Les 2: Cel- en weefselbeschadiging
Cel- en weefselbeschadiging
Inhoud
• Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
• Weefselregeneratie en herstel
Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
Celpathologie
Wat is celpathologie?
• Beschrijving van de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en extracellulair milieu
leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
• We gaan dus de kenmerken en de oorzaken van celbeschadiging beschrijven
• En de reactiepatronen van cellen op tijdelijke of blijvende celbeschadiging. Dit is de laagste
schakel van fysiologische homeostase (begint bij cellulaire reactie op schadelijke prikkels),
het evenwicht van een constante “milieu intérieur”
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
Vb: spiercellen => nadruk op productie van energie (meer mitochondriën hebben en gaan hun
eigen glucose reserve hebben)
darmwandcellen => nadruk op transport doorheen membraan (metabolisme: stoffen niet
willen absorberen in darmholte houden zodat we die kunnen elimineren en de stoffen die we
wel willen absorberen door te laten).
Organellen in de cel
• Kern = nucleus: bevat DNA (kwetsbare punten m.b.t. schadelijke prikkels die op een cel
kunnen inwerken)
• Celwand: afgrenzing & transport (uitwisseling via transmembranaire eiwitten en transport
vacuolen)
• Cytoplasma: vloeibare matrix (medium dient voor uitwisseling met buitenkant van de cel)
• Mitochondria: energiecentrale = cellulaire ademhaling plaatsvind (glucose en O2 vanuit
buitenwereld worden omgezet in de voor de cel bruikbare energie)
• Endoplasmatisch reticulum: productie van lipide en eiwitten (bouwstenen v/d cel)
• Trasportvacuolen
o De organellen die beschadigd kunnen worden waardoor er functieverlies optreedt
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). (op een
reversibele manier of een irreversibele manier)
,Cellulaire homeostase vereist:
• Normale aanvoer van substraten en zuurstof = brandstof (glucose en O2, AZ en lipiden)
• Integriteit van celmembranen en transmembranaire eiwitten = muren, een dak, deuren en
vensters (afgrenzing maar ook een bepaalde doorlaatbaarheid toelaten)
• Normale enzymactiviteit (mitochondria!), nodig voor energievoorziening en verweer tegen
agressie = kachel (niet enkel voor het energetisch proces maar ook voor synthese van
eiwitten die op hun beurt normale functie van de cel gaan ondersteunen)
• Genetische informatie = plan (DNA die in de kern zit, als er iets beschadigd is heb je DNA
nodig om het te kunnen herstellen)
Oorzaken van celbeschadiging
• Fysische oorzaken
o Mechanisch => trauma; Thermisch => verbranding; Drukveranderingen =>
duiken/hoogte; Straling
• Chemische oorzaken
o Hypoxie; Intoxicatie; Voedingsdeficiëntie
o = tekort aan levensnoodzakelijk substraat of te veel aan giftige stof (inter =
metaboliet of extern)
o Inwerking van bepaalde chemische stoffen op de cel
• Microbiologische oorzaken
o Infecties; Immunologische reacties
o Als basis andere levende organismen hebben (zoals bacteriën en virussen zijn)
• Genetische oorzaken
Oorzaken van celbeschadiging
Fysische oorzaken
Vorm van energie die gaat inwerken op de cellen en daardoor de cellen gaat beschadigen
• Mechanisch trauma
o Directe schade (vernietiging) + bedreiging bloedvoorziening (bv ongeval) dit kan
hypoxie veroorzaken
• Temperatuurwisseling
o Te hoge T°: denaturatie van eiwitten, hypermetabolisme, als het ware “koken” van
de cel (vanaf 40° te hoog spiercellen en hersencellen het meest gevoelig hiervoor)
o Te lage T°: vasoconstrictie => verminderde perfusie; vaatwandbeschadiging (als deel
van inflammatoire reactie) => intravasculaire stolling; vrieswonden: intracellulaire
ijskristallen => cel barst.
