A morte celular pode ocorrer por dois mecanismos distintos: Necrose e Apoptose

APOPTOSE - processo fisiológico pelo qual células desnecessárias são eliminadas durante o desenvolvimento e outros processos biológicos;

NECROSE - processo patológico que ocorre quando as células são expostas a sérios insultos físicos ou químicos;

Necrose vs ApoptoseAspectos morfológicos

• Necrose

• Inicia-se com o “swelling”do citoplasma e mitocondrias;

• Perda da integridade da membrana;

• Termina com a lise total da célula;

• Apoptose

• Inicia-se com o encolher do citoplasma e condensação do núcleo;

• Deformação da membrana sem perda de integridade;

• Termina com a fragmentação da célula em pequenos corpos apoptóticos;

Necrose vs ApoptoseAspectos Bioquímicos

• Necrose

• Perda da regulação da homeostasia de iões;

• Sem requerimento de energia;

• Digestão de DNA ao acaso;

• Apoptose

• Processo bem regulado envolvendo activação e passos enzimáticos;

• Dependente de energia (processo activo);

• Fragmentação do DNA não ao acaso;

Necrose vs ApoptoseAspectos Fisiológicos

• Necrose

• Afecta grupos de células;

• Processo evocado por distúrbios não fisiológicos;

• Fagocitose feita por macrófagos;

• Resposta inflamatória significativa;

• Apoptose

• Afecta células individuais;

• Processo induzido por estímulos fisiológicos;

• Fagocitose feita por células adjacentes ou macrófagos;

• Sem resposta inflamatória;

Necrose vs ApoptoseEsquema

APOPTOSEAPOPTOSE

Esculpir o sistema nervoso durante o desenvolvimento

Manter a funcionalidade do sistema imunitário

Destruir células que representem uma ameaça

Funcionalidade do organismo adulto

OptimizarPreservar

Morte celular Multiplicação celular (mitose)

Controlar fluxo de novas células

Deficiência apoptótica

Doença de Alzheimer (neurodegenerativa)

Doenças autoimunológicas e cancro

Ao nível molecular (genético):Ao nível molecular (genético):

Ao nível morfológico:Ao nível morfológico:

Cenorhabditis elegans

Cascata de reacções intra-celulares determinadas

Activação de caspases

Desmantelamento sistemático de compostos celulares chave

Fagocitose completa e eliminação de células mortas

Apoptose desnecessária

Mecanismos de Regulação da Apoptose:

Externosa) Hormonas.b) Drogas.c) Radiações.

Internos a) Caspases (ex: 2,8 e 10).b) Citocromo c.c) Família Bcl-2.

RECEPTORES DA RECEPTORES DA MORTEMORTE

• Estão localizados na superfície celular.

• Transmitem sinais apoptóticos despoletados por “death domains”.

• Pertencem todos à superfamília do TNF - Tumor Necrosis Factor.

• Possuem domínios extracelulares ricosem cisteína, e sequências citoplasmáticas de 70 aminoácidos - death domains.

TNFR1

2 caminhos são propostos:

1) associa-se com o TRADD (TNFR1 Associated Protein with Death Domain) e ao FADD (Fas-Associated Death Domain Protein), por interacções homotípicas entre DDs, promovendo a ligação da procaspase-8 a este último. Este caminho é bloqueado pelo FLIP (caspase8 inhibitory protein);

2) ligando-se ao TRADD e ao RIP (Receptor Interacting Factor), forma um complexo que:

- pode induzir a apoptose por formação de ceramida

- pode promover a sobrevivência por activação do factor de transcrição NF-KB.

CD953 caminhos são propostos:

1) liga-se com o FADD (Fas-Associated Death Domain Protein) e este com a procaspase8. A enzima é activada, activando a cascata de caspases. Este caminho pode ser bloqueado pelo FLIP;

2) a proteína acessória Daxx (Fas Death Domain Associated Protein), que não possui DD, liga-se ao CD95 por interacções heterotípicas, promovendo a activação do caminho JNK (c-Jun N-terminal Kinase). Este caminho pode ser bloqueado pela Bcl-2;

3) o RIP (Receptor Interacting Protein) e o RAIDD (RIP-associated caspase2) ligam-se ao CD95, activando a caspase2, que activa a cascata de caspases. 3) o RIP (Receptor Interacting Protein) e o RAIDD (RIP-associated caspase2) ligam-se ao CD95, activando a caspase2, que activa a cascata de caspases.

Caspase 2 e Caspase 8

As Caspases 2 e 8 provenientes da sinalização via CD95 e TNF-R1conduzem à activação de uma cascata de caspases.

Citocromo c

A libertação do citocromo c conduz à activação da Apaf-1que por sua vez activa uma cascata de caspases.

CAD

Os produtos da cascata de caspases activam substractos tais com as CAD.

Estímulos Externos

Certas drogas usadas em quimioterapia bem como certas radiações activam endonucleases responsáveis pela degradação do DNA conduzindo à Apoptose

Estímulos Externos

As hormonas são também responsáveispela alteração da expressão génicaactivando genes pró-Apoptóticosbem como genes anti-apoptóticos.

p53 e o cancro

• Proteína descoberta em 1979, cujo gene se encontra na banda B do cromossoma 17;

• Factor de transcrição;

• Em condições normais é mantido em níveis

baixos pela interacção com a proteína Mdm-2;

p53

Activação do p53 - Ocorre quando:

• Há danificação do DNA;

• Há choque térmico;

• Há expressão de determinados oncogenes;

• Entre outros...

Alteração do DNAResposta à alteração

Reparação

Paragem da divisãocelular

p53

APOPTOSE

Quando ocorrem danificações no DNA:

A escolha depende:• tipo de danificação• tipo de célula• tipo de ambiente• expressão oncogénica

p53 APOPTOSE?

Bax

PIGs

Caspases

Procaspase + Moléculas adaptadoras específicas Caspase Activap53

“Cascata de Caspases”

APOPTOSE

“ A elevada frequência com que o p53 é funcionalmente inactivado em cancros humanos evidencia o seu papel importante como barreira

para a expansão de células somáticas mutantes”

Inactivação do p53 Cancro

Mutações no p53;

Mutações noutros genes envolvidos;

Apoptose relacionada com outras Apoptose relacionada com outras patologiaspatologias

Evidência da apoptose na doença de AlzheimerEvidência da apoptose na doença de Alzheimer

Informação recolhida a partir de dados postmortem

Últimos estádios Muitos factores já actuaram

Papel dos genes envolvidosPapel dos genes envolvidos

Presenilina 1

Presenilina 2

APP (polipeptídio percursor amilóide)

Alteração do tráfego de proteínas

Produção de radicais livres

Afectam o resultado da lesão e reparação celulares

Caminhos apoptóticosCaminhos apoptóticos

Stress oxidativo

Mutações

Interacções interproteícas (APP e fragmentos)

Mecanismos oxidativos

Apoptose e stress oxidativoApoptose e stress oxidativo

Génese de formas reactivas de oxigénio e radicais livres:

Idade

Stress oxidativo pela -amilóide (neurotoxina oxidativa)

Actividade do sistema de defesa anti-oxidante

Perda de função e morte celular dos neurónios

Neurónios sobreviventes

síntese/libertação

L-dopa

Compensar a perda neuronal

Capacidade para induzir a apoptose

Perpetua a Perpetua a doençadoença

Evidência da apoptose na doença de ParkinsonEvidência da apoptose na doença de Parkinson

Imagens extraídas de: http://biochem.roche.com/apoptosis/index.htm