Fysiopathologie en IA
Cel- en weefselbeschadiging
Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
Celpathologie
= Beschrijving van de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en extracellulair milieu
leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
= kenmerken en oorzaken van celbeschadiging beschrijven en de reactiepatronen van cellen op
tijdelijke of blijvende celbeschadiging. Dit is de laagste schakel van fysiologische homeostase, het
evenwicht van een constante “milieu interieur”.
Herhaling celfysiologie
De cel: kleinste levende eenheid in het lichaam.
Cellen van verschillende weefsels kunnen, afhankelijk van de functie van het weefsel, verschillende
kenmerken hebben.
Organellen in de cel: kern (=nucleus: bevat DNA), Celwand (afgrenzing en transport), cytoplasma
(vloeibare matrix), mitochondria (energiecentrale = cellulaire ademhaling), ER (productie lipide en
eiwitten), Trasportvacuolen
Celbeschadiging
Definitie: een toestand waarbij, door hetzij extracellulaire hetzij intracellulaire invloeden, de cel niet
meer in staat is haar interne milieu binnen bepaalde grenzen te handhaven (homeostase).
Huismetafoor:
- Normale aanvoer van substraten en zuurstof = brandstof
- Integriteit van celmembranen en transmembranaire eiwitten = muren, dak, deuren en
vensters
- Normale enzymactiviteit, nodig voor energievoorziening en verweer tegen agressie = kachel
- Genetische informatie = plan
Oorzaken van celbeschadiging
Fysische oorzaken
- Mechanisch trauma
o Directe schade (vernietiging) + bedreiging bloedvoorziening.
- Temperatuurwisseling
o Te hoge: denaturatie eiwitten, hypermetabolisme, “koken” van de cel.
o Te lage: vasoconstrictie 🡪 verminderde perfusie
vaatwandbeschadeging 🡪 intravasculaire stolling
Vrieswonden: intracellulaire ijskristallen 🡪 cel barst
- Elektrocutie
o Elektrische energie wordt omgezet in thermische energie 🡪 verbranding
- Atmosferische drukverandering
o Acute decompressie indien te snelle wijziging
o Hypoxie door verlaging partiele zuurstofdruk
1
, - Straling: bij straling moet er een onderscheid gemaakt worden tussen ioniserende en
niet-ioniserende straling. Niet-ioniserende straling heeft te weinig energie om atomen te
ioniseren. Ioniserende straling heeft deze energie wel. Daardoor worden atomen elektrisch
geladen en treedt ionisatie op. Ioniserende straling kan bij sterke dosissen schade
aanbrengen aan het DNA van de mens en is daarom potentieel zeer gevaarlijk. Bij hoge
dosissen kunnen ook acute verwondingen optreden.
o Niet-ioniserend: UV, IR, laser, elektromagnetische velden
o Ioniserend: elektromagnetische stralen: alfa, bèta, röntgenstralen en gammastralen
o Effecten:
▪ Directe schade te groot 🡪 cel sterft (necrose of apoptose)
● Op weefselniveau: schade zal afhangen van de vasculaire schade, de
schade aan parenchymcellen, en de schade aan het genoom.
▪ Lange termijn schade door mutaties: permanente veranderingen van
genotype
● Vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in
gonaden (voortplanting)
Chemische oorzaken
- “Te weinig van het goede of teveel van het slechte”
= tekort aan levensnoodzakelijk substraat of teveel aan giftige stof (inter = metaboliet of
extern).
- Hypoxie
o Vasculair mechanisch = stremming in het bloedtoevoer = ischemie. Acuut of
chronisch
o Vasculair chemisch = belemmering van het zuurstoftransport door hemoglobine in
de rode bloedcellen, bv door anemie
o Cellulair = belemmering van de uitwisseling van zuurstof tussen rode bloedcellen en
de weefsels.
- Intoxicatie
o Een stof kan op zich toxisch zijn, of produceert toxische metaboliet
o Graad van toxiciteit hangt af van fysiologisch proces waar de stof mee interageert 🡪
cyanide gaat dood in enkele minuten veroorzaken, terwijl kwik het ionentransport zal
verstoren: duurt weken/ maanden vooraleer symptomen optreden.
