Fisiopatologia da Lesão Celular: Mecanismos e Morte

Lesão Celular: Adaptação, Injúria e Morte

A célula submetida a um estresse fisiológico ou estímulo patogênico sofre uma série de adaptações celulares morfológicas e fisiológicas para preservar sua viabilidade e modular sua função.

Quando os limites de adaptação são ultrapassados, segue-se uma sequência de eventos chamada de injúria celular (lesão celular).

A injúria celular é reversível até certo ponto (depende da persistência do estímulo e sua intensidade). Após esse limite, sofre injúria irreversível e morte.

Lesão Reversível: Isquemia e Hipóxia

• Isquemia: Perda do suprimento sanguíneo, resultando em falta de oxigênio e nutrientes.
• Hipóxia: Falta de oxigênio.

Ambos os agentes agressores diminuem a geração de ATP, o que leva a uma série de eventos:

• Diminuição da atividade da bomba de Na+/K+, resultando no acúmulo de Na+ intracelular e difusão de K+ para fora da célula.
• O ganho final de sódio resulta na entrada de água na tentativa de equilibrar o potencial hidroeletrolítico celular.
• O metabolismo energético celular é alterado: cessa a fosforilação oxidativa e as células dependem da glicólise (respiração anaeróbica) para produção de energia.
• O aumento na concentração de AMP ativa a fosfofrutoquinase, iniciando a glicólise anaeróbica.
• Diminuição do pH celular, o que causa condensação da cromatina nuclear e desnaturação de proteínas intracelulares.
• Devido à falta de nutrientes, a lesão celular torna-se mais rápida do que na condição de hipóxia isolada.
• Ruptura estrutural do aparelho de síntese proteica: o acúmulo de água provoca desprendimento dos ribossomos do RER e dissociação dos polissomos, reduzindo a síntese de proteínas.

Se o oxigênio for restaurado, todas essas perturbações são reversíveis.

Degeneração Hidrópica ou Tumefação Celular

Também conhecida como alteração hidrópica, edema celular ou degeneração vacuolar, é a primeira manifestação de quase todas as formas de lesão celular.

É uma lesão reversível que se caracteriza pelo acúmulo de água no citoplasma da célula, que se torna volumoso.

Manifestações Macroscópicas

• Perda do brilho ou palidez (devido à compressão dos capilares e sinusoides).
• Aumento de volume e peso (pelo acúmulo de água).

Manifestações Microscópicas

• Células tumefeitas com vacúolos pequenos e claros e pequenas granulações eosinofílicas no citoplasma.
• Anisocitose (células de diferentes tamanhos).

Ultraestrutura

• Retículo Endoplasmático e Complexo de Golgi com membranas distendidas pelo acúmulo de água.
• Ribossomos dispersos no citoplasma e perda da basofilia.
• Membrana plasmática distorcida.
• Mitocôndrias com volume aumentado (inchamento de baixa amplitude).
• Núcleo com cromatina condensada (basofilia aumentada).

Lesão Celular Irreversível e Morte

Após a retirada do estímulo agressor, não é mais possível resgatar a célula lesada.

Em que estágio a célula de fato morre? A morte celular ocorre quando a mitocôndria para de funcionar, a célula para de receber O₂, para de produzir energia e há perda da homeostasia do cálcio.

Incapacidade de Reverter a Função Mitocondrial

A lesão mitocondrial irreversível leva à depleção total de ATP.

Causas de lesão mitocondrial:

• Ativação de fosfolipases pelo Ca++ citosólico.
• Danos diretos à mitocôndria por toxinas (bacterianas, virais, fúngicas) ou agentes químicos (ex.: cianeto).
• Estresse oxidativo (geração de radicais livres).

Perturbações Profundas na Função da Membrana Plasmática

A membrana plasmática pode ser danificada por:

• Ativação de fosfolipases pelo Ca++ e estresse oxidativo.
• Danos diretos por agentes físicos (traumatismo mecânico, queimadura), toxinas (bacterianas, virais, fúngicas) ou componentes do sistema imunológico (fatores do sistema complemento, leucócitos).

Caso não ocorram danos diretos às membranas celulares ou ação importante de radicais livres, o evento marcante da morte celular é a perda da homeostasia do cálcio.

