Adaptación

Bases biológicas
de la enfermedad
Bioingeniería - UNER
Cátedra de Fisiopatología
Prof. Dr. Armando Pacher
Dr. Roberto Lombardo
2003
Bases biológicas de la enfermedad
¿Cuáles son los niveles de estudio?
moléculas
c
comp. celulares
células
tejidos
órganos
sistemas
individuo
sociedad
Imagen topográfica y de la
conductancia de tres átomos
de gadolinio sobre una
superficie superconductora de
niobio. IBM
1 nm: 10-9 m = 0,001 mm
Bacteria: 1000 nm
Virus: 10-100 nm
Atomo: 0,01 nm
Nanotecnología: García NG, Rohrer H : www.fsp.csic.es/
Estudio de la Patología
• Nivel celular:
–
–
–
–
Lesión
Adaptación
Muerte celular
Neoplasia
• Nivel tisular:
–
–
–
–
Ateroma
Edema
Inflamación
Cicatrización
• Nivel sistémico:
– Fisiopatología respiratoria, cardíaca, neurológica, etc.
• Nivel individuo
• Nivel sociedad
*
Bases
Basesbiológicas
biológicasde
dela
laenfermedad
enfermedad
Conceptos
Conceptosgenerales
generales
Lesión
Lesióncelular
celular
Adaptación
Adaptacióncelular
celular
Muerte
Muertecelular
celular
Disfunción
Disfunción
Blancos
Blancos
Etiología
Etiología
Fisiopatología
Fisiopatología
Atrofia
Atrofia
Hipertrofia
Hipertrofia
Hiperplasia
Hiperplasia
Metaplasia
Metaplasia
Necrosis
NecrosisyyApoptosis
Apoptosis
Neoplasia
Neoplasia
Respuestas
Respuestastisulares
tisulares
Edema
Edema
Ateroma
Ateroma
Inflamación
Inflamación
Cicatrización
Cicatrización
Reparación
Reparación
Conceptos
Conceptos generales
generales
Salud
Salud
Enfermedad
Enfermedad
Un
Unestado
estadode
decompleto
completobienestar
bienestarfísico,
físico,mental
mentalyysocial,
social,
yyno
nosolamente
solamentelalaausencia
ausenciade
deenfermedad
enfermedadoodolencia
dolencia
Pérdida
Pérdidatotal
totalooparcial
parcialdel
delcompleto
completo
bienestar
bienestarfísico,
físico,mental
mentalyysocial
social
Expresión
Expresióndel
delgenoma
genoma
Individuo
Genoma humano
• Craig Venter y Francis Collins junto con numerosos colaboradores
secuenciaron el genoma humano en 2000.
• Es una “lista de materiales de construcción”, no un plano:
– Genes: 26.383 a 39.114 (Pares de bases: 3.000.000.000)
• Diferencias interespecies:
–
–
–
–
–
–
hombre:
mosca de la fruta
lombriz:
berro:
levadura:
bacilo TBC:
26.000 a 40.000
13.000
18.000
6.000
6.000
4.000
– Diferencia de 15.000 genes entre el hombre y la mosca *
Genoma humano y razas
• Análisis interracial:
genes idénticos: 99,99%
genes diferentes: 0,01%
diferencia: 1250 letras entre 3x109 pares de bases
Hay igualdad
entre las razas
Factores
Factores
ambientales
ambientales
Salud
Salud
Individuo
Enfermedad
Enfermedad
Noxas
Noxas
Factores ambientales
Condiciones de vida
Nutrición
Clima
Educación y Cultura
Medicina preventiva
Etc.
Mayores de 60 años
en % de la población. WHO-OMS 2002
Italia
Japón
España
Portugal
Inglaterra
Francia
USA
Argentina
China
India
México
Perú
>60a %
0
10
20
30
Espectativa de vida
al nacer
1910 - 2000
Algunos factores
considerados
según desarrollo
Algunas cifras locales
70
62
60
50
Población argentina
Pobre:
Indigente:
40
Pobres
Indigentes
36
30
flia. tipo con <$598/m
20
flia. tipo con <$252/me
10
0
Pobres
Indigentes
Niños pobres:
Adolescentes argentinos
Estudios secundarios
según ingresos (2000)
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
71%
92
76
64
Secundario
Fin secund.
