Mecanismos de Injúria e Morte Celular Sumário I.Introdução II Apoptose III Necrose IV. Padrões Morfológicos 1. Necrose de coagulação 2. Necrose liquefativa 3. Necrose gangrenosa 4. Necrose caseosa 5. Necrose gordurosa 6. Necrose fibrinoide V. Reparo Tecidual VI. Conclusão I. Introdução A lesão celular ocorre quando as células são estressadas tão excessivamente que não são mais capazes de se adaptar, ou quando são expostas a agentes lesivos à sua natureza ou, em alguns casos, são prejudicadas por anomalias intrínsecas. Existem vários fatores que levam à lesão celular, os quais podem variar desde a violência física, como acidentes automobilísticos, até anomalias internas sutis. Alguns estímulos nocivos causam lesões, por exemplo: 1) privação de oxigênio (hipoxia); 2) agentes físicos (traumatismos mecânicos, extremos de temperatura, radiação e choque elétrico); 3 agentes químicos e drogas; 4) agentes infecciosos; 5) reações imunológicas; 6) defeitos genéticos e 7) desequilíbrios nutricionais. Os mecanismos responsáveis pela lesão celular são complexos, e há diversos princípios que são relevantes à maioria das formas dessas lesões, como: 1. A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de lesão, de sua duração e gravidade; 2. As consequências da lesão dependem do tipo, do estado e da adaptabilidade celular lesada; 3. A lesão celular é resultado de diferentes mecanismos bioquímicos que agem em vários componentes celulares essenciais; 4. Qualquer estímulo nocivo pode, simultaneamente, iniciar múltiplos mecanismos interconectados que lesam as células. 1
Do ponto de vista patológico, as lesões podem apresentar uma série de alterações bioquímicas que resultam em várias modificações morfológicas na célula, como a lesão isquêmica. Nesta lesão o citoesqueleto se dispersa, levando à perda da características ultraestruturais, como as microvilosidades, e formação da bolhas na superfície celular. Observa-se também formação de figuras de mielina, derivadas das membranas celulares em degeneração, dentro do citoplasma (em vacúolos autofágicoos) ou no meio extracelular. As mitocôndrias dessas células estão tumefatas, há perda de volume dessas organelas. A lesão isquemia-reperfusão é clinicamente importante, pois contribui para danos no tecido em infartos do miocárdio e cerebrais. Outro tipo de lesão é a química ou tóxica, que afeta principalmente o fígado, por isso há uma limitação no uso de terapia com drogas. II Apoptose Algumas lesões podem ser reversíveis, normalmente isso ocorre nos estágios iniciais ou nas formas leves de injúria, se o estímulo nocivo for removido. Mas quando o mecanismo de injúria persiste, a lesão torna-se irreversível e, com o tempo, a célula não consegue se recuperar, e então ocorre a necrose ou apoptose. A apoptose e a necrose são diferentes: 1) morfologicamente; 2) nos seus mecanismos e 3) em sua função na fisiologia e na doença. Enquanto a necrose é sempre um processo patológico, a apoptose auxilia em muitas funções fisiológicas e não é, necessariamente, associada à lesão celular. A apoptose é uma via de morte celular, na qual essas células ativam uma cascata de enzimas que culmina na degradação do seu próprio DNA, proteínas citoplasmáticas e nucleares. Morfologicamente, as células apoptóticas sofrem: retração celular; condensação da cromatina; o citoplasma fica mais denso; as organelas estão mais compactadas; formação de bolhas na superfície externa e no citoplasma. Posteriormente, ocorre uma fragmentação em corpos apoptóticos envoltos por membranas, compostas de citoplasmas e organelas, com ou sem fragmentos nucleares. Algumas células apoptóticas podem, inicialmente, apresentar tumefação em vez de retração. No final da apoptose, os corpos apoptóticos são fagocitados por fagóciotos profissionais e degradados por enzimas lisossômicas desses fagócitos. Exames histológicos mostram células apoptóticas como massas ovais ou redondas de citoplasma contendo fragmentos de cromatina nuclear densa. 2
A apoptose acontece durante a embriogênese e por toda a vida, pois é responsável por eliminar células envelhecidas ou potencialmente perigosas e indesejáveis. A apoptose pode existir em situações fisiológicas, que funcionam para eliminar células que não são mais necessárias e para manter nos tecidos um número constante das várias populações celulares. Mas a apoptose também pode ocorrer em condições patológicas, como: infecções; lesão do DNA (radiação, drogas citotóxicas e hipoxia); acúmulo de proteínas com estrutura conformacional anormal e atrofia patológica no parênquima de órgãos após a obstrução de ducto ( pâncreas, rins e parótidas). A apoptose pode ocorrer por sinais oriundos de vias distintas: via intrínseca ou mitocondrial e via extrínseca ou morte iniciada por receptor (p. ex. Fas/Fas ligante). III Necrose Diferentemente da apoptose, a necrose resulta da desnaturação de proteínas intracelulares e da digestão das células lesadas letalmente. As células