Cuprins prefaţĂ

8. Apoptoza

Apoptoza reprezintă un mecanism genetic de menţinere a homeostaziei cantitative şi calitative a populaţiei celulare prin reducerea surplusului de celule sau înlăturarea celulelor ne­vi­­abile. Homeostazia cantitativă a populaţiei celulare este men­­ţi­­nu­­tă prin înlăturarea individuală şi organizată a surplusului de celule, care la moment depăşeşte necesităţile funcţionale (de ex., moartea miofibrilelor la repaus muscular, involuţia fiziologică a organului – timusul, reducţia post-partum a miometrului). Ho­me­ostazia calitativă a populaţiei celulare este menţinută prin moar­tea indusă a celulelor defectuoase, cu diferite mutaţii ne­­viabile, incompatibile cu viaţa, a celulelor canceroase, a ce­­lu­le­lor infectate de virusuri ş.a. Or, apoptoza, deşi iniţiată de pro­ce­­se patologice celulare, reprezintă, totuşi, un mecanism fiziologic de reglare a homeostaziei tisulare.

Apoptoza este realizarea programului genetic celular de moar­­te controlată – program tanatogen intrinsec, program de sinucidere celulară întru păstrarea homeostaziei celulare canti­ta­tive şi calitative a organismului. Apoptoza, spre deosebire de moartea fiziologică şi, în special de necroză, care cuprinde în­tregi populaţii celulare, este un proces individual, care se des­fă­şoa­ră într-o singură celulă. De rând cu aceasta, spre deosebire de ne­croză, care este provocată de factori patogeni extracelulari (en­­­dogeni sau exogeni), apoptoza este iniţiată de programul ge­netic intrinsec celular.

Apoptoza poate fi declanşată de factori fiziologici, dar se întâlneşte şi în condiţii de patologie.

Mecanismele trigger (de demarare a apoptozei) sunt diferite semnale de ordin pozitiv sau negativ. Semnalele specifice pozi­ti­ve pentru iniţierea procesului de sinucidere a celulei pot fi le­zi­unile celulare produse de diferiţi factori patogeni (mecanici, fi­zici, chimici, biologici ş.a.), care nu provoacă imediat moartea ce­lulei, însă sunt irecuperabile, ceea ce face imposibilă existenţa ce­lulei. Aceeaşi semnificaţie au şi semnalele fiziologice – de ex., glucocorticoizii, care elimină limfocitele. Semnalele apopto­ti­ce negative reprezintă sistarea acţiunii unor hormoni, care în mod fiziologic menţin existenţa anumitelor celule – lipsa facto­ri­lor de creştere, absenţa testosteronului – moartea celulelor pros­­ta­tei, lipsa estrogenelor – moartea celulelor endometriale, lip­sa prolactinei – moartea celulelor glandei mamare ş.a.

În patogenia apoptozei se disting câteva stadii.

În perioada de iniţiere a apoptozei are loc recepţionarea sti­mu­lilor apoptotici (tanatogeni) de către receptorii specifici de pe membrana celulară şi activarea ulterioară a mecanismului ge­ne­tic, care controlează apoptoza.

În perioada de execuţie declanşată de programul genetic are loc modificarea permeabilităţii membranei mitocondriale, mic­şo­rarea de ATP şi generarea de specii active de oxigen, radicali liberi.

În perioada finală a apoptozei are loc degradarea celulei sub acţiunea a mai mulţi factori, principali fiind enzimele specifice – caspazele şi mecanismele mitocondriale. Caspazele (denu­mi­­rea provine de la cisteină şi aspartat) reprezintă proteaze, care au cisteina în calitate de centru activ catalitic şi produc clivarea legăturilor peptidice după acidul aspartic. Caspazele presinte­ti­zate se află în celule în formă inactivă, fiind activate de sem­na­lele tanatogene. După iniţierea apoptozei mitocondriile continuă să sintetizeze ATP şi astfel susţin energetic procesul de apop­toză, care necesită energie pentru menţinerea integrităţii mem­­bra­nei celulare şi preîntâmpinarea revărsării conţinutului celular în afara celulei cu acţiune potenţial nocivă asupra altor celule (În lipsa energiei apoptoza iniţiată se termină prin necroză.).

Procesele biochimice apoptotice au diferite echivalente mor­­­­­­­­fo­logice. Astfel apoptoza aparent se desfăşoară în câteva eta­­pe morfologic distincte.

Prima etapă începe cu izolarea celulei pornită pe calea apop­­­tozei de celulele limitrofe prin dezorganizarea structurilor ce­lu­­lare – dispariţia microvilozităţilor membranare, a desmozo­mi­­lor, a complexelor de adeziune intercelulară. Celula pierde apa, iar citoplasma şi nucleul se condensează, volumul celulei se micşorează.

În etapa următoare are loc fragmentarea celulei cu formarea de convoluţii citoplasmatice cu fragmente celulare învăluite de fragmente de membrană citoplasmatică – vacuolizarea. Nucleul se condensează (cariopicnoza), se fragmentează (cariorexis), iar fragmentele acestuia sunt de asemenea incluse în convoluţii for­ma­te de membrana nucleară.

