Cellskada/Celldöd. Tomas Seidal

Transkript

1 Cellskada/Celldöd Tomas Seidal

2 Essentials of Pathophysiology Nowak & Handford Chapter 1

3 Bakgrund Patologi betyder sjukdomslära Patologi-cytologi är medicinska discipliner som utgår från morfologiska bedömningar av cell- och vävnadsprover för diagnostik

4 Bakgrund ii Morfologi är vävnadslära. Morfologi kan indelas i makroskopisk morfologi, anatomi, och mikroskopisk morfologi, histologi Patologi innebär en bedömning av ett vävnadsprov, som kan vara normalt eller sjukligt förändrat - patologiskt Avvikelser i morfologin kan alltså beskrivas som patologiska, avseende både makro- och mikroskopiska förändringar

5 Bakgrund iii Patologins viktigaste uppgifter kan sammanfattas som följer Att avgöra om en vävnad är normal eller förändrad Att avgöra om förändringen är reaktiv eller neoplastisk

6 Bakgrund iv Relationen patologi och patofysiologi kan beskrivas som att patofysiologin är den bakomliggande mekanismen, orsaken, till att morfologin ändras och blir patologisk. Ibland kan det vara svårt att skilja den patofysiologiska mekanismen från förändringar i morfologi, t.ex. vid inflammation. Ibland kan den patofysiologiska processen vara synlig även morfologisk, t.ex. en

7 Bakgrund v Den vävnad som bedöms mikroskopiskt kan vara ett litet prov (px, provexcision) eller ett helt organ (resektat, ektomi) eller del av organ där hela förändringen tas bort (excision) Bedömningen utmynnar i en diagnos - PAD = Patologisk-Anatomisk Diagnos) eller om det är ett cellprov - CD (cytodiagnos)

8 Cellen Kroppens funktionella byggsten som tillsammans med stödjevävnad bildar strukturen i organ och vävnader Utgår från den första cellen = den befruktade äggcellen. Denna kroppens urcell är alla cellers startpunkt Cellerna kan antingen ständigt ersättas (vanligen från bevarade stamceller) eller nå ett slutstadium (postmitotiska celler). Dessutom finns celler med en mycket

9 Cellen ii Exempel på postmitotiska celler är olika typer av muskelceller, fettceller, neuron (nervceller), vissa celler i njuren etc. Vissa postmitotiska celler kan i begränsad omfattning nybildas, t.ex. vid skador eller vid genetiska störningar (tumörutveckling). Denna nybildning tar sannolikt i många fall sin början i semidifferentierade stamceller, reservceller.

10 Stamceller Det befruktade ägget är den ultimata stamcellen, som är totipotent I kroppen finns det stamceller med begränsad potential, multipotenta Adulta och embryonala stamceller Eftersom alla celler innehåller ett komplett genom, går det, teoretiskt åtminstone, att göra vilken cell som helst till en stamcell.

11 Den normala cellen En cell är mellan 5 och 100 mikrometer (en mikrometer är 1/1000 mm) stor. Den består av ett cellmembran, som uppbygges av fosfolipider, kolesterol, glykoproteiner, glycolipider, proteiner Cellen har en cytoplasma, som innehåller organeller i varierande mängd Centralt finns kärnan, ibland flera kärnor

12 Cellmembranets funktion Containerfunktion samt att ge cellen dess form och storlek. Skydd mot omgivningen och avgränsning Selektiv transport in och ur cellen Passivt med gradient Aktivt med jonpump (energi krävs) Endocytos/exocytos/fagocytos Signalmottagning T.ex. tillväxt, förändrad metabolism, kommunikation även med intilliggande celler

13 Organeller Mitokondrier - en till flera tusen/cell ; energimetabolism, innehåller gener. membranförsedda, mellan membranen finns Cytochrome C, en viktig induktor för apoptos

14 Organeller II Endoplasmatiskt retikulum (ER) Här sker proteinsyntes, som är cellens kanske viktigaste funktion, som äger rum i den del av ER som innehåller granulae på ytan; kallas rough ER (rer). Information om vilka proteiner som ska syntetiseras när rer via mrna I en annan del av ER (ser, smooth), som är en del av kärnmembranet eller har kontinuitet med det, sker bl.a detoxifiering, omhändertagande av toxiska produkter.

