síndrome metabólico. • Desnutrición. • Pérdida rápida de peso. • Ingesta excesiva de alcohol. • Corticoesteroides. • Estrógenos sintéticos. • Aspirina. • Cocaína. • Medicamentos antirretrovirales. • Lipodistrofias. • Enfermedad hepática aguda del embarazo. • Enfermedades inflamatorias intestinales. • Diverticulosis con sobrepoblación bacteriana. • Virus de la inmunodeficiencia humana. • Virus C de la hepatitis. • Tuberculosis. • Cirugía para obesidad. ¿Cómo se hace el diagnóstico? Las imágenes por ultrasonido o tomografía computarizada nos pueden sugerir la presencia de un hígado graso. En el ultrasonido, el hígado graso produce una imagen clara (brillante) y un patrón ondulado. En la tomografía computarizada se observa un hígado con menor densidad que el normal. La resonancia magnética nuclear con espectroscopia permite cuantificar la infiltración de grasa al hígado. Para saber con seguridad si un paciente tiene hígado graso se requiere de la toma de una biopsia hepática, la cual también nos permite investigar el avance de la enfermedad. En la patogenia de la esteatosis podemos observar la enfermedad de: • La esteatosis hepática alcohólica: acumulación de triglicéridos y ácidos grasos en células hepáticas, debido a un déficit en el mecanismo de empaquetamiento de triglicéridos con apoproteínas para formar lipoproteínas que salgan al torrente circulatorio, como consecuencia de un consumo excesivo de alcohol que puede abarcar un período de tiempo de entre semanas a años. Puede progresar a grados importantes de fibrosis (formación de un exceso de tejido conectivo fibroso en un intento de reparar lesiones produciendo una cicatriz) (Reparación Conjuntivo) o cirrosis (destrucción del hígado de forma irreversible). • La esteatosis hepática no alcohólica: en este caso, la misma acumulación puede deberse a causas no tóxicas. Puede ser consecuencia de obesidad, hiperlipidemia, Diabetes mellitus tipo 2, ayuno o pérdida de peso acelerada. La acumulación de todos estos factores de riesgo pueden ser acumulativos. La esteatosis simple pasa por este paso de esteatosis hepática no alcohólica y como en el caso anterior puede llegar a ser fibrosis o cirrosis. - Colesterol y ésteres de colesterol: el colesterol participa en la producción de las membranas celulares. Las acumulaciones se manifiestan en forma de vacuolas intracelulares, en distintas alteraciones: ◊ Aterosclerosis: En las placas de aterosclerosis, las células musculares lisas y los macrófagos de la capa íntima de la aorta y de las grandes arterias se rellenan de vacuolas lipídicas, la mayoría de Esteatosis 3 Acumulaciones_Intracitoplásmicas ellas constituidas por colesterol y ésteres de colesterol. Estas células adoptan un aspecto espumoso (células espumosas) y sus agregados intimales son la causa de las placas de ateroma amarillentas cargadas de colesterol de este trastorno. Algunas de estas células repletas de grasa se pueden romper y liberar lípidos hacia el espacio extracelular. Los ésteres extracelulares de colesterol se pueden cristalizar en forma de agujas largas, que dan lugar a hendiduras evidentes en los cortes de tejido. La formación de ateroma disminuye el lumen de los vasos dificultando la circulación de la sangre, y pueden conducir a su obstrucción y producir un infarto de mayor o menor extensión. ◊ Xantomas: Pueden ser adquiridos o hereditarios. Se presentan como nódulos amarillentos en la piel. Los lípidos son fagocitados por muchos macrófagos, acumulándose en forma de pequeñas vacuolas en su interior, dando una imagen de "vidrio esmerilado". Es de aparición muy rara. ◊ Inflamación y necrosis: Producen un acúmulo de triglicéridos de membranas. Los macrófagos suelen estar en sitios de lesión celular e inflamación, debido a la fagocitosis del colesterol de las membranas plasmáticas de las células lesionadas. Los macrófagos cargados de colesterol proporcionan una coloración amarillenta. En los focos inflamatorios también podemos ver fosfolípidos y figuras de mielina. ◊ Colesterolosis: Se produce sobre todo en la mucosa de la vesícula biliar, debido a un acúmulo de sales biliares en ella que son fagocitadas por macrófagos, apareciendo en dicha mucosa estrías