Bases biológicas de la enfermedad. Bioingeniería - UNER. Cátedra de Fisiopatología. Prof. Dr. Armando Pacher Dr. Roberto Lombardo

Transcripción

1 Bases biológicas de la enfermedad Bioingeniería - UNER Cátedra de Fisiopatología Prof. Dr. Armando Pacher Dr. Roberto Lombardo 2003

2 Bases biológicas de la enfermedad Cuáles son los niveles de estudio?

3 moléculas c comp. celulares células tejidos órganos sistemas individuo sociedad

4 Imagen topográfica y de la conductancia de tres átomos de gadolinio sobre una superficie superconductora de niobio. IBM Nanotecnología: García NG, Rohrer H : 1nm: 10-9 m = 0,001 mm Bacteria: 1000 nm Virus: nm Atomo: 0,01 nm

5 Nivel celular: Lesión Adaptación Muerte celular Neoplasia Nivel tisular: Ateroma Edema Inflamación Cicatrización Nivel sistémico: Estudio de la Patología Fisiopatología respiratoria, cardíaca, neurológica, etc. Nivel individuo Nivel sociedad *

6 Bases biológicas de de la la enfermedad Conceptos generales Lesión celular Adaptación celular Disfunción Blancos Etiología Fisiopatología Atrofia Hipertrofia Hiperplasia Metaplasia Muerte celular Neoplasia Respuestas tisulares Necrosis y Apoptosis Edema Ateroma Inflamación Cicatrización Reparación

7 Conceptos generales Salud Un Un estado estado de de completo bienestar físico, físico, mental mental y social, social, y no no solamente la la ausencia de de enfermedad o dolencia Enfermedad Pérdida total total o parcial parcial del del completo bienestar físico, físico, mental mental y social social

8 Expresión del genoma Individuo

9 Genoma humano Craig Venter y Francis Collins junto con numerosos colaboradores secuenciaron el genoma humano en Es una lista de materiales de construcción, no un plano: Genes: a (Pares de bases: ) Diferencias interespecies: hombre: a mosca de la fruta lombriz: berro: levadura: bacilo TBC: Diferencia de genes entre el hombre y la mosca *

10 Genoma humano y razas Análisis interracial: genes idénticos: 99,99% genes diferentes: 0,01% diferencia: 1250 letras entre 3x10 9 pares de bases Hay igualdad entre las razas

11 Factores ambientales Individuo Salud Enfermedad Noxas

12 Factores ambientales Condiciones de vida Nutrición Clima Educación y Cultura Medicina preventiva Etc.

13 Mayores de 60 años en % de la población. WHO-OMS 2002 >60a % Italia Japón España Portugal Inglaterra Francia USA Argentina China India México Perú

14 Espectativa de vida al nacer

15 Algunos factores considerados según desarrollo

16 Algunas cifras locales Población argentina Pobre: Indigente: flia. tipo con <$598/m flia. tipo con <$252/me Pobres Indigentes Adolescentes argentinos Estudios secundarios según ingresos (2000) Pobres 92 Altos 64 Indigentes Niños pobres: 71% 76 Bajos Egreso universitario: 7% de los matriculados 23 Secundario Fin secund.

17 Factores ambientales Individuo Salud Enfermedad Noxas

18 Gran variabilidad biológica No hay enfermedades, sino enfermos

19 Conceptos generales Terminología

20 Patología Etiología Etiopatogenia Anatomía patológica macroscópica microscópica Fisiopatología Semiología Clínica Prevención Diagnóstico Tratamiento *

21 Bases biológicas de de la la enfermedad Lesión celular Adaptación celular Disfunción Blancos Etiología Fisiopatología Atrofia Hipertrofia Hiperplasia Metaplasia Muerte celular Necrosis y Apoptosis

22 situaciones fisiológicas equilibrio homeostático célula célula normal normal apoptosis adaptación estímulos o agresiones reversible lesión lesión irreversible necrosis

23 Disfunción celular Situación en que la célula no cumple total o parcialmente con su función específica. Fenómeno dinámico y progresivo. Alteraciones tempranas funcionales, citoquímicas y ultraestructurales. Alteraciones tardías al microscopio óptico. Etiologías más frecuentes: isquemia lesión química infecciones *

24 Factores etiológicos En general En particular Congénitos Factores etiológicos (en general) Adquiridos Idiopáticos

25 Factores etiológicos (en particular) Hipoxia Agentes químicos Agentes biológicos Agentes físicos Alteraciones genéticas Reacciones inmunológicas Desequilibrios nutricionales Acumulación intracelular de substancias Envejecimiento Fármacos Alteraciones psicosomáticas Otros y asociaciones *

26 Etiopatogenia Los mecanismos mediante los cuales el agente causal origina la enfermedad

27 Blancos celulares N II V Respiración aeróbica: fosforilación oxidativa y prod. prod. de de ATP ATP Membranas: equilibrio osmótico e iónico iónico E L E S Síntesis proteica: de de proteínas estructurales y enzimáticas Aparato genético: secuencias y localizaciones

28 Reacciones en en cascada Disfunción celular Alteración de de la la respiración aeróbica Disminución de de producción de de ATP ATP Alteración de de la la bomba de de sodio Alteración del del equilibrio de de agua agua e iones Alteración de de síntesis proteica

29 Hipoxia: disminución de O 2 El O 2 no llega o no se aprovecha Falta o dism. de sangre: ISQUEMIA Arterioesclerosis Tromboembolismo Aumento de resistencia arteriolar Alteraciones de microcirculación Disminución de la presión de perfusión Menor contenido de O 2 : Atmósfera pobre en O 2 Anemia Intoxicación por monóxido de carbono (CO) No captación celular de O 2 : Venenos