23
Altos
Bajos
Egreso universitario: 7% de los matriculados
Factores
Factores
ambientales
ambientales
Salud
Salud
Individuo
Enfermedad
Enfermedad
Noxas
Noxas
Gran variabilidad biológica
No hay enfermedades,
sino enfermos
Conceptos generales
Terminología
Patología
• Etiología
• Etiopatogenia
• Anatomía patológica
– macroscópica
– microscópica
• Fisiopatología
• Semiología
• Clínica
– Prevención
– Diagnóstico
– Tratamiento
*
Bases
Basesbiológicas
biológicasde
dela
laenfermedad
enfermedad
Lesión
Lesióncelular
celular
Adaptación
Adaptacióncelular
celular
Muerte
Muertecelular
celular
Disfunción
Disfunción
Blancos
Blancos
Etiología
Etiología
Fisiopatología
Fisiopatología
Atrofia
Atrofia
Hipertrofia
Hipertrofia
Hiperplasia
Hiperplasia
Metaplasia
Metaplasia
Necrosis
NecrosisyyApoptosis
Apoptosis
situaciones
situaciones
fisiológicas
fisiológicas
célula
célula
normal
normal
apoptosis
apoptosis
equilibrio
equilibrio
homeostático
homeostático
adaptación
adaptación
estímulos
estímulosoo
agresiones
agresiones
reversible
reversible
lesión
lesión
irreversible
irreversible
necrosis
necrosis
Disfunción celular
• Situación en que la célula no cumple total o
parcialmente con su función específica.
•
Fenómeno dinámico y progresivo.
• Alteraciones tempranas funcionales, citoquímicas y
ultraestructurales.
• Alteraciones tardías al microscopio óptico.
• Etiologías más frecuentes:
• isquemia
• lesión química
• infecciones
*
Factores
Factores
etiológicos
etiológicos
En
En general
general
En
En particular
particular
Congénitos
Congénitos
Factores
Factores
etiológicos
etiológicos
Adquiridos
Adquiridos
(en
(en general)
general)
Idiopáticos
Idiopáticos
Factores etiológicos
(en particular)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Hipoxia
Agentes químicos
Agentes biológicos
Agentes físicos
Alteraciones genéticas
Reacciones inmunológicas
Desequilibrios nutricionales
Acumulación intracelular de substancias
Envejecimiento
Fármacos
Alteraciones psicosomáticas
Otros y asociaciones
*
Etiopatogenia
Los mecanismos mediante los cuales el
agente causal origina la enfermedad
Blancos
Blancos celulares
celulares
NN
Respiración
Respiraciónaeróbica:
aeróbica:fosforilación
fosforilaciónoxidativa
oxidativayyprod.
prod.de
deATP
ATP
II
VV
Membranas:
Membranas: equilibrio
equilibrioosmótico
osmóticoeeiónico
iónico
EE
LL
Síntesis
Síntesisproteica:
proteica:de
deproteínas
proteínasestructurales
estructuralesyyenzimáticas
enzimáticas
EE
SS
Aparato
Aparatogenético:
genético:secuencias
secuenciasyylocalizaciones
localizaciones
Reacciones
Reaccionesen
encascada
cascada
Alteración
Alteraciónde
dela
larespiración
respiraciónaeróbica
aeróbica
Disminución
Disminuciónde
deproducción
producciónde
deATP
ATP
Alteración
Alteraciónde
dela
labomba
bombade
desodio
sodio
Alteración
Alteracióndel
delequilibrio
equilibriode
deagua
aguaeeiones
iones
Alteración
Alteraciónde
desíntesis
síntesisproteica
proteica
Disfunción
Disfunción
celular
celular
Hipoxia: disminución de O2
El O2 no llega o no se aprovecha
Falta o dism. de sangre: ISQUEMIA
Arterioesclerosis
Tromboembolismo
Aumento de resistencia arteriolar
Alteraciones de microcirculación
Disminución de la presión de perfusión
Menor contenido de O2:
Atmósfera pobre en O2
Anemia
Intoxicación por monóxido de carbono (CO)
No captación celular de O2: Venenos
Glucosa
Glucosa
Citoplasma
Glucólisis
Piruvato
O2
Ciclo de
Krebs
Mitocondria
Cadena
respiratoria
producción
de 36 ATP
sin O2
Respiración
celular
Acido
láctico
producción
de 2
ATP
Acetil CoA
ATP
Mitocondria
ADP
O2
CO2 + H2O
Consecuencias de la hipoxia a nivel celular
Disminuye
Disminuye ATP
ATP
Disfunción
Disfunción
celular
celular
Hipoxia
Hipoxia
Altera
Altera membranas
membranas
Agentes químicos y fármacos
• Venenos: Bloquean las cadenas respiratorias
• arsénico, mercurio, etc.
• Contaminantes ambientales
• insecticidas, herbicidas, desechos industriales, etc.
