Aula de Biopatologia Regeneração e Cicatrização Prof. Fernando Schmitt Aula desgravada por: Rita Mendes e Chiara Rodriguez 16 de Outubro de 2006 A cicatrização e regeneração não são processos degenerativos, nem neoplásicos, logo têm de ser enquadrados no processo inflamatório. Quando se inicia um processo inflamatório, que é sempre um mecanismo de defesa contra um agente agressor, simultaneamente, também se dá início aos mecanismos desencadeadores de cicatrização e regeneração. Nos casos da pneumonia (inflamação), corte na pele (trauma seguido de inflamação) ou um enfarte do miocárdio (necrose isquémica seguida de inflamação), o processo envolvido é comum: inflamação, embora o agente agressor não seja o mesmo. Mas a inflamação vai evoluir de forma distinta, no que diz respeito à regeneração e à cicatrização. Se um corte na pele, vai levar a cicatriz, ou não, depende da extensão da lesão. Um corte superficial na pele, em geral não leva à cicatrização, o mesmo não acontece num corte mais profundo. Já o enfarte do miocárdio leva sempre à cicatrização. Assim, outro ponto importante da cicatrização (para além da extensão) é o órgão, o tipo de células que o constitui. A reparação processa-se de duas formas: - Regeneração - Cicatrização O que vai depender para que uma reparação se processe por regeneração ou cicatrização, é: -extensão da lesão -órgão lesado 1
Morte Celular REPARAÇÃO Regeneração Cicatrização Processo pelo qual as células que morreram, devido à agressão, são substituídas pelas células do parênquima do mesmo órgão Processo em que as células lesadas não são substituídas por células parenquimatosas, mas por tecido fibroso: cicatriz. Estes mecanismos não se excluem mutuamente, ou seja, após lesão, no mesmo tecido pode haver regeneração e cicatrização. Estas lesões foram reparadas de maneira diferente: Imagem dum pulmão com pneumonia(robbins Basic Pathology 7th edition, pag 481, Figura 13-24): Embora exista algum enfisema, os alvéolos estão vazios (cheios de ar). O pulmão está perfeitamente normal. Não se sabe se este indivíduo já teve pneumonia no passado, porque o pulmão quando é agredido num indivíduo imunocompetente a reparação da lesão processa-se por regeneração. Há substituição do tecido morto, limpeza do processo inflamatório e não fica nenhuma marca, nenhuma cicatriz. Imagem dum coração com enfarte do miocárdio (Robbins Basic Pathology 7th edition, pag 369, Figura 11-5): Este coração tem fibrose. A parede ventricular está extremamente adelgaçada, o músculo morreu e foi substituído por tecido conjuntivo fibroso, ficando uma cicatriz. A reparação do enfarte do miocárdio fez-se por cicatrização. Outro exemplo de reparação por cicatrização é a Artrite Reumatóide, em que as articulações sofrem um processo inflamatório, há destruição destas, e o tecido é substituído por fibrose. 2
Se vai haver ou não cicatrização depende de: -Tipo de tecido -Intensidade da agressão -Manutenção da membrana basal, do esqueleto do tecido. Há muitos anos, que se sabe que o fígado tem capacidade de regeneração, como nos é relatado na Lenda do Prometeu. Prometeu roubou o fogo aos Deuses, e por isso foi acorrentado. Durante o dia os abutres comiam o seu fígado, e à noite este regenerava-se. E vocês perguntam porque é que eu não posso beber beber beber e o fígado não regenera, tem que existir a maldita da cirrose! Porquê? (não Mariana, esta não é nenhuma indirecta para ti...) De certeza que beber é menos agressivo que o abutre do Prometeu! Porque é que o fígado, sendo um órgão por excelência de regeneração, leva a cirrose devido ao alcoolismo crónico? O próprio termo cirrose significa fibrose. O que acontece é que antes de chegar a cirrose o alcoolismo crónico provocou um processo inflamatório: Hepatite alcoólica. E a partir desta é que evoluiu para cirrose. Mas neste processo inflamatório há destruição da membrana basal, e portanto o fígado regenera. Só que regenera duma forma desordenada: forma nódulos. Esses nódulos cercados por fibrose constituem a Cirrose Hepática. 3