• Elektrocutie
o Elektrische energie wordt omgezet in thermische energie => verbranding (op schaal
van cel) (hartritmestoornissen bekijken omdat elektrische schokken geïnterfereerd
hebben met de normale elektrische conductie in het hart maar op gebied van cellen
die in contact zijn gekomen met de elektrische energie is het grootste risico
verbranding).
• Atmosferische drukverandering
o Acute decompressie indien te snelle wijziging (bvb vliegtuig op hoogte, of duiker die
te snel terug stijgt)
, o Hypoxie door verlaging partieeldruk zuurstof (anders gaan zich er luchtbellen vormen
in de weefsels)
o (Stimuli vaak niet schadelijk als ze zich traag instaleren maar wel als ze snel optreden.
Als druk zich traag installeert zodat het lichaam kan aanpassen ga je geen zware
gevolgen hebben.)
• Straling: Bij straling moet er een onderscheid worden gemaakt tussen ioniserende en niet-
ioniserende straling. Niet-ioniserende straling heeft te weinig energie om atomen te
ioniseren. Ioniserende straling heeft deze energie wel het zijn radioactieve stralingen.
Daardoor worden atomen elektrisch geladen en treedt ionisatie op; elektrisch geladen
atomen worden instabiel en gaan zich willen binden en gaan binden aan hetgeen dat ze
vinden en dit kan schade brengen aan celmembraan, organellen en zelfs het DNA. Daarom is
het potentieel gevaarlijk. 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 (bv dingen die meteen pathologisch zullen zijn en niet gewoon
functieverlies van organellen).
o Verschil tussen ioniserende en niet-ioniserende stralingen is de energie van de
stralen.
o Niet ioniserend:
▪ UV, IR, laser, elektromagnetische velden
o Ioniserend:
▪ Elektromagnetische stralen: alpha, beta, 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 (schade aan het DNA)
• Vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in
gonaden (voortplanting; nakomelingen beschadigd zullen zijn omdat
het DNA beschadigd is) (Bv huid en bloed gevoelig wegens constante
turnover en dus constante controle van de genetische informatie van
het plan, als het DNA beschadigd wordt gaan alle bloedcellen die
daar normaal worden aangemaakt beschadigd zijn)
Chemische oorzaken
• “Te weinig van het goede of te veel van het slechte”
• Hypoxie = tekort aan O2
o Vasculair mechanisch = stremming in bloedtoevoer = ischemie. Acuut (bvb trauma)
of chronisch (bvb atherosclerose)
o Vasculair chemisch = belemmering van het zuurstoftransport door hemoglobine in
de rode bloedcellen, bvb door anemie (tekort aan rode bloedcellen -> beperking van
chemische transport capaciteit van O2; minder RBC minder transport van O2 via Hb
naar weefsels dus minder toevoer)
o Cellulair = belemmering van de uitwisseling van zuurstof tussen rode bloedcellen en
de weefsels (geen probleem met bloedvaten en in bloed zitten genoeg RBC en in RBC
zit genoeg Hb om optimaal O2 transport te verzekeren maar er is een probleem met
de opname van de O2 moleculen door de cellen).
, • Intoxicatie
o Een stof kan op zich toxisch zijn (bvb cyanide (deel van toxische roken en gaat binden
aan cellulaire receptoren van O2)), of produceert toxische metaboliet (bvb alcohol
(niet toxische door effecten van alcohol op zich maar door effecten van een
metaboliet die uiteindelijk wordt omgezet door glucose 6 fosfaatdehydrogenase;
sommige mensen hebben hier een aangeboren afwijking in en een tekort aan en
voor die mensen kan alcoholgebruik gevaarlijk zijn en zelfs dodelijk terwijl voor
andere mensen gewoon voor kater zou zorgen)).
o Graad van toxiciteit hangt af van fysiologisch proces waar de stof mee interageert =>
cyanide gaat de dood in enkele minute veroorzaken (cellulaire hypoxie), terwijl kwik
het ionentransport zal verstoren: duurt weken/maanden vooraleer symptomen
optreden (jood intoxicatie heel traag optreedt bepaalde fysiologische buffer in het
lichaam die met allerlei toxische stoffen omgaan zowel op cellulair als op organisme
niveau (vooral lever en nieren die instaan voor detoxicatie) met zware metalen
intoxicatie treden traag op gang omdat de detoxificatiebuffer overschreden moeten
worden).