• Estímulos sociales:
• alcohol, tabaco, psicodrogas
• Riesgos ocupacionales:
• Sílice, asbesto, carbón, etc.
• Fármacos: Automedicación e Iatrogenia
Agentes químicos
• Alteran la permeabilidad de la membrana:
Alteración de fosfolípidos
Unión con radicales de membrana
Alteración de enlaces fosfolípidos - proteínas
Agentes biológicos: Bacterias - Virus
secretan
secretan toxinas
toxinas
Bacterias
Bacterias
producen
producen yy liberan
liberan antígenos
antígenos
liberan
liberan toxinas
toxinas al
al morir
morir
Agentes biológicos: Bacterias - Virus
parásitos
parásitos intracelulares
intracelulares
Virus
Virus
alteran
alteran
ADN
ADN yy ARN
ARN
síntesis
síntesis proteica
proteica
división
división
celular
celular
neoplasia
neoplasia
Etiopatogenia
Los mecanismos mediante los cuales el
agente causal origina la enfermedad
Alteraciones
Alteracionesultraestructurales
ultraestructurales
Lesión
Lesión
celular
celular
Alteraciones
Alteracionesal
almicroscopio
microscopioóptico
óptico
Lesión
Lesión celular
celular
••Alteración
Alteraciónde
demembranas
membranas
Alteraciones
Alteraciones
ultraestructurales
ultraestructurales
••Cambios
Cambiosmitocondriales
mitocondriales
••Alteraciones
Alteracionesen
enel
elretículo
retículoendoplásmico
endoplásmico
••Daños
Dañoscromosómicos
cromosómicos
Lesión
Lesión celular
celular
Edema
Edemacelular
celular
Degeneración
Degeneracióngrasa
grasa
Alteraciones
Alteraciones
al
al
microscopio
microscopio
óptico
óptico
Aumento
Aumentode
deeosinofilia
eosinofilia
Disminución
Disminuciónde
deglucógeno
glucógeno
Cambios
Cambiosnucleares
nucleares
Autólisis
Autólisis
Calcificación
Calcificacióncelular
celular
situaciones
situaciones
fisiológicas
fisiológicas
célula
célula
normal
normal
apoptosis
apoptosis
equilibrio
equilibrio
homeostático
homeostático
adaptación
adaptación
estímulos
estímulosoo
agresiones
agresiones
reversible
reversible
lesión
lesión
irreversible
irreversible
necrosis
necrosis
muerte
muerte
celular
celular
Necrosis
Necrosis
Apoptosis
Apoptosis
Necrosis
• Etiología: Generada por estímulos
patológicos (hipoxia, hipertermia, virus,
etc.)
• Daño en la membrana plasmática y resto
de membranas celulares.
• Las enzimas de los lisosomas se vuelcan
en el espacio extracelular originando una
respuesta inflamatoria.
• El ADN se fragmenta tardíamente por
acción lítica.
*
Radiation Oncology Research
Laboratory of UCSF
Apoptosis
• Etiología: generada bajo condiciones fisiológicas
normales y anormales.
• Condiciones normales: desarrollo embrionario,
recambio celular normal, desarrollo del SNC,
disminución de secreción hormonal, etc.
• Condiciones anormales: agentes biológicos, físicos,
químicos, linfocitos T citolíticos, etc.
Apoptosis
• La célula participa activamente en su muerte:
“suicidio celular”
• Los pasos del proceso responden a un plan
prefijado genéticamente: “muerte celular
programada”.
• Degradación precoz del ADN nuclear.
• Las membranas celulares se fragmentan
produciendo vesículas que son fagocitadas
rápidamente.
•Al no volcarse las enzimas lisosómicas,
no hay inflamación ni se liberan
eventuales virus.