necróticas são incapazes de manter a integridade da membrana e, por isso, seus conteúdos sempre extravasam, iniciando o processo inflamatório. Do ponto de vista morfológico, as células necróticas mostram eosinofilia aumentada, decorrente da perda do DNA e de proteínas citoplasmáticas. A célula necrótica possui uma aparência homogênea vítrea e, após a digestão de organelas citoplasmáticas por enzimas, o citoplasma torna-se vacuolado. Essas células mortas podem ser substituídas por massas fosfolipídicas grandes e espiraladas, chamadas de mielina derivadas das membranas celulares lesadas, e também podem sofrer calcificação. Quando um número grande de células morre, o tecido ou órgão é considerado necrótico, como no infarto do miocárdio. II Padrões Morfológicos A necrose tecidual possui vários padrões morfológicos distintos, citados abaixo. 1) Necrose de coagulação: é uma forma de necrose tecidual, onde os tecidos afetados exibem uma textura firme. A lesão desnatura as proteínas estruturais e enzimas, assim há formação de células anucleadas e eosinofílicas, e as células necróticas são removidas por fagocitose de células fagocíticas profissionais. Um exemplo é a isquemia 3
causada por obstrução em um vaso que supre um tecido, resultando em necrose por coagulação, exceto no cérebro. Uma área localizada de necrose de coagulação é chamada de infarto. 2) Necrose liquefativa: é caracterizada pela digestão das células mortas, resultando na transformação do tecido em uma massa viscosa liquida. É observada em infecções bacterianas locais ou em algumas infecções fúngicas. O material necrótico é, frequentemente, amarelo cremoso devido à presença de leucócitos mortos, e é chamado de pus. 3) Necrose gangrenosa: geralmente ocorre em um membro do corpo que tenha perdido o suprimento sanguíneo e que sofreu necrose. 4) Necrose caseosa: normalmente ocorre em focos de infecções tuberculosas. Tem aparência esbranquiçada na área de necrose, com uma grande quantidade de células rompidas ou fragmentadas e restos granulares amorfos dentro de uma borda inflamatória, chamada de granuloma. 5) Necrose gordurosa: se refere a áreas focais de destruição gordurosa, com liberação de lípases pancreáticas. Há uma produção de áreas brancas decorrentes de ácidos graxos liberados e combinados com cálcio. No exame histológico os focos de necrose exibem contornos sombreados de adipócitos necróticos, com depósitos de cálcio basofílicos, circundados por uma reação inflamatória. 6) Necrose fibrinoide: geralmente ocorre em reações imunes que envolvem vasos sanguíneos. Ocorre frequentemente quando complexos de antígenos e anticorpos são depositados nas paredes das artérias, formando imunocomplexos. A aparência é amorfa e rósea-brilhante, conhecida como fibrinoide. Todas essas lesões podem ser regeneradas, reparadas ou curadas. A regeneração resulta na restituição completa do tecido perdido ou lesado; o reparo pode restaurar algumas estruturas originais, mas pode causar desarranjos estruturais. A cura, na forma de regeneração ou reparo, ocorre praticamente após qualquer dano que cause destruição tecidual e é essencial para a sobrevivência do organismo. V. Reparo Tecidual A capacidade de regeneração de tecidos e órgãos inteiros nos mamíferos foi perdida ao longo da evolução. Porém, alguns órgãos ou tecidos lesados ou danificados apresentam 4
uma restituição da massa funcional que vem da reconstituição da forma original, e um bom exemplo é o fígado. A ressecção ou hepatectomia parcial do fígado desencadeia um processo de hiperplasia compensatória das células hepáticas, que restauram o órgão regenerando as células parenquimatosas danificadas. Quando a lesão tecidual é grave ou crônica e resulta no dano de células parenquimatosas e do arcabouço de estroma, a cura não pode ser efetuada por regeneração. Nesse caso, a cura ocorre por deposição de colágeno e outros elementos da matriz extracelular, promovendo a formação de cicatriz. Ao contrário da regeneração, que envolve a restituição dos componentes teciduais, o reparo é uma resposta fibroproliferativa. A substituição de células parenquimatosas de qualquer órgão por colágeno denomina-se cicatriz, por exemplo, no coração após o infarto do miocárdio. O reparo pela deposição de tecido conjuntivo inclui as seguintes características básicas: 1) inflamação; 2) angiogênese; 3) migração e proliferação de broblastos; 4) formação de cicatriz e 5) remodelamento do tecido conjuntivo. Na maioria dos processos de cura ocorre uma combinação de reparo e regeneração que podem ser influenciados por: 1) capacidade proliferativa das células do tecido; 2) integridade da matriz extracelular e 3) resolução da lesão e da inflamação. A cura de feridas cutâneas é dividida em três fases: inflamação, proliferação e maturação. A lesão inicial provoca adesão e agregação de plaquetas, formando um coágulo na superfície da ferida e levando à inflamação. Na fase proliferativa há a formação do tecido