• Voedingsdeficiëntie
o Cofactoren in heleboel cellulaire processen, bv foliumzuur heel belangrijk voor de
ontwikkeling van de placenta van de vroege ontwikkeling van de embryo
o Cofactoren voor levensbelangrijke processen vaak.
Microbiologische oorzaken
• Zijn micro-organismen dus virussen, bacteriën, …
• Direct: invasie en celdood (celdood door direct contact van cel en micro-organisme)
• Indirect:
o Door afgifte van exotoxinen, die op zich giftig zullen zijn voor de cel (soort
intoxicatie)
o Door inductie van een immuunrespons die lichaamseigen cellen zal vernietigen.
• Voorbeeld: Escherischia Coli
o Direct contact: enteropathogene E. Coli
o Indirect: enterotoxigene E. Coli
Virale invasie
Directe schade (membraan) Vs Immunologische schade
- Virussen gaan altijd onze cellen invaderen, omdat een virus is een micro-
organisme en is geen 1-cellige. Gaat de structuur van een gastheercel
(nodig voor eiwitsynthese) moeten gebruiken om te overleven in termen
van voortplanting en energievoorziening.
- RNA virus: is nog kleiner en eenvoudiger in effect want moet zelfs niet de
kern van de cel binnentreden. Het volstaat om de cel binnen te dringen om
RNA van cel te kapen en daardoor zijn eigen eiwitten te laten synthetiseren
door de cel.
- DNA moet celkern binnetreden om het DNA van de cel te kapen om zijn
parasiet RNA te synthetiseren.
- Onderkant links: directe membraan schade door virale eiwit. En de directe
membraanschade zal de dood van de cel betekenen.
Cel- en weefselbeschadiging
Inhoud
• Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
• Weefselregeneratie en herstel
Cellulaire reacties op schadelijke prikkels
Celpathologie
Wat is celpathologie?
• Beschrijving van de mechanismen waardoor verstoringen in het intra- en extracellulair milieu
leiden tot celfunctieverlies en uiteindelijk soms tot celdood.
• We gaan dus de kenmerken en de oorzaken van celbeschadiging beschrijven
• En de reactiepatronen van cellen op tijdelijke of blijvende celbeschadiging. Dit is de laagste
schakel van fysiologische homeostase (begint bij cellulaire reactie op schadelijke prikkels),
het evenwicht van een constante “milieu intérieur”
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
Vb: spiercellen => nadruk op productie van energie (meer mitochondriën hebben en gaan hun
eigen glucose reserve hebben)
darmwandcellen => nadruk op transport doorheen membraan (metabolisme: stoffen niet
willen absorberen in darmholte houden zodat we die kunnen elimineren en de stoffen die we
wel willen absorberen door te laten).
