Ipotrofia, Ipossia e Radicali Liberi: Adattamenti Cellulari e Tissutali

QUIZ

1) Cos'è l'ormesi? a) Un processo biologico che coinvolge la sintesi delle proteine b) Un processo biologico in cui gli organismi rispondono diversamente a una sostanza dannosa in base alla sua concentrazione c) Un processo biologico in cui gli organismi non rispondono alle stimolazioni esterne d) Un processo biologico che coinvolge la divisione cellulare Risposta: B 2) Qual è la principale funzione delle proteine chaperon nelle cellule? a) Proteggere le cellule dai raggi UV b) Promuovere la replicazione del DNA c) Aiutare il corretto ripiegamento delle proteine d) Correggere gli errori della sequenza amminoacidica Risposta: C 3) Quali sono gli eventi alla base dell'ipertrofia muscolare in risposta all'allenamento aerobico? a) Aumento del numero di fibre muscolari b) Aumento delle dimensioni delle cellule muscolari c) Aumento dell'apporto di ossigeno ai muscoli d) Aumento della biogenesi mitocondriale e) Attivazione di mTOR A) 2-3-4-5 B) 1-2-3-4-5 C) 2-4 D) 1-3-4 E) 1-3-5 Risposta: C 4) Qual è la definizione di ipertrofia? a) Un aumento del numero delle cellule in un tessuto b) Una diminuzione delle dimensioni delle cellule in un tessuto c) Un aumento delle dimensioni e del numero delle cellule in un tessuto d) Un aumento delle dimensioni delle cellule in un tessuto Risposta: D

IPERTROFIA CARDIACA

Il muscolo cardiaco è un muscolo striato e, come il muscolo scheletrico, può andare incontro a ipertrofia. Quando si assiste a uno stress causato da un aumento di carico (precarico o postcarico) l'unica strategia di adattamento possibile per il cardiomiocita è andare incontro ad ipertrofia. L'immagine in basso a sinistra (fotografia più a sinistra) illustra quella che prende il nome di ipertrofia concentrica perché le cellule che aumentano di volume restringono il lume ventricolare. Andando ad analizzare questa situazione al microscopio si osserva un aumento dei poliribosomi, aumento di rRNA e riduzione della degradazione proteica.

Patogenesi dell'ipertrofia ventricolare sinistra

Questo schema (Possibile domanda d'esame) è fondamentale per spiegare la patogenesi dell'ipertrofia ventricolare sinistra. La risposta ipertrofica del cardiomiocita può essere causata da diversi fattori come stenosi o insufficienza della valvola aortica, ma anche ipertensione. Uno degli stimoli da tenere sempre in conto è quindi lo stimolo meccanico. Lo stiramento di membrana è percepito dalle integrine e da canali transmembrana specialmente della famiglia dei TRPC (transient receptor potential channel). Nella trasduzione del segnale sono coinvolti anche fattori di crescita prodotti dal cardiomiocita stesso (es: IGF) e agonisti esterni (es: ormoni). Nel soggetto iperteso è fondamentale il ruolo del sistema renina- angiotensina-aldosterone perché l'angiotensina trova i suoi recettori a livello del cardiomiocita e attiva una cascata traduzionale che induce la sintesi proteica. In seguito alla collaborazione di questi fattori può iniziare la via di trasduzione del segnale. Vengono quindi attivati diversi fattori trascrizionali che inducono la sintesi di proteine contrattili e proteine contrattili fetali (es: a actina cardiaca) molto più performanti rispetto a quelle presenti nell'adulto. Questi eventi andranno a loro volta a stimolare la produzione di fattori di crescita che potranno interagire coi rispettivi recettori di membrana (es: IGF). Così come nell'ipertrofia muscolare scheletrica, mTOR gioca un ruolo importante anche in quella cardiaca in quanto è essenziale per la sintesi proteica. I cardiomiociti, essendo cellule perenni, non hanno altre possibilità che non siano l'ipertrofia e al fine di nutrire adeguatamente le cellule che compongono la parete ipertrofica, è necessaria la formazione di una nuova rete capillare.

Ipertrofia del muscolo scheletrico cardiaco (istologia)

Il lume del ventricolo e la capacità di accumulare sangue sono molto ridotti e il tessuto non è adeguatamente perfuso a causa dell'ipertrofia, perciò, potrebbe andare incontro ad un quadro di ischemia. Questo significa che la risposta adattativa ha una fase di resistenza, ma non è una risposta eterna perché prima o poi si verificano delle alterazioni tali da sfociare in uno scompenso.

