Hoofdstuk 2: Cellulaire reacties op
schadelijke prikkels
1. INLEIDING
Celpathologie houdt zich bezig met de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en
extracellulaire milieu leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
• Oorzaken van celbeschadiging
• Reactiepatronen van cellen op tijdelijke en op persisterende celbeschadiging => basis van
homeostase = cte “milieu intérieur”
Beginnen van celniveau om te kijken wat inwendige aandoeningen inhoudt nl kijken wanneer het
misloopt, fysiologie van ziekten, om die te begrijpen gaan we zien wat die processen zijn op celniveau,
de kleinste eenheid van weefsells is een cel
2. CELBESCHADIGING
= een toestand waarbij, door extracellulaire of intracellulaire invloeden, de cel niet meer in staat is
haar interne milieu binnen bepaalde grenzen te handhaven (homeostase). Deze definitie geldt zowel
voor celniveau, weefsel… Kijken wat de oorzaak is van dat functieverlies
Interne milieu: er is een evenwicht nodig in ons lichaam bv lichaamstemperatuur of pH wat ook heel
belangrijk is voor de chemische reacties, er is een constant intern milieu nodig zodat cellen optimaal
kunnen functioneren.
Als we alle mogelijke aandoeningen gaan beschrijven is dat te herleiden tot 4 mogelijke elementen van
de cel die nodig zijn voor de overleving van de cel. Elke vorm van pathologie kan je herleiden tot een
probleem met een van die 4 kenmerken.
Cellulaire homeostase = het in stand houden van:
• Normale aanvoer van substraten en zuurstof
• Integriteit van celmembranen en transmembraaneiwitten
• Normale enzymactiviteit, nodig voor energievoorziening en verweer tegen agressie
• Genetische informatie
➔ Mechanismen die gemeenschappelijk zijn voor celtypes
Levend weefsel gaat reageren op die beschadigingen nl afweersystemen
Homeostase: alles is in evenwicht in het lichaam, er is iets nodig om alles in evenwicht te houden bv
lichaamstemperatuur moet constant blijven zodat al de enzymen optimaal kunnen functioneren. Om
lichaamstemperatuur constant te houden moet je niet enkel feedback hebben maar ook een bron van
feedback die de informatie van de sensor ergens gaat integreren, stel opeens super koud buiten dan ga
1
,je opwarmen. Homeostase vereist een heleboel dynamische processen, is niet statisch, is altijd in
beweging/evolutie
Architectuur: huis, kachel, brandstof, plannen (metafoor)
Bij cel komt dat overeen met celmembraan: om een cel te hebben moet je iets hebben dat de cel van
buiten afschermt, zorgt ook voor regulatie van transport binnen en buiten de cel, er moeten zaken
binnenkomen in de cel bv voedingsstoffen nl zuurstof en glucose (belangrijkste anders sterft cel snel
af). Je hebt ook iets nodig om die brandstoffen om te zetten tot iets wat bruikbaar is in de cel zoals een
kachel in een huis, in cel is dat enzymactiviteit, celorganel mitochondria is de belangrijkste daarvoor
bevatten het merendeel van de enzymactiviteit. Ook genetische informatie nodig zoals een plan van
uw huis, je moet weten hoe het eruit ziet om te kunnen herstellen als er iets misloopt en om te
verzekeren dat alle normale processen kunnen verlopen.
Oorzaken van celbeschadiging
• Fysische oorzaken:
– Mechanisch trauma – Atmosferische drukveranderingen
– Temperatuurwisseling – Ioniserende straling
Iemand heeft een verkeersongeval en been bv beschadigd door brandwonde of gekneld, er heeft
een mechanische kracht of temperatuur ingewerkt op weefsel (cellen kunnen helemaal niet tegen
grote temperatuurschommelingen).
• Genetische oorzaken:
– Stofwisselingsziekten
Mucoviscidose: oorzaak is een genetische mutatie waardoor uitwisseling van Cl uit en in
membraan verstoort is, transmembraaneiwit functioneert niet goed, slijmen zijn abnormaal dens
in luchtwegen
• Chemische oorzaken:
– Hypoxie – Voedingsdeficiëntie
– Intoxicatie
Hypoxie → belangrijkste, is een tekort aan zuurstof en dat is een van de belangrijkste
voedingstoffen en daardoor sterft cel snel.
Voedingsdeficiëntie: bepaalde stoffen die moeten aangevoerd worden, worden niet aangevoerd.