15 Organeller III Golgiapparat - proteinlagring Lysosomer - nedbrytning, innehåller enzymer och har ett lägre ph Specifika organeller, t.ex. melanosomer i melanocyter, som innehåller pigment

16 Cytoskelett Tunna filament (actin). Upprätthåller cellens form. Intermediära filament (IF), cellskelettet Kontraktila filament, actin och myosin Mikrotubuli, transportfunktion mm.

17 Kärnan - nucleus Styr vad som händer i cellen Innehåller kromosomer, gener, DNA/RNA Kommunicerar med cytoplasman och organellerna genom flera olika mekanismer. Möjliggörs genom att det finns porer i membranet, där RNA och vissa transportproteiner kan passera.

18 Cellkärnan/Kromosomerna Deoxiribonukleinsyra (DNA) uppbygges av fyra olika nukleinsyror bundna till en sockermolekyl och bildar en dubbelspiral (helix) De fyra nukleinsyrorna är två puriner, adenin och guanin, och två pyramidiner, cytosin och tymin Dessa bildar baspar A/T samt G/C

19 Cellkärnan/Kromosomerna Kromosomerna innehåller DNA och ett vidhängande proteinhölje (histon-oktamer) som tillsammans bildar kromatin (synligt i vanligt mikroskop) Förnyelse av DNA vid celldelning kallas replikation Celldelning: mitos (diploida celler) eller meios (haploida celler)

20 Cellkärnan/kromosomerna Det humana genomet består av ca gener, som kodar för specifika proteiner. Dessa gener utgör mindre än 5 % av genomet. Resten utgörs av non-coding DNA Non-coding DNA är till 70 % single copy DNA vars funktion är okänd Ungefär 20 % är repetetivt DNA som bl.a. kodar för olika typer av RNA

21 Cellkärnan/kromosomerna Proteinsyntesen sker i cellernas cytoplasma DNA informationen överförs dit med mrna (messenger). RNA är likt DNA men innehåller uracil istället för tymin, är enkelsträngat och binds till en annan sockermolekyl än DNA I cytoplasman translateras mrna (> translatat) till aminosyror som sedan bildar polypetider/protein (>1 miljon olika) som alla uppbyggs av 20 olika aminosyror.

22

23

24

25

26 Sammanfattning, cellen Cellen styrs aktivt av kärnan, med dess genetiska innehåll som kommunicerar med cytoplasman via bl.a. mrna. Kärnans information leder till syntes av ett stort antal proteiner/polypeptider Cellen styrs också av omgivningen, främst genom tillväxtfaktorer och andra signalsubstanser. Varje cell är en del av ett enormt informationsflöde, där både kärna, cytoplasma och cellmembranet är

27 Cellskada - tre principiella orsaker Bristtillstånd - essentiella ämnen saknas Förgiftning - exposition för gifter eller ämnen i fel koncentration eller på fel plats eller i fel form Trauma av olika slag

28 Bristtillstånd som skadar celler Syrebrist/asfyxi/hypoxi/ischemi Den bakomliggande mekanismen vid infarkt Olika vävnader olika känsliga Kan vara lokaliserad eller mer generell inom ett organ eller en vävnad

29 Infarkt - vävnadsdöd pga hypoxi Om tillgången till syre < behovet uppstår hypoxi. Om denna når en kritisk nivå blir konsekvensen vävnadsdöd (nekros). Hypoxin beror antingen på nedsatt tillgång till syre genom nedsatt perfusion nedsatt tillgång på syre på grund av nedsatt kvalitet på transporten ökat behov av syre

30 Bristtillstånd som skadar celler ii Brist på ämnen som behövs för metabolismen Olika för olika celltyper Kan drabba generellt eller selektivt Energibrist Kan bero på absolut brist eller oförmåga att tillgodogöra sig ämnen/genetiskt orsakade bristtillstånd Vissa ämnen behövs ständigt, andra bara i liten mängd och vid enstaka tillfällen

