DEGENERAZIONE VACUOLARE

Il materiale entra nella cellula o per diffusione transmembrana o per formazione di vescicole che possono essere grandi o piccole, nel caso siano piccole vuol dire che servono per fare entrare dei liquidi (pinocitosi), se sono grandi entra del materiale (fagocitosi); il meccanismo di fagocitosi porta alla formazione di un fagosoma (picosoma se è piccolo) che è la vescicola che contiene il materiale. Molte volte il materiale che entra non viene digerito e si accumula, è questo ciò che si accumula nella cellula in corso di degenerazione vacuolare. Normalmente il fagosoma si fonde col lisosoma primario (che deriva dal Golgi endoplasmatico reticolo "laito" (GERL), che è una struttura simile all'insieme fra Golgi e r.e.), e da origine al fagolisosoma che normalmente fa un meccanismo di eterolisi, cioè del materiale esterno che viene demolito nel fagolisosoma e poi viene eliminato attraverso un sistema di fusione di membrane. Lo stesso meccanismo si ha all'interno della cellula con l'autolisi che sarà un meccanismo in cui si forma un citolisoma (insieme di pezzi di membrana, mitocondri, e altro che deve essere eliminato che viene rinchiuso dentro una vescicola che poi si fonde con un lisosoma primario e si forma appunto il citolisoma serve per la digestione di tutto il materiale contenuto nella cellula). Alla fine c'è la formazione del telolisosoma che è rappresentato o da vacuoli d'accumulo o da corpi residui; il corpo residuo poi o è eliminato all'esterno (ciò che capita normalmente), oppure non viene eliminato e rimane nel citoplasma e può dare origine ai vacuoli caratteristici della degenerazione vacuolare che daranno l'aspetto schiumoso alla cellula.

Le fasi sono: un aumento di permeabilità con ingresso di materiale nel lisosoma (1° fase, reversibile); la membrana del lisosoma si rompe, si ha fuoriuscita di enzimi lisosomiali che provocano danno nei tessuti circostanti (2° fase); il meccanismo di fusione tra lisosoma primario e fagosoma si ha per gemmazione di vescicole dal Golgi, queste vengono rivestite di clatrina per il trasporto, giunte a destinazione perdono la clatrina, le vescicole vengono trasportate sul citoscheletro che funziona da binario, le vescicole sono poi indirizzate da delle proteine (RAB) a destinazione. Ciò che è difficile è capire il meccanismo di fusione fra le due membrane; entrambe hanno doppio strato lipidico e si devono integrare dando vita ad un solo strato di bileyers,  il meccanismo è regolato dall'isoprenoide (dolicolo libero ed esterificato con acidi grassi). Intervengono 3 meccanismi diversi: il binario (citoscheletro), la formazione della clatrina e delle proteine RAB e del meccanismo di riconoscimento (mannoso 6P), e la fusione. Se non avviene la fusione rimangono delle vescicole nel citoplasma che costituiscono la degenerazione vacuolare (3° fase).

Dal punto di vista patogenetico si deve affrontare il problema a tre livelli: quello dell'enzima, del substrato e dei meccanismi di trasporto e fusione.

A livello dell'enzima può succedere che alcuni enzimi non ci sono e si avrà una deficienza di quel determinato enzima (malattie lisosomali congenite). Se manca l'enzima quella sostanza che doveva essere matabolizzata si accumula all'interno di vescicole e formerà una degenerazione vacuolare da accumulo per difetto genetico di mancanza dell'enzima corrispondente. L'enzima può anche esserci ma venire inibito nella sua funzione, si forma un complesso tra l'enzima e sostanze estranee che vi si complessano (interazioni con farmaci gentamicina, antibiotico ototossico e nefrotossico); queste inibizioni possono essere permanenti o temporanee, se il farmaco viene poi metabolizzato a poco a poco si ripristina la funzione, altrimenti si ha danno permanente. Gli enzimi lisosomali funzionano bene a pH acido, un pH sopra a 5 riduce la funzionalità di questi enzimi, nell'interazione con farmaci.

Substrato: si possono avere dei substrati che non sono degradabili perché non c'è il corrispondente enzima (ad es. nei confronti dei metalli pesanti come il mercurio); ci sono poi sostanze come il destrano (e altre) usati per integrare il volume ematico (succedanei del plasma), alcuni di questi succedanei del plasma non sono metabolizzabili e se entrano nelle cellule rappresentano un substrato inerte (che non può essere degradato). Alcuni farmaci possono interagire col substrato che è all'interno del fagosoma e si formano dei complessi non degradabili, i farmaci che fanno questa azione sono ad es. i farmaci antidepressivi, gli inibitori della sintesi del colesterolo, gli antimalarici (chinacrina che complessa col substrato, clorochina che complessa con l'enzima è molto difficile trovare una terapia antimalarica che non sia tossica di per sé). Questi farmaci provocano quindi un ingorgo fagolisosomale, si accumula materiale all'interno del fagolisosoma.

