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CAUSE DI DANNO
• AGENTI FISICI
• AGENTI CHIMICI E FARMACI
• SQUILIBRI NUTRIZIONALI
• AGENTI INFETTIVI
• REAZIONI IMMUNOLOGICHE
• ALTERAZIONI GENETICHE
Cause fisiche di malattia
- stimolazioni meccaniche (traumi)
- variazioni di temperatura e di pressione
- corrente elettrica e campi magnetici
- radiazioni (ionizzanti e eccitanti)
Trasferimento di energia meccanica:
traumi
• Trauma: danno ad un distretto limitato per effetto
di energia cinetica
• quando il trauma è intenso può causare shock
traumatico
• nel caso di lesione dei tessuti si ha emorragia
• segue infiammazione e guarigione della ferita
.La corrente alternata (!150 V, bassa frequenza 50-60
periodi) è più pericolosa di quella continua.
Il danno dipende dai punti di entrata della corrente e dal
percorso che essa segue
Corrente continua trova impieghi anche terapeutici
Es: elettrocoagulazione (trattamento escrescenze
patologiche come verruche)
A livello cardiaco: può ristabilire il ritmo normale in un
cuore fibrillante
Corrente alternata: l’effetto dipende dalla frequenza
La conduttività aumenta se la cute è bagnata
La corrente elettrica può provocare:
•Nessun effetto
•Morte immediata per interruzione degli impulsi
nervosi regolatori (aritmie cardiache: fibrillazione
ventricolare, arresto cardiaco in tetania, arresto
respiratorio: per contrazione tonica dei muscoli
della gabbia toracica o infarto miocardico)
•Ustionare la cute per effetto termico (es.
terapeutico"bisturi elettrico")
•Alterare l'attività di miocardio e muscoli
(contrazioni toniche per alterata conduzione dello
stimolo)
ENERGIA DI UN FULMINE
FOLGORAZIONE
EFFETTI DI GRADO ELEVATO:
• ESPLOSIONE ORGANI SOLIDI
• FRATTURA DELLE OSSA
• CARBONIZZAZIONE
VIOLENTE CONVULSIONI (PER LESIONICEREBRALI)
MORTE PER FIBRILLAZIONE CARDIACA OSPASMO LARINGEO
COLPO DI CALORE: conseguenza di una esposizione prolungata al caldo (che
porta ad un esaurimento dei poteri termoregolatori dell’organismo e che se dura
oltre un certo tempo può provocare la morte).
Colpo di calore tropicale ! tipico dei climi caldo-umidi specialmente in soggetti
adibiti a lavori pesanti.
sudorazione profusa
aumento della t. corporea (fino a 43-44°C)
disturbi neuro-muscolari (delirio, crampi, convulsioni)
morte
PATOGENESI: sudorazione profusa ! perdita di acqua ! aumento conc. NaCl
nel liquido interstiziale ! richiamo di acqua dalle cellule ! disidratazione cellulare
UstioniIl danno dipende:
• Dalla quantità di calore
• Dalla temperatura raggiunta
• Dal tempo di esposizione
Importanti :
• Modalità
• Natura del tessuto
Gravità locale delle ustioniGravità locale delle ustioni
• Primo grado:
eritema
• Secondo grado:
flittena
• Terzo grado:
necrosi
• Quarto grado:
carbonizzazioneProcesso patologico
Ustione di primo grado: arrossamento (eritema)
da vasodilatazione.
Consiste essenzialmente in una tipica risposta
infiammatoria acuta (! istamina).
Ha carattere transitorio: entro pochi giorni si ha
regressione e completa “restitutio ad integrum”.
Ustione di secondo grado: iperemia +formazione di vescicole o bolle (flittene)
per raccolta di liquido fra gli strati epidermici o fraepidermide e derma; se la lesione è più grave eraggiunge gli strati più profondi ! infiltrazioneedematosa.
Aumento permeabilità capillari ! essudato
Se le flittene si aprono all’esterno ! possibilità diinfezioni
Ustione di terzo grado: necrosi dei
tessuti colpiti (tessuti superficiali ed esposti
all’aria)
! essiccamento dei tessuti morti e
formazione di croste o escare.
