Hücre Zedelenmesi ve Hücresel Yanıtlar Açılış ve Hücre 7.4.2015 PDF

HÜCRE ZEDELENMESİ HÜCRESEL YANITLAR VE HÜCRE ÖLÜMÜ Prof.Dr. Canser Çakalır ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ 1. GİRİŞ VE TARİHÇE Tarih boyunca insanlar, neden hastalandıklarını, hastalandıklarında meydana gelen değişikliklerin nasıl oluştuğunu merak etmiş ve araştırmışlardır. Bu nedenle tıp tarihi insanlık tarihi kadar e...

HÜCRE ZEDELENMESİ HÜCRESEL YANITLAR VE HÜCRE ÖLÜMÜ Prof.Dr. Canser Çakalır ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ 1. GİRİŞ VE TARİHÇE Tarih boyunca insanlar, neden hastalandıklarını, hastalandıklarında meydana gelen değişikliklerin nasıl oluştuğunu merak etmiş ve araştırmışlardır. Bu nedenle tıp tarihi insanlık tarihi kadar eskidir. Eskiçağdan günümüze kadar Tarihi birçok belgede pek çok hastalığın tanımı yapılmıştır. ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ Örneğin Hippocrat tıp konusunda 100 ciltlik bir eser bırakmıştır. (460-377 İ.Ö.) Büyük Türk bilgini İbn'i Sina'nın (980-1037) 5 ciltlik "Tıp Kanunu" adlı eseri doğu ve batıda uzun yıllar ders kitabı olarak okutulmuştur. Rönesans devrinde İtalya'da Morgagni yaptığı 700 otopsiden elde ettiği bulguları toplamış ve "Hastalıkların Nedenleri ve Yeri" adı altında yayınlamıştır (1682-1771). Daha sonraları Almanya'da Virchow, otopsi materyallerini mikroskop altında incelemiş ve bugünkü modern patolojinin temellerini atmıştır. Kendi başına bir temel bilim olan patoloji, hekimlik açısından bakıldığında, anatomi ve histoloji gibi temel tıp bilimleriyle klinik bilimler arasında bir köprüdür. PATOLOJİ BİLİNENİN AKSİNE LABARATUARI DA OLAN KLİNİK BİR BRANŞTIR ⚫ ⚫ ⚫ 2. PATOLOJİNİN TANIMI Patoloji sözcüğü, Grek dilindeki Pathos (hastalık) ve Logos (Bilim) sözcüklerinin birleştirilmesi ile meydana gelmiştir. Patolojide, canlı varlıklarda hastalık esnasında gözle ve mikroskopla görebildiğimiz değişiklikler ile fonksiyon bozuklukları incelenir. ◼ Temel bilimler PATOLOJİ Klinik bilimler A-Kelime anlamı : “Hastalık bilimi” PATOLOJİ: B-ORGAN/DOKULARIN, Yapı ve işlevlerinin-hastalık hallerinde Nasıl değiştiğini Değişiklik nedeni Oluş mekanizmalarını Klinik yansımalarını Tedavi yöntemlerini C-Patoloji bilimi, çok geniş ve kapsamlıdır. D-Doku ve organlardaki normalden sapmaları öğretir, E-Klinikte hastayı doğru değerlendirmeyi sağlar, F-Meslek yaşamınız boyunca kullanacağınız bilgileri verir. Patolojinin Materyali / Eğitim Amaçları A-Otopsi ◼ Adli ◼ Tıbbi B-Ameliyat materyali – Frozen Section ◼ Biopsiler ◼ Eksizyonel biopsi ◼ İnsizyonel biopsi ◼ Endoskopik biopsi ◼ İğne biopsisi METODLARI 1. Patolojinin rutin metodu histoloji metodudur. Doku parçalarından örnekler alınır; rutin takip ve boya (Hematoksilen - Eozin) (H&E) işlemlerinden sonra ışık mikroskopuyla incelenir. Gerekirse başka histokimya ve immünohistokimya teknikleri uygulanır. 