30 Glucosa Glucosa Citoplasma Glucólisis Piruvato O 2 sin O 2 Acido láctico producción de 2 ATP Mitocondria Ciclo de Krebs Cadena respiratoria Respiración celular producción de 36 ATP

31 ATP Mitocondria Acetil CoA ADP O 2 CO 2 + H 2 O

32 Consecuencias de la hipoxia a nivel celular Hipoxia Disminuye ATP Disfunción celular Altera membranas

33 Agentes químicos y fármacos Venenos: Bloquean las cadenas respiratorias arsénico, mercurio, etc. Contaminantes ambientales insecticidas, herbicidas, desechos industriales, etc. Estímulos sociales: alcohol, tabaco, psicodrogas Riesgos ocupacionales: Sílice, asbesto, carbón, etc. Fármacos: Automedicación e Iatrogenia

34 Agentes químicos Alteran la permeabilidad de la membrana: Alteración de fosfolípidos Unión con radicales de membrana Alteración de enlaces fosfolípidos - proteínas

35 Agentes biológicos: Bacterias - Virus secretan toxinas Bacterias producen y liberan antígenos liberan toxinas al morir

36 Agentes biológicos: Bacterias - Virus parásitos intracelulares Virus alteran ADN y ARN síntesis proteica división celular neoplasia

37 Etiopatogenia Los mecanismos mediante los cuales el agente causal origina la enfermedad

38 Alteraciones ultraestructurales Lesión celular Alteraciones al al microscopio óptico

39 Lesión celular Alteración de de membranas Alteraciones ultraestructurales Cambios mitocondriales Alteraciones en en el el retículo endoplásmico Daños cromosómicos

40 Lesión celular Edema celular Degeneración grasa Alteraciones al al microscopio óptico Aumento de deeosinofilia Disminución de de glucógeno Cambios nucleares Autólisis Calcificación celular

41 situaciones fisiológicas equilibrio homeostático célula célula normal normal apoptosis adaptación estímulos o agresiones reversible lesión lesión irreversible necrosis

42 muerte celular Necrosis Apoptosis

43 Necrosis Etiología: Generada por estímulos patológicos (hipoxia, hipertermia, virus, etc.) Daño en la membrana plasmática y resto de membranas celulares. Las enzimas de los lisosomas se vuelcan en el espacio extracelular originando una respuesta inflamatoria. El ADN se fragmenta tardíamente por acción lítica. * Radiation Oncology Research Laboratory of UCSF

44 Apoptosis Etiología: generada bajo condiciones fisiológicas normales y anormales. Condiciones normales: desarrollo embrionario, recambio celular normal, desarrollo del SNC, disminución de secreción hormonal, etc. Condiciones anormales: agentes biológicos, físicos, químicos, linfocitos T citolíticos, etc.

45 Apoptosis La célula participa activamente en su muerte: suicidio celular Los pasos del proceso responden a un plan prefijado genéticamente: muerte celular programada. Degradación precoz del ADN nuclear. Las membranas celulares se fragmentan produciendo vesículas que son fagocitadas rápidamente. Al no volcarse las enzimas lisosómicas, no hay inflamación ni se liberan eventuales virus. * Centre François BACLESSE Faculté de Médecine de CAEN France

46 Radiation Oncology Research Laboratory of UCSF Necrosis y apoptosis

47 Necrosis (Ejecutar necrosis.avi) necrosis.avi Radiation Oncology Research Laboratory of UCSF

48 Apoptosis (Ejecutar celldeath.avi) celldeath.avi Radiation Oncology Research Laboratory of UCSF

49 injuria muerte celular Necrosis patológica con inflamación Apoptosis fisiológica o patológica sin inflamación injuria estímulo

50 Muerte celular por necrosis B a l a n c e lisis proteica coagulación proteica calcificación

51 Adaptación celular Atrofia disminución de de tamaño Hipertrofia aumento de de tamaño Hiperplasia aumento de de número Metaplasia cambio de de tipo celular

52 Atrofia celular Concepto: Menor tamaño celular por por disminución de de componentes Etiología: isquemia --inmovilización --menopausia --denervación Etiopatogenia: < producción y/o y/o > degradación de de componentes Fisiopatología: disminuye la la función celular

53 Hipertrofia celular Concepto: Mayor tamaño celular por por aumento de de componentes Etiología: mayor trabajo o función (útero grávido, estenosis valvular, ejercicio, etc.) Etiopatogenia: > producción y/o y/o < degradación de de componentes Fisiopatología: aumenta la la función celular

54 Hiperplasia celular Concepto: Aumento en en el el número de de células Etiología: estímulo hormonal (útero grávido, piel, hepatocito, etc.) Etiopatogenia: duplicación del del ADN y mitosis Fisiopatología: más células realizan la la función

55 Metaplasia celular Concepto: Cambio de de células adultas por por otro tipo celular, también adulto (ej. (ej. cilíndrico ciliado a plano estratificado) Etiología: agresiones crónicas (epitelio traqueal del del fumador, mucosa gástrica) Etiopatogenia: la la agresión a las las células desencadena los los cambios como mecanismos de de defensa Fisiopatología: se se pierde la la función normal del del epitelio (ciclíndrico ciliado, mucoso, etc.)

56 Displasia (no es una adaptación) Concepto: Variación en en tamaño, forma y organización de de células adultas Etiología: agresiones crónicas que llevan a inflamación crónica. Etiopatogenia: la la agresión a las las células modifica el el tipo celular. NO NO ES ES UNA ADAPTACION. Puede ser un un estado preneoplásico Fisiopatología: se se pierde la la función normal del del tejido.

57 Bases biológicas de de la la enfermedad Neoplasia Respuestas tisulares Edema Ateroma Inflamación Cicatrización Reparación

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