În ultima etapa toată celula apare transformată în fragmente celulare incluse în convoluţii membranare – corpi apoptotici, care sunt fagocitaţi de macrofagele tisulare, celulele epiteliale, ce­lulele musculare netede. În aşa mod, până la anihilarea deplină a celulei supuse apoptozei se menţine integritatea structurală şi funcţia membranei celulare (proces, care necesită energie). Aceas­­ta menţine intracelular (sau în interiorul corpilor apop­to­tici) substanţele componente ale celulei (electroliţi, enzime, sub­stanţe biologic active) potenţial nocive pentru celulele vecine sănătoase, care ar putea provoca moartea acelora sau procesul inflamator (după cum se întâmplă în necroză).

Apoptoza, primordial fenomen fiziologic, are şi diferite im­pli­caţii în patologie.

Există boli prin insuficienţa apoptozei, atunci când în pofida stimulilor tanatogeni (de ex., mutaţii letale, malignizarea celulei, manifestarea de antigene interzise non-self, infectarea cu viru­suri) celula nu declanşează apoptoza, ceea ce ar elimina precoce ce­­lu­lele mutante, canceroase, purtătoare de antigen non-self, in­fectate de virus şi ar curma evoluţia bolii, ci are loc supra­vieţu­irea celulei cu efecte patologice – multiplicarea şi invadarea orga­nismului cu celule mutante, canceroase, declanşarea reacţi­ilor autoimune cu alterarea şi a celulelor sănătoase, multiplicarea şi diseminarea în organism a particulelor virale, ceea ce deseori are consecinţe fatale pentru organism.

O altă categorie reprezintă bolile prin accelerarea procesului de apoptoză cu depleţia populaţei celulare (de ex., în osteopo­ro­ză, SIDA, bolile neurodegenerative).
9. Necroza
Moartea celulară reprezintă sistarea ireversibilă a activităţii celulei în organismul încă viu.

În funcţie de semnificaţia biologică moartea celulară se împarte în:

1. 
   moarte celulară fiziologică;
   
2. 
   moarte celulară patologică – necroza.
   

În funcţie de volumul celulelor mortificate moartea poate să cuprindă individual o singură celulă, o populaţie celulară şi res­pectiv o porţiune de ţesut, un organ întreg în asociere cu dez­­­in­tegrarea structurilor intercelulare, derivate de la celule (De men­­ţionat că noţiunea de „moarte” se referă doar la celule şi nu cu­prinde structurile acelulare.).

Moartea celulară fiziologică este înlăturarea din organism a celulelor îmbătrânite, care şi-au realizat completamente poten­ţia­lul funcţional în limitele programului genetic şi urmează a fi în­lo­cuite cu celule tinere – regenerarea fiziologică. Majoritatea ce­­lulelor au un termen limitat de viaţă şi activitate, mor şi sunt în­­lă­turate din organism fără careva consecinţe patologice, fiind expulzate în mediul ambiant (celulele descuamate ale pielii, trac­­tului gastrointestinal şi urogenital, arborelui bronhial) sau sunt fagocitate de sistemul fagocitar macrofagal (de ex., he­ma­ti­ile bătrâne).

Necroza este sistarea ireversibilă a activităţii celulei, moar­tea celulei sau a unei părţi de ţesut, organ în organismul încă viu. Necroza poate fi definită ca moarte accidentală, violentă survenită de pe urma acţiunii factorilor nocivi extracelulari – fie endogeni (din însăşi organismul), fie exogeni (parveniţi din ambianţă). Or, necroza este moartea locală, în timp ce moartea în sens general înseamnă moartea întregului organism. În acelaşi context necroza se deosebeşte şi de modificările post mortem în organe survenite după moartea organismului.

Necroza este precedată de necrobioză – procesul de murire a celulei, ţesutului, organului. Necrobioza prezintă starea de tran­­­­ziţie a structurii de la viaţă la moarte („agonia celulară”). Ne­­crobioza include totalitatea de procese patobiochimice, pa­to­his­tologice şi fiziopatologice, care reflectă modificările meta­bo­­lice, ale ultrastructurii şi funcţiei celulelor, ţesuturilor, organelor în procesul muriri începând de la acţiunea factorului patogen (ta­na­togen) şi până la necroza finisată. Caracterul reversibil (de di­ferit grad) al modificărilor necrobiotice permite corecţia acestora şi reîntoarcerea la viaţă a structurilor alterate – „reanimarea ce­lu­lară, locală”.

Etiologia necrozei. Necroza poate fi provocată de diferiţi factori etiologici exogeni cu acţiune patogenă directă asupra ce­lu­lelor, care rezultă leziuni celulare irecuperabile: factori meca­nici, fizici, chimici, biologici. Necroza mai poate fi consecinţa altor procese patologice celulare, tisulare, de organ şi integrale (dis­trofii, inflamaţie, modificări hemocirculatorii locale şi gene­rale, hipoxie, dishomeostazii, dismetabolisme, dereglări ner­voa­se şi endocrine ş.a.).