• Microbiologische oorzaken:
– Infecties – Immunologische reacties
2
, 2.1. Fysische oorzaken
• Mechanische traumata
Directe cel- en weefselbeschadiging en verstoring van de bloedvoorziening.
Je kan ook indirecte schade hebben. Je kan geen rechtstreekse beschadiging hebben van weefsel van
hand maar wel door beschadiging van bloedvoorziening, weefsel wordt dan beschadigd door hypoxie.
• Extreme temperatuurwisseling
Blootstelling aan hoge temperatuur → denaturatie van eiwitten en hypermetabolisme, eiwitten zijn
het meest vatbaar voor temperatuurswisseling
Afkoeling → vasoconstrictie met als gevolg verminderde weefselperfusie. Sterke afkoeling:
vasodilatatie.
Vaatwandbeschadiging kan leiden tot intravasale stolling.
Bevriezing → intracellulaire ijskristallen. Als afkoeling heel sterk is kunnen er ijskristallen gevormd
worden in weefsels, als die zich geleidelijk vromen gaan die op microschaal beschadiging aan weefsel
brengen, intracellulaire ijskristallen. Als je vrieswonden hebt krijg je ook belemmering van
bloedvoorziening.
• Elektrische schokken
Gevolg van verhitting. Ernst van beschadiging is afhankelijk van hoogte van de elektrische spanning en
weerstand van het weefsel. Kan zorgen voor brandwonden.
• Atmosferische drukveranderingen
Acute decompressie (caissonziekte): bij duikers of in vliegtuig als je plots wordt blootgesteld aan druk
van buiten vliegtuig op die hoogte. Als de druk wijzigt gaat er iets gebeuren met volume zie gaswetten
middelbaar, dus ofwel onder druk en barsten van cellen ofwel onder druk en samengedrukt zodat de
functie niet meer kan uitgevoerd worden
Hypoxie: acuut vs langdurig
• Ioniserende straling
– Elektromagnetische stralen: röntgenstralen en γ-stralen (en UV => niet ioniserend)
definitie van het spectrum, röntgenstralen is zoals foto nemen in ziekenhuis
Ioniserend: straling is in staat om stabiele moleculen te energiseren en om te vormen
in ionen en dus reactief zijn
3
, – Deeltjes: a en b, neutronen, protonen: worden we niet meer mee geconfronteerd, bij
atoomwapens of bij gebruik van nucleaire geneeskunde wel nog
– Radiolyse: uit H2O komen de radicalen H+ en OH- vrij (reactieve componenten). Deze
reageren met macromoleculen bv DNA, waarbij membraanlipiden en DNA biologisch
de belangrijkste doelen zijn
• Gevolg voor membraanlipiden: peroxidering → functieverlies
• Gevolgen voor DNA: dubbelstrengsbreuken (ernstig) → transcriptie van DNA
komt in gevaar omdat er op een bepaald punt een chemische wijziging heeft
plaatsgevonden
Is de schade te groot, dan gaat de cel in apoptose.
Verschil apoptose en necrose
Apoptose: geprogrammeerde celdood, gaat geen inflammatoire reactie veroorzaken
Necrose is een niet geprogrammeerde celdood, gaat wel inflammatoire reactie veroorzaken
Op langere termijn: mutaties: een permanente verandering aan het genotype, de cel overleeft maar
niet in de optimale vorm (vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in de
gonaden (geslachtsorganen) die overgedragen worden op volgende generaties) => tumorprocessen of
schade aan kiemcellen die dan op abnormale manier groeien
Op weefselniveau is het gevolg van bestraling afhankelijk van volgende factoren:
– Mate van vasculaire schade
Radiologische schade komt ook voor bij kankerpatiënten die straling hebben gekregen
bv bij borstkanker is ook een deel van de thorax beschadigd
– Mate van beschadiging van parenchymateuze cellen
– Ernst van de schade aan het genoom (=> tumoren!)
