HISTOPATOLOGÍA GENERAL

Transcripción

1 Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia UNT HISTOPATOLOGÍA GENERAL CÁTEDRA DE HISTOLOGÍA NORMAL Y ELEMENTOS DE HISTOPATOLOGÍA Evasión de la apoptosis Autosuficiencia en señales de crecimiento Invasión tisular y metástasis Pérdida de la sensibilidad a las señales anti crecimiento Angiogénesis sostenida Evasión de la respuesta inmune RASGOS CARACTERÍSTICOS DEL CÁNCER Capacidad ilimitada de replicación Daño del ADN Estrés metabólico Estrés oxidativo Estrés proteotóxico Estrés mitótico Luo J, Solimini NL, and Elledge SJ, Principles of Cancer Therapy: Oncogene and Non-oncogene Addition, Cell, 136; , (2009) 2016

2 Docentes de la cátedra Prof. Titular: Dra. Silvia Colombo de Holgado Prof. Asociado: Dr. Hugo Dante Genta Prof. Adjunta: Dra. María Teresa Ajmat JTP: Dra. Celeste Tríbulo, Med. Marina Jiménez, Med. Constanza Lorente Ilustraciones: Dra. Celeste Tríbulo, Med. Marina Jiménez

3 PRÓLOGO El presente cuadernillo ha sido elaborado por los docentes de la Cátedra de Histología Normal y Elementos de Histopatología de la Facultad de Bioquímica, Química y Farmacia de la UNT, quienes han participado en el dictado de la asignatura en los últimos años. Está destinado principalmente a los estudiantes de tercer año de Bioquímica de nuestra Facultad. Contiene especialmente esquematizados los contenidos mínimos requeridos por el programa en diversos aspectos de la Histopatología. La materia es dictada en el segundo cuatrimestre correspondiente al tercer año de la carrera de grado de Bioquímica. Cuál es el sentido del estudio de elementos de histopatología para el alumno de bioquímica? Su adquisición permitirá facilitar la comprensión de los aspectos fisiopatológicos que se tratarán más adelante en Disciplinas como Bioquímica Clínica Aplicada, Microbiología, Virología, Micología, Inmunología, etc. La Histopatología general se expone con un enfoque morfológico, sin descuidar las correlaciones fisiológicas-fisiopatológicas, los fundamentos de la biología celular y molecular y dando especial importancia al marco conceptual en que se brinda la información. Por todo esto se ha decidido usar sólo textos claros y sencillos e ilustraciones esquemáticas, que aunque simplifican las imágenes de las fotografías y de los preparados histológicos, posibilitan destacar mejor las ideas rectoras en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Los distintos temas han sido desarrollados en base a la bibliografía recomendada y con una orientación que responde al perfil del bioquímico trazado por nuestra facultad.

4 INDICE INTRODUCCIÓN... 1 ADAPTACIÓN, LESIÓN Y MUERTE CELULAR... 5 ADAPTACIONES CELULARES... 6 Atrofia... 6 Hipertrofia... 7 Hiperplasia... 8 LESIÓN CELULAR... 8 Lesión celular reversible... 9 Lesión celular irreversible Necrosis Apoptosis Otros procesos que suelen asociarse a la lesión celular: Almacenamiento intracelular CRECIMIENTOS PATOLOGICOS.. 19 METAPLASIA DISPLASIA NEOPLASIA Neoplasias benignos Neoplasias malignos Criterios citológicos, histológicos y biológicos de malignidad Cambios morfológicos celulares (Criterios citológicos) Cambios morfológicos tisulares (Criterios histológicos) Criterios biológicos Metástasis Angiogénesis Comparación entre tumores benignos y malignos Gradación y estadificación de las neoplasias malignas 26 Diagnóstico de laboratorio del cáncer Toma de muestras 28 Métodos de obtención.. 29 INFLAMACIÓN COMPONENTES IMPLICADOS EN LA INFLAMACIÓN AGENTES O NOXAS CAUSALES DE INFLAMACIÓN INFLAMACIÓN AGUDA Manifestaciones clínicas Acontecimientos principales Evolución de la respuesta inflamatoria aguda Exudado Trasudado INFLAMACIÓN CRÓNICA Inflamación crónica granulomatosa Granuloma Tipos de granuloma BIBLIOGRAFÍA... 38

5 INTRODUCCIÓN Para poder introducirnos en los conceptos de Histopatología se requiere el conocimiento de los tejidos y sus células constituyentes como así también de sus formas de interrelación; así será posible estudiar sus modificaciones. Debemos partir de los conceptos de Vida, Ciclo Vital para luego desarrollar los de Salud, Enfermedad, Homeostasis, etc. Vida: (lat. vita): resultado del funcionamiento de los órganos, que concurren al desarrollo y a la conservación del sujeto. Salud (lat.salus): Habitualmente se considera como el estado del que no tiene ninguna enfermedad; pero esta definición es muy poco abarcativa. La Organización Mundial de la Salud define salud como Estado de bienestar psico, físico y social CICLO VITAL DEL SER VIVO PRINCIPIO CONCEPCIÓN DESENVOLVIMIENTO CRECIMIENTO 0-25: ANABOLISMO DURACIÓN FASE ADULTA 25-50: EQUILIBRIO DECLINACION VEJEZ 50-75: CATABOLISMO FIN MUERTE El medio ambiente sufre constantes modificaciones que lleva a las células a la necesidad de adaptarse. La mayoría de estas se producen a nivel bioquímico e involucran la regulación metabólica. Estas se traducen en cambios morfológicos a niveles ultraestructurales y/u ópticos. Un ejemplo es la adaptación de la tiroides por efecto de la hormona estimulante de la tiroides (Hormona tirotropa) durante el embarazo (adaptación fisiológica es decir en normalidad) pero cuando la tiroides aumenta su tamaño por falta de yodo, estamos frente a una hipertrofia tiroidea- bocio- (agrandamiento patológico o sea fuera de lo normal). DEFINICIONES -Patología: Pathos, sufrimiento; Logos, estudio. La palabra deriva de pathos, vocablo de muchas acepciones, entre las que están: «todo lo que se siente o experimenta, estado del alma, tristeza, pasión, padecimiento, enfermedad». En la medicina pathos tiene la acepción de «estado anormal duradero como producto de una enfermedad», significado que se acerca al de «padecimiento». En este sentido corresponde en latín a vitium. La palabra griega usada para designar la enfermedad como proceso, es nosos ; la latina, morbus. Se la puede definir como: Rama de la ciencia que estudia las consecuencias estructurales y funcionales de los estímulos nocivos en las células, tejidos, órganos y finalmente en el organismo y que son la base de la enfermedad Rama de las Ciencias Naturales que trata las causa y la naturaleza de la enfermedad junto con los cambios anatómicos y funcionales producidos en el organismo 1