amarillentas. El mecanismo de acumulación es desconocido. ◊ Enfermedad de Niemann-Pick, tipo C: Esta enfermedad, por depósito lisosómico, se debe a mutaciones que afectan a una enzima implicada en la circulación del colesterol y que determina el acúmulo de éste en diferentes órganos. Tiene una forma de presentación infantil o precoz, con una esperanza de vida que no supera la primera década de vida. Y la presentación juvenil, con los mismos síntomas, pero con unas perspectivas de vida situada entre la segunda y tercera década de vida. MECANISMOS DE PRODUCCIÓN DE UNA ACUMULACIÓN DE GRASA INTRACELULAR Los mecanismos generales de acumulación intracelular son: 1. Metabolismo anómalo, como la degeneración grasa del hígado. 2. Mutaciones, con alteración del plegamiento y del transporte de las proteínas por lo que las moléculas defectuosas se acumulan en la célula. 3. Deficiencia de una enzima esencial, responsable de la degradación de ciertos compuestos, de modo que los sustratos se acumulan en los lisosomas como ocurre en las enfermedades por depósito lisosómico. 4. Incapacidad para degradar las partículas fagocitadas como ocurre en la acumulación del pigmento de carbono. PATOGENIA DE LA ESTEATOSIS Los ácidos grasos del tejido adiposo o de las grasas ingeridas se transportan al interior de los hepatocitos en condiciones normales. En ellos se esterifican para formar triglicéridos, se convierten en colesterol o fosfolípidos o se oxidan a grupos cetónicos. Algunos ácidos grasos también entran al interior de los hepatocitos a partir del acetato. Esteatosis 4 Acumulaciones_Intracitoplásmicas Para poder salir de los hepatocitos, los triglicéridos deben formar complejos con apoproteínas y constituir lipoproteínas que pueden llegar al torrente circulatorio. La acumulación excesiva de triglicéridos puede ser secundaria a defectos en cualquiera de estos pasos: desde la entrada de ácidos grasos al hepatocito hasta la salida de las lipoproteínas. MORFOLOGÍA En cualquier localización, la acumulación de grasa se manifiesta en forma de vacuolas claras en el interior de las células parenquimatosas. Se precisan técnicas de tinción especiales para diferenciar la grasa del agua o el glucógeno intracelular, que también producen vacuolas claras pero cuyo significado es diferente. Para identificar la grasa en el estudio microscópico, los cortes de tejido deben obtenerse sin la preparación previa con disolventes orgánicos típicos del procesamiento histológico. En general, las muestras de tejido se congelan para conseguir cortes finos para el examen histológico; a continuación, la grasa se tiñe con Sudan IV o aceite rojo O ( que tiñen la grasa de un color rojo anaranjado). El glucógeno se identifica mediante una tinción para polisacáridos usando el método del ácido peryódico de Schiff ( que tiñe el glucógeno de un color rojo violaceo). Si las vacuolas no se tiñen deberá suponerse que están compuestas en su mayor parte de agua. HISTOQUÍMICA • Identificación de lípidos en general de lípidos neutros: método de Sudan IV o aceite rojo O • Identificación del colesterol: método de Lieberman-Schultze. Acúmulos de proteínas Estas acumulaciones de proteínas visibles son menos frecuentes. Suelen ser acumulaciones de tipo estructural y pueden ser por un exceso de síntesis de proteínas en las propias células, o bien porque se acumulan sin más. Se pueden acumular tanto proteínas estructurales (las cuales no tienen mucha relevancia patológica) como proteínas no estructurales, cuya acumulación se denomina degeneración hialina. Ejemplos de diferentes tipos de acumulaciones proteicas Hay diferentes ocasiones en las que las proteínas se pueden acumular en el interior de las células: • Los cuerpos de Russell, son proteínas no eliminadas acumuladas en las células plasmáticas. Se trata de una inmunoglobulopatía en donde las inmunoglobulinas se cristalizan en el citoplasma de las células plasmáticas, las cuales adoptan una forma globulosa con el núcleo en la periferia. De aspecto redondeado y eosinofílicas. Esto ocurre en los focos de Inflamación Crónica. • El déficit congénito de alfa 1-anti-tripsina es una enfermedad en la que hay un acúmulo de material hialino proteico eosinófilo