În funcţie de faza ciclului celular, în care survine, necroza poate fi mitotică (survine în faza mitozei celulare) sau in­ter­fazică (survine în perioada intermitotică). Necroza mitotică se află în relaţie cu patologia aparatului mitotic, ceea ce induce mi­toze patologice şi rezultă celule neviabile. Necroza interfazică este moartea celulelor normale sub acţiunea factorilor nocivi.

Factorii etiologici induc necroza prin afectarea sistemelor vitale ale celulei: sistemelor de receptori şi de mesageri secunzi, a homeostaziei ionice, a sistemelor energetice, metabolice, repa­ra­­tive, reproductive, autofagale ş.a.

Necroza celulară inevitabil induce două categorii de reacţii din partea organului de reşedinţă. Din prima categorie face parte inflamaţia. Reacţia inflamatoare ca răspuns la alterarea celulară vizează demarcaţia şi izolarea celulelor moarte, localizarea ne­cro­­zei, înlăturarea reziduurilor celulelor moarte, regenerarea şi res­ta­bilirea deficitului de structură. Din a doua categorie fac par­te reacţiile suscitate de deficitul structurii şi funcţiei organului su­pus necrozei şi orientate spre menţinerea homeostaziei bio­chi­mice, structurale şi funcţionale a organului – reacţii compen­sa­torii, protective, reparative. De menţionat că necroza include nu nu­mai moartea celulelor, ci şi dezintegrarea structurilor ace­lu­lare – fibrele ţesutului conjunctiv, substanţa fundamentală.

Or, necrobioza organului include mecanisme tanatogenetice şi mecanisme sanogenetice, de relaţiile cantitative ale cărora va depinde vectorul procesului în organ: la predominarea reacţiilor sanogenetice – spre convalescenţă, la predominarea proceselor tanatogene – spre moartea organului.

Perioadele necrozei. Sumar necroza trece următoarele peri­oa­de de evoluţie (Policard, Bessis, 1970):

1. 
   perioada de boală celulară – leziuni celulare şi modificări compatibile cu viaţa şi recuperabile, reversibile;
   
2. 
   perioada agoniei celulare cu alterarea ireversibilă a unor structuri, în timp ce alte structuri celulare îşi mai păstrează fun­cţi­onalitatea;
   
3. 
   moartea celulei – sistarea ireversibilă a funcţionalităţii ce­lulei;
   
4. 
   autoliza şi autofagia celulelor moarte.
   

Е.Ф.Лушников, 1982 împarte procesul de ne­­crobioză astfel:

1. 
   prenecroza – include terenul, fundalul, biochimia, struc­tu­­ra şi funcţia organului în momentul acţiunii factorului pato­gen; terenul poate fi normal sau modificat; în caz de patologie pre­existentă scad capacităţile adaptative, protective, compen­sa­torii şi reparative ale organului, iar procesul de murire este ac­ce­lerat;
   
2. 
   perioada de murire – modificări ireversibile în unele struc­turi celulare;
   
3. 
   perioada morţii – încetarea activităţii vitale a întregii celule;
   
4. 
   perioada post-mortem – dezintegrarea celulelor moarte, delimitarea acestora de ţesuturile vii, autoliza şi autofagia reziduurilor celulare.
   

Patogenia necrozei

Factorii etiologici potenţiali necrobiogeni pot exercita ac­ţi­uni multiple asupra celulei, provocând leziuni celulare. Cele mai vulnerabile structuri celulare, asupra cărora acţionează factorii patogeni sunt: membrana citoplasmatică, nucleul celular, mito­con­driile, aparatul sintetic, lizozomii.

La acţiunea factorului nociv asupra membranei celulare se afectează reactivitatea specifică a celulei şi recepţia stimulilor ex­­tracelulari, funcţia de transport şi permeabilitate selectivă cu dereglarea homeostaziei ionice intracelulare, a electrogenezei şi menţinerii potenţialului de repaus, presiunea osmotică intrace­lu­lară, hidratarea celulară, menţinerea intracelulară a enzimelor spe­cifice celulei. La afecţiunea mitocondriilor se dereglează pro­ce­sele catabolice de oxidare, energogeneza şi conservarea ener­giei prin fosforilarea oxidativă, ceea ce ulterior afectează toate pro­cesele celulare consumatoare de energie: reacţiile anabolice, re­parative, protective ş.a.

Alterarea reticulului endoplasmatic dereglează homeostazia intracelulară a calciului şi activează procesele autocatalitice in­du­­se de ribonucleaze, proteaze, endopeptidaze, fosfolipaze. Al­te­rarea ribozomilor dereglează sinteza de proteine şi posi­­bi­li­ta­tea regenerării structurilor celulare. Alterarea lizozomilor con­du­ce la eliminarea şi activarea enzimelor lizozomale şi intensi­fi­carea proceselor autolitice. Afecţiunile nucleului aboleşte ca­pa­ci­tatea de multiplicare.