6 Estudio de patrones, causas, mecanismos y efectos de la enfermedad Es decir que la patología es el estudio de las enfermedades en su amplio sentido, es decir, como procesos o estados anormales de causas conocidas o desconocidas. Es un componente vital de la educación de los miembros de un equipo de salud. Permite mejorar las metas y la eficiencia en su trabajo al permitir entender síntomas y signos de la enfermedad, conocer sus causas y permitir el tratamiento adecuado del enfermo. -Enfermedad: la alteración del equilibrio psicofísico y social (OMS). El concepto de enfermedad ha sufrido modificaciones desde Hipócrates, Sydenham, Sigerist hasta Virchow, que consideraba a la célula como la unidad de la enfermedad. Otra definición es conjunto de desviaciones de lo normal. La enfermedad puede resultar de alteraciones primarias en tres niveles: Función Genética Función Fisiológica Distribución Estructural de las células, tejido y órganos comprometidos. Un número limitado de respuestas tisulares subyace a todas las enfermedades: Respuesta Patológica básica, y básicamente consisten en: 1. Adaptación de las células a los cambios en su medio ambiente. 2. Fenómenos de cuando ellas no pueden adaptarse y de cómo mueren, que es la respuesta tisular a la injuria y su reparación. 3. Alteraciones determinadas por crecimiento anormal de las células. (Crecimientos patológicos). Es importante también tener en cuenta la historia natural de la enfermedad, es decir toda la evolución desde el comienzo al fin de la enfermedad. -Lesión: alteraciones morfológicas con o sin clínica. Es importante entender la diferencia entre Enfermedad y Lesión. -Proceso patológico: Configuran la esencia de la patología y comprende cuatro aspectos básicos, que son la etiología, patogenia, cambios morfológicos y manifestaciones clínicas Etiología o Causa de la enfermedad: Hay dos clases principales de factores etiológicos: intrínsecos o genéticos y adquiridos o extrínsecos (Hipoxia, agentes físicos, agentes químicos y fármacos, agentes infecciosos, desequilibrios nutricionales, reacciones inmunológicas, etc). Patogenia: Mecanismo del desarrollo de una enfermedad. Es la secuencia de acontecimientos, de las células y tejidos o de todo el organismo en la respuesta al agente causal, desde el estímulo inicial a la última expresión de las manifestaciones de la enfermedad. Es el proceso patológico mismo, es decir, la serie de cambios patológicos excluidas las causas que la originan. Puede estudiarse desde distintos 2

7 puntos de vista, desde el funcional, fisiopatología, o desde el morfológico, como lo hace la patología general. Ambos se complementan para su comprensión. Morfología patológica (cambios morfológicos): alteraciones estructurales en las células y tejidos. La morfología es uno de los pilares del diagnóstico, pero en los últimos años ha ido cobrando importancia la biología molecular y proteómica para dar un diagnóstico más completo de las lesiones. Alteraciones funcionales y manifestaciones clínicas: consecuencias funcionales de los cambios morfológicos -Pronóstico: Es el futuro que espera a los afectados de una enfermedad. Permite evaluar la gravedad de la afección y determinar la eficacia de su tratamiento. -Patología General: Se ocupa de las reacciones habituales de las células y los tejidos ante los estímulos lesivos. Es una morfo patología, que estudia los aspectos morfológicos de la evolución de la enfermedad. Sólo ocasionalmente las causas de la enfermedad son reconocibles por los métodos de la morfo patología. A través del enfoque morfológico se han podido delimitar en la patología general algunos procesos elementales a los que pueden reducirse las alteraciones morfológicas de todas las enfermedades. Estos son el objeto de estudio de la patología general y son: La patología celular Las alteraciones del crecimiento y diferenciación Los trastornos circulatorios La inflamación. En la concepción de Virchow de la patología celular se considera la célula como la unidad de la enfermedad; esto supone que toda enfermedad puede explicarse en último término por alteraciones en el nivel celular. En esta concepción se desestima la importancia de niveles de organización intermedios entre célula y organismo como substratos de los fenómenos patológicos. Esta idea parece irrealizable, sin embargo, la patología celular sigue siendo de gran importancia para comprender la patogenia de muchas enfermedades. El mismo proceso patológico tiene diferentes efectos en diferentes sistemas, por ejemplo el carcinoma de células escamosas puede ocurrir en numerosos órganos y tejidos (piel, mucosa oral, esófago, ano, cuello de útero y árbol traqueobronquial). Aunque tiene igual nombre y aspecto morfológico similar en todas esas localizaciones, se comporta diferente, por ejemplo en piel progresa lentamente, tiene buena evolución, se cura fácilmente y rara vez pone en riesgo la vida del paciente, en cambio en el esófago o en el árbol bronquial es rápidamente progresiva, de difícil curación, tiene mala evolución y pone en riesgo la vida. La patología actual vincula la histopatología, la química patológica, la microbiología, la inmunopatología y recientemente con gran énfasis la patología molecular. 3

8 -Crecimiento celular: Puede ser normal o patológico. En condiciones normales sustituye células pérdidas por desgaste o enfermedad, es decir que mantiene el equilibrio u homeostasis funcional de los tejidos, órganos y del organismo en conjunto. Crecimiento patológico: crecimiento que escapa al plan filo y ontogénico del organismo (Filogenia: historia del desarrollo de un tipo orgánico o especie desde la forma más simple. Ontogenia: evolución o desarrollo del organismo). Comprende las respuestas adaptativas ante la agresión que implican cambios de patrón de crecimiento celular y se reflejan en el tamaño, número y diferenciación celular en el tejido afectado 4

