Cause di vulnerabilità: 1. Funzione prioritaria 2 ... · Necrosi epatica con reazione...

TOSSICOLOGIA EPATICA

Cause di vulnerabilità:

1. Funzione prioritaria2. Organizzazione strutturale3. Funzione escretoria


Anatomicamente è suddiviso in lobuliesagonali orientati attorno alle vene epatiche terminali (vene centrali)All’angolo del lobulo si trova il tratto portale, formato da:

1. un ramo della vena porta2. un’arteriola epatica3. un dotto biliare


Il lobulo è suddiviso in tre regioni:

1. Centrolobulare2. Mediozonale3. Periportale


Il concetto di acino viene preferito come unità funzionale ed è suddiviso anch’esso in tre zone che coincidono con quelle del lobulo.


Il sangue che entra nell’acino proviene per il 60-70% dalla vena porta (povero di ossigeno) e per il 30-40% dall’arteria epatica(ossigenato)


La concentrazione di ossigeno è di:

9-13% nella zona 14-5% nella zona 3


Gli epatociti della zona 1, ricchi in mitocondri, hanno le seguenti funzioni:

1. Ossidazione degli acidi grassi2. Gluconeogenesi3. Detossificazione dell’amoniaca a urea


Nella zona 1 vi è una elevata concentrazione in Glutatione ridotto

Nella zona 3 vi è una elevata attività del Citocromo P-450, in particolare dell’isoforma 2E1


I sinusoidi sono canali tra le corde degli epatociti ove il sangue percola fino alla vena epatica terminale.


Tre sono i tipi di cellula più importanti:

1. Cellule endoteliali2. Cellule di Kupfer3. Cellule di Ito


CELLULE ENDOTELIALI

Sono fondamentali come “scavenger” delle lipoproteine e delle proteine denaturate.Secernono citochine.


CELLULE DI KUPFER

Sono macrofagi stanziali e costituiscono l’80% dei macrofagi non circolanti dell’organismo.Sono presenti nel lumen dei sinusoidi e la loro funzione primaria è di ingerire e degradare materiale particolato. Sono una fonte di citochine e possono agire come cellule presentanti antigeni.


CELLULE DI ITO

Sono note anche come cellule del grasso e cellule stellate e sono localizzate nello spazio di Disse tra le cellule endoteliali e gli epatociti.Sintetizzano il collagene e sono il sito di maggior immagazzinamento di vitamina A dell’intero organismo.


FORMAZIONE DELLA BILE

La bile è un fluido che contiene:acidi grassiglutationefosfolipidicolesterolobilirubinaanioni organici, proteine, metalli



Gli epatociti iniziano il processo trasportando gli acidi biliari, il glutatione e altri soluti nel lumen canalicolare, spazio formato da regioni specializzate della membrana plasmatica tra epatociti adiacenti.



I canalicoli formano canali tra gli epatociti che mettono in connessione con una serie di canali o dotti più larghi nel fegato. I dotti biliari extraepatici sfociano nel dotto comune biliare.



La bile può essere immagazzinata e concentrata nella colecisti prima di essere secreta nel duodeno.La colecisti è assente in alcune specie di mammiferi quali:

rattocavallobalena



Trasportatori sono presenti nei sinusoidi e sulle membrane canalicolari degli epatociti e sono responsabili dell’accumulo di acidi biliari e bilirubina dal sangue e della loro secrezione nel lumen canalicolare.Processi attivi sono determinanti per l’ingresso di altri importanti costituenti della bile.



Metaboliti dei leucotrieni, fosfolipidi, estrogeni e molti farmaci sono trasportati attraverso la membrana canalicolare da proteine note come:

Multiple Organic Anion Transporter (MOAT)Multi-drug-resistant (MDR) P-glicoproteins



Fluidi e anioni entrano nella bile per diffusione paracellulare, transcitosi e endocitosi.

I metalli sono escreti nella bile da una serie di processi (non tutti noti) e l’escrezione biliare è importante nell’omeostasi di Cu, Mn, Fe, Zn, Au, Al e Hg.

TOSSICOLOGIA EPATICAFORMAZIONE DELLA BILE

meccanismi di escrezione nella bile dei metalli:

1. Passaggio attraverso la membrana sinusoidale per diffusione facilitata o endocitosi mediata da recettori

2. Immagazzinamento mediante proteine leganti o lisosomi

3. Secrezione nei canalicoli via lisosomi, meccanismi accoppiati al glutatione o specifici trasportatori della membrana canalicolare

TOSSICOLOGIA EPATICACLASSIFICAZIONE MORFOLOGICA

Popper & Schaffner, 1959

1. Alterazioni epatocellulari senza reazione infiammatoria (Tipo I: necrosi e steatosi)

2. Colestasi intraepatica (Tipo II)

3. Necrosi epatica con reazione infiammatoria (Tipo II: epatite virale)

4. Non classificate

5. Epatocarcinoma

TOSSICOLOGIA EPATICALINEE GUIDA EPATOTOSSICITA’ DA FARMACI E SOSTANZE CHIMICHE

U.S. Public Health Service 1979

Tipo I: prevedibiledose e tempo dipendentepresente nella maggior parte degli espostiriproducibile nell’animale