en los hepatocitos, por enlentecimiento en el plegamiento de las proteínas. Los pacientes que la sufren también padecen enfisema, pancreatitis y en algunas ocasiones cirrosis. • Hemoglobinopatía: enfermedades causadas por la acumulación de hemoglobina, en los glóbulos rojos, debida a la ausencia del ciclo de reciclaje de la misma y del hierro. • Gotas de reabsorción en los túbulos renales: el riñón filtra la sangre y en ocasiones proteínas plasmáticas como la albúmina se filtran, pero luego son reabsorbidas en forma de "cuerpos de reabsorción". Cuando este mecanismo de reabsorción falla se produce un Síndrome nefrótico, caracterizado por una disminución de la concentración plasmática de albúmina y proteinuria (eliminación excesiva de proteínas en la orina). • Enfermedad por alteración del colágeno Acúmulos de proteínas 5 Acumulaciones_Intracitoplásmicas - ALFA 1 ANTI- TRIPSINA. Los bajos niveles de AAT en sangre ocurren porque el hígado no puede liberar la AAT defectuosa a la rapidez normal. El defecto genético con déficit de la alfa-1 antitripsina altera la configuración de la molécula de AAT e impide su liberación por los hepatocitos. Como resultado, los niveles séricos de AAT están disminuidos, conduciendo a bajas concentraciones en el alvéolo pulmonar, donde la molécula de AAT normalmente sirve como protección como antiproteasa. Como consecuencia del exceso de proteasas las paredes alveolares son destruidas y causa enfisema. 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 o negro en forma de gránulos y que existe en el protoplasma de ciertas células de los vertebrados. 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 hemo. Melanina La melanina se forma a partir de la fenilalanina en los melanosomas de los melanocitos (originados en la cresta neural) y células nérvicas (células que se unen a modo de racimos y forman los lunares). 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. La melanina es determinante en el color de la piel humana y ayuda a proteger la piel del sol. A ella se debe también la coloración del pelo o de la coroides en los ojos. Morfología: las acumulaciones de melanina pueden ocurrir por exceso o por defecto: • Aumento generalizado de melanina: sucede cuando la piel está expuesta a rayos ultravioleta o cuando fallan los mecanismos hormonales que regulan 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 insuficiencia de la cápsula suprarrenal, la cual condiciona el aumento de la secreción de ACTH (hormona adenocorticotropa). También influyen 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 células con melanina, se produce linfadenitis dermatopática (acumulo de macrófagos en la zona cortical del ganglio). • Déficit 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 déficit 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. Ejemplos de diferentes tipos de acumulaciones proteicas 6 Acumulaciones_Intracitoplásmicas 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. Es una enfermedad benigna,no provoca síntomas ni desarrolla otras enfermedades. Probablemente sucede por una absorción por parte del intestino grueso de productos de la degradación proteica. Su causa más probable es el uso abusivo de laxantes tipo antraceno que contiene laxantes tales como Senna y otros glicósidos de plantas. Sin embargo, se identifican otras causas, incluyendo un aumento de la apoptosis del epitelio del colon. La apariencia histológica: En la biopsia, la melanosis coli muestra característicos macrófagos cargados de pigmento dentro de la mucosa en la tinción PAS. El diagnóstico diferencial histológico de la pigmentación de la mucosa es: lipofuscina, los macrófagos cargados de hemosiderina y melanina. Pronóstico: No se han identificado efectos adversos o consecuencias de melanosis coli Lipopigmentos Son pigmentos derivados de las grasas como los lipógenos, o que tienen especial afinidad por alojarse en los adipocitos, 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,también llamada "pigmento de desgaste", se suele asociar a atrofia celular y tisular (atrofia parda). 