Homeostasia do Cálcio

Em condições homeostáticas, o cálcio livre no citosol é mantido em concentrações baixíssimas em comparação com os níveis extracelulares. A maior parte do cálcio intracelular está sequestrada nas membranas mitocondriais e no Retículo Endoplasmático (RE).

Os gradientes de cálcio são modulados pelos canais de cálcio (Ca++/Mg++/ATPase – dependentes de energia) associados à membrana plasmática. A diminuição do ATP eleva o cálcio citosólico. A capacidade das mitocôndrias e do RE em sequestrar o Ca++ é limitada.

Quando a Homeostasia Celular é Comprometida

A falta de ATP provoca elevações continuadas de cálcio citoplasmático. O limite de captação de cálcio pelas membranas é vencido e o Ca++ fica livre no citoplasma.

O aumento do cálcio livre resulta em aumentos inespecíficos da permeabilidade da membrana plasmática, resultando em perda continuada de metabólitos celulares, proteínas, enzimas, coenzimas e ácido ribonucleico através da membrana. Ocorre mais entrada de água, com tumefação profunda das organelas celulares (mitocôndrias, lisossomos).

O Influxo Maciço de Cálcio Ativa Enzimas Celulares

O aumento do Ca++ citosólico ativa enzimas que levam à destruição celular:

• Fosfolipases: Digestão de membranas (PONTO DE MORTE CELULAR).
• Proteases: Degradação de proteínas celulares e do citoesqueleto celular.
• ATPases: Aceleram a depleção de ATP.
• Endonucleases: Degradação da cromatina.

Os lisossomos tumefeitos e com permeabilidade aumentada perdem suas enzimas (hidrolases ácidas) para o citoplasma, sendo ativadas pelo pH ácido. Ocorre digestão dos componentes celulares (RNases, DNAses, Proteases, Fosfatases, Glicosidases).

Lesão Direta no DNA

A lesão direta no DNA pode levar à perda da capacidade de ativar a apoptose.

Lesão de Isquemia/Reperfusão

Reperfusão: Volta do suprimento sanguíneo após uma isquemia.

A área afetada pela isquemia é chamada de "ÁREA DE RISCO". Esta área contém:

• Células lesadas irreversivelmente (sofrerão necrose).
• Células lesadas reversivelmente (retornarão à homeostasia).
• Células lesadas reversivelmente que progredirão para lesão irreversível e morte (necrose).

Isso ocorre porque, durante a reperfusão, são gerados estímulos lesivos. A reperfusão:

• Não afeta o prognóstico caso já tenha ocorrido lesão irreversível.
• Permite a restauração de células que sofreram lesão reversível.
• Gera novos estímulos lesivos, levando as células que sofreram lesão reversível à morte.

Novos Estímulos Lesivos na Reperfusão

1. Radicais Livres: A reoxigenação gera muitos radicais livres na área de risco. As células em homeostase produzem substâncias antioxidantes que inibem a ação de radicais livres.
2. Processo Inflamatório: A lesão tecidual estimula a resposta inflamatória local com o objetivo de retirar os restos necróticos e restaurar o tecido. A resposta inflamatória traz células de defesa (neutrófilos e macrófagos) que podem ampliar a lesão tecidual pela geração de radicais livres e pela liberação de enzimas lisossomais.
3. Influxo Maciço de Ca++: A reperfusão traz Ca++ para o tecido reperfundido. As membranas altamente permeáveis das células lesadas reversivelmente permitem influxo maciço de Ca++, com consequências desastrosas (ativação de enzimas citosólicas e destruição celular).

Tratamento Durante a Reperfusão Tecidual

O tratamento visa mitigar os novos estímulos lesivos:

• Administração de antioxidantes: Inativam os radicais livres (Ex.: Vitamina C e E).
• Administração de inibidores dos canais de Ca++: Impedem o influxo maciço de Ca++.
• Controle da inflamação: Uso de drogas anti-inflamatórias.
• Administração de fibrinolíticos: Impedem a formação de trombos nos vasos ou na cavidade cardíaca em regiões de infarto (Ex.: t-PA, estreptoquinase).