9 ADAPTACIÓN, LESIÓN Y MUERTE CELULAR La célula normal posee un grado de adaptabilidad muy grande en respuesta a los constantes cambios del medio ambiente. Durante un día cualquiera el cuerpo y por lo tanto sus células están expuestos a niveles variados de hidratación, nutrición, temperatura y gasto energético. La mayoría de estas adaptaciones ocurren a nivel bioquímico y significan la regulación de la función metabólica responsable de la HOMEOSTASIS. Estos cambios originan en mayor o menor grado cambios estructurales visibles al microscopio. La célula normal está confinada a un rango muy estrecho de función y estructura por sus programas genéticos de metabolismo, diferenciación y especialización. Los estímulos fisiológicos excesivos y algunos estímulos patológicos pueden llevar a una serie de adaptaciones celulares fisiológicas y morfológicas. Si el estímulo cesa la célula puede recuperar la homeostasis normal. Si se exceden los límites de la respuesta adaptativa a un estímulo, o en ciertas circunstancias en las que la adaptación no es posible, se producen una serie de acontecimientos denominados lesión celular. Esta es reversible hasta cierto punto, pero si el estímulo persiste o es lo suficientemente intenso desde el principio, la célula alcanza un punto de no retorno y sufre una lesión irreversible y muerte celular (Fig. 1). La muerte celular puede afectar a cualquier tipo de célula y es la consecuencia de una agresión lo suficientemente intensa como para que la célula no pueda recuperarse. Célula normal (homeostasis) Lesión reversible Stress Adaptacion Injuria Imposibilidad de adaptación Lesión celular Severa, progresiva Leve, pasajera Lesión irreversible Necrosis Apoptosis Figura 1 5

10 ADAPTACIONES CELULARES La adaptación celular involucra a los cambios que presenta la célula frente a un medio adverso con el fin de poder lograr un nuevo equilibrio que preserve la vitalidad celular Estrés fisiológico y estímulos patológicos dan lugar a adaptaciones, durante las cuales la célula alcanza nuevos estados alterados pero estables, presentando viabilidad y función a tales estímulos. Algunas adaptaciones están inducidas por el estímulo directo de las células, otras se deben a la actividad de receptores celulares de superficie. Las adaptaciones pueden asociarse con la inducción de una nueva síntesis proteica por las células diana o a la inducción de la proliferación celular. Mientras la célula pueda adaptarse a una alteración de su entorno, podrá evitar la lesión. La adaptación celular es por tanto un estado intermedio entre la célula normal sin tensiones, y la célula lesionada, con sobrecarga tensional. La adaptación es una respuesta reversible a uno o más estímulos fisiológicos y patológicos, funcional y estructural. Las adaptaciones son cambios reversibles en el tamaño, el número, el fenotipo, la actividad metabólica o la función de la célula en respuesta. Hay diferentes tipos de cambios adaptativos de las células, los importantes son: Atrofia/hipotrofia, hipertrofia, hiperplasia y metaplasia (figura 2). Estos conceptos pueden abarcarse dentro de los crecimientos patológicos que se nombraron anteriormente Figura 2. Respuestas adaptativas a la agresión -Atrofia: Es la disminución de los componentes estructurales, del tamaño y de la función de la célula. Cuando participa un número suficiente de células, todo el tejido u órgano disminuye de tamaño. 6

11 Puede ser fisiológica o patológica. La atrofia fisiológica es común durante el principio del desarrollo, en el cual estructuras embrionarias como notocorda y conducto tirogloso sufren atrofia durante el desarrollo fetal. También la pérdida de estimulación endócrina como la pérdida del estímulo estrogénico en la menopausia da lugar a la atrofia fisiológica del endometrio, el epitelio vaginal y la mama. Otra forma de atrofia fisiológica se produce por el envejecimiento (atrofia senil en el cerebro y corazón). Causas: La atrofia patológica puede ser localizada o generalizada. 1. Carga de trabajo disminuida (atrofia por desuso, cuando se inmoviliza un miembro por una fractura). 2. Perdida de inervación (por denervación). 3. Riego sanguíneo disminuido (isquemia por una enfermedad arterial). 4. Nutrición inadecuada. En todos los casos, el cambio celular fundamental representa una adaptación de la célula a un tamaño menor en el cual aun es posible la supervivencia. La célula contiene menos mitocondrias y miofilamentos, así como menos retículo endoplásmico. Los mecanismos bioquímicos de la atrofia no se conocen completamente pero afectan el equilibrio entre la síntesis proteica y su degradación. Tipos de atrofia Simple: disminución del volumen celular Numérica: disminución del N de células. Fisiológica: causa fisiológica. ej timo Patológica: causa mórbida. ej. atrofia muscular en la poliomielitis Pasiva: disminución del aporte nutricio a células normales, ej hambre/ desnutrición Activa: incapacidad celular de metabolizar la cantidad de nutrientes que se le ofrecen. Ej. células enfermas o bloqueadas por fármacos -Hipertrofia: Es el aumento en el tamaño de las células, que da lugar a un aumento en el tamaño del órgano. El órgano hipertrofiado no tiene nuevas células sino células de mayor tamaño, el cual se debe al incremento en la síntesis de de componentes estructurales de la célula. La hipertrofia puede ser fisiológica o patológica y se produce por aumento en la demanda funcional, por estimulación hormonal específica o por efecto de factores de crecimiento. El aumento de los músculos de los gimnastas es el resultado de un aumento en el tamaño de las fibras musculares individuales en respuesta al aumento de la demanda. La célula muscular agrandada consigue un nuevo equilibrio, permitiéndole funcionar a un mayor nivel de actividad. En el corazón el estímulo para la hipertrofia es la sobrecarga hemodinámica como consecuencia de la hipertensión. En ambos casos se produce por una mayor síntesis de proteínas y miofilamentos que permite una mayor cantidad de trabajo, con un nivel de actividad metabólica por unidad de volumen celular similar al soportado por 7