- Voedingsdeficiëntie
2
, Microbiologische oorzaken
- Direct: invasie en celdood
- Indirect:
o Door afgifte van exotoxinen, die op zich giftig zullen zijn voor de cel.
o Door inductie van een immuunrespons die lichaamseigen cellen zal vernietigen.
- Voorbeeld: Escherischia Colie
o Direct contact: enteropathogene E. Colie
o Indirect: enterotoxigene E. Coli
Enteropathogene E. Coli (EPEC)
Vb. directe schade
De bacterie kan een aantal eiwitten injecteren in de gastcel zoals Tir en EspF.
Deze veroorzaken celdood door hun actie op mitochondrion en functieverlies.
Enterotoxigene E. Coli (ETEC)
Vb. schade door toxines
ETEC zal adhesie vertonen aan darmepitheelcellen, door specifieke eiwiten (adhesines).
De epitheelcel zelf wordt niet beschadigd.
ETEC produceert toxins: HLT en ST (heat labile toxine en stable toxin)
Deze veroorzaken lekkage van water en electrolyte door CFTR (Na/K ATPase die in exocriene weefsel
uitgedrukt wordt = hetzelfde kanaal dat een defect vertoont in mucoviscidose, vandaar de naam
cystic fibrosis transmemrbane conductance regulator)
Genetische oorzaken
- Aangeboren of verworden
- Mutaties, deleties: alles wat de oorspronkelijke code aantast.
o Verstoorde synthese van eiwitten.
o Verstoring van opbouw of processen.
Mechanismen van celbeschadiging
1. Gestoorde cellulaire energievoorziening (brandstof)
- Belangrijkste oorzaak = hypoxie
- Depletie van de ATP-reserve 🡪 staking Na/K pomp 🡪 abnormale permeabilisatie van de
celmembraan.
- De anaerobe glycolyse wordt geactiveerd, maar zal uitvallen wanner glycogeenreserve
uitgeput is.
- Sleutelprocessen van hypoxische celbeschadiging.
o Depletie van ATP
o Membraanschade (ook door zuurfstofradicalen)
o Verlies van intracellulaire
Ca homeostase
o Abnormale
membraandpermeabiliteit
3
Cel- en weefselbeschadiging
Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
Celpathologie
= Beschrijving van de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en extracellulair milieu
leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
= kenmerken en oorzaken van celbeschadiging beschrijven en de reactiepatronen van cellen op
tijdelijke of blijvende celbeschadiging. Dit is de laagste schakel van fysiologische homeostase, het
evenwicht van een constante “milieu interieur”.
Herhaling celfysiologie
De cel: kleinste levende eenheid in het lichaam.
Cellen van verschillende weefsels kunnen, afhankelijk van de functie van het weefsel, verschillende
kenmerken hebben.
Organellen in de cel: kern (=nucleus: bevat DNA), Celwand (afgrenzing en transport), cytoplasma
(vloeibare matrix), mitochondria (energiecentrale = cellulaire ademhaling), ER (productie lipide en
eiwitten), Trasportvacuolen
Celbeschadiging
Definitie: een toestand waarbij, door hetzij extracellulaire hetzij intracellulaire invloeden, de cel niet
meer in staat is haar interne milieu binnen bepaalde grenzen te handhaven (homeostase).
Huismetafoor:
- Normale aanvoer van substraten en zuurstof = brandstof
- Integriteit van celmembranen en transmembranaire eiwitten = muren, dak, deuren en
vensters
- Normale enzymactiviteit, nodig voor energievoorziening en verweer tegen agressie = kachel
- Genetische informatie = plan
Oorzaken van celbeschadiging
Fysische oorzaken
- Mechanisch trauma
o Directe schade (vernietiging) + bedreiging bloedvoorziening.