Ponto de situação A regeneração depende: -do tipo de tecido -da intensidade da lesão -manutenção da estrutura prévia do tecido Os tecidos são classificado de acordo com a capacidade de proliferar, com a capacidade das células entrarem no ciclo celular, não no período embrionário, mas no período da vida adulta. Existem células que estão em G0, em fase quiescentente, e que quando são estimulados proliferam. Como por exemplo, o hepatócito, que é uma célula estável. Na vida adulta tem muito pouco potencial proliferativo, a não ser que seja estimulado a proliferar. Existem outras células que estão continuadamente no ciclo celular: sempre em replicação, como por exemplo, as células da epiderme. Estas são chamadas células lábeis. Outro exemplo é a mucosa intestinal, as suas células estão em contínua proliferação a partir das criptas, migram e descamam para o lúmen. A medula óssea é outro tecido lábil. As células sanguíneas são destruídas a nível do baço e do sistema macrofágico-monocítico, removidas e repostas imediatamente a partir das células mãe que estão na medula óssea. Existem tecidos que na vida adulta muito dificilmente reentram no ciclo celular, por isso não são capazes de se dividir, como por exemplo os miócitos e os neurónios, que são chamadas de células permanentes. Assim, entende-se porque é que o enfarte do miocárdio não se faz por regeneração, mas por cicatrização. As células vizinhas não têm capacidade de proliferar e substituírem a área lesada. Talvez no futuro, quiçá, poderemos colocar na área de enfarte, células estaminais, capazes de se diferenciar em miócitos cardíacos e que possam repovoar aquela área sem células (como talvez no futuro, quiça o slb poderá ser campeão outra vez!), mas por enquanto ainda é ficção científica!!!!! (isto já não fui eu que disse!) e estas células ainda são consideradas células permanentes. 4
Classificação dos tecidos/células de acordo com o potencial proliferativo: Lábeis: células que estão em contínuo processo de proliferação Ex: pele, mucosa e medula óssea Estável: células quiescentes com baixo potencial proliferativo, mas quando estimuladas entram em proliferação Ex: parênquima do fígado, do rim e do pâncreas, células endoteliais, fibroblastos e músculo liso Permanentes: dividem-se preferencialmente no período embrionário Ex: neurónios e músculo cardíaco A evolução dum processo inflamatório pode ser distinta: Lesão tecidular (morte celular) Reacção inflamatória Lesão mínima e resolução da inflamação Lesão tecidular maior e resolução da inflamação Células lábeis/estáveis Células permanentes Organização por fagócitos formação do tecido de granulação Resolução ou Regeneração Reparação por cicatrização 5
Se um tecido for constituído por células lábeis, ou estáveis vai haver regeneração. Porque o tecido é capaz de reparar por proliferação aquelas células que morreram. Mas no caso de ser um tecido constituído por células permanentes, mesmo que a intensidade da agressão seja pequena, vai haver reparação por cicatrização. Se a lesão tecidual for extensa, vai haver grande destruição do tecido, mesmo que isto aconteça num tecido de células lábeis e estáveis, isto pode evoluir para uma reparação por cicatrização, dependendo da intensidade da agressão. É o que acontece quando há formação do tecido de granulação, após um processo inflamatório, a reparação faz-se por cicatrização. Outro factor importante é a matriz extracelular, que contribui para a sustentação e conexões da célula com o tecido conjuntivo. Se esta matriz for extensamente lesada a reparação faz-se por cicatrização. Depois da morte de um conjunto de células num tecido, as células lábeis ou estáveis da vizinhança são estimuladas a crescerem ou a proliferarem para substituírem as células mortas. Os estímulos, para as células entrarem no ciclo celular, são os mediadores químicos e factores de crescimento. Estes últimos são os maiores estimuladores positivos para as células proliferarem. Os factores de crescimento podem ser libertados: (Robbins Basic Pathology 7th edition, pag 65, figura 3-4) -pelas células inflamatórias efeito parácrino -podem chegar ao local pela corrente sanguínea efeito endócrino -pela própria célula efeito autócrino Quando as células começam a proliferar, a regenerar, esse crescimento não se pode dar de forma descontrolada e ilimitada, porque se não forma-se um tumor. A proliferação não controlada é um princípio básico das neoplasias. Por isso tem de haver estímulos negativos para parar a proliferação. Um dos estímulos negativos mais potentes é a chamada inibição por contacto. Ou seja, quando as células começam a proliferar e começam a entrar em contacto umas com as outras (suas 6
