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Acumulaciones Celulares

Las sustancias pueden acumularse en el citoplasma, el núcleo o los organelos como resultado de una disfunción celular intrínseca o de anomalías metabólicas. Las sustancias más comunes son pigmentos, calcio, hierro, grasa, colesterol y glucógeno. Estas sustancias son producidas por la célula y pueden aumentar en cantidad cuando hay una eliminación inadecuada de la sustancia o un fallo en la degradación del metabolito. El plegamiento, empaquetamiento y transporte defectuosos de proteínas, tanto genéticos como adquiridos, también producen acumulación de sustancias. En algunos casos, el depósito procede de una fuente externa, como el polvo de carbón. La célula no tiene un mecanismo inherente de eliminación, por lo que el material se acumula en el lugar expuesto.

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Índice de contenidos

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Descripción General

Acumulaciones intracelulares

  • Etiología:
    • Trastorno metabólico
    • Anomalía intrínseca de la función celular (enfermedad genética)
    • Fuente exógena
  • Efecto: Las sustancias que se acumulan pueden ser o no perjudiciales.

Mecanismos

  • Metabolismo anormal:
    • Sustancia normal producida → defecto en el embalaje y el transporte → acumulación de sustancias
    • Se observa en el hígado graso (aumento de las partículas lipídicas)
  • Plegado y transporte anormal de proteínas:
    • Se produce una sustancia anormal (proteínas mal plegadas) → sobrepasa la reparación → se acumula en el retículo endoplásmico
    • Se observa en la deficiencia de ɑ-1 antitripsina
  • Carencia de enzimas:
    • Sustrato → fracaso en la conversión al producto final (sin enzima) → aumento de la cantidad de sustrato.
    • Se observa en la enfermedad de almacenamiento lisosómico
  • Deposición de un material exógeno o de una sustancia no digerible:
    • Sustancia exógena → célula sin capacidad de degradación o transporte → acumulación
    • Se observa en la silicosis (sílice) y la antracosis (carbón)

Pigmentos

Pigmentos exógenos

Pigmentos procedentes del exterior del cuerpo:

  • Tatuajes: pigmentos fagocitados por los macrófagos, a menudo sin respuesta inflamatoria
  • Carbón o polvo de carbón:
    • Pigmento antracótico o de carbón: restos carbonosos procedentes de la vida urbana, la minería del carbón y el tabaquismo
    • Asociado a la antracosis, acumulación de pigmento negro en los pulmones
    • Neumoconiosis del trabajador del carbón: enfermedad pulmonar fibrótica que se desarrolla por la reacción al polvo de carbón acumulado en los pulmones

Pigmentos endógenos

Los pigmentos endógenos se sintetizan en el organismo.

Lipofuscina o lipocromo:

  • Desgaste o envejecimiento del pigmento
  • Derivado de la peroxidación de lípidos y se acumula en los lisosomas
  • Se encuentra más comúnmente en el corazón y el hígado
  • Atrofia marrón: Cantidades significativas de lipofuscina confieren una decoloración marrón al órgano afectado.
  • Morfología microscópica: gránulos de pigmento amarillo-marrón que a menudo rodean el núcleo

Hemosiderosis (hierro):

  • Acumulación de hemosiderina, una forma de almacenamiento de hierro, en los macrófagos sin efectossecundarios
  • Fisiología del hierro:
    • El hierro tiene dos formas de almacenamiento: la ferritina y la hemosiderina
    • ↑ Hierro → ferritina forma gránulos de hemosiderina (pigmento de hemosiderina = agregados de micelas de ferritina).
  • Morfología microscópica: la hemosiderina se tiñe positivamente en azul de Prusia
  • Encontrado en:
    • Hematoma local o células sanguíneas extravasadas al lugar de la lesión
    • Múltiples transfusiones (sobrecarga de hierro exógeno)
    • Anemia hemolítica (la lisis de los glóbulos rojos libera hierro)
    • Defecto genético del metabolismo del hierro (hemocromatosis)