În procesul de necrobioză convenţional poate fi evidenţiată următoarea succesivitate a evenimentelor patologice: modificări biochimice – modificări ultrastructurale subcelulare – modificări structurale celulare – dereglări funcţionale.

Importanţă patogenetică majoră în necrobioză au următoa­re­le fenomene patologice:

1. 
   formarea de radicali liberi. Iniţial generatori de radicali li­­­­be­ri sunt însăşi factorii patogeni: hipoxia, radiaţia ionizantă, in­fla­maţia şi alte procese patologice. În virtutea topografiei mem­­­­­­bra­na celulară prima suportă atacul oxidativ cu mai multe efecte no­cive: peroxidarea lipidelor membranare cu formarea de pe­ro­xi­­­­­­zi lipidici din acizii graşi polinesaturaţi şi lezarea paralelă a mem­­­­­branei citoplasmatice, legarea grupelor SH din compo­nen­ţa pro­­teinelor cu fragmentarea acestora, legarea tiaminei din com­po­­­nenţa ADN cu ruperea lanţului acestuia. Leziunile provo­ca­­te de stresul oxidativ sunt mai pronunţate în condiţiile epuiză­rii sis­te­mului de protecţie antioxidativă, care blochează formarea sau în­­lătură radicalii liberi (scavenger – “măturător”) – vitamina E, cis­­­teina, glutamatul, albuminele serice, ceruloplasmina, trans­fe­rina, selenul, zincul, superoxiddismutaza (catalizează transfor­ma­­­­­­rea superoxidului de oxigen în peroxid de hidrogen), cataliza (catalizează scindarea peroxidului de hidrogen), glutation pero­xi­daza. De menţionat că în celula muribundă procesul de ge­ne­rare a radicalilor liberi este accelerat, devenind un factor tana­to­­gen;
   
2. 
   dishomeostazia calciului intracelular. Concentraţia cal­ci­ului citozolic este egală cu cca 10^-7M, în timp ce concentraţia ex­­­tracelulară a calciului constituie cca 10^-3 M. Or, există un gra­di­ent esenţial al concentraţiei citozolice şi extracelulare de cal­ciu, care este menţinut de către enzima membranară Ca²⁺ – ATP-aza prin expulzarea calciului în afara celulei şi recaptarea cal­­ci­ului citozolic în reticulul endoplasmatic. În condiţii de ne­cro­bi­oză energogeneza scade, ATP necesar pentru funcţionarea pom­pe­­lor ionice, inclusiv şi a celor de calciu, se micşorează şi cal­ci­ul persistă în citozol în concentraţie majoră cu diferite efecte pa­to­­logice – activizarea fosfolipazelor, care scindează fosfolipidele şi dezintegrează membranele celulare şi cele ale organitelor ce­lu­lare cu toate efectele succesive, activizarea ATP-azelor cu de­ple­ţia ATP şi agravarea deficitului de energie, acti­vi­zarea pro­­te­aze­lor cu scindarea proteinelor simple şi a en­do­nuc­leazelor cu scin­­darea acizilor nucleici;
   

c) hipoxia celulară apărută la acţiunea nocivă primară sau survenită de pe urma alterării celulare reduce metabolismul aerob (procesele de oxidare), iar paralel se intensifică procesele anaerobe (glicoliza anaerobă) cu rezultat triplu: micşorarea de ATP din cauza randamentului mic al glicolizei, mărirea de AMP, fosfor anorganic şi de lactat;

d) mărirea de AMP intracelular activizează fosfo­fruc­to­ki­naza şi succesiv glicogenfosforilaza cu intensificarea glicogeno­li­zei şi glicolizei, acumularea de acid lactic şi fosfor anorganic. În finală se instalează acidoza celulară;

e) depleţia de ATP, care limitează toate reacţiile endoter­mi­ce din celulă (sinteza proteinelor, enzimelor, fosfolipidelor) şi pa­ralizează toate funcţiile celulare, inclusiv şi reacţiile de pro­tec­ţie, reparaţie necesare pentru opoziţia necrobiozei;

f) defectele membranare – pierderea permeabilităţii selec­tive, a transportului activ, pierderea de electroliţi (K⁺) şi inun­da­rea celulei cu Na⁺ şi Ca²⁺, pierderea de proteine şi enzime, hipe­r­osmolaritate intracelulară, hiperhidratare intracelulară (edem ce­lular; “balonizarea “ celulei);

Rezultatul sumar al proceselor descrise este intumescenţa celulei, dilatarea reticulului endoplasmatic, detaşarea ribo­zo­mi­lor de reticulul rugos, disocierea polizomilor, dezorganizarea microvilozităţilor. Toate aceste modificări constituie încă stadiul reversibil al necrobiozei.

Continuarea proceselor necrobiotice conduc la modificări ireversibile, ceea ce depinde atât de intensitatea factorului nociv şi de durata necrobiozei, cât şi de starea anterioară a celulei. Astfel ficatul suportă 1–2 ore de hipoxie, iar creierul – doar 3–5 mi­nu­te.