Organellen in de cel
• Kern = nucleus: bevat DNA (kwetsbare punten m.b.t. schadelijke prikkels die op een cel
kunnen inwerken)
• Celwand: afgrenzing & transport (uitwisseling via transmembranaire eiwitten en transport
vacuolen)
• Cytoplasma: vloeibare matrix (medium dient voor uitwisseling met buitenkant van de cel)
• Mitochondria: energiecentrale = cellulaire ademhaling plaatsvind (glucose en O2 vanuit
buitenwereld worden omgezet in de voor de cel bruikbare energie)
• Endoplasmatisch reticulum: productie van lipide en eiwitten (bouwstenen v/d cel)
• Trasportvacuolen
o De organellen die beschadigd kunnen worden waardoor er functieverlies optreedt
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). (op een
reversibele manier of een irreversibele manier)
,Cellulaire homeostase vereist:
• Normale aanvoer van substraten en zuurstof = brandstof (glucose en O2, AZ en lipiden)
• Integriteit van celmembranen en transmembranaire eiwitten = muren, een dak, deuren en
vensters (afgrenzing maar ook een bepaalde doorlaatbaarheid toelaten)
• Normale enzymactiviteit (mitochondria!), nodig voor energievoorziening en verweer tegen
agressie = kachel (niet enkel voor het energetisch proces maar ook voor synthese van
eiwitten die op hun beurt normale functie van de cel gaan ondersteunen)
• Genetische informatie = plan (DNA die in de kern zit, als er iets beschadigd is heb je DNA
nodig om het te kunnen herstellen)
Oorzaken van celbeschadiging
• Fysische oorzaken
o Mechanisch => trauma; Thermisch => verbranding; Drukveranderingen =>
duiken/hoogte; Straling
• Chemische oorzaken
o Hypoxie; Intoxicatie; Voedingsdeficiëntie
o = tekort aan levensnoodzakelijk substraat of te veel aan giftige stof (inter =
metaboliet of extern)
o Inwerking van bepaalde chemische stoffen op de cel
• Microbiologische oorzaken
o Infecties; Immunologische reacties
o Als basis andere levende organismen hebben (zoals bacteriën en virussen zijn)
• Genetische oorzaken
Oorzaken van celbeschadiging
Fysische oorzaken
Vorm van energie die gaat inwerken op de cellen en daardoor de cellen gaat beschadigen
• Mechanisch trauma
o Directe schade (vernietiging) + bedreiging bloedvoorziening (bv ongeval) dit kan
hypoxie veroorzaken
• Temperatuurwisseling
o Te hoge T°: denaturatie van eiwitten, hypermetabolisme, als het ware “koken” van
de cel (vanaf 40° te hoog spiercellen en hersencellen het meest gevoelig hiervoor)
o Te lage T°: vasoconstrictie => verminderde perfusie; vaatwandbeschadiging (als deel
van inflammatoire reactie) => intravasculaire stolling; vrieswonden: intracellulaire
ijskristallen => cel barst.
• Elektrocutie
o Elektrische energie wordt omgezet in thermische energie => verbranding (op schaal
van cel) (hartritmestoornissen bekijken omdat elektrische schokken geïnterfereerd
hebben met de normale elektrische conductie in het hart maar op gebied van cellen
die in contact zijn gekomen met de elektrische energie is het grootste risico
verbranding).
• Atmosferische drukverandering
o Acute decompressie indien te snelle wijziging (bvb vliegtuig op hoogte, of duiker die
te snel terug stijgt)
, o Hypoxie door verlaging partieeldruk zuurstof (anders gaan zich er luchtbellen vormen
in de weefsels)
o (Stimuli vaak niet schadelijk als ze zich traag instaleren maar wel als ze snel optreden.
Als druk zich traag installeert zodat het lichaam kan aanpassen ga je geen zware
gevolgen hebben.)
• Straling: Bij straling moet er een onderscheid worden gemaakt tussen ioniserende en niet-
ioniserende straling. Niet-ioniserende straling heeft te weinig energie om atomen te
ioniseren. Ioniserende straling heeft deze energie wel het zijn radioactieve stralingen.
Daardoor worden atomen elektrisch geladen en treedt ionisatie op; elektrisch geladen
atomen worden instabiel en gaan zich willen binden en gaan binden aan hetgeen dat ze
vinden en dit kan schade brengen aan celmembraan, organellen en zelfs het DNA. Daarom is
het potentieel gevaarlijk. 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 (bv dingen die meteen pathologisch zullen zijn en niet gewoon
functieverlies van organellen).
o Verschil tussen ioniserende en niet-ioniserende stralingen is de energie van de
stralen.