Quando viene introdotta una eccessiva quantità di materiale ( es. dei lipidi polari, proteine, lipoproteine) attraverso un aumento della permeabilità e della fagocitosi e della captazione, si viene ad avere uno sbilanciamento tra la quantità di enzima e quella di substrato (l'enzima non riesce a digerire tutto il materiale) e quindi si formano dei vacuoli; queste però sono chiaramente forma reversibili perché a poco a poco il materiale viene eliminato.

Meccanismo di trasporto e fusione: qui c'è tutto il problema del meccanismo di trasporto sul citoscheletro che viene compromesso da avvelenamenti e intossicazioni (trattamenti con citocalasina che determina alterazioni del citoscheletro impedendo lo scorrimento delle vescicole). Esiste poi il meccanismo della fusione (da 2 doppi strati lipidici si deve passare ad uno solo) di vescicole, in questo interviene la falloidina che è una sostanza che inibisce questi meccanismi, anche lo stesso cortisone fa' questo lavoro. Se non avviene la fusione fra il lisosoma primario e il fagosoma non si riesce ad avere la demolizione.

Malattie lisosomali congenite

Fra le più frequenti c'è la glicogenosi di tipo 2 che provoca un accumulo di glicogeno perché c'è deficit della 1-4 glicosidasi, nel fegato e nel muscolo si avrà deposizione di glicogeno.

Malattia di Wolman dove manca la lipasi lisosomale e si accumulano gliceridi (esteri del colesterolo). Malattia di Niemann-Pick che interessa il sistema nervoso, un'altra forma il reticolo endotelio, un'altra ancora la parete del digerente, qui manca una sfingomielinasi e si accumulano sfingomieline. Gangliosidosi interessano prevalentemente il sistema nervoso, mancano i galattosidi. Gaucher fra tutte le malattie lisosomali è la più frequente in alcuni tipi di popolazioni (ebrei), interessa il sistema nervoso e il fegato, si accumulano dei glucocerebrosidi, manca infatti la glucocerebrosidasi. Mucopolisaccaridosi interessano il fegato e il sistema nervoso e in parte lo scheletro, qui si accumulano dei mucopolisaccaridi acidi, mancano gli enzimi corrispondenti (eparan-solfatasi, condroitin-solfato-solfatasi, ecc.. ). Cistinosi sono dei difetti a carico del rene in cui si accumula cistina e in questi soggetti si ha cistinuria e vanno incontro a calcoli di cistina. Mucolipidosi si accumulano dei sialil-gangliosidi, dei sialil-mucopolisaccaridi nei neuroni o nei fibroblasti.

Oltre alle malattie congenite e a quelle da assunzione da farmaci si possono avere delle degenerazioni vacuolari anche e soprattutto nel caso dell'ipossia ipossica di tipo acuto (le altre ipossie sono l'anemica, la circolatoria, la istotossica), questa può comprendere o la mancanza di O2 nell'ambiente o quando l'O2 ha difficoltà a raggiungere l'alveolo. Le ipossie possono essere croniche o acute (improvvise, quando manca l'aria), nelle acute se si sopravvive si arriva a d.v. , queste sono le asfissie, l'ossido di carbonio (gas in generale), gli annegamenti, gli shock, i collassi cardiocircolatori. Queste ipossie sono quelle da ingorgo lisosomale, eccesso di substrato rispetto alla quantità di enzima. Più frequenti sono quelle da sostanze non metabolizzabili come le lipofuscine che si formano da perossidazione degli acidi grassi; l'atrofia bruna del miocardio è dovuta ad un accumulo di lipofuscina con degenerazione vacuolare . Dei succedanei del plasma (destrano), i micobatteri della tubercolosi ecc.. provocano tutti degenerazione vacuolare .

C'è poi un gruppo che provoca ingorgo lisosomale che sono quelle sostanze che si hanno per avvelenamenti da amanita phalloides, in corso di epatectomia parziale, nelle tubulo-necrosi  e nell'emolisi (proteinurie renali) e quelle da reazione antigene-anticorpo.

Patogenesi

Le sequenze che si hanno per arrivare all'ingorgo lisosomale la degenerazione vacuolare avviene nella cellula verso il polo vascolare, il materiale che si accumula e che provoca l'ingorgo arriva dal sangue, entra nella cellula per transmembranosi o pinocitosi e quindi è la modificazione della permeabilità della membrana che porta alla formazione di un vacuolo ipossico che sarà sul polo vascolare, dopo si forma il vacuoo a semiluna e poi si ha la fusione col lisosoma e quindi la formazione del fagolisosoma e se c'è materiale che non riesce ad essere smaltito si forma il fagolisosoma che non riesce ad essere smaltito e si formano i vacuoli (quindi 2 tipi di vacuoli, uno ipossico e uno a semiluna).