Punctul critic de tranziţie de la etapa reversibilă a necro­biozei la cea ireversibilă este lezarea mitocondriilor şi inca­pa­ci­tatea acestora de a genera ATP şi implicit de a menţine pro­ce­se­le celulare. În consecinţă are loc prevalarea activităţii fosfoli­pa­zei A_2, care scindează acidul arahidonic din componenţa mem­bra­ne­lor celulare asupra activităţii sintazelor de fosfolipide şi astfel este dereglat turnover-ul de fosfolipide cu degradarea pro­gre­sivă a membranelor celulare. Concomitent activizarea enzi­me­lor PG (pro­staglandin)-sintetazelor generează leucosanoizi, iar aceştia suc­cesiv produc radicali liberi, care alterează mem­brana cito­plas­­matică. Încă un proces este activarea reacţiilor Ca²⁺ - de­pen­den­te, inclusiv degradarea proteinelor cito­sche­le­tu­lui, defor­ma­­rea celulei (intumescenţa).

Manifestările necrozei

Multitudinea de manifestări ale necrozei întrunesc modifi­că­ri­le biochimice, ultrastructurale, morfopatologice şi dereglările fun­cţi­onale în diferite substructuri celulare.

Sumar ele pot fi prezentate în aspectul următor.

În citoplasmă are loc intumescenţa, edemul, plasmorexia (frag­­­mentarea), plasmoliza (distrucţia), lezarea substructurilor ce­­lulare cu consecinţele respective. În nucleu are loc conden­sa­rea acestuia (cariopicnoza), hipercromia, fragmentarea (cariore­xis), degradarea (carioliza).

La nivel de ţesut sau organ necrobioza se manifestă prin ne­cro­ză colicvaţională şi necroză coagulaţională.

Consecinţele necrozei

Consecinţele necrozei la nivel celular sunt procesele post-mortem: liza celulei, autofagia şi fagocitoza cu reutilizarea pro­du­selor asimilabile şi excreţia produselor neasimilabile.

Consecinţele necrozei pentru organ constituie procesele pa­to­logice (inflamţia), delimitarea (demarcaţia) zonei necrozate cu leuco­cite, macrofagi, fibroblaşti, incapsularea, sechestrarea por­ţi­unii necrotizate, regenerarea completă (restituţia), regenerarea incompletă (sclerozarea).

Consecinţele pentru organism sunt procesele patologice in­te­grale mediate de resorbţia produşilor de dezintegrare (reacţia fa­zei acute, febra, toxemia, hiperkaliemia) şi de abolirea funcţiei or­­ganului necrotizat (insuficienţa cardiacă, renală, hepatică, res­pi­­ratorie). Severitatea consecinţelor depinde de importanţa vitală a organului necrotizat, volumul necrozei, capacitatea organis­­mu­lui de a compensa funcţiile organului necrotizat, capacitatea de reparaţie a structurilor necrotizate.

PROCESE PATOLOGICE TIPICE TISULARE
10. Dediferenţierea celulară
Ontogeneza (dezvoltarea individuală a organismului) par­cur­ge următoarele etape: zigot – embrion – făt – copil – adoles­cent – adult – bătrân. Aceste etape se desfăşoară în baza a câ­tor­va procese celulare: proliferarea celulară, diferenţierea celulară, organogeneza.

Proliferarea celulară reprezintă multiplicarea celulelor, creş­­terea populaţiei celulare prin diviziuni mitotice succesive în cre­ştere dicotomică: dintr-o celulă apar 2, din acestea – ulterior 4, 8, 16 etc. În diviziunea mitotică celula-mamă transmite ce­lu­lelor descendente întregului genom celular toate caracterele ge­ne­tice pe care le posedă organismul. Astfel, fiecare celulă con­ţi­ne in­for­ma­­­ţia genetică proprie întregului organism. Proliferarea stă la ba­­­­­­­­­­­za diferenţierii celulare şi a organogenezei. Proliferarea celu­la­ră începe de la zigot şi continuă în unele organe până la moar­te.

Diferenţierea celulară reprezintă procesul, prin care celulele cu potenţial genetic similar pierd o parte din proprietăţile moşte­ni­te, păstrând doar unele din acestea şi în aşa mod se speciali­zea­ză în direcţia formării grupelor de celule cu structură şi fun­cţionalitate omogenă. Or, diferenţierea constă în limitarea pro­gre­sivă a manifestării programului genetic totipotenţial al zigo­tu­­lui cu generarea de celule postzigotice cu potenţial genetic redus. În mod concret acest proces se produce prin reprimarea unor gene cu activarea selectivă a genelor codificatoare de pro­te­ine specifice purtătoare de funcţii specifice. Din întreg ge­no­mul, care persistă în celulele diferenţiate, active sunt doar genele ce determină specificitatea structurală şi funcţională a celulei. Astfel, ontogeneza parcurge câteva etape de dezvoltare, carac­te­ri­zate prin diferit grad de potenţie celulară:

1. 
   zigotul totipotent, din care se dezvoltă toate celulele or­ga­nismului;
   
2. 
   celulele multipotente ale foiţelor embrionare (ento-, ecto- şi mezoderma), care dau naştere la mai multe ţesuturi;
   
3. 
   celulele stem pluripotente, care sunt cap de serii celulare;
   
4. 
   celulele unipotente ale ţesuturilor şi organelor.
   