Hemocromatosis (hierro):

  • El hierro se acumula en el parénquima debido a la excesiva absorción de hierro.
  • Asociado a efectos secundarios
  • Tipos:
    • Hereditario: debido a la mutación de genes
    • Secundario: debido a la administración parenteral de hierro (por ejemplo, transfusiones)
  • Encontrado en:
    • Hígado: cirrosis
    • Piel: pigmentación anormal (especialmente en las zonas expuestas al sol)
    • Páncreas: diabetes mellitus
    • Corazón: cardiomiopatía, arritmias
    • Articulaciones: sinovitis
  • Morfología microscópica: gránulos de color amarillo-marrón

Bilirrubina:

  • Compuesto de color amarillo-anaranjado producido por la descomposición del hemo de los glóbulos rojos
  • Hemo → biliverdina («bilis verde») → bilirrubina («bilis roja»)
  • Conjugado en el hígado y excretado en la bilis
  • Ictericia: coloración amarilla de las mucosas y la piel por acumulación de bilirrubina
  • Encontrado en:
    • Enfermedad hepática o biliar (bilirrubina conjugada)
    • Hemólisis (bilirrubina no conjugada)

Melanina:

  • Pigmento marrón-negro formado por los melanocitos y transferido a los queratinocitos
  • Síntesis: oxidación de la tirosina a dopaquinona, catalizada por la tirosina quinasa
  • Principales formas de melanina:
    • Eumelanina (marrón/negro): propiedad de blindaje más fuerte contra la radiación ultravioleta (UV)
    • Feomelanina (amarillo/naranja): menor protección UV, produce radicales libres y contribuye al estrés oxidativo
    • Neuromelanina: se encuentra en el cerebro
  • Correlación clínica:
    • Acumulaciones benignas (pecas, lunares): nevus
    • Individuos o poblaciones de piel clara que viven más lejos del ecuador: mayor cantidad de feomelanina, mayor riesgo de carcinogénesis

Acumulación de calcio

Calcificación metastásica

  • Depósito de calcio en tejidos normales o anormales debido a hipercalcemia
  • Hipercalcemia:
    • Exceso de hormona paratiroidea (PTH, según sus siglas en inglés) o hiperparatiroidismo:
      • Tumores paratiroideos
      • Tumores malignos que secretan la proteína relacionada con PTH
    • Hiperparatiroidismo secundario por enfermedad renal (debido a la retención de fosfato)
    • Resorción del tejido óseo:
      • Inmovilización
      • Metástasis ósea
      • Aumento del recambio óseo(enfermedad de Paget)
      • Tumores malignos de la médula ósea(mieloma múltiple, leucemia)
    • Trastornos de la vitamina D (intoxicación por vitamina D, sarcoidosis)
  • Afecta a las células secretoras de ácido (el entorno alcalino predispone a la calcificación metastásica):
    • Mucosa gástrica
    • Pulmones
    • Riñones (nefrocalcinosis)
    • Arterias sistémicas
    • Venas pulmonares

Calcificación distrófica

  • Deposición de calcio en tejidos anormales (necróticos) con niveles normales de calcio
  • Morfología macroscópica: gránulos o depósitos duros y amarillentos
  • Morfología microscópica:
    • Sales de calcio: aspecto basófilo, granular amorfo
    • Cuerpos de psammoma: estructuras laminares concéntricas por acumulación de calcio (en el cáncer papilar de tiroides, meningioma, cistadenocarcinoma seroso papilar de ovario)
  • Encontrado en:
    • Vasos sanguíneos (ateromas de aterosclerosis)
    • Válvulas cardíacas dañadas
    • envejecimiento
    • Infecciones (por ejemplo, tuberculosis, toxoplasmosis)