2. Günümüzde hızla gelişen ve yayılan bir metodu da sitolojik incelemelerdir. Mikroskopik inceleme için canlıdan özel araç ve gereçlerin kullanılarak doku ve hücre örneklerinin alınmasına BİYOPSİ denir. Biyopsinin, 1. İnsizyonel: Lezyonun bir kısmı, 2. Eksizyonel (probe eksizyonu): Lezyonun tamamı, veya jinekolojideki endometrial küretaj (P.C.) şeklinde 3. Punch (zımba): Deri hastalıklarında derialtı yağ dokusunu içerecek şekilde, 4. İnce iğne aspirasyonu, 5. Ponksiyon 6. Endoskopik / laparoskopik biyopsi gibi şekilleri vardır. Bu sonuncular rastgele (kör) olabileceği gibi, günümüzde daha çok US ve BT eşliğinde kontrollü olarak yapılmaktadır. 7. Otopsi A-OTOPSİ ◼ ADLİ OTOPSİ ◼ Doğal olmayan ölümlerde (cinayet, intihar....) ◼ Sebebi açıklanamayan ölümlerde ÖLÜM NEDENİNİ ◼ TIBBİ OTOPSİ ◼ Hastahanede teşhisi konulamayan ◼ Klinikte hastalığı tümüyle aydınlatılamamış ◼ Hekimin isteği ◼ Başhekimin/ailenin onayı ◼ Belli bir teknik ◼ Eksiksiz bir eğitim aracı vakalar OTOPSİ ◼ Organ/dokulardaki değişiklikler ◼ Değişiklikler arası bağlantı kurulması ◼ Ölüme yol açan hastalık ◼ Normal dışı bulguların saptanması Yıllara göre otopsi dağılımı (1969-2006) 300 250 200 150 100 50 0 1969 1975 1981 1987 1993 1999 2006 Otopsi Sayısı Dokular fiksatife konulmaksızın gönderildiğinde; 1- Frozen kesit 2- İmprint 3- Fotoğraf çekimi 4- Mikrobiyolojik kültür 5- Kromozom analizi 6- Hücre kültürü 7- Elektron mikroskopik inceleme 8- İmmünfloresan inceleme Günlük biopsi :130 Vaginal smear: 45 3. PATOLOJİNİN BÖLÜMLERİ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ Patoloji; Patolojik anatomi, Histopatoloji ve sitopatoloji, Ultrastrüktürel patoloji, Histokimyasal patoloji, Deneysel patoloji, Adli tıp patolojisi olarak altı bölüme ayrılır. 3.1. Patolojik Anatomi ⚫ Hastalıklar sonucu oluşan değişikliklerin çıplak gözle incelenmesidir. Bu amaç ile otopsi yapılır ve patoloji laboratuarına gelen doku örnekleri incelenir, tartılır, boyutları ölçülür ve bulgular kaydedilir. 3.2. Histopatoloji ve Sitopatoloji ⚫ ⚫ ⚫ Histopatolojide, ileride anlatacağımız teknikle preparat haline getirilen dokular ışık mikroskobunda incelenir. Sitopatolojide ise vücut mayilerinden hazırlanan yayma preparatlardaki hücre ve bakteriler yine ışık mikroskobunda incelenir 3.3. Ultrastrüktürel Patoloji ⚫ Hücre içindeki 10A° - 2000A° çapındaki elemanlar ve virüsler Elektron Mikroskobu ile incelenir 3.4. Histokimyasal Patoloji ⚫ ⚫ Çeşitli teknikler ile hazırlanan doku kesitlerinin değişik boyalar ile boyanması ve böylece hücreler içindeki enzim vs.'nin gösterilmesidir. Bu alanda floresan veren maddeler ile işaretlenmiş boyalar ve floresan mikroskopları kullanılarak immun sistem (bağışıklık sistemi) hastalıklarına tanı konulması da yaygın bir tekniktir. 