o Niet ioniserend:
▪ UV, IR, laser, elektromagnetische velden
o Ioniserend:
▪ Elektromagnetische stralen: alpha, beta, 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 (schade aan het DNA)
• Vooral voor stamcellen in permanent vernieuwende weefsels en in
gonaden (voortplanting; nakomelingen beschadigd zullen zijn omdat
het DNA beschadigd is) (Bv huid en bloed gevoelig wegens constante
turnover en dus constante controle van de genetische informatie van
het plan, als het DNA beschadigd wordt gaan alle bloedcellen die
daar normaal worden aangemaakt beschadigd zijn)
Chemische oorzaken
• “Te weinig van het goede of te veel van het slechte”
• Hypoxie = tekort aan O2
o Vasculair mechanisch = stremming in bloedtoevoer = ischemie. Acuut (bvb trauma)
of chronisch (bvb atherosclerose)
o Vasculair chemisch = belemmering van het zuurstoftransport door hemoglobine in
de rode bloedcellen, bvb door anemie (tekort aan rode bloedcellen -> beperking van
chemische transport capaciteit van O2; minder RBC minder transport van O2 via Hb
naar weefsels dus minder toevoer)
o Cellulair = belemmering van de uitwisseling van zuurstof tussen rode bloedcellen en
de weefsels (geen probleem met bloedvaten en in bloed zitten genoeg RBC en in RBC
zit genoeg Hb om optimaal O2 transport te verzekeren maar er is een probleem met
de opname van de O2 moleculen door de cellen).
, • Intoxicatie
o Een stof kan op zich toxisch zijn (bvb cyanide (deel van toxische roken en gaat binden
aan cellulaire receptoren van O2)), of produceert toxische metaboliet (bvb alcohol
(niet toxische door effecten van alcohol op zich maar door effecten van een
metaboliet die uiteindelijk wordt omgezet door glucose 6 fosfaatdehydrogenase;
sommige mensen hebben hier een aangeboren afwijking in en een tekort aan en
voor die mensen kan alcoholgebruik gevaarlijk zijn en zelfs dodelijk terwijl voor
andere mensen gewoon voor kater zou zorgen)).
o Graad van toxiciteit hangt af van fysiologisch proces waar de stof mee interageert =>
cyanide gaat de dood in enkele minute veroorzaken (cellulaire hypoxie), terwijl kwik
het ionentransport zal verstoren: duurt weken/maanden vooraleer symptomen
optreden (jood intoxicatie heel traag optreedt bepaalde fysiologische buffer in het
lichaam die met allerlei toxische stoffen omgaan zowel op cellulair als op organisme
niveau (vooral lever en nieren die instaan voor detoxicatie) met zware metalen
intoxicatie treden traag op gang omdat de detoxificatiebuffer overschreden moeten
worden).
• Voedingsdeficiëntie
o Cofactoren in heleboel cellulaire processen, bv foliumzuur heel belangrijk voor de
ontwikkeling van de placenta van de vroege ontwikkeling van de embryo
o Cofactoren voor levensbelangrijke processen vaak.
Microbiologische oorzaken
• Zijn micro-organismen dus virussen, bacteriën, …
• Direct: invasie en celdood (celdood door direct contact van cel en micro-organisme)
• Indirect:
o Door afgifte van exotoxinen, die op zich giftig zullen zijn voor de cel (soort
intoxicatie)
o Door inductie van een immuunrespons die lichaamseigen cellen zal vernietigen.
• Voorbeeld: Escherischia Coli
o Direct contact: enteropathogene E. Coli
o Indirect: enterotoxigene E. Coli
Virale invasie
Directe schade (membraan) Vs Immunologische schade
- Virussen gaan altijd onze cellen invaderen, omdat een virus is een micro-
organisme en is geen 1-cellige. Gaat de structuur van een gastheercel
(nodig voor eiwitsynthese) moeten gebruiken om te overleven in termen
van voortplanting en energievoorziening.
- RNA virus: is nog kleiner en eenvoudiger in effect want moet zelfs niet de
kern van de cel binnentreden. Het volstaat om de cel binnen te dringen om
RNA van cel te kapen en daardoor zijn eigen eiwitten te laten synthetiseren
door de cel.
- DNA moet celkern binnetreden om het DNA van de cel te kapen om zijn
parasiet RNA te synthetiseren.
- Onderkant links: directe membraan schade door virale eiwit. En de directe
membraanschade zal de dood van de cel betekenen.