Acumulación de proteínas

Morfología microscópica

  • Eosinófilos
  • Agregados intracelulares, vacuolas o gotitas

Causas

  • Aumento de la reabsorción de proteínas en el túbulo renal proximal:
    • Afecta a los riñones (proteinuria en el síndrome nefrótico)
    • Más fugas de proteínas a través del filtrado glomerular, más proteínas reabsorbidas en vesículas
    • Morfología microscópica: gotas hialinas de color rosa en el citoplasma de los túbulos
  • Aumento de la producción de proteínas:
    • Abundante síntesis de inmunoglobulinas en las células plasmáticas → acumulación de proteínas en el retículo endoplásmico → cuerpos de Russell
  • Aumento de las proteínas del citoesqueleto:
    • Proteínas del citoesqueleto:
      • Dan soporte a la membrana plasmática y la organización de los organelos
      • Microtúbulos, filamentos de actina, filamentos de miosina o filamentos intermedios
    • Encontrado en:
      • Enfermedad de Alzheimer: Uno de los rasgos distintivos es el ovillo neurofibrilar (proteínas tau asociadas a microtúbulos).
      • Enfermedad hepática alcohólica: presenta hialina alcohólica o hialina de Mallory, una inclusión citoplasmática (formada por filamentos intermedios de queratina)
  • Defecto en el transporte intracelular y en la secreción de proteínas:
    • Deficiencia de ɑ-1 antitripsina: La mutación genética conduce a un mal plegamiento de la ɑ-1antitripsina.
    • La ɑ-1antitripsina anormal se acumula en el retículo endoplásmico del hígado → cirrosis
    • Falta de ɑ-1antitripsina funcional → daño alveolar en los pulmones
  • Proteínas anormales (enfermedades de agregación de proteínas):
    • Deposición de proteínas mal plegadas que alteran las funciones de los tejidos
    • Puede ser intracelular y/o extracelular
    • Amiloidosis:
      • Depósito extracelular de amiloide, una proteína fibrilar insoluble
      • El amiloide se tiñe de rosa o rojo en la tinción de rojo Congo y birrefringencia verde manzana bajo luz polarizada.

Acumulación de lípidos

Triglicéridos

  • Cambio graso o esteatosis
    • Representa una lesión reversible o una anormalidad en el metabolismo de las grasas
    • Órganos afectados:
      • Hígado (órgano principal del metabolismo de las grasas)
      • Riñón
      • Corazón
      • Músculo esquelético
    • Encontrado en:
      • Hígado graso: asociado al abuso de alcohol y a la esteatosis hepática no alcohólica
      • Otros: lesión por toxinas, diabetes mellitus, anoxia, obesidad
  • Morfología macroscópica: decoloración amarilla del órgano
  • Morfología microscópica:
    • Vacuolas de contenido lipídico dentro de las células
    • Las vacuolas tienen bordes bien definidos.

Colesterol

  • Se acumula en las células fagocíticas debido a la sobrecarga de lípidos
  • Morfología microscópica: vacuolas intracelulares
  • Encontrado en:
    • Aterosclerosis
      • Placa aterosclerótica: acumulación de colesterol, visto como vacuolas, en las células musculares lisas de la íntima y en los macrófagos
    • Xantomas
      • Placas o nódulos de colesterol intracelular en el tejido conectivo subepitelial de la piel y los tendones
      • Se encuentra en el metabolismo lipídico alterado
    • Colesterolosis
      • Macrófagos cargados de colesterol o células espumosas en la lámina propia de la vesícula biliar
      • Coexiste frecuentemente con cálculos biliares de colesterol
    • Enfermedad de Niemann-Pick, tipo C
      • Enfermedad de almacenamiento lisosómico autosómica recesiva debida a mutaciones en NPC1 o NPC2
      • Deterioro del transporte de colesterol fuera del lisosoma
      • Asociado a una enfermedad progresiva del sistema nervioso central

Fosfolípidos

  • Se libera de las membranas celulares dañadas por lesiones celulares
  • Figuras de mielina (fosfolípidos verticales):
    • Se acumulan en el citosol
    • Es degrada en ácidos grasos o fagocitada cuando la célula muere