Remodelling cardiaco: fisiologico e patologico

Le ipertrofie però non sono tutte uguali. La condizione di ipertrofia caratteristica di un soggetto iperteso o con problemi valvolari è irreversibile e molto diversa dalla condizione di ipertrofia cardiaca parafisiologica degli sportivi. Il cuore dello sportivo è infatti caratterizzato da un'ipertrofia di tipo reversibile caratterizzata da un ispessimento della parete non accompagnato variazioni di volume ventricolare così che la funzionalità cardiaca possa essere mantenuta. Un'altra differenza che caratterizza questi due tipi di ipertrofia fa riferimento ai processi molecolari necessari per causarla. Nel cuore d'atleta IGF1 si lega a IGF1R attivando una via che passa tramite l'inositolo-3-fosfo chinasi per attivare una serina/treonina chinasi (Akt1) che causa l'ipertrofia fisiologica. In un soggetto iperteso, invece, sono coinvolti anche fattori neuroormonali (angiotensina II, endotelina ET-1 ... ) che stimolano dei recettori G di membrana attivando la calcineurina che a sua volta attiva fattori trascrizionali (NFAT) che portano a ipertrofia. Se la condizione di ipertrofia si protrae nel tempo la rete capillare neo formata non risulta sufficiente a far fronte alle richieste nutrizionali ed è proprio questo squilibrio a generare scompenso: il miocardiocita, non adeguatamente sostentato, va incontro ad una serie di alterazioni tali da portarlo a morte, come nella necrosi che caratterizza l'infarto del miocardio.

IPERPLASIA

Oltre all'ipertrofia, l'altro meccanismo adattativo che interessa le cellule dei tessuti capaci di mantenere l'attività proliferativa è l'iperplasia, ovvero l'aumento estremamente ordinato del numero di cellule.

Iperplasie fisiologiche

Iperplasie fisiologiche: l'aumento del numero di cellule delle ghiandole mammarie su base ormonale nelle donne durante l'allattamento.

Iperplasie parafisiologiche compensatorie

Iperplasie parafisiologiche compensatorie: le cellule stabili dopo la nascita possono proliferare in caso di necessità. Alcuni esempi possono essere le cellule del fegato che si rigenerano in seguito a epatectomia oppure le cellule del midollo osseo che in alta quota sono spinte a produrre più globuli rossi per consentire un apporto di ossigeno adeguato. Un altro esempio di iperplasia adattativa fa riferimento alle cellule del sistema immune che sono spinte a moltiplicarsi per la difesa contro il non self.

Iperplasia patologica

Iperplasia patologica: le più comuni sono l'iperplasia endometriale e l'iperplasia prostatica. Nell'endometrio l'iperplasia può essere fisiologica (causata da estrogeni), ma ciò può facilitare l'insorgenza di una neoplasia. L'iperplasia prostatica è frequente negli uomini di 50-60 anni ed è un evento che può causare problemi di minzione e aumenta il rischio di carcinoma alla prostata. L'iperplasia delle cellule emopoietiche del midollo si verifica in alcune forme di grave anemia e può provocare deformazioni a livello osseo oppure, ancora, nell'epidermide l'iperplasia determina inspessimenti con calli e psoriasi, una malattia cronica su base autoimmune che interessa la cute. L'iperplasia in relazione all'obesità è un caso particolare: ci può essere sia un aumento del numero degli adipociti, sia un aumento delle loro dimensioni. Gli adipociti possono andare incontro a iperplasia durante la gravidanza, nel primo anno di vita e nell'adolescenza. Nelle altre situazioni gli adipociti vanno incontro solo a ipertrofia.

IPOPLASIA E IPOTROFIA

Se le richieste funzionali diminuiscono, le cellule di devono adattare. Possono farlo attraverso una riduzione della dimensione delle cellule (atrofia o più correttamente ipotrofia) o attraverso una riduzione del numero di cellule (ipoplasia). I due processi possono coesistere. Quando si ritorna alle condizioni normali, si ripristinano le condizioni iniziali, quindi questi fenomeni sono reversibili.

Agenesia, aplasia e disgenesia

Si parla di agenesia quando non si ha la formazione di un nuovo organo, che rimane solo un abbozzo di cellule. L'agenesia è abbastanza frequente nel caso dei denti permanenti e del rene. Quando invece l'abbozzo originario di cellule embrionali c'è, ma il differenziamento in tessuto organo-specifico è alterato (non risponde agli stimoli di maturazione), si ha un quadro di aplasia. L'abbozzo c'è ma non si è differenziato. Può capitare che ci sia una aplasia del midollo osseo, che si svuota dei precursori emopoietici, determinando una minore presenza di piastrine, globuli rossi e bianchi. Disgenesia invece è un'alterazione avvenuta nel corso dello sviluppo e che determina un'organizzazione anomala della struttura del tessuto. L'alterazione può anche consistere in una delocalizzazione, ovvero la generazione ectopica di un tessuto. Nell'ipoplasia l'organo non raggiunge la sua dimensione definitiva. Nel disegno è rappresentata l'ipoplasia renale monolaterale. È una condizione relativamente frequente (1 neonato su 400) che può causare ipertensione nei bambini, con una possibile evoluzione in insufficienza renale. L'atrofia o ipotrofia indica una diminuzione del volume cellulare dovuto a una riprogrammazione dell'attività delle cellule. È una situazione generalmente asimmetrica causata da una ristrutturazione potenzialmente reversibile dell'attività delle cellule per facilitare la sopravvivenza e per adattarsi a una ridotta attività.