31 Exposition för toxisk påverkan Exogena substanser Infektiösa agens - toxiner som bildas av främst bakterier Läkemedel Vanliga gifter - cytotoxiska subtanser Inlagring - överdos

32 Exposition för toxisk påverkan ii Endogena substanser fria radikaler - biprodukter i kemiska processer metaboliter autoimmunitet - antikroppar riktade mot kroppsegna strukturer - en betydelsefull mekanism som har dåligt kartlagda immunologiska orsaker

33 Traumatisk cellskada Fysikaliska agens Hypotermi - kristallbildning Hypertermi - denatuering Joniserande strålning Mekaniskt våld Mikroorganismer Immunologiska mekanismer

34 Reversibel skada Hydrop ansvällning - jonpumpen slås ut och natrium ansamlas - vatten dras in i cellen, som svullnar Förfettning - inlagring av fettvakuoler Inlagring av degenerationsprodukter och pigment

35 Cellen kan adaptera till nya villkor Genom att förändra sin metabolism - exempel nedkylning Genom att bli större - hypertrofi Genom cellnybildning, proliferation, vilket leder till hyperplasi Atrofi p.g.a. t.ex. tryck, inaktivitet Apoptosen kan påverkas (apoptos = programmerad celldöd)

36 Hypertrofi -proliferationhyperplasi Hypertrofi innebär att varje cell blir större Proliferation innebär nybildning av celler Proliferation kan innebära att skadade celler ersätts och/eller att det totala antalet celler ökar Hyperplasi innebär ökat antal celler Notera att samtliga dessa händelser är reaktiva, d.v.s. fysiologiska och oftast en funktionell respons på något stimulus - känt

37 Metaplasi Viktig adaptationsmekanism Innebär att en mogen celltyp övergår i en annan mogen celltyp Innebär i allmänhet att den nya celltypen är enklare, mer tålig, = skivepitel Kan spela roll för utveckling av neoplasi då i en del fall metaplastiska celler har större benägenhet att utveckla ffa malign tumör

38

39 Atrofi Atrofi innebär skrumpning av vävnad och oftast reduktion av antal celler. Den enskilda cellen kan också atrofiera - bli mindre. Då talar man om hypotrofi Atrofi är reaktivt och är ofta ett uttryck för minskad aktivitet av något slag. Atrofi kan alltså vara både fysiologisk (normal) och patologisk (sjuklig, onormal)

40 Irreversibel cellskada - celldöd Ses främst och först i kärnan som visar strukturella förändringar Pyknos - kärnan skrumpnar Karyorhexis - kärnan fragmenteras Karyolys - kärnan upplöses Obs: måste skiljas från fysiologisk förlust av kärna som vid förhorning, bildning av erythrocyter

41 Irreversibel cellskada - celldöd Nekros Betyder celldöd. Kan drabba enstaka celler, cellgrupper, stora områden, hela organ Begreppet infarkt igen Begreppet hjärndöd

42 Irreversibel cellskada - celldöd II Resorption Det nekrotiska materialet tas om hand av makrofager Fibros/Kalcifiering Ärrbildning - läkning - medieras av fibroblaster (som bildar kollagen) och histiocyter/makrofager. Kan vara ett sätt för kroppen att ta hand om nekrotiskt material

43 Vävnaders varierande känslighet Ischemi drabbar först hjärnan Toxiner drabbar ofta först levern (men det finns organspecifikt toxiska substanser) trots att levern är förberedd att ta hand om toxiner Virus kan drabba t.ex. perifera nerver (polio - ryggmärgens framhorn)

44

45 Sammanfattning: För att förstå hur kroppen fungerar måste man ha en fundamental kunskap om cellernas olika funktion och uppbyggnad Nästan all patologi/patofysiologi handlar - direkt eller indirekt - om förändringar i cellerna Alla sjukliga förändringar är inte möjliga att iaktta, åtminstone inte i början Kunskap om cellpatologi inbegriper också icke-morfologisk kunskap och metod

46 SLUT CELLSKADA/CELLDÖD Frågor?