3.5. Deneysel Patoloji ⚫ Hastalıkların hayvanlarda oluşturulması, tedavisi ve meydana gelen lezyonların tedaviden önce ve sonraki durumlarının mikroskopla incelenmesidir. 3.6. Adli Tıp Patolojisi ⚫ Adli olgularda hastalık ve ölüm nedenlerinin incelenmesidir. 4. PATOLOJİ LABORATUARINA GELEN MATERYALLER ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ Patoloji laboratuarına genel olarak dört tür materyal gelir. Bunlar; Biyopsi, Cerrahi girişim ile alınan doku ve organlar, Otopsiden alınan doku örnekleri, Yayma preparatlar'dır. Yayma Preparatlar ⚫ ⚫ ⚫ Mukozaları kazıyıp lâma sürmek şeklinde hazırlananlar ve vücut mayilerini santrifüje edip çöküntüyü lâma yaymak şeklinde hazırlananlar olmak üzere çeşitleri vardır. Bu preparatlar uygun boya ile boyandıktan sonra mikroskopta incelenirler. 5. LABORATUARDA DOKULARIN TAKİBİ ve İŞLEMLERİ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ ⚫ Laboratuarlarda dokuların takibi ve yapılması gereken işlemler yedi aşamada gerçekleştirilir. Bunlar; Fiksasyon (Tesbit), Suyunu alma (Dehidratasyon-Sertleştirme), Saydamlaştırma, Parafinizasyon, Blok hazırlama (Gömme), Kesit hazırlama, Boyama işlemleridir. FROZEN KESİT Dokuların fiksatife konulmadan , vucuttan çıkarılır çıkarılmaz dondurulup kesilmesi işlemidir. 15-20 dakika süren bir işlemdir Cryostat isimli aletle yapılır (-40 derece) Likit nitrojen ( -190 derece soğutur ve kas biyopsilerinde), isopentan soğutmalı likit nitrojen ve aerosol spreylerle de yapılmıştır. Amaçları; Malign tümörlerde operasyonun şeklini belirlemek Floresan inceleme Kas enzim reaksiyonları Yağ boyaları Sitopatoloji Uygulama Alanları Neoplazi tanısı ve taramasında Tümör tipinin tanınması ve tedavinin yönlendirilmesi Rezidüel lezyon ve inkomplet eksizyon tanısı Prognoz tayini ve takip İnflamatuvar lezyon tanısı ve etken m.o tanısı Jinekolojik sitolojik hormonal değerlendirme Baş-boyun(tiroid, meme…) bölgesi kistik lezyonların tedavisi Frozen Section Radyoloji Radyolojide yapılan girişimde hasta başında wet film ile materyalin yeterliliğinin değerlendirilmesi günde ortalama 8-10 hasta SİTOLOJİK İNCELEME ◼ Vücut boşluklarında biriken sıvılar ◼ Mukoza yüzeyinden dökülen hücreler ◼ İnce iğne Aspirasyon biobsileri ◼ Uzman sitopatologlar tanı koymakta. Hücre Zedelenmesi ve Hücre Ölümü Tablo. Hücre Zedelenmesine Karşı Hücresel Yanıtlar Etkenin tipi ve şiddeti Hücre yanıtı Değişmiş fizyolojik uyaranlar Hücresel adaptasyonlar Artmış fonksiyonel gereksinim Artmış trofik uyarılar Hiperplazi, hipertrofi