Guarigione per cicatrice (spesso deturpante
!cheloide)
Effetti generali immediati delle ustioni
• Febbre
• Ipoproteinemia
• Disidratazione
• Shock neurogeno
• Shock ipovolemico
Effetti tardivi delle ustioni
• Cicatrici retraenti
• Cheloidi
• Neoplasie
• Anemia su base autoimmune
Gravità locale dei congelamenti
• Primo grado:
eritema
• Secondo grado:
flittena
• Terzo grado:
necrosi
infiammazione
CONGELAMENTO
EffettiEffetti direttidiretti
• Formazione di cristalli di ghiaccio
all’interno delle cellule
• Spostamento di liquidi: iperosmolarità
delle componenti che non ghiacciano
• Rallentamento reazioni chimiche
Congelamento:
effettieffetti indirettiindiretti
• Stasi circolatoria
• Edema
• Ischemia
ASSIDERAMENTO
IPOTERMIA (MORTE A 25°C):
• PERDITA DI COSCIENZA
• SONNOLENZA
• ALLUCINAZIONI
MORTE IN TEMPI RELATIVAMENTE BREVI
Le funzioni biologiche (es. la quantità di gas
disciolta nei liquidi organici) sono regolate
dalla pressione atmosferica
Uscire, in più o meno, da questo valore-base
può causare gravi problemi (fino alla morte)
I danni sono provocati sia dall'aumento di
pressione (es. immersioni subacquee) che
dalla riduzione (es. permanenza ad altezze
superiori ai 4000 metri in ambienti non
pressurizzati)
Valori pressori elevati, alcune atmosfere,
(camere iperbariche, sommozzatori) sono
tollerabili a condizione di applicare
fedelmente le norme di sicurezza
I danni sono:
immediati (lesioni ai timpani, vertigini,
collasso)(embolia gassosa)
O
ritardati (danni cronici, come conseguenza e
sommatoria delle lesioni acute)
Patogenesi dell’embolia gassosa
La quantità di aria sciolta nel sangue e tessuto adiposo
dipende dalla natura del gas e dalla pressione
•All’aumentare della pressione aumenta la quantità di gas
(in particolare di azoto) che si dissolve nel sangue e nei
liquidi tessutali
•Se la pressione cala, parte dei gas disciolti (azoto) torna
allo stato gassoso; se il calo è graduale, non si hanno
danni, eventuali bolle piccole sono eliminate dai polmoni;
se è brusco le bolle che si formano confluiscono tra loro
causando danni al
•sistema nervoso
•arresto della circolazione
•interessamento dell’orecchio interno: vertigini e andaturabarcollante
L'esposizione alle basse pressioni (es. alta
montagna) può causare il "mal di montagna"
Il danno è causato dalla ridotta tensione di
ossigeno e, oltre un certo limite, può risultare
incompatibile con la vita
Sintomi dell’anossia: confusione mentale,
sonnolenza, polipnea, tachicardia, vomito,
convulsioni, collasso
Aumenta la permeabilità capillare: edema
soprattutto polmonare
IPOSSIA
RADIAZIONI
R.R. ECCITANTIECCITANTI (bassa energia):
• Infrarosse
• Visibili
• Ultraviolette
• Microonde
• Onde radio
• Energia elettrica
R. IONIZZANTIR. IONIZZANTI (alta energia):
•Raggi x
•Raggi alfa
•Raggi beta
•Raggi gamma
•Radioonde
CURIE ! attività di 1 g di radio che si trasforma mediante emissione di
particelle ! in radon con un tempo di dimezzamento di 1620 anni
(1C = 3.7x1011 disintegrazioni al secondo)
ROENTGEN ! quantità di radiazione X o " che libera 1 unità
elettrostatica di coppie cariche +/- in 1 cm3 di aria a t e p
standard (unità che si riferisce alla quantità di ionizzazione
prodotta nell’aria) (1R = 83 erg/g di aria)
RAD (radiation adsorbed dose) ! definisce gli erg di energia assorbiti da un
tessuto quando è colpito da radiazioni (1 rad = 100 erg/g)
GRAY ! 100 rad
r.e.m. (roentgen equivalent man) ! descrive l’effetto biologico prodotto da
un rad di radiazione ad alta energia (quantità di radiazioni
di qualsiasi tipo che produce lo stesso effetto biologico di
1 R nell’uomo)
Raggi ! (nuclei di elio) massa 4 carica 2+
NATURALI Raggi " (e-) massa trascurabile carica 1-
Raggi # (onde elettromagnetiche)
ARTIFICIALI ! Raggi X (vengono generati quando un fascio di elettroni colpisce un
bersaglio nel vuoto)
La $ dei raggi X dipende dal voltaggio usato per accelerare il
fascio di elettroni
Es. 70 kv ! raggi “molli” (poco penetranti)
250 kV ! raggi più “duri”
milioni di V ! radioterapia dei tumori
ATTRAVERSANDO LA MATERIA LE RADIAZIONI CEDONO ENERGIA CHE VIENE
ASSORBITA DAGLI ATOMI E DALLE MOLECOLE E PORTA A TUTTA UNA VARIETA’
DI EVENTI CHIMICO-FISICI.