12 una célula normal. El crecimiento masivo del útero durante el embarazo inducido por hormonas es el resultado de hipertrofia e hiperplasia. La hipertrofia se estimula por hormonas estrogénicas que actúan sobre los receptores estrogénicos de músculo liso produciendo un aumento en la síntesis de las proteínas del músculo liso y aumento del tamaño celular. -Hiperplasia: Es el aumento en el número de células de un órgano o tejido. La hiperplasia tiene lugar si la población celular es capaz de sintetizar ADN permitiendo la división mitótica. Mecanismo de la hiperplasia: Generalmente se debe a una producción local aumentada de factores de crecimiento, niveles aumentados de receptores o activación de una determinada vía de señalización intracelular. Todos estos cambios dan lugar a la producción de factores de transcripción que activan genes celulares con el resultado de una proliferación celular. Puede ser fisiológica y patológica. La hiperplasia fisiológica se divide en hormonal y en compensadora. Ejemplos de hiperplasia hormonal son aquellos que se producen durante la proliferación del epitelio glandular de la mama femenina en la pubertad y durante el embarazo y en el útero grávido. Como ejemplo de hiperplasia compensadora se puede mencionar la nefrectomía unilateral, en la cual el riñón restante sufre una hiperplasia compensadora. Hiperplasia patológica: Generalmente es producida por un estímulo hormonal excesivo o factores de crecimiento que actúan sobre las células diana. La hiperplasia endometrial es un tipo de hiperplasia anormal inducida por hormonas. En algunos casos el equilibrio entre estrógenos y progesterona está alterado y esto da lugar a aumentos absolutos o relativos de estrógenos con la subsiguiente hiperplasia de las glándulas endometriales causando hemorragia menstrual anormal. La hiperplasia prostática benigna es también inducida por respuesta a hormonas androgénicas. Aunque estas formas de hiperplasia son anormales la hiperplasia regresa si se elimina el estímulo hormonal. Sin embargo la hiperplasia patológica constituye un terreno fértil en el cual puede surgir posteriormente la proliferación cancerosa. Otro ejemplo de hiperplasia la dan las células del tejido conectivo en la curación de heridas en las que la proliferación de fibroblastos y vasos sanguíneos ayuda a la reparación (en este caso los factores de crecimiento son los responsables de la hiperplasia).también la hiperplasia se asocia con ciertas infecciones víricas como el papiloma virus que produce verrugas en la piel y lesiones de la mucosa compuestas de masas de epitelio hiperplásico. LESION CELULAR La lesión de una célula se produce cuando el estrés al que es sometida es tan severo que ésta no es capaz de adaptarse o cuando es expuesta a agentes lesivos muy poderosos. La célula puede sufrir dos tipos de lesiones: reversible o irreversible (Fig. 3). 8

13 Figura 3. Célula normal y cambios ultraestructurales en la lesión celular reversible e irreversible. La lesión reversible se caracteriza por la hinchazón generalizada de la célula y sus organelas, vesiculización de la membrana plasmática, desprendimiento de ribosomas del retículo endoplasmático y condensación de la cromatina nuclear. La transición a la lesión irreversible se caracteriza por un incremento de la hinchazón celular, agrandamiento y ruptura de los lisosomas, ruptura de las membranas celulares y cambios nucleares como condensación nuclear (picnosis), seguida por fragmentación (cariorrexis) y disolución del núcleo (cariolisis). -Lesión celular reversible: La lesión celular consiste en una serie de acontecimientos bioquímicos y morfológicos que ocurren en la célula en respuesta a un estímulo cuando se excede la capacidad adaptativa o en circunstancias especiales en las que la adaptación no es posible. La lesión celular reversible es aquella que puede revertirse si el estímulo nocivo cesa. 9

14 Cualquiera sea el agente lesivo, existen fenómenos bioquímicos comunes que participan en la lesión celular y que se superponen (Fig. 4): - Falta de oxígeno y producción de radicales libres: las células generan energía al reducir el oxígeno molecular a agua. Durante este proceso se forman especies reactivas de oxígeno como producto intermedio, las cuales pueden afectar los lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. Las células poseen mecanismos para contrarrestar esos efectos nocivos. El desequilibrio entre los sistemas de generación de radicales libres y de eliminación de los mismos produce estrés oxidativo, un proceso que se asocia a la lesión celular en muchos procesos patológicos. - Aumento del calcio intracelular: en condiciones normales se mantiene un gradiente entre el calcio citosólico, que se encuentra en concentraciones muy bajas. La mayor parte del calcio intracelular permanece secuestrado en las mitocondrias y el retículo endoplasmático. La isquemia y ciertas toxinas producen un aumento de la concentración de calcio citosólico debido a alteraciones en la permeabilidad de membrana y a la salida de los reservorios intracelulares. El aumento del calcio activa a su vez a diversas enzimas (fosfolipasas, proteasas, ATPasas, endonucleasas) que dan lugar a efectos celulares potencialmente nocivos. - Depleción de ATP: el fosfato de alta energía es necesario para muchos procesos metabólicos de la célula. El ATP se produce por dos vías: la principal en las células de los mamíferos, la fosforilación oxidativa del ADP, mediante una reducción del oxígeno por un sistema de transferencia de electrones de las mitocondrias, y por la vía glucolítica, que permite la generación de ATP, utilizando la glucosa en ausencia de oxígeno. El agotamiento de ATP y la disminución de la síntesis de ATP son consecuencias frecuentes de la lesión isquémica y la lesión tóxica. - Defectos en la permeabilidad de las membranas: la pérdida de la permeabilidad selectiva de la membrana es un rasgo constante en todas las formas de lesión celular. Estos defectos pueden ser el resultado de acontecimientos que impliquen el agotamiento del ATP y la activación de fosfolipasas moduladas por calcio. Este tipo de lesión puede afectar a mitocondrias, membrana plasmática y otras membranas celulares. Además la membrana plasmática puede lesionarse en forma directa por toxinas bacterianas, proteínas virales, agentes físicos y químicos, etc. Figura 4: Sitios de daño celular o bioquímico durante la injuria celular Morfología El aspecto morfológico de la célula dañada es consecuencia de los fenómenos explicados anteriormente. 10