Beslenme yetersizliği Değişen fizyolojik uyarılar Atrofi Kimyasal veya fiziksel kronik irritasyon Metaplazi Oksijen azalması, kimyasal ve mikrobiyolojik etkenler Hücre zedelenmesi Hafif şiddette, kısa süreli etkenler Akut geri dönüşümlü zedelenme İlerleyici ve şiddetli etkenler Geri dönüşümsüz zedelenme → hücre ölümü -Nekroz -Apoptoz Kronik hücre zedelenmesi Değişen fizyolojik uyarılar Subselüler yanıt Genetik ve edinsel metabolik değişimler Madde (birikimi kalsifikasyonu) Hücresel yaşlanma ATROFİ Normal büyüklükteki hücre Yapısal komponentlerinde azalma Hücre boyutunda küçülme Organda küçülme Atrofinin Mekanizması ◼ a-Protein sentezinin azalması ◼ b-Proteinlerin yıkımının artması ◼ C= a+b ◼ Metabolik aktivitenin azalmasıprotein sentezinde azalma Hücre içeriğinin kaybı atrofi Hücrelerde Proteinlerin Yıkımı 1-Lizozomal enzimler (proteazlar vd) + Heterofaji, otofaji Makromoleküllerin ve organel yapılarının parçalanması 2-Ubikuitin – proteosom yolu :besin eksikliği, kullanılmamaUbikuitin ligaz aktivasyonu + Sitozolik ve nükleer proteinler + Ubikuitin Proteosom Atrofi Tipleri Fizyolojik Atrofiler (involüsyon) ◼ Embriyolojik yapıların ortadan kalkması ◼ Doğumdan sonra uterusun küçülmesi ◼ Laktasyondan sonra memelerin küçülmesi ◼ Menapozdan sonra genital organların küçülmesi Patolojik Atrofiler Yaygınlığına göre ◼ ◼ A-Genel atrofiler ◼ a-Açlık atrofisi: kaşekside ◼ b-Endokrin kaynaklı atrofiler ◼ Osteoporoz ◼ Simmond kaşeksisi B-Yerel Atrofiler Yerel Atrofiler ◼ a-Vasküler (iskemik) atrofi: Aterosklerozda beyin, böbrek atrofisi ◼ b-Basınç atrofisi ◼ ◼ Üreter taşı → hidronefroz, böbrek parenkim atrofisi c-İnaktivite (tembellik) atrofisi : azalan iş yükü ( kullanılmama atrofisi Sinir kesisi innervasyon kaybı ◼ d-İrradyasyon atrofisi ◼ e-Endokrin uyarının kaybı ◼ ◼ ◼ ◼ Kas atrofisi Menapozda östrojen yokluğu endometrium atrofisi f- Yetersiz beslenme Protein kalori malnütrisyonunda kas atrofisi g- Yaşlanma ( senil atrofi ) Atrofi Morfolojisi Makroskobi ◼ Parenkim hücrelerinde küçülme ◼ Parenkim hücrelerinde azalma ◼ İnterstisyel dokuda genişleme ◼ ◼ Fibrozis ◼ Lipomatozis basit atrofi apoptoz Kahverengi renk değişimi ◼ Kalp, karaciğer, testiste → esmer atrofi nümerik atrofi Mik: ◼ IM: ◼ Sitoplazma koyu eozinofilik ◼ ◼ ◼ Lipofusin pigmenti Nükleus piknotik EM: ◼ Mitokondri ve ER  ◼ Otofagozomlar  :Otofaji, hücrenin kendi komponentlerinin Lizozomal sindirimidir, bunların geri dönüşümü ile enerji sağlar Besin yoksunluğu adaptasyonudur-otofaj vakuolü-otofagolizozom HİPERPLAZİ ◼ Organ ya da dokulardaki hücre sayısı  A- Fizyolojik hiperplazi a-Hormonal -Gebelikte uterusun büyümesi b-Kompanzatuvar -zedelenen dokularda:parsiyel hepatektomi sonrasında B- Patolojik hiperplazi ◼ Aşırı hormonal uyarı ◼ GF ◼ Östrojen  → endometrial hiperplazi ◼ Androjenler  → prostat hiperplazi ◼ TSH → tiroid hiperplazisi ◼ Yara iyileşmesinde ◼ Viral etkenler (HPV) ◼ GF üretimi GF reseptör ar- ◼ tışı- sinyal aktivasyonu HİPERTROFİ ◼ Hücre boyutunun büyümesi ◼ Organ boyutunda büyüme A- Fizyolojik Gebelikte uterus büyümesi (östrojen---düz kas hipertrofi+hiperplazisi ) Ağırlık kaldıranlarda iskelet kası büyümesi B- Patolojik Kalp Hipertrofisi ve Mekanizması METAPLAZİ ◼ A)Epitelyal ◼ ◼ ◼ ◼ Barret metaplazisi B)Mezenkimal Myozitis ossifikans Patogenez:Kök hücrelerin veya farklılaşmamış mezenkimal hücrelerin yeniden programlanmaları Hücre Zedelenmesi ◼ Geri dönüşlü hücre zedelenmesi (reversibl ) ◼ Fonksiyonel ve yapısal değişiklikler(ER , mitokondri şişmesi ) -Geri dönüşlü ◼ Oksidatif fosforilasyon  ◼ ATP  ◼ İyon ve su konsantrasyon değişikliği  ◼ Hücre şişmesi ◼ Yağlı değişiklik ◼ Geri dönüşsüz hücre zedelenmesi ( irreversibl ) ◼ Zedelenme devam ederse  -Ağır mitokondrial zedelenme *Mitokondriada amorf yoğunluklar -Membran permeabilite kaybı Hücre ölümü Nekroz Apoptoz Hücre Zedelenmesinin Nedenleri ◼ ◼ Hipoksi en yaygın nedeni aerobik oksidatif solunumu azaltarak hücre zedelenmesine neden olan oksijen eksikliği ◼ İskemi ◼ Kanın yetersiz oksijenizasyonu ◼ ◼ Kardiyorespiratuvar yet. Kanın O’ taşıma kapasitelerinde azalma ◼ Anemi ◼ CO zehirlenmesi ◼ İskemik dokular hipoksik olanlardan daha hızlı ve daha ağır zedelenir ◼ Fiziksel etkenler ◼ Travma, yanma, donma, elektrik, iyonize radyasyon ◼ Kimyasal etkenler ve ilaçlar ◼ Canlı hastalık etkenleri ◼ İmmunolojik reaksiyonlar ◼ Genetik bozukluklar ◼ Beslenme bozuklukları ◼ Hücre hasarının nedenleri ve yolaklarına göre biyokimyasal mekanizmalar: Hücre Zedelenmesinin Mekanizmaları ◼ 1-hipoksi ve iskemi------ATP kaybı ◼ 2-İskemi-Reperfüzyon hasarı ◼ 3-oksidatif stres ◼ 4-toksinlerle oluşan hücre hasarı ◼ 5-Endoplazmik retikulum stresi ◼ 6-DNA hasarı ◼ 7-İnflamasyon ◼ ◼ ◼ Hücrelerin zedeleyici etkenlere yanıtı, zedelenmenin tipine, süresine ve şiddetine bağlı Zedelenmenin sonucu, hasar gören hücrenin tipine, durumuna, uyum yeteneğine ve genetik yapısına bağlı * Hipoksi ve iskemi-----ATP azalması ◼ Mitokondri ve lizozomal membranlarda irreversibl hasar ◼ ATP yapımı: ◼ a-Oksidatif fosforilasyon ◼ b-Glikoliz *ER STRESİ : ◼ Oksijen ve glikoz yokluğunda ◼ Proteinler yanlış katlanabilir ◼ (katlanmamış protein yanıtı ) ◼ Hücre zedelenmesine neden olur ◼ (apoptoz) Alzheimer, Parkinson hastalığı , Tip 2 diabette, amiloidozda Mitokondri Disfonksiyonu ◼ Nedenleri ◼ ATP kaybı-ROT üretimi ◼ Oksidatif stres ◼ Fosfolipidlerin yıkımı ◼ Lipid yıkım ürünleri Sonuçları MPT denilen kanalların oluşumu Sitokrom c’nin sitozole sızması Apoptozun tetiklenmesi * ROT (serbest radikaller) birikimi—oksidatif stres ◼ ◼ ◼ Serbest elektron taşıyan kimyasal ürünlerdir. Hücrede metabolik olay sırasında redüksiyon-oksidasyon reaksiyonlarıyla oluşurlar. Hücrenin tüm molekülleriyle reaksiyona girebilirler.  ◼ Hücre zedelenmesi  ◼ Serbest radikaller > antioksidan mekanizmalar ◼ ROT--oksidatif stres: reaktif oksijen türevleriyle indüklenen hücre anormalliklerine verilen ad Hücrelerde Serbest Radikallerin Oluşumu ◼ Redüksiyon-oksidasyon reaksiyonları: ◼ ◼ Solunumla havadaki moleküller O2 suya indirgenirken O2-, H2O2, OH oluşur. Transizyon metalleri ile reaksiyonlar: H2O2 + Fe2+ → OH-+OH-+Fe3+ (Fenton reaksiyonu) ◼ NO ◼ Radyan enerji İyonize radyasyon → H2O → OH, H ◼ Ekzojen kimyasal maddelerin enzimatik metabolizması ile CCI4 → CCI3 Klınik önem: Reperfüzyon zararı İnflamasyonda mikroorganizmaların nötrofillerle, makrofaj fagositozunda ROT sentezi Oksijen tedavisinde fazla oksijen verilmesi ROT oluşumu Serbest Radikallerin Etkileri 1-Membranların Lipid Peroksidasyonu ◼ Membran fosfolipidlerindeki doymamış yağ asidleri +OH-  -H- atomu kopar Lipid radikali + O2 ◼ Lipid peroksid radikali + OH- ◼ Membranda otokatalitik zincir reaksiyonu  ◼ Membran zedelenmesi 2-Proteinlerin oksidatif modifikasyonu  ◼ Proteinlerde parçalanma 3-DNA yıkımı → malign transformasyon Antioksidan Savunma Mekanizması ◼ SOD (süperoksit dismutaz ) ◼ Glutatyon peroksidaz (GSH ) ◼ Katalaz ◼ E, A vit. askorbik asid Membran Geçirgenliği Defektleri ◼ Mitokondrial membranlardaki hasar-ATP kaybı-nekroz ◼ Plazma membran hasarı-hücre içeriğinin kaybı ◼ Lizozomal membranların hasarı—lizozomal enzimler ------ Sitoplazmaya sızar—asit hidrolazların aktivasyonu---Hücrenin enzimatik sindirimi Hücre Zedelenmesi Örnekleri ◼ İskemik – hipoksik zedelenme * İskemi – reperfüzyon zedelenmesi ◼ İskemi + kan akımı ◼ Geri dönüşlü zedelenme ◼ Geri dönüşümsüz zedelenme ◼ Reperfüzyon zedelenmesi: iskemik canlı hücrelerde kan akımının geri gelmesi—paradoks olarak—hücre hasarının artması ( myokard ve beyin iskemisi sonrası doku hasarı) Reperfüzyon Zedelenmesinin Mekanizmaları parenkim, endotel, infiltre lökositler ◼ Reoksijenasyon ◼ İskemik dokuda antioksidanlar  ◼ İskemi → sitokinler , adezyon molekülleri   İnflamasyon + Aktive PNL → enflamatuar zedelenme kompleman aktivasyonu--inflamasyon ROT ◼ ◼ *Kimyasal Zedelenme a-Direkt etki yapan toksinler ◼ HgCI2 zehirlenmesi → Proteinlerin sülfidril gruplarına bağlanma  Membran permeabilitesi  ◼ Kemoterapötikler, mikroorganizma toksinleri b-Metabolitleri → Lipid peroksidasyonu ◼ CCI4, asetaminofen—ER’daki sitokrom P-450 Mikst-fonksiyon oksidaz sistemi tarafından Karaciğer hücrelerinde metabolize edilir