Acumulaciones Intracitoplasmicas

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Tema 4.- ACUMULACIONES INTRACELULARES: LÍPIDOS, PROTEÍNAS, GLUCÓGENO, PIGMENTOS. CALCIFICACIÓN PATOLÓGICA. CAMBIO HIALINO. ENVEJECIMIENTO CELULAR.

Desarrollado por S. Rivera Molina, Diciembre de 2006.

Acumulaciones intracelulares

Definición y tipos

Las células pueden acumular sustancias de forma anormal. 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.
  • Tesaurosmosis: enfermedades formadas por la acumulación de sustancias anormales en la célula. Suelen ser congénitas y debidas a la falta de algún enzima.
  • Pigmentaciones: Acumulación de pigmentos, son sustancias no digeribles, de diferentes colores, orígenes y de significación patológica variable.

Degeneración grasa

También conocida como esteatosis o 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. Se produce principalmente en el hígado, corazón, músculo y riñones.

Puede ocurrir tras una exposición a toxinas como el alcohol, a causa de una malnutrición proteica, 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 normalmente de modo reversible, aunque puede existir también una grave afectación irreversible. Si esta forma grave se da, la célula puede experimentar la muerte celular.

En la patogenia de la esteatosis podemos observar la enfermedad de:

  • La esteatosis hepática alcohólica: acumulación de triglicéridos y ácidos grados en células hepáticas 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 o cirrosis.
  • La esteatosis hepática no alcohólica: la misma acumulación puede deberse a causas no tóxicas, pueden ser consecuencia de obesidad, hiperlipidemia, diabetes miellitus 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 hepático no alcohólica y como en el caso anterior puede llegar a ser fibrosis o cirrosis.

Acúmulos de proteínas

Estas acumulaciones de proteínas visibles, son menos frecuentes. Suelen ser acumulaciones de tipo estructural y puede ser por un exceso de síntesis de proteínas en las propias células, o bien porque se acumulen sin más. Se pueden acumular tanto proteínas estructurales, las cuales no tienen mucha relevancia patológica; y proteínas no estructurales, cuya acumulación de 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:

  • Tras la mitosis en un tejido, se pueden quedar fragmentos de ADN atrapados en el citoplasma de las células hijas, esta inclusión proteica puede durar mucho tiempo en el citoplasma, pero no tiene ninguna significación clínica1.
  • Los cuerpos de Councilman son hepatocitos apoptóticos de citoplasma eosinófilo que se observan en la fiebre amarilla y en la hepatitis aguda viral.
  • Los cuerpos de Russell, son proteínas no eliminadas acumuladas en las células plasmáticas. Las inmunoglobulinas se cristalizan en el citoplasma de las células plasmáticas, las cuales adoptan una forma globulosa con el núcleo en la periferia. 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. Los pacientes que la sufren, también padecen enfisema, pancreatitis y en algunas ocasiones cirrosis.

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 y 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 hem.

Melanina

La melanina se forma a partir de la fenilalanina en los melanosomas de los melanocitos (formados en la cresta neural) y células nérvicas. 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.

Morfología: las acumulaciones de melanina puede ocurrir por exceso o por defecto:

  • Aumento generalizado de melanina: sucede cuando la piel esta expuesta a rayos ultravioleta o cuando fallan los mecanismos hormonales que regulan de 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. 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 celulas 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 déficits 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.

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. provoca da síntomas ni desarrolla otras enfermedades. Es probable que suceda por una absorción por parte del intestino grueso de productos de la degradación proteica.Su causa más probable es el uso abusivo de laxantes.

Lipopigmentos

Son pigmentos derivados de las grasas como los lipógenos, o que tienen especial afinidad por alojarse en los adipositos, 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, 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.

Pigmentos derivados del grupo hem

El grupo hem 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 mas 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 riñon tras la hemolisis aguda, 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

b) Porfirias cutáneas

4.- Bilirrubina. Formada por la hemoglobina de los hematíes viejos y por distintos componentes. Su elevación puede producir ictericia.

Acumulación de pigmentos exógenos

Son pigmentos inertes e inorgánicos. Usan cualquier via 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 agotan 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.
  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 asíntomatica 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. Se debe al depósito de cobre, normalmente en 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, o a una alteración del metabolismo del cobre. Esta acumulación en el cerebro produce una encefalopatía, en el hígado produce hepatitis crónica y cirrosis, y en la cornea aparece el anillo de Kaiser-Fleischer.

Calcificación patológica

Depósitos de Calcio

Los depósitos de calcio o calcificaciones son frecuentes en muchas enfermedades.

Según la constitución del tejido donde precipitan 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.

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 pH, que el organismo intenta neutralizar precipitando el calcio. La calcemia, suele ser normal, 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 la que aparece en las placas de arterioesclerosis.

Calcificación metastásica

Se debe al aumento de la calcemia debido a la movilización de calcio de otras áreas.

Los cristales de calcio precipitan en medios ácidos y comienza por 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, y en el estómago, se acumula en relación con las glándulas profundas del cuerpo y fundus gástricos.

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 deposito 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.

Degeneración hialina

Es la homogeneización de los espacios extracelulares por desnaturalización de la colágena o por depósito de sustancias de aspecto eosinófilo o vítreo.

En las cicatrices antiguas, en algunas cicatrices hipertróficas (queloide) y en tumores mesenquimales, la colágena precipita tras la fibrinólisis por acidosis titulares. El resultado es que la colágena conserva su estriación transversal, pero no forma haces, a veces, llega a degradarse y pierde hasta la estriación.

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 esta 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 ultimo aspecto.

Muchas de las funciones celulares se ven mermadas con el paso de los años, como la reducción de la fosforilacion oxidativa por parte de las mitocondrias, la reducción en la formación de receptores celulares, proteinas estructurales, factores de transcripcion, etc. Estas células envejecidas, tienen problemas para reparar las lesiones cromosómicas y para captar nutrientes.

Una de las señales morfológicas de que una celula está envejeciendo, es el acumulo del pigmento lipofuchina (anteriormente descrito) además de unos núcleos anormales, deformación del Aparato de Golgi, y otros procesos.

Hay diversas teorias para explicar el envejecimiento celular, pero las más recientes son: La teoria del reloj, y la exposición contínua a factores exogenos.

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 telomeros se van acortando progresivamente. Esto implicaria que esos telomeros acortados, supusiesen una señal para la interrupcion del crecimiento, haciendo asi, envejecer a la celula.
  • 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 esta trabajando en su búsqueda en los mamíferos.

Acontecimientos metabólicos, lesión genética y envejecimiento

Tras observar que en especies inferiores con metabolismos mas rápidos, la vida es mas corta, se ha concluido que el ciclo vital de una especie, esta 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, seria 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 celulas 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 conclusión, el equilibrio entre la lesion metabólica acumulada y la respuesta de nuestro cuerpo frente a esta lesion, determinaria la velocidad a la que envejecemos; asi que, si consiguiésemos disminuir el acumulo de lesion, 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