15 Se pueden reconocer al microscopio óptico dos patrones morfológicos de lesión celular reversible: tumefacción hidrópica, que aparece en las células que son incapaces de mantener su homeostasis de iones y fluidos y cambio graso, que se produce en la lesión hipóxica y en diferentes formas de lesión tóxica o metabólica. Aparece principalmente en células implicadas en el metabolismo de los lípidos o dependientes del mismo, como los hepatocitos y las células miocárdicas. La tumefacción o hinchazón celular es la primera manifestación de casi todas las formas de lesión celular. Se trata de un cambio morfológico difícil de apreciar con el microscopio óptico y es más evidente a nivel del órgano entero. Cualquiera fuese la causa, las células lesionadas de manera reversible aumentan de tamaño, debido a mayor contenido de agua. Los agentes lesivos afectan la regulación de las concentraciones iónicas, proceso controlado por la membrana plasmática. En consecuencia aumenta la permeabilidad del plasmalema para el sodio y la acumulación de sodio en la célula induce la entrada de agua para mantener las condiciones iso osmóticas, y la célula se hincha. Desde el punto de vista microscópico la tumefacción hidrópica se caracteriza por citoplasma pálido y grande y núcleo en situación normal. La cantidad de organelas se mantiene invariable, aunque aparecen dispersas en un volumen mayor. Si el agua continúa acumulándose, aparecen pequeñas vacuolas claras en el citoplasma que representan segmentos separados del retículo endoplásmico dilatado y se denomina degeneración vacuolar. Cambios ultraestructurales: Alteraciones de la membrana plasmática: Pueden aparecer evaginaciones, vesiculización y distorsión de las microvellosidades; formación de figuras de mielina y relajación de las adhesiones intercelulares. Cambios mitocondriales: En algunos tipos de lesión, en particular isquemia, las mitocondrias experimentan tumefacción. También pueden aparecer densidades amorfas ricas en fosfolípidos. Dilatación del retículo endoplásmico: Al hincharse la célula, las cisternas del retículo se dilatan, por desplazamiento de iones y agua. Los ribosomas fijados a las membranas pueden experimentar desagregación y desprendimiento. Alteraciones nucleares: En el núcleo, la lesión reversible se reconoce principalmente por cambios en el nucléolo, caracterizado por la separación de los componentes fibrilar y granular. Los términos esteatosis y cambio graso describen acumulaciones anormales de triglicéridos dentro de las células parenquimatosas. El cambio graso se observa con frecuencia en el hígado debido a que se trata del principal órgano implicado en el metabolismo de los lípidos, pero también se produce en el corazón, músculo y riñón. Las causas de la esteatosis son toxinas, malnutrición proteica, diabetes mellitus, obesidad y anoxia. El grado de la lesión depende de la causa y gravedad de la acumulación. Cuando es leve, puede no ejercer efecto sobre la función celular; cuando es grave, puede deteriorar la función pero, salvo que se dañen de modo irreversible procesos intracelulares vitales (por ej. en la intoxicación con CCl 4 ), el cambio graso es reversible per se. Microscópicamente se caracteriza por la aparición de vacuolas claras dentro de células parenquimatosas, que se pueden diferenciar de otros tipos de vacuolas claras con coloraciones especiales para lípidos. -Lesión celular irreversible: Si el estrés agudo frente al cual la célula debe reaccionar es demasiado grande, las alteraciones resultantes en la estructura y 11

16 función conducen a la muerte celular. Existen dos patrones morfológicos de muerte celular: necrosis y apoptosis. NECROSIS La necrosis se refiere al conjunto de cambios morfológicos que siguen a la muerte celular en el tejido vivo, derivados en gran parte de la acción degradativa progresiva de las enzimas sobre la célula mortalmente lesionada. Las células necróticas son incapaces de mantener la integridad de la membrana plasmática y a menudo liberan el contenido de sus componentes. Esto determina la aparición de una reacción inflamatoria en el tejido circundante. El aspecto morfológico de la necrosis es el resultado de dos procesos concurrentes: digestión enzimática y desnaturalización de las proteínas. Las enzimas hidrolíticas provienen de los lisosomas de las mismas células muertas (autólisis) o de lisosomas de leucocitos que acuden a la zona de la lesión (heterólisis). Microscópicamente, la célula muerta presenta cambios citoplasmáticos y nucleares. En el citoplasma se observa aumento de eosinofilia, atribuible en parte a la pérdida de la basofilia normal del ARN citoplasmático y en parte debida a la mayor afinidad de la eosina por las proteínas desnaturalizadas. Con el microscopio electrónico, las células necróticas se caracterizan por una franca discontinuidad de las membranas plasmáticas y de las organelas, intensa dilatación de las mitocondrias con aparición de densidades amorfas grandes. Los cambios nucleares se presentan en tres patrones diferentes, todos causados por la ruptura no específica del ADN: - El núcleo puede sufrir pérdida progresiva de la basofilia, cariolisis, probablemente por actividad ADNasa. - Un segundo patrón (que también se presenta en la apoptosis) es la picnosis, que se caracteriza por la condensación de la cromatina y aumento de la basofilia. - En el tercer patrón, la cariorrexis, el núcleo total o parcialmente picnótico sufre una fragmentación. Cuando la desnaturalización de las proteínas es el proceso que predomina se produce la necrosis coagulativa o por coagulación y en los casos en que la digestión es el mecanismo más importante, el resultado es la necrosis licuefactiva o por licuefacción (Fig. 6). En circunstancias especiales, existen otros tipos de necrosis tales como la necrosis caseosa, necrosis grasa o necrosis fibrinoide. En la necrosis por coagulación, las células muertas persisten in situ el tiempo suficiente como para ser identificadas. Se acompañan generalmente de intensa eosinofilia, pérdida del núcleo y conservación de los límites celulares y de la arquitectura tisular. En la mayoría de los casos, el tejido necrótico es eliminado por una reacción inflamatoria. Este proceso es característico de la muerte hipóxica de las células en todos los tejidos, salvo el cerebro. El infarto de miocardio es un ejemplo típico de este tipo de necrosis. La necrosis licuefactiva es característica de las infecciones bacterianas focales, en las cuales la acumulación de células inflamatorias ocasiona muerte y disolución del tejido. En muchos casos, la consecuencia es la aparición de un absceso. También la necrosis por coagulación del encéfalo como consecuencia de la oclusión de una arteria cerebral (infarto isquémico) conduce a la rápida disolución, licuefacción del tejido muerto (figura 5). 12