*
Centre François BACLESSE
Faculté de Médecine de CAEN
France
Necrosis y apoptosis
Radiation Oncology Research
Laboratory of UCSF
Necrosis
(Ejecutar necrosis.avi)
necrosis.avi
Radiation Oncology
Research
Laboratory of UCSF
Apoptosis
(Ejecutar celldeath.avi)
celldeath.avi
Radiation Oncology
Research
Laboratory of UCSF
injuria
Necrosis
Necrosis patológica
patológica
con
con inflamación
inflamación
muerte
muerte
celular
celular
Apoptosis
Apoptosis fisiológica
fisiológica oo
patológica
patológica sin
sin inflamación
inflamación
injuria
estímulo
Muerte
Muerte
celular
celular
por
por
necrosis
necrosis
B
B
aa
ll
aa
nn
cc
ee
lisis
lisis proteica
proteica
coagulación
coagulación proteica
proteica
calcificación
calcificación
Adaptación
Adaptación celular
celular
Atrofia
Atrofia
disminución
disminuciónde
detamaño
tamaño
Hipertrofia
Hipertrofia
aumento
aumentode
detamaño
tamaño
Hiperplasia
Hiperplasia
aumento
aumentode
denúmero
número
Metaplasia
Metaplasia
cambio
cambiode
detipo
tipocelular
celular
Atrofia
Atrofia celular
celular
Concepto:
Concepto:Menor
Menortamaño
tamañocelular
celularpor
pordisminución
disminuciónde
decomponentes
componentes
Etiología:
Etiología:isquemia
isquemia--inmovilización
inmovilización--menopausia
menopausia--denervación
denervación
Etiopatogenia:
Etiopatogenia:<<producción
produccióny/o
y/o>>degradación
degradaciónde
decomponentes
componentes
Fisiopatología:
Fisiopatología:disminuye
disminuyela
lafunción
funcióncelular
celular
Hipertrofia
Hipertrofia celular
celular
Concepto:
Concepto:Mayor
Mayortamaño
tamañocelular
celularpor
poraumento
aumentode
decomponentes
componentes
Etiología:
Etiología:mayor
mayortrabajo
trabajooofunción
función(útero
(úterográvido,
grávido,estenosis
estenosis
valvular,
valvular,ejercicio,
ejercicio,etc.)
etc.)
Etiopatogenia:
Etiopatogenia:>>producción
produccióny/o
y/o<<degradación
degradaciónde
decomponentes
componentes
Fisiopatología:
Fisiopatología:aumenta
aumentala
lafunción
funcióncelular
celular
Hiperplasia
Hiperplasia celular
celular
Concepto:
Concepto:Aumento
Aumentoen
enel
elnúmero
númerode
decélulas
células
Etiología:
Etiología:estímulo
estímulohormonal
hormonal(útero
(úterográvido,
grávido,piel,
piel,hepatocito,
hepatocito,etc.)
etc.)
Etiopatogenia:
Etiopatogenia:duplicación
duplicacióndel
delADN
ADNyymitosis
mitosis
Fisiopatología:
Fisiopatología:más
máscélulas
célulasrealizan
realizanla
lafunción
función
Metaplasia
Metaplasia celular
celular
Concepto:
Concepto:Cambio
Cambiode
decélulas
célulasadultas
adultaspor
porotro
otrotipo
tipocelular,
celular,también
también
adulto
adulto(ej.
(ej.cilíndrico
cilíndricociliado
ciliadoaaplano
planoestratificado)
estratificado)
Etiología:
Etiología:agresiones
agresionescrónicas
crónicas(epitelio
(epiteliotraqueal
traquealdel
delfumador,
fumador,
mucosa
mucosagástrica)
gástrica)
Etiopatogenia:
Etiopatogenia:lala agresión
agresiónaalas
lascélulas
célulasdesencadena
desencadenalos
loscambios
cambios
como
comomecanismos
mecanismosde
dedefensa
defensa
Fisiopatología:
Fisiopatología:se
sepierde
pierdela
lafunción
funciónnormal
normaldel
delepitelio
epitelio
(ciclíndrico
(ciclíndricociliado,
ciliado,mucoso,
mucoso,etc.)
etc.)
Displasia
Displasia (no
(no es
es una
una adaptación)
adaptación)
Concepto:
Concepto:Variación
Variaciónen
entamaño,
tamaño,forma
formayyorganización
organizaciónde
decélulas
célulasadultas
adultas
Etiología:
Etiología:agresiones
agresionescrónicas
crónicasque
quellevan
llevanaainflamación
inflamacióncrónica.
crónica.
Etiopatogenia:
Etiopatogenia:lala agresión
agresiónaalas
lascélulas
célulasmodifica
modificael
eltipo
tipocelular.
celular.
NO
Puedeser
serun
unestado
estadopreneoplásico
preneoplásico
NOES
ESUNA
UNAADAPTACION
ADAPTACION..Puede
Fisiopatología:
Fisiopatología:se
sepierde
pierdela
lafunción
funciónnormal
normaldel
deltejido.
tejido.
Bases
Basesbiológicas
biológicasde
dela
laenfermedad
enfermedad
Neoplasia
Neoplasia
Respuestas
Respuestastisulares
tisulares
Edema
Edema
Ateroma
Ateroma
Inflamación
Inflamación
Cicatrización
Cicatrización
Reparación
Reparación