Acumulación de glucógeno

  • Glucógeno: normalmente se almacena en el hígado y en los músculos esqueléticos
  • Depósitos excesivos de glucógeno dentro de las células se encuentran en:
    • Anomalías del metabolismo de la glucosa (diabetes mellitus)
    • Enfermedad por almacenamiento de glucógeno
  • Morfología microscópica:
    • Glucógeno: vacuolas claras en el citoplasma
    • Color rosa-violeta cuando se tiñe con carmín de Best o con la reacción de PAS (ácido periódico-Schiff)
    • La diastasa elimina el glucógeno de la sección histológica.
  • Órganos afectados: hígado, corazón, músculo esquelético, riñones y páncreas
Acumulación de glucógeno

Biopsia de hígado:
(a) Tinción periódica de ácido-Schiff-positiva para la acumulación de glucógeno (color rosa-violeta)
(b) El glucógeno se suprime tras el tratamiento previo con diastasa.

Imagen: “Liver Biopsy” por US National Library of Medicine. Licencia: CC BY 4.0

Cambio hialino

Descripción

  • No es un patrón de acumulación sino un hallazgo histológico que también se observa en varias sustancias retenidas
  • Puede ser intra o extracelular
  • Morfología microscópica: aspecto vidrioso y rosado homogéneo en la célula (tinción de hematoxilina y eosina)

Hallazgos celulares

  • Extracelular
    • Hialinosis arteriolar:
      • Las paredes arteriolares engrosadas muestran un material hialino homogéneo de color rosa.
      • Debido a la fuga de proteínas plasmáticas y a la deposición de material extracelular concéntrico
      • Se observa en la hipertensión y la diabetes
    • Amiloide
  • Intracelular
    • Gotas de reabsorción de proteínas en la proteinuria
    • Cuerpos de Russell
    • Hialina alcohólica (cuerpo de Mallory o hialina)
    • Cuerpos de councilman o cuerpos acidófilos:
      • De la apoptosis de hepatocitos (contracción celular, picnosis, cariorrexis y fragmentación celular)
      • Se ve en la fiebre amarilla, hepatitis
Enfermedad de castleman

Biopsia de ganglio linfático (tinción de hematoxilina y eosina): 2 folículos con cambios hialino-vasculares (flecha amarilla), centros germinales en regresión (flechas negras) rodeados de capas concéntricas de pequeños linfocitos (flechas blancas)

Imagen: “Castleman’s Disease” por 1st Department of Internal Medicine and Diabetes Center, Tzaneio General Hospital of Piraeus, 18536 Piraeus, Greece. Licencia: CC BY 4.0

Referencias

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  2. Dahl, A., Ing, E. (2018). Xanthoma. Medscape. Obtenido el 25 de octubre de 2020, de https://emedicine.medscape.com/article/1213423-overview
  3. Kemp, W., Burns, D. & Brown, T. (2008). Pathology: the big picture. New York: McGraw-Hill Medical.
  4. Nasti, T., Timares, L. (2015). Invited Review MC1R, Eumelanin and Pheomelanin: their role in determining the susceptibility to skin cancer. Photochem Photbiol 91 (1):188–200. doi: 10.1111/php.12335
  5. Oakes, S. (2020). Cell injury, cell death and adaptation in Kumar, V., Abbas, A., Aster, J. & Robbins, S. Robbins and Cotran Pathologic Basis of Disease (10th Ed., pp. 33–65, 83). Elsevier, Inc.
  6. Reisner, H.M. (2020). Cell injury, cell death, and aging in Pathology: A Modern Case Study, 2e. McGraw-Hill. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2748&sectionid=230839558
  7. Schlessinger, D., Anoruo, M., Schlessinger, J. (2020). Biochemistry, Melanin. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK459156/#!po=2.77778
  8. Torres, K., Elston, D., Wells, M. (2019). Xanthomas Clinical Presentation. Obtenido el 24 de octubre de 2020, de https://emedicine.medscape.com/article/1103971

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