17 La necrosis caseosa es una forma específica de necrosis por coagulación que se observa con mayor frecuencia en los focos de afección tuberculosa. El término caseosa deriva del aspecto macroscópico (blanco y parecido al queso) del área de necrosis. Histológicamente, el foco necrótico aparece como restos granulares amorfos que parecen estar compuestos por células coaguladas, fragmentadas, encerradas dentro de un borde inflamatorio definido conocido como reacción granulomatosa. Este tipo distintivo de necrosis se atribuye a los potentes efectos biológicos de las ceras complejas que constituyen la pared celular de las micobacterias. La necrosis grasa o esteatonecrosis afecta específicamente al tejido adiposo y la mayoría de las veces, se debe a pancreatitis o traumatismo. En este cuadro, las enzimas pancreáticas activadas escapan de las células y conductos acinares del páncreas. Estas enzimas digieren las membranas celulares de los adipocitos y las lipasas activadas hidrolizan los triglicéridos contenidos en los adipocitos. Los ácidos grasos liberados precipitan como jabones de calcio que microscópicamente se acumulan como depósitos basófilos en la periferia de islotes irregulares de adipocitos necróticos. En el examen macroscópico la esteatonecrosis aparece como un área irregular blanca como tiza. La necrosis fibrinoide es una alteración de los vasos sanguíneos que consiste en el depósito de complejos antígeno-anticuerpo en la pared de los vasos, sumado a fibrina proveniente de los mismos, lo cual los torna intensamente eosinófilos. Este tipo de lesión se da en determinadas respuestas inmunológicas. Figura 5. Cambios morfológicos de la necrosis 13

18 APOPTOSIS La apoptosis es una vía de muerte que se induce por un programa intracelular finamente regulado en el cual células destinadas a morir activan enzimas que degradan su propio ADN y proteínas nucleares y citoplasmáticas. Esta forma de muerte celular está caracterizada histológicamente por hipereosinofilia y retracción citoplasmática con fragmentación nuclear (cariorrexis), desencadenada por señales celulares controladas genéticamente. Estas señales pueden originarse en la célula misma o de la interacción con otras células. La membrana plasmática de la célula permanece intacta, pero su estructura interna se altera de manera tal que la célula apoptótica se transforma en blanco para la fagocitosis. La célula muerta es eliminada rápidamente antes de que sus contenidos sean liberados y, de esta manera no genera una reacción inflamatoria en el huésped. Así, el proceso de apoptosis es fundamentalmente diferente de la necrosis, caracterizada por la pérdida de la integridad de la membrana, digestión enzimática de las células y frecuentemente reacción inflamatoria del huésped (Fig. 6). Figura 6: Cambios ultraestructurales secuenciales observados en la necrosis y en la apoptosis. Apoptosis: 1-condensación y fragmentación de la cromatina nuclear, 2-formación de vesículas de citoplasma (cuerpos apoptóticos), 3- fagocitosis. Necrosis: 1-hinchazón de la célula seguida, 2- digestión enzimática de los componente celulares y su liberación, 3- reacción inflamatoria. Causas de apoptosis: La muerte por apoptosis es el proceso responsable de numerosos eventos fisiológicos, adaptativos y patológicos. Como fenómeno normal sirve para eliminar células que ya no son necesarias, por ejemplo durante el desarrollo, y para mantener el número correcto de células en los diferentes tejidos; también cuando se dañan células que ya no pueden ser reparadas, especialmente por daño del ADN. La apoptosis contribuye a dar la forma a los órganos durante la morfogénesis y elimina las células inmunológicamente autorreactivas, las células infectadas y las genéticamente dañadas, cuya existencia es potencialmente dañina para el huésped. Características morfológicas de la apoptosis: Las siguientes características morfológicas son típicas de las células que sufren apoptosis y se observan con mayor claridad al microscopio electrónico: - Constricción celular: la célula tiene un tamaño menor, el citoplasma es denso y las organelas, aunque permanecen relativamente normales, están más agrupadas. 14

19 - Condensación de la cromatina: esta es la alteración más característica de la apoptosis. La cromatina se agrega periféricamente, debajo de la membrana nuclear, en masas densas bien delimitadas de diversas formas y tamaños. El núcleo se puede romper produciendo dos o más fragmentos. - Formación de vesículas citoplasmáticas y cuerpos apoptóticos: las células apoptóticas primero muestran una intensa formación de vesículas en su superficie, luego sufren fragmentación en numerosos cuerpos apoptóticos compuestos por citoplasma y organelas muy agrupadas con o sin fragmentos nucleares recubiertos de membrana. - Fagocitosis de las células o cuerpos apoptóticos: generalmente por parte de los macrófagos. Los cuerpos apoptóticos son rápidamente degradados dentro de los lisosomas y las células sanas adyacentes migran o proliferan para remplazar el espacio ocupado por la célula apoptótica eliminada. En la apoptosis las alteraciones nucleares representan los cambios más significativos e importantes de la célula muerta y las organelas permanecen inalteradas incluso hasta la fase en que aparecen los cuerpos apoptóticos. En la apoptosis se destacan las alteraciones morfológicas del núcleo frente a las del citoplasma, a la inversa de lo que ocurre en la necrosis en general. En los cortes histológicos coloreados con hematoxilina y eosina, la apoptosis involucra a células aisladas o a pequeños grupos. La célula apoptótica se observa como una masa redonda u oval con un citoplasma intensamente eosinófilo con fragmentos nucleares de cromatina densa. Al microscopio de luz, las células apoptóticas se observan como células pequeñas, hipereosinófilas, de citoplasma redondeado u oval con o sin material nuclear basófilo (Figura 7). El citoplasma en fases más avanzadas aparece fragmentado, variando de tamaño considerablemente. La cromatina aparece como masas hiperbasófilas densas. La fagocitosis de los cuerpos apoptóticos no induce a los macrófagos para que estimulen una respuesta inflamatoria. Al microscopio electrónico, en la fase temprana hay condensación de la cromatina, para formar masas uniformemente densas y delimitadas, el nucléolo presenta disposición periférica, la cromatina presenta formación de gránulos osmiofílicos hacia el centro del núcleo. Los desmosomas aparecen desestructurados y estructuras de superficie como microvellosidades están desorganizadas. El volumen celular está disminuido y la densidad celular aumentada, las organelas citoplasmáticas aparecen más agrupadas y la silueta de la célula (citoplasma y núcleo) es convoluta. En el citoplasma hay agregación de filamentos intermedios, formación de grumos de proteínas ribosomales, agrupación concéntrica de retículo endoplásmico rugoso, las células con abundante citoplasma forman prolongaciones muy prominentes. Finalmente éstas se separan para formar los fragmentos denominados cuerpos apoptóticos. In vivo, estos cuerpos son rápidamente fagocitados por células epiteliales adyacentes o fagocitos mononucleares. Esta fagocitosis y degradación rápida pueden explicar la ausencia de inflamación en este fenómeno. La fragmentación rápida y regular del ADN es característica de este proceso. Se produce por división del ADN internucleosomal de doble hebra, lo que origina fragmentos que se observan en electroforesis en gel de agarosa como el llamado "patrón en escalera" (Figura 8). 15