IONIZZAZIONE = espulsione di un elettrone dall’orbita più periferica
Gli effetti chimico-fisici sono diversi a
seconda del tipo di radiazione:
raggi " ! poco penetranti
raggi ! ! potere penetrazione
minimo
raggi X e # ! grande penetrazione
(tanto % quanto & è $)
Si distinguono un’azione DIRETTA (meno probabile) ed un’azione
INDIRETTA (attraverso l’azione sull’acqua, più probabile).
AZIONE INDIRETTA
RADIAZIONE
RADIOLISI DELL’ACQUA
FORMAZIONE DI
RADICALI LIBERI
DANNO ALLE
MACROMOLECOLE
BIOLOGICHE
Se la dose è molto alta (>10000 r) ! morte
immediata delle cellule (morte interfasica).
Effetti a livello cellulare:
- inibizione sintesi DNA
- mitosi rallentata
- sintesi scoordinata DNA ! cellule giganti
- anomalie mitosi ! rottura cromosomi
- rallentamento velocità di crescita
Le cellule sono più sensibili al danno da
radiazioni durante la meiosi.
NON TUTTE LE CELLULE SONO UGUALMENTE SENSIBILI AL DANNO DA
RADIAZIONI
LA SENSIBILITA’ DELLE CELLULE ALLE RADIAZIONI E’ DIRETTAMENTE
PROPORZIONALE ALLA LORO ATTIVITA’ RIPRODUTTIVA E INVERSAMENTE
PROPORZIONALE AL LORO GRADO DI DIFFERENZIAZIONE
• Labili>stabili>perenni
• La massima sensibilità
è nelle fasi G2, ed M
I linfociti sono le cellule più sensibili.
I neutrofili e le piastrine rispondono più lentamente, e
raggiungono il minimo dopo 30 giorni dall’esposizione.
In questa fase i pazienti sono gravemente a rischio per
infezioni ed emorragie, per esposizioni tra 150 and 600
Rad.
La sindrome gastrointestinale si manifesta per
esposizioni superiori a 500 Rad. I sintomi sono nausea,
vomito, diarrea e disidratazione, a volte associate a
sanguinamento gastrointestinale.
La sindrome neurologica si manifesta per esposizioni
superiori a 1,500 Rad. Il paziente presenta stato
confusionale, disorientamento, ottundimento, coma ed
eventualmente morte.