Informaţia expusă corespunde conceptului despre omnipo­ten­ţa primordială a zigotului şi diferenţierea restrictivă progre­si­vă prin interacţiuni instructive exocelulare şi de activare speci­fi­că potenţială. Determinarea embrionară este mecanismul, prin care grupelor de celule li se impune o cale definită şi ireversi­bi­lă de dezvoltare de la toti-, multi- şi pluripotenţă spre unipotenţă – un singur tip de ţesut. În aşa mod celulele devin specializate biochimic, structural şi funcţional.

Diferenţierea este un proces de clonare a celulelor în diferite grupe specializate structural şi funcţional. Clonul este o popu­la­ţie de celule provenite dintr-o singură celulă-mamă şi care păs­trea­ză aceleaşi caractere biochimice, structurale şi funcţionale. Clo­­­narea reprezintă procesul de separare a celulei dintr-un ames­­tec de celule diferite, din care, prin proliferări succesive, dintr-o celulă singulară se dezvoltă populaţii de celule similare (clo­nuri). Celula de origine a clonului devine cap de serie – cells stem (engl.), cellules souches (fr.).

Diferenţierea şi organogeneza sunt procese concomitente, in­separabile, care se desfăşoară continuu şi sunt însoţite de mi­­toze. Convenţional se poate evidenţia proliferarea de dife­ren­ţiere, prin care se asigură populaţia numerică celulară ini­ţi­atoare de clonuri, proliferarea de specializare şi proliferarea de or­ganogeneză, prin care celulele devin progresiv mai specializate. În majoritatea cazurilor celulele, care ating etapa finală de spe­ci­ali­zare (diferenţiere), îşi pierd capacitatea de proliferare (multi­pli­care) (de ex., eritrocitul), pentru ca o perioadă de timp să-şi în­deplinească funcţiile histospecifice.

În perioada dezvoltării embrionare are loc diferenţierea pri­ma­ră în faza totipotentă, diferenţierea intermediară în faza multi­po­tentă şi diferenţierea terminală în faza pluripotentă. După fini­sa­rea organogenezei, în perioada postnatală doar în unele ţesu­turi se păstrează celulele omnipotenţiale (epiteliul germinativ pro­­du­cător de gameţi) şi celulele pluripotenţiale (de ex., celulele stem hematopoietice din măduva osoasă).

Diferite tipuri de celule diferenţiate se deosebesc după capa­ci­tatea şi rata de proliferare, funcţia histotipică şi produsele bio­sin­tezei celulare. Astfel diferă între ele celulele ţesu­tu­rilor ner­vos, epitelial, muscular, conjunctiv. Rata de proliferare celulară este maximă în ţesutul conjunctiv, epitelial, limitată în ţesutul muscular şi absentă în unele populaţii de celule nervoase.

Regula generală este că viteza de proliferare în toate ţesu­tu­rile este limitată în comparaţie cu perioada de până la organo­ge­neză finisată şi această viteză, măsurată prin incidenţa mitozelor în populaţie, este constantă, fiind reglată de necesităţile adap­ta­­ti­ve, compensatorii, protective şi reparative ale ţesutului. Astfel, une­le ţesuturi prezintă o proliferare regenerativă (reparaţia fi­zio­lo­­gică) permanentă (de ex., stratul bazal al epidermului, epi­te­­liul tractului digestiv, urogenital, al arborelui bronhial, măduva osoasă hematopoietică). Celulele altor organe (de ex., ficatul) se di­vid mai rar, în timp ce a treia categorie de celule nu se divid deloc (de ex., neuronii).

Baza diferenţierii constă în apariţia în celulă a structurilor sau substanţelor active apte de a efectua funcţii specifice – en­zi­me, proteine, structuri contractile, secretorii ş.a. Aceasta depinde de activarea unor gene de către inductori, care provoacă inducţia sau derepresia genelor respective.

Alterarea proceselor de diferenţiere celulară în perioada em­brionară, organogeneză şi morfogeneză induce diferite anomalii congenitale, monstruozităţi. Factorii etiologici (teratogeni) ai aces­tor anomalii sunt de natură endogenă şi exogenă. Din fac­to­rii endogeni fac parte alterările genomului gameţilor (mutaţii), al­terări ale aparatului cromozomial. Factorii exogeni sunt re­pre­zen­taţi de acţiuni fizice, chimice, biologice.