Tipo II: non prevedibileindipendente dal tempo e dalla dosesporadicanon riproducibile nell’animale


TIPI DI DANNO EPATICO

1. STEATOSI2. MORTE DELL’EPATOCITA3. COLESTASI CANALICOLARE4. DANNO DEI DOTTI BILIARI5. CIRROSI6. DISORDINI VASCOLARI7. TUMORI

TOSSICOLOGIA EPATICAMECCANISMI DI DANNO ZONALE

sostanza meccanismo spiegazione

Zona 1sovraccarico di Fe perossidazione lipidica zona 1 contiene più Fe

della zona 3alcool allilico ossidazione ad acroleina zona 1 contiene più O2

Zona 3CCl4 attivazione da parte del zona 3 ha più Cit. P-450

Cit. P-450 a radicale libero e meno O2iCCl3

Acetaminofene sbilanciamento tra attivazione zona 3 ha più Cit. P-450Cit. P-450 e detossificazione e meno GSHdel GSH


−2O

radicale superossidoi + 2H+ → H2O2 + O2

catalasiH2O2 → 2H2O + O2

GSH perossidasiROOH + 2 GSH → ROH + H2O + GSSG

Reazione di FENTON

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + iOH + OH-

radicale idrossilico


STEATOSI

Viene definita come un aumento del contenuto in lipidi maggiore del 5% del peso

1. Eccesso di grassi liberi veicolati al fegato2. Interferenza col ciclo dei trigliceridi3. Aumento della sintesi o esterificazione degli acidi grassi4. Riduzione nella ossidazione degli acidi grassi5. Riduzione nella sintesi di apoproteine6. Diminuzione della sintesi o secrezione di VLDL


MORTE DELL’EPATOCITA

Necrosi → rigonfiamento cellularerottura cellularedisintegrazione nuclearediffusione di cellule infiammatorie

Apoptosi → restringimento cellulareframmentazione nucleareformazione di corpi apoptoticiassenza di infiammazione

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MORTE DELL’EPATOCITA

La morte dell’epatocita può avvenire con aspetto:

1. Focale: caratterizzata da una distribuzione randomizzata di singoli epatociti o piccoli “cluster” di epatociti morti

2. Zonale: predominante in zona 1 (periportale) o 3 (centrolobulare)

3. Panacinare: morte massiva di epatociti con pochi sopravvisuti

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COLESTASI CANALICOLARE

Definita come:

1. riduzione nel volume della bile

2. ridotta secrezione di specifici soluti nella bile


DANNO DEI DOTTI BILIARI(COLESTASI COLANGIODISTRUTTIVA)

1. Rigonfiamento dell’epitelio biliare2. Presenza di detriti di cellule danneggiate nel

lumen duttale3. Infiltrazione di cellule infiammatorie dal tratto

portale

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La somministrazione cronica di tossine che causano distruzione dei dotti biliari può portare alla loro proliferazione e alla fibrosi con esito in cirrosi biliare.Altro possibile effetto è la perdita di dotti biliari, nota come sindrome del dotto biliare evanescente.

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Un caso celebre è quello noto come ittero di Epping, villaggio inglese, i cui abitanti hanno consumato prodotti provenienti da suolo contaminato con dianilina di metilene, composto usato per la produzione di resine epossidiche


CIRROSI

E’ l’esito terminale di un danno cronico nel quale un esteso tessuto fibroso (collagene) viene depositato come risposta all’insulto diretto o all’infiammazione.E’ quindi la presenza massiva di tessuto cicatriziale attorno a noduli formati da epatociti rigenerati.E’ irreversibile.


DISORDINI VASCOLARI

Possono essere interessati i sinusoidi o i grandi vasi.

Sinusoidi: allargamento delle finestre con intrappolamento degli eritrociti in esse o nello spazio di Disse. Conseguenza: infarcimento epatico con ipoafflusso periferico.

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DISORDINI VASCOLARI

Altre forme: malattia veno-occlusiva che risulta dalla ostruzione non trombotica delle venule epatiche terminali o delle vene intraepatiche piùpiccole. Un potenziale aspetto della patogenesi è la distruzione dell’endotelio delle venule epatiche.