Le radiazioni eccitanti non sono assorbite con uguale intensità da tutte le sostanze (spettro
dii assorbimento)
Radiazioni INFRAROSSE ! sono assorbite specialmente dai corpi scuri (melanina) ed hanno
essenzialmente un effetto termico
$ > 320 nm ! praticamente non assorbite dai tessuti
Radiazioni ULTRAVIOLETTE
300 < $ < 250 nm ! effetto biologico
265 nm ! DNA
280 nm ! proteine
Effetti patologici della radiazione solare:
- eritema solare - ipercheratosi
- iperpigmentazione - congiuntivite da UV
- tumori cutanei
Il bersaglio fondamentale delle radiazioni ultraviolette è il DNA
! Formazione dei DIMERI DI TIMINA
Le sostanze molto reattive sono dannose: un acido o
una base forte, un ossidante, disidratante o
denaturante delle proteine causano problemi se
messi in contatto con i tessuti a dose e per tempo
adeguati
Altre inducono difetti metabolici (come le carenze di
vitamine o oligoelementi) o innescano processi
reattivi (es. infiam-mazione) che sono il vero agente
lesivo
Cause chimiche di malattia
La causa del contatto con l'agente chimico
responsabile del processo patologico (o del
mancato contatto, quando la patologia
dipende dalla carenza) non è sempre la
medesima: può trattarsi di un contatto
occasionale e accidentale, di una
esposizione cronica conosciuta o meno, di
interazioni tra sostanze diverse che
trasformano un composto atossico in un
vero e proprio veleno
Gli agenti chimici - suddivisi in
sostanze tossiche, droghe d'abuso e
veleni - possono essere presenti
nell'ambiente, contenuti negli alimenti
o prodotti per sintesi chimica; alcuni
vengono usati anche come farmaci
Il danno da sostanze chimiche può essere schematicamente divisoIl danno da sostanze chimiche può essere schematicamente diviso
in due tipi:in due tipi:
a) DANNO DIFFUSO DA AGENTI CHIMICI !l’entità del danno dipende
sempre dalla dose e dalla durata del contatto e si verifica come
conseguenza di proprietà comuni a molte sostanze chimiche quali
quelle di provocare:
- variazioni del pH
- solubilizzazione di costituenti cellulari
- denaturazione delle proteine
b) DANNO SELETTIVO DA AGENTI CHIMICI ! si verifica quando gli
agenti chimici alterano uno specifico costituente cellulare
provocandone la riduzione o la perdita della funzione. Gli agenti
chimici responsabili di questo tipo di danno sono detti VELENI o
TOSSICI.
Meccanismi di difesa contro l’azione tossica delle sostanze chimiche
- vomito, diarrea, emorragia
- pannicolo adiposo sottocutaneo: sottrae al sangue quantità non
indifferenti di tossici quando questi siano solubili nei grassi e abbiano
un coefficiente di ripartizione fra acqua e grassi nettamente spostato a
favore dei secondi (es. DDT à spiccata solubilità nei grassi à molto
poco tossico per i mammiferi ma estremamente velenoso per gli
insetti)
- potere tamponante dei liquidi biologici
- sostanze antiossidanti
- trasformazione della struttura chimica della sostanza tossica al fine
di renderla più facilmente eliminabile o comunque meno tossica
a) di tipo demolitivo
b) combinazione con altre sostanze: SINTESI PROTETTIVE
PRINCIPALI SORGENTI DI ESPOSIZIONE A
XENOBIOTICI(sostanze chimiche estranee all’organismo)
PER L’UOMO.
- INQUINAMENTO AMBIENTALE
- ADDITIVI ALIMENTARI
- PRODOTTI COSMETICI
- PRODOTTI CHIMICI PER L’AGRICOLTURA
- FARMACI
POICHE’ MOLTI FARMACI DERIVANO DA SOSTANZE CHIMICHE DI
ORIGINE VEGETALE, NON DEVE SORPRENDERE CHE I FARMACI
VENGANO METABOLIZZATI DAGLI STESSI SISTEMI ENZIMATICI
CHE SI SONO EVOLUTI PER DEGRADARE GLI XENOBIOTICI DI
ORIGINE NATURALE.
LA MAGGIOR PARTE DEGLI XENOBIOTICI E’ COSTITUITA DA
SOSTANZE LIPOFILE CHE, SE NON VENISSERO
METABOLIZZATE, NON POTREBBERO ESSERE
EFFICACEMENTE ELIMINATE E QUINDI TENDEREBBERO AD
ACCUMULARSI NELL’ORGANISMO CON CONSEGUENTI
EFFETTI TOSSICI.