malandras!!!), desenvolvem ligações célula a célula, e isso é um potente estímulo para que a proliferação páre. Numa placa de cultura de células não neoplásicas, as células vão proliferar até ocuparem toda a placa, depois páram de crescer porque há inibição por contacto. Se forem células neoplásicas, elas não param de crescer (comem muito danoninho!), vão crescer umas sobre as outras e algumas delas vão começar a morrer, porque numa placa de cultura não há nutrição suficiente para manter aquele crescimento celular. Modo de actuação dos factores de crescimento: (Robbins Basic Pathology 7th edition, pag 66, figura 3-5) os factores ligam-se a receptores que estão na membrana da célula, que em geral é um receptor transmembranar, com um domínio extracelular, intramembranar e intracelular. Depois da ligação do factor de crescimento ao receptor há activação da fosforilação de proteínas dentro da célula. Este é o mecanismo mais potente de sinalização dentro da célula, é uma cascata de fosforilação. Uma proteína vai fosforilando a outra até que o último target entra no núcleo, liga-se ao DNA e activa a transcrição de determinado gene. Este gene pode, por exemplo, levar uma célula a entrar no ciclo celular e participar na produção das proteínas do fuso mitótico. Imagem dum corte histológico da pele, uma cicatriz recente... Há uma zona em que a epiderme está muito espessada, há proliferação para fecharem a ferida, em que no princípio o crescimento é muito exagerado. Mas depois algumas destas células vão morrer, por apoptose, e a espessura da epiderme fica normal. Os principais factores de crescimento são: EGF (factor de crescimento epidérmico) -actua nas células epidérmicas, endoteliais, fibroblastos -estimula a angiogénese, a proliferação celular e a síntese de colagénio PDGF (factor de crescimento das plaquetas) -actua sobre os macrófagos, células epiteliais e o músculo liso -quimiotaxia (atrai macrófagos para a área de inflamção) e proliferação dos fibroblastos 7
FGF (factor de crescimento dos fibroblastos) -é produzido principalmente pelos macrófagos -estimula a angiogénese, a proliferação celular e a síntese de colagénio VEGF (factor de crescimento endotelial vascular) -produzido pelas próprias células endoteliais -o mais importante estimulador da angiogénese TGF-α (factor de crescimento transformador α) TGF-β (factor de crescimento transformador β) produzido pelos macrófagos, endotélio e plaquetas inibe o crescimento das células epiteliais estimula a proliferação e quimiotaxia dos fibroblastos papel na fibrinogénese Interleucinas: células inflamatórias Induzem a proliferação e quimiotaxia de fibroblastos Matriz extracelular Um elemento muito importante durante a reparação celular e que precisa de se manter íntegro para que ocorra regeneração é a matriz extracelular. Esta consiste basicamente, em proteínas estruturais fibrosas (que incluem vários tipos de colagénio e glicoproteínas de adesão), e numa matriz intersticial constituída por proteoglicanos. A matriz extracelular tem um papel muito importante na estimulação da proliferação e diferenciação celular, direcciona a migração celular entre os tecidos e permite a adesão das células aos tecidos. As células parênquimatosas ligam-se à matriz extracelular através de integrinas. Assim, as integrinas, medeiam o contacto entre as células e a proteínas da matriz (colagénio e fibronectina) e permitem, também a transmissão de estímulos da matriz para o núcleo da célula. Estes estímulos induzem proliferação, diferenciação e síntese de proteínas que interferem na migração celular. 8
Conclusão: a matriz é um elemento extremamente activo e dinâmico. Para que se processe a reparação, regeneração e cicatrização é essencial a comunicação entre as células do parênquima e os elementos da matriz. Cicatrização Ocorre cicatrização: num tecido constituído predominantemente por células permanentes, se o dano tecidular for extenso e/ou se afectar a matriz extracelular. Fases da cicatrização: Indução da resposta inflamatória pela lesão É nesta fase que se forma o tecido de granulação que é um tecido muito edematoso, rico em vasos, com angiogénese muita activa, com muitas células inflamatórias e com uma matriz muito laxa. A formação deste tecido é o primeiro fenómeno que ocorre quando se vai originar uma cicatriz (não confundir com granuloma, que é característico dum processo inflamatório crónico). Regeneração das células parênquimatosas Migração e proliferação das células parênquimatosas e do tecido conjuntivo Síntese das proteínas da matriz extracelular Remodelação dos elementos do parênquima para restaurar a função Remodelação do tecido conjuntivo Três mecanismos essenciais que ocorrem durante o processo de cicatrização: Angiogénese Estímulos à formação de novos vasos sanguíneos, estímulos esses que são levados a cabo por factores de crescimento como o VEGF/ FGF/ EGF/ CPA/ PDGF- beta. Por outro lado este processo pode ser inibido por estatinas, a trombospondina e o P53. Fibroplasia 9