conjuntivo e reepitelização da superfície da ferida. Existe a cura por união primária ou por primeira intenção, que caracteriza o reparo de uma incisão cirúrgica limpa não infectada. A incisão provoca a morte de um número limitado de células epiteliais e células do tecido conjuntivo, bem como ruptura da continuidade da membrana basal. A reepitelização para fechar essa ferida ocorre com a formação de uma cicatriz relativamente fina. O processo de reparo é mais complexo em feridas de excisão, que criam grandes danos na superfície da pele, provocando perda excessiva de células e tecidos. A cura dessas feridas envolve uma reação inflamatória mais intensa, formação abundante de tecido de granulação e extensa deposição de colágeno, levando à formação de cicatriz substancial que geralmente se contrai. Essa forma de cura é chamada de cura por segunda intenção, ou união secundária. 5
Alguns fatores locais ou sistêmicos do organismo humano podem comprometer a cura da ferida, como: 1) nutrição; 2) estado metabólico; 3) estado circulatório e hormônios; 4) eatores mecânicos; 5) corpos estranhos; 6) infecções e 7) o tamanho, a localização e o tipo de ferida. Na cura das feridas podem surgir complicações e aspectos patológicos que podem ser agrupados em três categorias gerais: formação deficiente da cicatriz; formação excessiva dos componentes de reparo e formação de contraturas. A deposição de colágeno é parte normal do processo de cura. No entanto, a fibrose caracteriza uma deposição excessiva de colágeno e outros componentes da matriz extracelular em um tecido, geralmente em doenças crônicas. Os mecanismos básicos que ocorrem no desenvolvimento da fibrose associada a doenças inflamatórias crônicas são, geralmente, semelhantes aos mecanismos de cura de feridas cutâneas. É importante mencionar que o acúmulo de quantidade exuberante de exsudato de colágeno pode originar uma cicatriz elevada, proeminente, conhecida como queloide. A formação do queloide parece ser uma predisposição genética (hereditária), e esta condição é mais comum em pessoas de pele escura. A cicatrização da ferida pode gerar também um tecido de granulação excessiva que se projeta para além do nível da pele que o circunda e retarda a reepitelização. Esse processo é chamado de granulação exuberante ou carne esponjosa, e a restauração da continuidade epitelial exige ressecção cirúrgica ou cauterização do tecido de granulação. A persistência da lesão leva à inflamação crônica, que está associada à proliferação e à ativação de macrófagos e linfócitos, com produção de uma gama de fatores de crescimento fibrinogênicos e inflamatórios, além de citocinas. No processo de cura da lesão, todos esses estímulos são removidos durante a resposta do organismo. Os macrófagos são ativados para suprir as atividades microbicidas e funcionar como remodeladores dos tecidos, promovendo a angiogênese e a formação da cicatriz. Os distúrbios fibróticos incluem diversas doenças, por exemplo: cirrose hepática; esclerose sistêmica; doenças fibrosantes do pulmão; glomerulonefrite; pancreatite crônica e pericardite construtiva. 6
V.Conclusão Diante de todos esses aspectos, abordados no texto, a melhor compreensão dos mecanismos e processos envolvidos na injúria tecidual e na morte celular possibilitará traçar novas abordagens terapêuticas e um diagnóstico mais preciso para as patologias associadas a esses danos. Com esse intuito, pesquisadores buscam aprofundar e aprimorar o conhecimento que envolve os mecanismos de injúria e morte celular. Em 2011, Herrera GA e colaboradores demonstraram a importância de alguns mecanismos de injúria desenvolvidos no dano glomerular, na doença renal progressiva crônica, caracterizados pela glomerulonefrite, inflamação intersticial, dano tubular e fibrose intestinal. Os pesquisadores sugeriram que esses mecanismos podem ser opções de design para novas terapias, com o objetivo de melhorar o dano tecidual no estágio final da doença renal, facilitando o seu reparo. Zinder E e Zipp F (2010) mostraram a participação da microglia e dos macrófagos nos processos de inflamação crônica do sitema nervoso central ( SNC) e injúria neural, pela produção de substâncias potencialmente neurotóxicas (óxido nítrico, radicais de oxigênio e enzimas proteolíticas). Assim, o silenciamento da microglia reduz a gravidade clinica em doenças neurodegenerativas do sistema nervoso central, como a esclerose múltipla. Os pesquisadores propuseram a utilização de inibidores de canal da cálcio da microglia, em doenças neurodegenerativas, para restaurar a homeostasia intracelular em neurônios. Eles também relataram a participação de mecanismos endógenos neuroprotetores, incluindo neurotrofinas, (re) mielinação e neurogênese na restauração da integridade neuronal. Nesse artigo é proposta a utilização de novas terapias que possam melhorar a perda anormal e os sintomas clínicos em modelos diferentes de neurodegeneração do sistema nervoso central. 7