IN GENERALE, QUINDI, LO SCOPO PRINCIPALE DEL
METABOLISMO DEGLI XENOBIOTICI E’ QUELLO DI
TRASFORMARE QUESTE SOSTANZE IDROFOBICHE IN
PRODOTTI CHE POSSANO ESSERE FACILMENTE ESCRETI CON
LE URINE O CON LA BILE.
Le biotrasformazioni come causa di
malattia
• Le biotrasformazioni sono finalizzate ad
impedire l’accumulo di sostanze lipofile
(esogene ed endogene) nell’organismo
• Le biotrasformazioni avvengono in due tappe, di
cui la prima implica la creazione di gruppi
funzionali, la seconda la coniugazione con
molecole capaci di accrescere l’idrosolubilità
della molecola.
N.B. Esistono anche trasformazioni metaboliche
che provocano un aumento della tossicità di una
sostanza
a) attraverso la degradazione della sostanza
di partenza
b) mediante la combinazione del tossico con
sostanze prodotte dall’organismo => sintesi letale
Tossici ambientali
• Atmosfera: idrocarburi aromatici policiclici,
benzene anidride solforosa, ossido di
carbonio ossido nitrico…
• Terreno: nitrati, insetticidi, anticritogamici,
prodotti industriali…
• Acqua: mercurio, DDT, PCB…
Sostanze tossiche "ambientali"
esempi:
ossido di carbonio (CO): il CO si lega all’emoglobina con una
affinità nettamente superiore a quella dell’ossigeno.
L’emoglobina (Hb) perde la capacità di legame reversibile con
O2,
Si forma un composto inattivo fisiologicamente: la
carbossiemoglobina. Questa sostanza, al contrario
dell’emoglobina, non garantisce l’ossigenazione ai tessuti, in
particolare al cervello ed al cuore.
L'intossicazione è spesso mortale, la morte sopravviene per
asfissia.
Sintomi: torpore, cute di colore rosso ciliegia, acidosi, coma.
L’ossigenoterapia iperbarica cerca di scindere il forte legame
CO-Hb
-esteri fosforici (e altri pesticidi):
(tossicità cronica e acuta dei lavoratori esposti)
provocano cefalea, convulsioni fino al coma;
l’esposizione cronica promuove i tumori del
polmone (inalazione) e della vescica (ingestione)
- sali di piombo:
anemia, danni epatici e renali, disturbi neurologici
(Il Pb si accumula in vari organi, soprattutto nel
fegato, nel rene, nello scheletro e vi permane per
anni)
(Bambini che succhiavano i giocattoli prima del
bando delle vernici al piombo)
PIOMBO
• Vapori di piombo: pittori, fonditori, ceramisti,
• Piombo tetraetile: antidetonante della benzina,
sostituito dal MTBE
• Si concentra in osso, rene, fegato
• Determina anemia, osteoporosi, sterilità, danni
al SNC centrale e periferico.
Agenti di intossicazione alimentare
esempi:
- tossine batteriche: stafilococchi, clostridi ecc.
possono svilupparsi per cattiva preparazione o
conservazione. La più temibile è il botulismo: la
tossina è neurotropica, paralizza i muscoli respiratori
- mercurio: pesce da acque inquinate da rifiuti
industriali; danneggia il SNC
- tossine dei funghi; alcune causano disturbi
gastroenterici, altre danneggiano in modo grave
fegato/rene (fino a morte)
MERCURIO
• Deriva da processi estrattivi o da rilascio
naturale dai giacimenti
• Tossicità acuta renale da cloruro mercuroso
• Azione cronica da composti organomercuriali
(metilmercurio): embriotossicità in particolare
neurologica
DROGHE D'ABUSO
esempi:
- alcool: piccole quantità sono tollerate. L'abuso (!
40 ml/die) può danneggiare intestino e fegato,
causare psicosi, neuropatie periferiche " demenza).
- stupefacenti: droghe leggere, pesanti, artificiali
assunte per inalazione, ingestione o endovena cau-
sando danni gravissimi quali
•dipendenza fisica, malattie infettive e non (es.
patologie da carenze dietetiche)
•effetti tossici (diretti e indiretti) sul S.N.C. ,
immunodepressione….