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 atrofia 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 afinidad por depositarse en la grasa tras su digestión, desde donde se eliminan lentamente. Dan una coloración característica a la piel y no tienen significación patógena. Hemosiderina Pigmento cristalino o granular, amarillento o pardo, derivado de la Hb (hemoglobina), que sirve como una de las principales formas de depósito de Fe. Cuando se produce un exceso de Fe a nivel local o sistémico, la ferritina forma gránulos de hemosiderina, los cuales representan agregados de micelas de ferritina. En condiciones normales, se pueden reconocer pequeñas cantidades de hemosiderina en los fagocitos mononucleares de la médula ósea, hígado y bazo. Una sobrecarga sistémica de Fe, como consecuencia de un aumento de la absorción de Fe en la dieta, anemias hemolíticas en las que los eritrocitos liberan cantidades anormales de Fe y transfusiones Melanosis coli 7 Acumulaciones_Intracitoplásmicas sanguíneas repetidas, son la causa de un proceso denominado hemosiderosis. Para poder diferenciarla de la lipofucsina se realiza la técnica de azul de Prusia, siendo la zona teñida hemosiderina. Pigmentos derivados del grupo hemo El grupo hemo es el resultado de la unión del Fe y la porfirina, 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 más importantes son la hemoglobina, la mioglobina, las porfirias y la bilirrubina. 1.- Hemoglobina. Es de color rojo intenso y da lugar a los hematíes. Aparece en el riñón tras la hemólisis aguda (desintegración de los eritrocitos), cuando es masiva puede producir insuficiencia 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.- Porfirias. Son enfermedades producidas por anomalías hereditarias, a través de bloqueos de enzimas, del metabolismo de las porfirinas, presentes en la hemoglobina. Hay dos tipos: a) Porfirias eritropoyéticas: como consecuencia de alteraciones presentes en el proceso de producción de las porfirinas. b) Porfirias cutáneas 4.- Bilirrubina. Formada por la hemoglobina de los hematíes viejos y por distintos componentes. Su elevación puede producir ictericia (color amarillo de los ojos y de la piel causado por una lesión hepática). Acumulación de pigmentos exógenos Son pigmentos inertes e inorgánicos. Usan cualquier vía 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 agoten su capacidad de almacenamiento, entonces pasara a acumularse en los intersticios del pulmón, dejando a este de color negro. 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 (tinta china, caolín, cinabrio...). 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 asintomática 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 o Degeneración hepatolenticular. La enfermedad de Wilson es una enfermedad congénita que se hereda con carácter autosómico recesivo. Se debe al depósito de cobre, normalmente en Hemosiderina 8 Acumulaciones_Intracitoplásmicas 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 (Ceruloplasmina), o a una alteración del metabolismo del cobre. Esta acumulación en el cerebro produce una encefalopatía (rigidez y temblor), en el hígado produce hepatitis crónica y cirrosis, y en la córnea aparece el anillo de Kaiser-Fleischer. Acúmulos de glucógeno El depósito intracelular excesivo de glucógeno se observa en pacientes con una alteración del metabolismo de la glucosa o del glucógeno. Las masas de glucógeno se reconocen como vacuolas claras en el citoplasma y pueden ser localizadas con tinciones con carmín de Best o en la reacción de PAS, dando un color rosa violáceo. El acúmulo del glucógeno se da en la Diabetes Mellitus y en enfermedades por depósito de glucógeno o glucogenosis. En la diabetes mal controlada el glucógeno se acumula en el epitelio tubular renal, en los miocitos cardíacos y en las células beta de los islotes de Langerhans. Otro grupo de trastornos genéticos íntimamente relacionados y conocidos como glucogenosis también se caracterizan por acumulaciones de glucógeno; en estas enfermedades, ciertos defectos enzimáticos en la síntesis o la degradación del glucógeno provocan depósitos masivos, con lesión secundaria y muerte celular. Calcificación patológica Depósitos de Calcio Los depósitos de calcio o calcificaciones son frecuentes en muchas enfermedades. Según la constitución