TUMORI

1. a carico degli epatociti2. a carico dei sinusoidi3. epatocarcinoma → androgeni e aflatossine4. angiosarcoma → CVM, arsenico, torio


Steatosi CCl4, etanolo, ac. valproicoMorte cellulare acetaminofene, Cu, DMF, etanolo, Fe,

microcistinaColestasi canalicolare cloropromazina, ciclosporina A, 1,1,-

dicloretilene, estrogeni, etanolo, Mn, falloidina

Danno dei dotti biliari ANIT (α-naftilisotiocianato), dianilina di metilene

Cirrosi As, etanolo, vitamina ADisordini vascolari As, dacarbazina, microcistinaTumori aflatossine, androgeni, torio, CVM

TOSSICOLOGIA EPATICAMECCANISMI DI COLESTASI

1. Falle nelle giunzioni paracellulari: queste forniscono una notevole barriera (carica) alla diffusione di soluti tra sangue e lumen canalicolare, mentre acqua e piccoli ioni diffondono liberamente.α-Naftilisotiocianato (ANIT) causa falle nelle giunzioni

ANIT falloidina

colchicina ciclosporina A

Mn


2. Rottura della struttura o 3. dell’integrità funzionale del citoscheletro: interferenze nella formazione della bile diminuendo la velocità e la forza di contrazione canalicolare o la velocità di transcitosi attorno agliepatociti.Falloidina (2) si lega ai microfilamenti dell’actina del citoscheletro e rallenta la contrazione canalicolare in maniera dose-dipendente.Colchicina (3) inibisce la polimerizzazione della tubulina nei microtubuli, inibisce la secrezione di proteine nella bile, diminuendo la transcitosi microtubulo-dipendenti delle vescicole.

ANIT falloidina


Mn


4. Inibizione dei trasportatori coinvolti nella formazione della bile.Ciclosporina A causa inibizione del trasporto con aumento degli acidi grassi e della bilirubina nel siero e riduzione del flusso biliare.

5. Concentrazione di forme reattive di sostanze tossiche nell’area pericanalicolare. I canalicoli sono ricchi in Cit. P.-450, ma poveri in GSH e GST con sbilanciamento tra bioattivazione e detossificazione.Mn, 1,1,-Dicloroetilene, Diclofenac

ANIT falloidina


Mn


Sono possibili anche più meccanismi contemporaneamente:

Cloropromazina altera sia la contrattilitàcanalicolare (2) sia il trasporto attivo di acidi grassi (4)

Estrogeni alterano il trasporto degli acidi grassi per effetto sulle membrane dei sinusoidi, inclusa la riduzione della Na/K ATPasi e modificano la componente lipidica della membrana plasmatica. Riducono il numero dei trasportatori degli acidi biliari.

TOSSICOLOGIA EPATICAATTIVAZIONE DELLE CELLULE SINUSOIDALI

La risposta agli effetti acuti di numerose tossine può essere modificata dalla precedente esposizione ad altre sostanze con effetto sui sinusoidi.

La tossicità dell’acetaminofene potrebbe essere aumentata o diminuita da sostanze che attivano o inattivano le cellule di Kupfer.

Allo stesso modo, la vitamina A causa un importante aumento della necrosi epatica indotta dal CCl4 attraverso il rilascio di specie reattive dell’ossigeno.

Sostanze tossiche potrebbero stimolare la produzione di collagene da parte delle cellule di Ito.

INDUZIONE ENZIMATICA

Effetto sull’attività degli enzimi microsomiali da parte di alcune sostanze xenobiotiche.

Consiste in una aumentata attività di tali enzimi con aumentato metabolismo delle sostanze endogene e xenobiotiche.


RECETTORE DI INDUZIONE: prodotto di un gene regolatore che, combinandosi con una molecola a basso P.M. dà inizio all’espressione di un altro gene che controlla la biosintesi dell’enzima


L’effetto degli induttori enzimatici può essere:

POLIVALENTE → DDT, fenobarbital (in grado di indurre una vasta gamma di enzimi)SELETTIVO → benzopirene (in grado di indurre il metabolismo di sostanze della stessa classe)


Toluene, XileneDDT, Aldrin, DieldrinTCDDBenzopirene, MetilcolantreneBifenilipolicloruratiFenilbutazoneFenobarbitalEtanolo (effetto cronico)Difenilidantoina


TEST

in vivo sull’animale:1. sleeping time (tempo di sonno indotto dal fenobarbital)2. tempo di paralisi indotto dalla zoxazolamina

normale 730 minutifenilbutazone 307 minutifenobarbital 102 minutibenzopirene 17 minuti


TEST

in vivo sull’uomo:

1. dosaggio 6-ß-idrossicortisolo urinario (aumentato)2. dosaggio acido D-glucarico urinario (aumentato)3. dosaggio attività GGT sierica (aumentata)4. Determinazione dell’emivita dell’antipirina (ridotta)


TEST

in vitro sull’animale:

1. dosaggio delle attività enzimatiche microsomiali (idrossilazione dell’anilina per i substrati di tipo II, demetilazione dell’aminopirina per i substrati di tipo I)2. dosaggio attività citocromo P-450

dopo somministrazione di induttori

INIBIZIONE ENZIMATICA

Effetto opposto a quello dell’induzione enzimatica.

INIBIZIONE ENZIMATICA

SKF 525 A (ß-dietilaminoetildifenilpropilacetato)Tetracloruro di carbonio (attivivazione “suicida”)OzonoMonossido di carbonioMetalli (Cd, Co, Pb, Se)Etanolo (effetto acuto)Desmetilimipramina

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