FARMACI
• Non sono mai innocui, anche se il dosaggioterapeutico è inferiore a quello tossico
Effetti collaterali:
• Errori nell’assunzione
• Associazioni incongrue
• Difetti di metabolizzazione o eliminazione
• Idiosincrasie
• Allergie
I RADICALI LIBERI sono atomi o molecole che possiedono
un elettrone spaiato nell’orbita più esterna.
! SONO INSTABILI
! SONO MOLTO REATTIVI
! TENDONO AD AVVIARE REAZIONI A CATENA
Come si formano i radicali liberi?
A) L’energia fornita dall’ambiente può scindere il legame covalente fra due atomi
(scissione omolitica) in modo tale che un elettrone rimane attaccato ad una delle due
parti.
B) Reazioni di ossido-riduzione che avvengono durante i normali processi metabolici. Gli
atomi più suscettibili possono catturare un elettrone (anche in assenza di una sorgente
esterna di energia) che, per esempio, deriva dalla catena mitocondriale di trasporto
degli elettroni.
L’accettore principale di elettroni derivanti dalla catena respiratoria è l’ossigeno.
PARADOSSO DELL’OSSIGENO: l’ossigeno è indispensabile per la vita, ma è anche
tossico; nessun animale che respiri può sopravvivere
in presenza di ossigeno puro.
Durante la normale respirazione l’ossigeno viene sequenzialmente ridotto dall’aggiunta di
quattro elettroni per formare H2O.
C) I metalli di transizione (es. Fe, Cu, Zn), che possono cambiare valenza, partecipano ai
trasferimenti di elettroni come accettori o donatori; quando si trovano liberi nei tessuti
continuano a svolgere tale funzione e generano radicali liberi in modo incontrollato.
D) altre…
Bersagli:
- lipidi
- carboidrati
- proteine
- acidi nucleici
Conseguenze:
- distorsione molecole
- rottura molecole
- formazione di legami crociati (cross-linking)
Effetti biochimici del danno da radicali liberi
• Sul nucleo: rottura dei cromosomi, formazione di idroperossidi
delle pirimidine, apertura degli anelli imidazolici delle purine,
mutazione
• Sulle proteine: ossidazione dei gruppi SH, modificazione della
struttura intra ed intermolecolare, denaturazione
• Sui lipidi: perossidazione lipidica, danno delle membrane
L’effetto finale dell’attacco radicalico è una LESIONE
MOLECOLARE
Esistono due principali linee di difesa:
- ENZIMI ANTIOSSIDANTI (che eliminano i due reagenti principali, il
radicale superossido e il perossido di idrogeno, cosicché essi non possono
più reagire e produrre il pericolosissimo radicale OH•)
- SOSTANZE ANTIOSSIDANTI: possono bloccare le reazioni di formazione
(innesco) dei radicali liberi oppure inattivare i radicali conducendo a reazioni
di arresto.
a) IDROSOLUBILI ! acido ascorbico (vit. C); glutatione
b) LIPOSOLUBILI ! vitamina E (alfa-tocoferolo); beta-carotene (precursore
della vitamina A)
La produzione di radicali liberi
può indurre danno cellulare a
diversi livelli.
LA PRODUZIONE DI RADICALI
LIBERI PUO’ INDURRE DANNO
CELLULARE A DIVERSI LIVELLI
…..
…. ED ESSERE ALLA BASE DI GRAVI PATOLOGIE
Azione lesiva degli agenti biologici
• Per danno citopatico diretto (es. virus)
• Per produzione di tossine (es. esotossine
batteriche)
• Per attivazione dell’immunità aspecifica
(danno diretto – vedi infiammazione)
• Per attivazione di difese immunitarie
(danno diretto e danno indiretto vedi
immunopatologia)
Meccanismi di difesa contro le infezioni
• Integrità delle superfici
• Meccanismi meccanici di detersione (es.
lavaggio, clearance)
• Sostanze antibatteriche secrete sulle superfici
• Sostanze antibatteriche contenute all’interno
dell’organismo
• Meccanismi cellulari di difesa aspecifica
• Meccanismi cellulari di difesa specifica