- Temperatuurwisseling
o Te hoge: denaturatie eiwitten, hypermetabolisme, “koken” van de cel.
o Te lage: vasoconstrictie 🡪 verminderde perfusie
vaatwandbeschadeging 🡪 intravasculaire stolling
Vrieswonden: intracellulaire ijskristallen 🡪 cel barst
- Elektrocutie
o Elektrische energie wordt omgezet in thermische energie 🡪 verbranding
- Atmosferische drukverandering
o Acute decompressie indien te snelle wijziging
o Hypoxie door verlaging partiele zuurstofdruk
1
, - Straling: bij straling moet er een onderscheid gemaakt worden tussen ioniserende en
niet-ioniserende straling. Niet-ioniserende straling heeft te weinig energie om atomen te
ioniseren. Ioniserende straling heeft deze energie wel. Daardoor worden atomen elektrisch
geladen en treedt ionisatie op. Ioniserende straling kan bij sterke dosissen schade
aanbrengen aan het DNA van de mens en is daarom potentieel zeer gevaarlijk. Bij hoge
dosissen kunnen ook acute verwondingen optreden.
o Niet-ioniserend: UV, IR, laser, elektromagnetische velden
o Ioniserend: elektromagnetische stralen: alfa, bèta, röntgenstralen en gammastralen
o Effecten:
▪ Directe schade te groot 🡪 cel sterft (necrose of apoptose)
● Op weefselniveau: schade zal afhangen van de vasculaire schade, de
schade aan parenchymcellen, en de schade aan het genoom.
▪ Lange termijn schade door mutaties: permanente veranderingen van
genotype
● Vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in
gonaden (voortplanting)
Chemische oorzaken
- “Te weinig van het goede of teveel van het slechte”
= tekort aan levensnoodzakelijk substraat of teveel aan giftige stof (inter = metaboliet of
extern).
- Hypoxie
o Vasculair mechanisch = stremming in het bloedtoevoer = ischemie. Acuut of
chronisch
o Vasculair chemisch = belemmering van het zuurstoftransport door hemoglobine in
de rode bloedcellen, bv door anemie
o Cellulair = belemmering van de uitwisseling van zuurstof tussen rode bloedcellen en
de weefsels.
- Intoxicatie
o Een stof kan op zich toxisch zijn, of produceert toxische metaboliet
o Graad van toxiciteit hangt af van fysiologisch proces waar de stof mee interageert 🡪
cyanide gaat dood in enkele minuten veroorzaken, terwijl kwik het ionentransport zal
verstoren: duurt weken/ maanden vooraleer symptomen optreden.
- Voedingsdeficiëntie
2
, Microbiologische oorzaken
- Direct: invasie en celdood
- Indirect:
o Door afgifte van exotoxinen, die op zich giftig zullen zijn voor de cel.
o Door inductie van een immuunrespons die lichaamseigen cellen zal vernietigen.
- Voorbeeld: Escherischia Colie
o Direct contact: enteropathogene E. Colie
o Indirect: enterotoxigene E. Coli
Enteropathogene E. Coli (EPEC)
Vb. directe schade
De bacterie kan een aantal eiwitten injecteren in de gastcel zoals Tir en EspF.
Deze veroorzaken celdood door hun actie op mitochondrion en functieverlies.
Enterotoxigene E. Coli (ETEC)
Vb. schade door toxines
ETEC zal adhesie vertonen aan darmepitheelcellen, door specifieke eiwiten (adhesines).
De epitheelcel zelf wordt niet beschadigd.
ETEC produceert toxins: HLT en ST (heat labile toxine en stable toxin)
Deze veroorzaken lekkage van water en electrolyte door CFTR (Na/K ATPase die in exocriene weefsel
uitgedrukt wordt = hetzelfde kanaal dat een defect vertoont in mucoviscidose, vandaar de naam
cystic fibrosis transmemrbane conductance regulator)
Genetische oorzaken
- Aangeboren of verworden
- Mutaties, deleties: alles wat de oorspronkelijke code aantast.
o Verstoorde synthese van eiwitten.
o Verstoring van opbouw of processen.
Mechanismen van celbeschadiging
1. Gestoorde cellulaire energievoorziening (brandstof)
- Belangrijkste oorzaak = hypoxie
- Depletie van de ATP-reserve 🡪 staking Na/K pomp 🡪 abnormale permeabilisatie van de
celmembraan.
- De anaerobe glycolyse wordt geactiveerd, maar zal uitvallen wanner glycogeenreserve
uitgeput is.
- Sleutelprocessen van hypoxische celbeschadiging.
o Depletie van ATP
o Membraanschade (ook door zuurfstofradicalen)
o Verlies van intracellulaire
Ca homeostase
o Abnormale
membraandpermeabiliteit
3