del tejido donde precipita el calcio y según exista o no alteración del metabolismo del calcio y de la calcemia, existen tres tipos de calcificación: calcificación distrófica, calcificación metastásica, y la calcificación de etiología desconocida o idiopática. Mecanismo de calcificación: Formación de hidroxiapatita (10 Ca2+, 6 PO4, 2 OH). La calcificación puede ser intracelular o extracelular. Calcificación distrófica Se produce en los tejidos alterados, en zonas de necrosis, en exudados retenidos y en la arterioesclerosis. En tejidos alterados, se produce una disminución de pH, que el organismo intenta neutralizar precipitando el calcio. La calcemia suele ser normal (10 mg/100 mL) y los depósitos de calcio forman grandes masas. Con el tiempo se puede producir una osificación. Si esta calcificación ocurre en una célula aislada, el calcio se acumula formando cuerpos redondos con capas concéntricas llamados cuerpos de Psamoma. Este tipo de calcificación es el que aparece en las placas de arterioesclerosis. Calcificación metastásica Se debe al aumento de la calcemia (hipercalcemia) debido a la movilización de calcio de otras áreas. Puede deberse a un hiperparatiroidismo, a una hipervitaminosis D (por lo que aumenta la absorción de Ca) o a una destrucción masiva de hueso. Resultado de todo esto es el aumento de la calcemia por encima de 10 mg/100ml. Calcificación patológica 9 Acumulaciones_Intracitoplásmicas Las cuatro causas principales de la hipercalcemia son: 1. Incremento de la secreción de la hormona paratiroidea. 2. Destrucción osea masiva. 3. Trastornos relacionados con el aumento de la vitamina D. 4. Insuficiencia renal, que desencadena un hiperparatiroidismo secundario. Los cristales de calcio precipitan en medios ácidos, comenzando en las membranas basales y fibras elásticas. En el riñón, esta acumulación puede desencadenar una insuficiencia renal tubular, y la formación de cálculos. En el pulmón, el calcio se deposita en la pared de los alveolos, en el estómago, se acumula en relación con las glándulas profundas del cuerpo y fundus gástricos y en los vasos sanguíneos (puede llegar a provocar úlceras estomacales). Morfología de la calcificación metastásica: La calcificación metastásica puede producirse en cualquier lugar del cuerpo, pero afecta sobre todo a los tejidos intersticiales del árbol vascular, los riñones, los pulmones y la mucosa gástrica. Morfológicamente, los depósitos de calcio se parecen a los de calcificación distrófica. Aunque, en general, no provocan trastornos clínicos, las calcificaciones extensas en los pulmones pueden originar alteraciones radiológicas llamativas e insuficiencia respiratoria, mientras que los depósitos masivos en riñones (nefrocalcinosis) pueden dar lugar a lesión renal. Calcificación idiopática No tiene relación ni con hipercalcemia ni con alteración de los tejidos, su causa es por tanto, desconocida. En la calcicosis localizada aparecen calcificaciones del tejido celular subcutáneo. La calcicosis intersticial se caracteriza por el depósito de calcio alrededor de las articulaciones. La miositis osificante afecta al músculo estriado después de un traumatismo, y se caracteriza por la formación de tejido óseo. La osificación y calcificación es completa en la periferia de la lesión e incipiente en el centro. MORFOLOGIA Con independencia de su localización, las sales de calcio se aprecian a simple vista como gránulos finos o masas de color blanco, a menudo percibidos como depósitos arenosos. A veces, un ganglio linfático tuberculoso se convierte, de hecho, en una piedra. Histológicamente la calcificación aparece como un depósito basófilo intracelular o extracelular. Con el tiempo, puede formarse hueso heterotópico en el foco de calcificación. Degeneración hialina Es la homogeneización de los espacios extracelulares por la desnaturalización del colágeno o por el depósito de sustancias de aspecto eosinófilo o vítreo. NO se trata de ningún patrón específico de acumulación sino una imagen histológica descriptiva de un cambio en los tejidos que tiene un aspecto homogéneo, cristalino y de color rosa. • Acumulación intracelular de proteínas: Cuerpos de Russel, hialina de Mallory ... • Hialina