2.2. Chemische oorzaken
• Hypoxie kan het gevolg zijn van:
Hypoxie is de meest frequente oorzaak van de pathologiën die wij gaan zien
– Stremming in de bloedtoevoer (ischemie): Stremming kan acuut door trauma of
chronisch door bv atherosclerose = opbouw van plakken binnen de bloedvaten
→ belangrijke oorzaak van morbiditeit en mortaliteit
– Onvoldoende zuurstoftransportcapaciteit van het bloed (vb: hypovolemie; anemie)
4
schadelijke prikkels
1. INLEIDING
Celpathologie houdt zich bezig met de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en
extracellulaire milieu leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
• Oorzaken van celbeschadiging
• Reactiepatronen van cellen op tijdelijke en op persisterende celbeschadiging => basis van
homeostase = cte “milieu intérieur”
Beginnen van celniveau om te kijken wat inwendige aandoeningen inhoudt nl kijken wanneer het
misloopt, fysiologie van ziekten, om die te begrijpen gaan we zien wat die processen zijn op celniveau,
de kleinste eenheid van weefsells is een cel
2. CELBESCHADIGING
= een toestand waarbij, door extracellulaire of intracellulaire invloeden, de cel niet meer in staat is
haar interne milieu binnen bepaalde grenzen te handhaven (homeostase). Deze definitie geldt zowel
voor celniveau, weefsel… Kijken wat de oorzaak is van dat functieverlies
Interne milieu: er is een evenwicht nodig in ons lichaam bv lichaamstemperatuur of pH wat ook heel
belangrijk is voor de chemische reacties, er is een constant intern milieu nodig zodat cellen optimaal
kunnen functioneren.
Als we alle mogelijke aandoeningen gaan beschrijven is dat te herleiden tot 4 mogelijke elementen van
de cel die nodig zijn voor de overleving van de cel. Elke vorm van pathologie kan je herleiden tot een
probleem met een van die 4 kenmerken.
Cellulaire homeostase = het in stand houden van:
• Normale aanvoer van substraten en zuurstof
• Integriteit van celmembranen en transmembraaneiwitten
• Normale enzymactiviteit, nodig voor energievoorziening en verweer tegen agressie
• Genetische informatie
➔ Mechanismen die gemeenschappelijk zijn voor celtypes
Levend weefsel gaat reageren op die beschadigingen nl afweersystemen
Homeostase: alles is in evenwicht in het lichaam, er is iets nodig om alles in evenwicht te houden bv
lichaamstemperatuur moet constant blijven zodat al de enzymen optimaal kunnen functioneren. Om
lichaamstemperatuur constant te houden moet je niet enkel feedback hebben maar ook een bron van
feedback die de informatie van de sensor ergens gaat integreren, stel opeens super koud buiten dan ga
1
,je opwarmen. Homeostase vereist een heleboel dynamische processen, is niet statisch, is altijd in
beweging/evolutie
Architectuur: huis, kachel, brandstof, plannen (metafoor)
Bij cel komt dat overeen met celmembraan: om een cel te hebben moet je iets hebben dat de cel van
buiten afschermt, zorgt ook voor regulatie van transport binnen en buiten de cel, er moeten zaken
binnenkomen in de cel bv voedingsstoffen nl zuurstof en glucose (belangrijkste anders sterft cel snel
af). Je hebt ook iets nodig om die brandstoffen om te zetten tot iets wat bruikbaar is in de cel zoals een
kachel in een huis, in cel is dat enzymactiviteit, celorganel mitochondria is de belangrijkste daarvoor
bevatten het merendeel van de enzymactiviteit. Ook genetische informatie nodig zoals een plan van
uw huis, je moet weten hoe het eruit ziet om te kunnen herstellen als er iets misloopt en om te
verzekeren dat alle normale processen kunnen verlopen.
Oorzaken van celbeschadiging
• Fysische oorzaken:
– Mechanisch trauma – Atmosferische drukveranderingen
– Temperatuurwisseling – Ioniserende straling
Iemand heeft een verkeersongeval en been bv beschadigd door brandwonde of gekneld, er heeft
een mechanische kracht of temperatuur ingewerkt op weefsel (cellen kunnen helemaal niet tegen
grote temperatuurschommelingen).
• Genetische oorzaken:
– Stofwisselingsziekten
Mucoviscidose: oorzaak is een genetische mutatie waardoor uitwisseling van Cl uit en in
membraan verstoort is, transmembraaneiwit functioneert niet goed, slijmen zijn abnormaal dens
in luchtwegen
• Chemische oorzaken:
– Hypoxie – Voedingsdeficiëntie
– Intoxicatie
Hypoxie → belangrijkste, is een tekort aan zuurstof en dat is een van de belangrijkste
voedingstoffen en daardoor sterft cel snel.
Voedingsdeficiëntie: bepaalde stoffen die moeten aangevoerd worden, worden niet aangevoerd.