Un proces de alterare a diferenţierii celulare în perioada post­­­­natală este cancerizarea celulelor. Cancerizarea reprezintă pro­­­­­cesul de dediferenţiere (pierderea diferenţierii formate în pro­­­­­­cesul de organogeneză) a celulelor diferenţiate, respectiv cu pierderea capacităţilor biochimice, structurale şi funcţionale ca­­­rac­­teristice acestui tip de celule. O altă caracteristică a ce­lu­le­lor de­­­diferenţiate este recăpătarea capacităţii de proliferare acce­le­­­ra­­­­tă cu caracter anarhic, nelimitat, care nu corespunde necesi­tă­­ţilor ac­­­­tuale ale ţesutului şi organismului. Multiplicarea celu­lară sca­­pă de sub controlul mecanismelor de reglare a ciclului mi­totic ce­­­­lular şi de creştere tisulară. Dediferenţierea este aso­ciată de tre­­cerea celulelor din faza de repaus mitotic la mitoza ac­tivă, se micşorează durata ciclului vital celular, se măreşte nu­­mărul de celule dediferenţiate, proliferante. Procesul mitotic de­curge fără diferenţiere, celulele canceroase se autoreproduc in­continuu, ne­li­­mitat şi necontrolat.

Etiologia cancerizării este multiplă şi include factori fizici, chimici, biologici. Patogenia dediferenţierii canceroase constă în reactivarea genelor celulare supuse represiei în procesul dife­ren­ţierii embrionare, pierderea de către celulă a proprietăţilor bio­chi­mice, structurale şi funcţionale concomitent cu redobândirea proprietăţilor de tip embrionar, discordant cu vârsta biologică a organismului. Acest proces de dediferenţiere se mai numeşte ana­plazie.

11. Dereglările procesului regenerativ
Regenerarea este procesul de recuperare a structurilor pier­du­te în mod fiziologic sau patologic orientat spre res­ta­bi­lirea ho­meostaziei structurale şi funcţionale a organismului.

Capacitatea de regenerare o posedă toate structurile organis­mu­lui. În funcţie de nivelul ierarhic al structurilor regeneratoare re­generarea se divide în:

1. 
   regenerare moleculară – restabilirea moleculelor uzate sau alterate (de ex., reparaţia moleculelor de ADN);
   
2. 
   regenerarea subcelulară – restabilirea structurilor subce­lu­lare (a organitelor celulare), lezate de factorii patogeni;
   
3. 
   regenerarea celulară – restabilirea populaţiei celulare mo­novalente a ţesutului alterat (regenerarea hepatocitelor în ci­ro­za hepatică fără restabilirea substructurii organului – a lo­bi­lor hepatici);
   
4. 
   regenerarea tisulară – restabilirea tuturor componenţilor tisulari – a celulelor şi a infrastructurii tisulare (interconecţiuni ce­­lualre, matricea intercelulară – fibre, substanţa fundamentală);
   
5. 
   regenerarea organului – restabilirea parenchimului şi a stromei organului (vase, structuri nervoase) cu păstrarea arhi­tec­­to­nicii specifice a organului.
   

Regenerarea moleculară reprezintă reparaţia ADN alterat de diferiţi factori patogeni cu participarea enzimelor specifice, care efectuează rezecţia biochimică şi înlăturarea porţiunii alterate de la moleculă, liza acesteia şi resinteza de moleculă normală, care va înlocui porţiunea lezată.

Regenerarea subcelulară reprezintă multiplcarea organitelor celulare intacte (la fel ca şi celula, care poate proveni doar de la ce­­­­­lulă, organitele celulare pot proveni doar de la alte organite şi nu pot fi sintetizate de novo). Astfel are loc regenerarea mito­con­driilor, ribozomilor, aparatului Golgi ş.a.

Regenerarea celulară se efectuează prin multiplicarea ce­lu­le­lor pe cale mitotică sau amitotică.

Regenerarea ţesutului şi a organului mai cuprinde, în plus la regenerarea celulară, şi regenerarea vaselor sanguine şi limfatice (angiogeneza), precum şi restabilirea structurilor nervoase (axoni, termi­na­ţiuni nervoase).

În funcţie de semnificaţia biologică regenerarea se clasifică în regenerare fiziologică şi regenerare patologică.

Regenerarea fiziologică vizează recuperarea pierderilor ce­lu­­lare fiziologice (uzarea în urma funcţionării normale, finisarea ciclului vital normal al celulelor) în urma supraso­li­cită­­rii fun­cţi­ona­le şi uzării accelerate asincrone sau a necrozei celu­la­re sub acţiunea factorilor patogeni, care conduc la leziuni celu­la­re şi vi­zează menţinerea homeostaziei structurale şi funcţiona­­le a orga­nis­mului. Regenerarea fiziologică în ambele cazuri are la bază aceleaşi mecanisme biologice şi este adecvată organului de re­şe­dinţă calitativ şi cantitativ – regenerarea cu producerea de struc­tu­ri cu acelaşi caracter histologic şi în volum suficient pen­tru men­­­ţinerea homeostaziei structurale şi funcţionale a ţesutului sau organului. De menţionat că în urma suprasolicitării fun­cţi­ona­­le a organului volumul regenerării îl poate depăşi pe cel nor­­­mal caracteristic pentru funcţia obişnuită, din care cauză se poa­te vorbi despre hiperregenerare cu formarea excesului de struc­­­tură.