extracelular: Fibrosis del colágeno en las cicatrices viejas, Hipertensión de larga duración, Diabetes méllitus, Amiloidosis ... En las cicatrices antiguas, en algunas cicatrices hipertróficas (queloide) y en tumores mesenquimales, el colágeno precipita tras la fibrinólisis por acidosis titulares. El resultado es que el colágeno conserva su estriación transversal, pero no forma haces, a veces, llega a degradarse y pierde hasta la estriación. Degeneración hialina 10 Acumulaciones_Intracitoplásmicas 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 está 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 último aspecto. Muchas de las funciones celulares se ven mermadas con el paso de los años, como por ejemplo: • La reducción de la fosforilación oxidativa por parte de las mitocondrias. • La reducción en la formación de receptores celulares, proteínas estructurales, factores de transcripción. • Activación de genes específicos: c-fos,Rb inducen la inhibición del crecimiento. • Disminución de la longitud de los telómeros. • Radicales libres. Esta teoría se basa en un fenómeno común que se produce en las células vivas de los organismos aerobios (aquellos que necesitan del oxígeno para vivir), el de los procesos o reacciones químicas de oxidación-reducción. Estas reacciones químicas, presentes en la mayoría de las vías metabólicas celulares, generan los llamados radicales libres, en especial los radicales libres de oxígeno (peróxido, superóxido e hidroxilo). Estos radicales libres se combinan a su vez con múltiples reacciones celulares y su acumulación produce alteraciones de la función celular que causan su muerte. Para evitar estos efectos, las células disponen de los llamados sistemas aclaradores, sistemas enzimáticos como la superóxido dismutasa o la catalasa. • Alteración en la inducción de proteínas de shock térmico (Hsp70). Estas células envejecidas tienen problemas para reparar las lesiones cromosómicas y para captar nutrientes. En definitiva, se produce una acumulación progresiva de lesiones subletales que pueden llevar a la muerte celular o al menos a la disminución de la capacidad de respuesta celular a la acción de las noxas. Una de las señales morfológicas de que una célula está envejeciendo, es el acúmulo del pigmento lipofucsina (anteriormente descrito) además de unos núcleos anormales, deformación del Aparato de Golgi, y otros procesos. Hay diversas teorías para explicar el envejecimiento celular, pero las más recientes son: la teoría del reloj, y la exposición continua a factores exógenos. Teoría 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 implicaría que esos telómeros acortados, supusiesen una señal para la interrupción del crecimiento, haciendo así, envejecer a la célula. • 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 está Envejecimiento celular. Mecanismos del envejecimiento celular 11 Acumulaciones_Intracitoplásmicas trabajando en su búsqueda en los mamíferos. Acontecimientos metabólicos, lesión genética y envejecimiento Tras observar que en especies inferiores con metabolismos más rápidos, la vida es más corta, se ha concluido que el ciclo vital de una especie, está limitado por un consumo metabólico fijo 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 modificaciones 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 de defensa antioxidantes que posee nuestro cuerpo, como la vitamina E, por ejemplo. Un punto importante, sería 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 células 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 el envejecimiento celular también se produce la activación de genes específicos de los cromosomas 1 y 4 (c-fos, Rb... que inducen la inhibición del crecimiento) y se produce una alteración en la inducción de proteínas de shock térmico: Hsp70. En conclusión, el equilibrio entre la lesión 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 acúmulo de lesión, o aumentar la respuesta frente a las lesiones ya existentes, podríamos retrasar el envejecimiento. Bibliografía • Patología Estructural y funcional. Robbins. Ed. Mc-Graw-Hill Interamericana. 6ª Edición. • Patología Humana. Robbins. Ed. Elservier. 7ª Edición. 2004 Bibliografía 12