20 a b Figura 7. a) Tejido pancreático con células apoptóticas. b) Tejido cardiaco con necrosis de coagulación por un infarto. Figura 8. Electroforesis en gel de agarosa del ADN extraídos de células en cultivo. Tinción con Bromuro de Etidio, fotografía bajo iluminación ultravioleta. Banda A: control. Banda B: se observa una extensa apoptosis con el patrón característico en escalera de ADN. Banda C: necrosis masiva. Se observa la diseminación difusa del ADN. 16

21 OTROS PROCESOS QUE SUELEN ASOCIARSE A LA LESIÓN CELULAR: Almacenamiento intracelular Las respuestas de adaptación también pueden incluir la acumulación intracelular y el almacenamiento de productos en cantidades anómalas. En situaciones especiales, el almacenamiento representa la forma principal de respuesta frente a sustancias que no pueden ser metabolizadas o eliminadas. Las funciones de almacenamiento normales de células especializadas se hallan exageradas en diversas circunstancias observables en las enfermedades humanas. Las sustancias almacenadas pertenecen a tres categorías: 1) constituyentes celulares normales acumulados en exceso, como el agua, los lípidos, las proteínas y los carbohidratos; 2) Sustancias anómalas, ya sean exógenas o endógenas, como los productos de la síntesis o el metabolismo anómalos y 3) pigmentos. Estas sustancias se pueden acumular de forma transitoria o permanente y pueden ser inocuas para las células, aunque en ocasiones pueden ser tóxicas. Se pueden localizar en el citoplasma (con frecuencia dentro de los lisosomas) o en el núcleo (figura 9). Diversos procesos originan acumulaciones intracelulares anormales pero se pueden dividir en tres tipos generales: Una sustancia endógena normal se produce a una velocidad normal o aumentada, pero la tasa de metabolismo es inadecuada para eliminarlo. Un ejemplo de este tipo es el cambio graso en el hígado debido a la acumulación intracelular de triglicéridos y se observa como vacuolas claras dentro de las células parenquimales. El cambio graso o esteatosis grasa se observa a menudo en el hígado debido a que se trata del órgano principalmente implicado en el metabolismo de los lípidos. Las causas pueden ser toxinas, malnutrición proteica, diabetes mellitus, obesidad y anorexia. En las naciones industrializadas, la causa más común es el abuso de alcohol. Una sustancia endógena normal o anómala se acumula debido a la existencia de defectos genéticos o adquiridos en el metabolismo, empaquetado, transporte o secreción de esa sustancia. Un ejemplo lo constituye el grupo de procesos patológicos secundarios a defectos genéticos de enzimas específicas implicadas en el metabolismo de los lípidos y los carbohidratos, con el consiguiente depósito intracelular de estas sustancias, principalmente en los lisosomas. Son las denominadas enfermedades por almacenamiento o depósito. Otro ejemplo lo constituye el déficit de alfa 1 -antiripsina, en el que la única sustitución de un aminoácido en la enzima produce defectos en el plegamiento de la proteína, con acumulación de la proteína en el retículo endoplasmático de los hepatocitos en forma de inclusiones eosinófilas globulares. Una sustancia exógena anómala se deposita y acumula debido a que las células no poseen la maquinaria enzimática para degradar esa sustancia ni la capacidad para transportarla a otros lugares. Las acumulaciones de partículas de carbón y sustancias químicas no metabolizables, como las partículas de sílice, son ejemplos de este tipo de alteraciones. Cualquiera sea la naturaleza y origen de la acumulación intracelular, implica el almacenamiento de algún producto en las células individuales. Si la sobrecarga se debe a un trastorno sistémico y puede ser sometida a control, la acumulación es reversible. Por otra parte, en las enfermedades genéticas por almacenamiento, la acumulación es progresiva, y las células pueden sobrecargarse en tal medida que causen una lesión secundaria, que conduce, en algunos casos, a la muerte del tejido y del paciente. 17

22 Figura 9. 1) Metabolismo anormal (ej: cambio graso en el hígado); 2) mutaciones que alteras transporte y plegamiento proteico (ej: déficit de alfa 1 antitripsina); 3) déficit enzimático con posterior almacenamiento lisosomal (ej: enfermedad de Gaucher); 4) incapacidad para degradar partículas depositadas (ej: carbón) 18

23 CRECIMIENTOS PATOLÓGICOS Ya se desarrollaron algunos tipos de crecimientos patológicos al hablar de adaptación celular, ahora desarrollaremos los temas restantes. METAPLASIA Es la transformación de un tipo celular adulto, ya diferenciado, en otro tipo celular también adulto. Representa una sustitución adaptativa de células sensibles al estrés por otros tipos celulares más capacitados para afrontar un cambio adverso en el medio. Mecanismos de metaplasia: no resulta de un cambio en el fenotipo de la célula diferenciada sino que es el resultado de la reprogramación de las células madre que existen en los tejidos normales o de las células mesenquimales indiferenciadas presentes en el tejido conectivo. En el cambio metaplásico las células precursoras se diferencian a lo largo de una nueva vía. La diferenciación de células madre hacia un linaje particular se lleva a cabo mediante señales generadas por citoquinas, factores de crecimiento y componentes de la matriz extracelular. En el proceso están implicados genes de diferenciación y específicos de tejido. La metaplasia epitelial más común es la metaplasia escamosa en la cual un epitelio cilíndrico simple es reemplazado por un epitelio estratificado escamoso, como ocurre en el tracto respiratorio en respuesta a una irritación crónica. En el fumador crónico, las células epiteliales cilíndricas ciliadas normales de la tráquea y los bronquios son reemplazadas, frecuentemente, por varias capas de células epiteliales escamosas. Otro ejemplo de metaplasia escamosa se da en el cuello del útero cuando, frente a un agente irritativo persistente, el epitelio cilíndrico simple del endocervix es reemplazado por un epitelio estratificado escamoso. En los ejemplos citados, el epitelio estratificado escamoso es capaz de sobrevivir frente a los estímulos nocivos. Sin embargo, este cambio representa la perdida de funciones específicas del epitelio cilíndrico, como la secreción de moco. DISPLASIA La displasia (literalmente: crecimiento desordenado) es una alteración cito arquitectural que se produce generalmente en los epitelios. El aspecto normal de un epitelio se halla alterado por variaciones en el tamaño y en la forma de las células y por distribución desordenada de las células dentro del epitelio. Se caracteriza por pérdida de la uniformidad de las células individuales y la pérdida de la orientación en el tejido. Las células displásicas muestran un pleomorfismo considerable (variaciones de forma y tamaño), agrandamiento e hipercromasia (tinción intensa) de los núcleos. Las mitosis son más frecuentes que lo habitual. Debido a que la displasia comparte ciertos rasgos citológicos con las neoplasias malignas (cáncer), se la considera una lesión preneoplásica. La displasia puede retrogradar en algunos casos, cuando es leve, pero en otros progresa y puede terminar el carcinoma invasor. En lesiones cervicales por ejemplo, existe el concepto de dos tipos de lesión: 1- displasia, que puede o no progresar a 19