Regenerarea fiziologică se clasifică în următoarele tipuri:

a) regenerarea homeostatică – recuperarea structurilor uza­te şi scoase din uz în procesul activităţii vitale fiziologice; astfel are loc regenerarea perpetuă pe tot parcursul vieţii individului a celulelor epiteliale ale tractului digestiv, urogenital, arborelui bron­­­hial, pielii, celulelor sanguine.

b) regenerarea adaptativă – regenerarea iniţiată de variabi­li­­­tatea ambiantului şi suscitată de o suprasolicitare cu hiper­fun­cţie adaptativă şi orientată spre mărirea masei structurilor şi adu­cerea acestora în conformitate cu necesităţile condiţiilor noi de exis­tenţă; exemplu de regenerare adaptativă este hiper­rege­­ne­­rarea seriei eritroblastice la oamenii sănătoşi – vieţuitori mon­tani;

c) regenerarea compensatorie – regenerarea iniţiată de hi­per­funcţia compensatorie a organelor sinergiste orientată spre mă­rirea masei structurilor rămase intacte cu menţinerea homeos­ta­ziei funcţionale a organismului; în aşa mod are loc hiper­rege­ne­rarea seriei eritrocitare a măduvei roşii a oaselor în viciile car­­diace sau afecţiunile pulmonare;

d) regenerarea protectivă – regenerarea structurilor de ori­gi­­­­­­­ne mezenchimală a organului orientată spre protecţia de acţi­unea factorului patogen; hiperregenerarea protectivă a ţesutului con­­­junctiv se întâlneşte în regiunea focarului inflamator infec­ţios;

e) regenerarea reparativă – regenerarea orientată spre res­ta­bilirea structurilor parenchimatoase ale organului lezat de fac­to­rul patogen; prin regenerare reparativă se restabileşte paren­chi­mul majorităţii organelor (ficat, stomac, intestine, piele ş.a.).

Pentru diferite organe este caracteristică o anumită capaci­ta­te şi formă de regenerare. Astfel, în unele organe este posibilă doar regenerarea intracelulară (subcelulară) – miocardiocite, ne­­uroni; pentru alte organe este caracteristică regenerarea celu­la­ră mi­­totică şi amitotică concomitent cu regenerarea şi hiper­tro­fia structurilor subcelulare – în ficat, rinichi, pancreas; există o a treia categorie de organe, în care regenerarea celulară decurge fă­­ră hipertrofia organitelor celulare – în piele, epitelii, măduva oaselor.

Regenerarea patologică este iniţiată de aceiaşi stimuli, ca şi cea fiziologică, însă diferă prin caracterul neadecvat calitativ sau cantitativ.

a) regenerarea cantitativ neadecvată – heterometrie: hipo­re­generare – regenerare insuficientă pentru restabilirea homeosta­ziei structurale (bilanţ negativ de structură) şi hiperregenerare cu producerea surplusului de structuri, care întrece necesităţile homeostatice (bilanţ pozitiv de structură, de exemplu în for­ma­rea keloizilor pe piele);

b) regenerarea calitativ neadecvată – regenerarea cu pro­du­ce­­­rea de structuri, care histologic diferă de cele iniţiale. Se ma­­ni­­­­festă prin displazie – regenerarea cu producerea de structuri ano­­­­­male, embrionare, defectuoase, „monstruoase”; metaplazie – re­­­­generarea cu producerea de structuri normale, însă de alt ca­rac­­ter histologic – heterotopie (epiteliul cilindric înlocuit cu epi­te­liu scuamos): sclerozarea – regenerarea cu substituţia structu­ri­lor specifice parenchimatoase cu structuri nespecifice (ţesut con­­­junctiv); malignizarea – regenerarea cu producerea de celule tu­­morale.

Metaplazia este înlocuirea reversibilă a celulelor adulte (epi­­­­teliale sau de origine mezenchimală) cu alte celule adulte şi con­stituie un fenomen adaptativ de substituţie a unor celule sen­si­bile la acţiuni agresive cu altele mai rezistente (de exemplu, la iri­tarea cronică a căilor respiratorii are loc substituţia epite­lio­ci­telor cilindrice cu epiteliu scuamos). De menţionat că aceiaşi sti­muli, care provoacă metaplazia adaptativă, pot conduce şi la me­taplazia patologică – transformarea canceroasă. Metaplazia se întâlneşte nu numai la celulele parenchimatoase, ci şi la cele de origine mezenchimală. De ex., ţesutul conjunctiv fibros poate să se transforme în osteoblaşti, condroblaşti.

Patogenia metaplaziei constă în reprogramarea genetică a celulelor stem sau a celulelor nediferenţiate prin reprimarea uno­ra şi deprimarea altor gene.
12. Hiperplazia. Hipertrofia