Quando há indução da resposta inflamatória, na primeira fase, há regeneração das células parênquimatosas. Depois dá-se migração e proliferação, (se for um tecido que o permita) tanto das células parênquimatosas como das células do tecido conjuntivo, principalmente dos fibroblastos. Então, na fibroplasia há migração e proliferação dos fibroblastos no local da lesão. As células inflamatórias são a principal fonte de factores de crescimento (FGF), que chamam os fibroblastos e os induzem a proliferar e a produzir matriz. Até que se cessa a proliferação dos fibroblastos, para evitar a formação de neoplasias. Remodelação Devido a grande proliferação celular e à desorganizada secreção de matriz extracelular é essencial a existência de um processo que organize a cicatriz, processo denominado remodelação. Este processo é regulado por metaloproteínases (metalo, porque são dependentes de metais para funcionar, como o zinco) e a sua função é a degradação do colagénio. Os TIMPs (tissue inhibitors of metaloproteinase) são activados conjuntamente com as metaloproteínases, e sua função é regular o dempenho destas. Para além dos TIMPs, existem outros inibidores das metaloproteinases, como o TGF- beta e os corticosteróides. Por outro lado, o PDGF, o IGF, as citocinas (interleucinas e TNF) estimulam a síntese das metaloproteínases. Cicatrização 1ª intenção 2ª intenção + Organização Reparação Formação de cicatriz + + + 10
Tipos de cicatrização Existem dois tipos de cicatrização: a cicatrização por primeira intenção e a cicatrização por segunda intenção. A diferença básica entre estes dois tipos é a intensidade (de organização, de reparação, de formação de cicatriz). Um exemplo clássico de cicatrização por primeira intenção é quando é feito um corte na pele durante uma cirurgia e os bordos da ferida são aproximados (por exemplo, com pontos). A perda de tecido neste caso é muito pequena, e daí há menos organização, menos formação de tecido conjuntivo. Uma cicatrização por segunda intenção é quando a ferida é muito grande, os bordos da ferida não são aproximados, vai haver mais organização, mais deposição de colagénio, mais formação de cicatriz. Factores que influenciam a cicatrização Estes factores podem ser extrínsecos ou intrínsecos ao organismo. Factores extrínsecos: Má nutrição: indivíduos mal nutridos têm dificuldade em formar cicatriz devido à ausência de certas proteínas, metais (como o zinco, importante para o funcionamento das metaloproteinases) e vitaminas (como a vitamina C) que são importantes para a síntese de colagénio. Isquemia tecidual: vai haver dificuldade em chegarem células inflamatórias, à zona lesada, logo vão existir menos factores que estimulem a proliferação dos fibroblastos e a síntese de colagéneo. Infecção: dano tecidual constante e reacção inflamatória persistente Presença de corpos estranhos: inflamação e infecção persistente Uso de esteroídes sistémicos Diabetes: porque causa isquemia e aumenta a susceptibilidade a infecções Desnervação Factores intrínsecos: Tipo de tecido lesado: lábil, estável ou permanente Localização da lesão: cavidade pleural, peritoneal, sinovial Aberração do crescimento celular e produção de matriz extracelular: cicatriz hipertrófica, queloídes e granulomas piogénicos 11
Reacções imunológicas/auto imunes que resultam em estimulação persistente da fibrogénese: reumatóide, cirrose, fibrose pulmonar (Robbins Basic Pathology 7th edition, pag 76, figura 3-15) Um quelóide é uma forma exagerada de cicatrização. A cicatriz em vez de parar, inibir o crescimento, inibir a deposição de colagénio, não pára de crescer e forma uma espécie de tumoracção. Existe provavelmente uma predisposição genética para a formação de quelóides. Para tratar um quelóide administra-se corticosteróides na periferia do quelóide para inibir os TIMPs. Também existem reacções imunológicas ou auto imunes que estimulam persistentemente a deposição de colagénio nos tecidos, um exemplo clássico é a artrite reumatóide, que pode levar à deformação acentuada das articulações. Resumo: Fiquem com esta mensagem!: Os processos de reparação dependem do tipo de células que constituem um tecido, dependem da intensidade da agressão e se a matriz extra celular ficou intacta ou não. Lesão celular Cél. Lábeis/ estáveis Cél. permanentes Morte celular com MEC normal Morte celular com destruição da MEC Morte celular Regeneração Cicatrização Chiara Rodriguez Rita Mendes Turma 3 PS: Ler a aula com sotaque original de quem a leccionou...(tem muito mais piada!) 12