24 cáncer y 2- carcinoma in situ (CIS), definitivamente precursor de cáncer invasivo. Se volverá a hablar del tema al desarrollar Neoplasias. NEOPLASIA Neoplasia es un crecimiento patológico, excesivo e incoordinado en relación al tejido normal, y que persiste luego de cesar el estímulo que lo originó. (Willis R. A., 1952). Es un cambio genético que: Persiste en la progenie celular. Origina una proliferación no regulada. Se transforma en autónoma. Es independiente de los estímulos fisiológicos. Solo depende del huésped en su nutrición y del flujo sanguíneo. El término neoplasia suele usarse genéricamente como sinónimo de tumor, pero sólo en el sentido de cualquier proceso que implique proliferación celular excesiva. Las células de la neoplasia son descendientes de células del tejido en que se origina, las que en algún momento expresan una alteración interna mediante la proliferación descontrolada (Fig. 10). Si el aporte nutricional y de oxígeno son adecuados puede alcanzar varios kilos de peso, aunque esto es infrecuente. Cuando neoplasia se aplica a los tumores benignos suele especificarse el calificativo neoplasia benigna siempre en el sentido de proliferación celular autónoma e irreversible; incluso es correcto referirse a una neoplasia benigna empleando simplemente el término "neoplasia". Antes de continuar con el desarrollo del tema deben tenerse en cuenta algunos conceptos: Tumor: a veces sinónimo de neoplasia, tumefacción", "hinchazón" o aumento local de volumen. Cáncer (del latín: cangrejo): tumor maligno, 1 vez en la mama con aspecto de cangrejo. Carcinoma: neoplasia maligna originada en células del epitelio de revestimiento. Sarcoma: neoplasia maligna originada en tejidos mesodérmicos. Oncología (del griego: onkos = tumor): rama de la biología que estudia los tumores. Clasificación según criterio clínico: Neoplasias: Benignas Malignas 20

25 Figura 10. Transformación neoplásica Neoplasias benignas Los tumores benignos no penetran los tejidos adyacentes (invasión), tampoco se diseminan a sitios distantes (metástasis). Como regla general los tumores benignos son más diferenciados que los malignos, es decir que se parecen más al tejido de origen. Crecen y se expanden lentamente y habitualmente desarrollan una cápsula de tejido conectivo comprimido que los separa de los tejidos del portador y se denomina cápsula fibrosa. En general, los tumores benignos se designan añadiendo el sufijo oma a la célula de origen. Por ejemplo, un tumor benigno de células fibroblásticas se denomina fibroma, tumor benigno cartilaginoso se denomina condroma y un tumor benigno óseo osteoma. Los tumores epiteliales benignos son más complejos en su nomenclatura, algunos se clasifican según la célula de origen, otros según su arquitectura microscópica y otros por sus patrones macroscópicos. Los tumores epiteliales benignos que forman perfiles glandulares, como también los tumores derivados de glándulas que no reproducen perfiles glandulares, se denominan adenomas. Neoplasias malignas Los tumores malignos originados en el tejido mesenquimático se denominan sarcomas, por ejemplo: Liposarcoma, tumor maligno del tejido adiposo; Leiomiosarcoma, neoplasia maligna del tejido muscular liso; Rabdomiosarcoma, neoplasia maligna del tejido muscular estriado. 21

26 Los tumores malignos originados en las células epiteliales, derivados de cualquiera de las tres capas germinales, se denominan carcinomas. El tumor que produce células escamosas reconocibles que se origina en cualquier epitelio del organismo, se denomina carcinoma de células escamosas. Los de origen glandular se denominan adenocarcinomas. Por ejemplo: Carcinoma escamoso de cuello uterino. El mismo es precedido por grados crecientes de displasia que fueron denominados inicialmente en las biopsias como Neoplasia Intraepitelial Cervical (CIN) y clasificada en tres grados: CIN I (o displasia leve- que afecta sólo el tercio inferior del epitelio-), CIN II (displasia moderada -afecta 2/3 del epitelio-) y CIN III (displasia severa- afecta todo el espesor del epitelio-). Esta denominación fue cambiando a lo largo del tiempo, a medida que se fue conociendo más sobre la biología de la enfermedad y posteriormente se dividieron en dos grados: CIN de bajo grado que raramente progresa a cáncer- y CIN de alto grado- con un riego elevado de progresar a cáncer-. Finalmente se unificó la terminología de las biopsias con la que se usaba en las citologías de cuello uterino (el famoso y mal llamado popularmente Papanicolaou, ya que esta en realidad es la coloración que se utiliza) y las lesiones se clasificaron lesiones intraepiteliales escamosas de bajo grado (LSIL), que incluye CIN I y lesiones asociadas con el virus del papiloma humano (HPV), que no suelen progresar a cáncer; y lesiones intraepiteliales escamosas de alto grado (HSIL) lesiones previamente clasificadas como CIN II y III y carcinoma in situ, que tienen alto riesgo de progresar a cáncer (figura 11) a b c d Figuras 11. a) epitelio de cuello uterino normal; b) displasia de bajo grado; c) displasia moderada; d) displasia severa; e) progresión a cáncer con disrupción de la membrana basal e invasión del estroma e 22