• Microbiologische oorzaken:
– Infecties – Immunologische reacties
2
, 2.1. Fysische oorzaken
• Mechanische traumata
Directe cel- en weefselbeschadiging en verstoring van de bloedvoorziening.
Je kan ook indirecte schade hebben. Je kan geen rechtstreekse beschadiging hebben van weefsel van
hand maar wel door beschadiging van bloedvoorziening, weefsel wordt dan beschadigd door hypoxie.
• Extreme temperatuurwisseling
Blootstelling aan hoge temperatuur → denaturatie van eiwitten en hypermetabolisme, eiwitten zijn
het meest vatbaar voor temperatuurswisseling
Afkoeling → vasoconstrictie met als gevolg verminderde weefselperfusie. Sterke afkoeling:
vasodilatatie.
Vaatwandbeschadiging kan leiden tot intravasale stolling.
Bevriezing → intracellulaire ijskristallen. Als afkoeling heel sterk is kunnen er ijskristallen gevormd
worden in weefsels, als die zich geleidelijk vromen gaan die op microschaal beschadiging aan weefsel
brengen, intracellulaire ijskristallen. Als je vrieswonden hebt krijg je ook belemmering van
bloedvoorziening.
• Elektrische schokken
Gevolg van verhitting. Ernst van beschadiging is afhankelijk van hoogte van de elektrische spanning en
weerstand van het weefsel. Kan zorgen voor brandwonden.
• Atmosferische drukveranderingen
Acute decompressie (caissonziekte): bij duikers of in vliegtuig als je plots wordt blootgesteld aan druk
van buiten vliegtuig op die hoogte. Als de druk wijzigt gaat er iets gebeuren met volume zie gaswetten
middelbaar, dus ofwel onder druk en barsten van cellen ofwel onder druk en samengedrukt zodat de
functie niet meer kan uitgevoerd worden
Hypoxie: acuut vs langdurig
• Ioniserende straling
– Elektromagnetische stralen: röntgenstralen en γ-stralen (en UV => niet ioniserend)
definitie van het spectrum, röntgenstralen is zoals foto nemen in ziekenhuis
Ioniserend: straling is in staat om stabiele moleculen te energiseren en om te vormen
in ionen en dus reactief zijn
3
, – Deeltjes: a en b, neutronen, protonen: worden we niet meer mee geconfronteerd, bij
atoomwapens of bij gebruik van nucleaire geneeskunde wel nog
– Radiolyse: uit H2O komen de radicalen H+ en OH- vrij (reactieve componenten). Deze
reageren met macromoleculen bv DNA, waarbij membraanlipiden en DNA biologisch
de belangrijkste doelen zijn
• Gevolg voor membraanlipiden: peroxidering → functieverlies
• Gevolgen voor DNA: dubbelstrengsbreuken (ernstig) → transcriptie van DNA
komt in gevaar omdat er op een bepaald punt een chemische wijziging heeft
plaatsgevonden
Is de schade te groot, dan gaat de cel in apoptose.
Verschil apoptose en necrose
Apoptose: geprogrammeerde celdood, gaat geen inflammatoire reactie veroorzaken
Necrose is een niet geprogrammeerde celdood, gaat wel inflammatoire reactie veroorzaken
Op langere termijn: mutaties: een permanente verandering aan het genotype, de cel overleeft maar
niet in de optimale vorm (vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in de
gonaden (geslachtsorganen) die overgedragen worden op volgende generaties) => tumorprocessen of
schade aan kiemcellen die dan op abnormale manier groeien
Op weefselniveau is het gevolg van bestraling afhankelijk van volgende factoren:
– Mate van vasculaire schade
Radiologische schade komt ook voor bij kankerpatiënten die straling hebben gekregen
bv bij borstkanker is ook een deel van de thorax beschadigd
– Mate van beschadiging van parenchymateuze cellen
– Ernst van de schade aan het genoom (=> tumoren!)
2.2. Chemische oorzaken
• Hypoxie kan het gevolg zijn van:
Hypoxie is de meest frequente oorzaak van de pathologiën die wij gaan zien
– Stremming in de bloedtoevoer (ischemie): Stremming kan acuut door trauma of
chronisch door bv atherosclerose = opbouw van plakken binnen de bloedvaten
→ belangrijke oorzaak van morbiditeit en mortaliteit
– Onvoldoende zuurstoftransportcapaciteit van het bloed (vb: hypovolemie; anemie)
4
