Fatores moleculares da apoptose, necrose e envelhecimento celular
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Fatores moleculares da apoptose, necrose e envelhecimento celular Professor Lucas Brandão [email protected] Resumo Estímulos celulares (introdução) Morte celular (aspectos moleculares) Necrose Fatores moleculares desencadeantes Um exemplo integrador (Isquemia) Apoptose Mecanismo moleculares desencadeantes Alguns exemplos (Fas-FasL, CTL) Envelhecimento celular (aspectos moleculares) Relógio Genético Lesões sub-letais Pontos Abordados Introdução Estímulos Celulares Proliferação EGF, estrógeno Movimento IL-8, SDF-1 Diferenciação G-CSF, RA, TGF! Resposta ao Stress calor, viroses Sobreviver Morte Epo TNF", FasL Get Activated LPS, IgE + Ag, esteróides, som, luz, paladar, cheiro Estímulos Celulares Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Promove Adaptação Célula Eucariótica Resposta ao estímulo Homeostase Manutenção da Homeostase Preservando a viabilidade celular Adaptação Manutenção da Homeostase Hipertrofia celular Exemplos: Atrofia celular Hipertrofia celular Preservando a viabilidade celular Definição: Uma resposta adaptativa promovendo o aumento celular e da sua função Atrofia celular Definição: Uma resposta adaptativa promovendo uma diminuição celular e da sua função Estímulos Celulares Entretanto... Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Ultrapassar Célula Eucariótica Homeostase Promove Capacidade adaptativa Perda da Homeostase Lesões Celulares Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Promove Célula Eucariótica Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Ultrapassar Célula Eucariótica Adaptação Resposta ao estímulo Preservando a viabilidade celular Promove Capacidade adaptativa Lesões Celulares Estímulos Celulares Painel Geral Lesão Normal Adaptação Reversível Irreversível Hipertrofia Atrofia Morte Celular Lesão Reversível Irreversível Estímulos Celulares Painel Geral Lesão Normal Adaptação Reversível Irreversível Hipertrofia Atrofia Morte Celular Lesão Irreversível São eventos cruciais nos processos patológicos Objetivo da nossa aula Morte Celular ESTUDAR COMPREENDER Fatores Moleculares MORTE CELULAR A MORTE CELULAR Dois padrões de mortes podem ser descritos 1 - Necrose de coagulação 2 - Apoptose Necrose Tumefação intensa Ruptura celular Desnaturação Protéica Coagulação Protéica Degradação de organelas Apoptose Condensação da Cromatina Fragmentação da Cromatina Retração celular Necrose x Apoptose Necrose celular Tumefação intensa Ruptura celular Desnaturação Protéica Coagulação Protéica Degradação de organelas O que é a necrose? É uma lesão irreversível, levando a morte celular, promovida por agentes nocivos exógenos, afetando as principais vias metabólicas celulares O que promove a necrose? Eventos 1˚ Eventos 2˚ Per da Hom da eost ase - Depleção de ATP - Radicais Livres de O2 (estresse oxidativo) - Aumento do Ca++ citoplasmático - Perda de Permeabilidade seletiva da membrana e lesão mitocondrial Eventos moleculares desencadeadeadores da necrose Depleção Estresse ++ ![Ca ]i Evento: Oxidativo ATP M&M O ATP Representa Energia Celular ATP (adenosina trifosfatada) Uso de energia em forma de ATP Síntese Protéica Enzimas = Proteínas Observação: A célula precisa de energia para realizar que muitas vias metabólicas aconteçam. O ATP está envolvido em: Transporte Intracelular Transporte Transmenbrânico Ativação de bombas enzimáticas ATPdependentes. Vias metabólicas do ATP Duas vias principais 1˚ - Fosforilação Oxidativa 2˚ - Glicólise 1˚ - Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O2 2˚ - Glicólise CONCLUSÃO Qualquer agente nocivo (seja químico ou físico) que impeça uma das 2 vias na produção de ATP podem promover necrose Depleção de ATP Inibição da Síntese Protéica Inibição do Transporte Intracelular Inibição do Transporte Transmenbrânico Inibição da Ativação de bombas enzimáticas ATP-dependentes. ++ Ca Aumento de citoplasmático Depleção ![Ca++]i Estresse Evento: Oxidativo ATP M&M Concentração de íons ++ Ca As concentrações de cálcio, intra e extracelular, são extremamente controladas por diversos mecanismos Homeostase do Cálcio [Ca++]i =0,1umol [Ca++]e =1,3mmol Homeostase do Cálcio [Ca++]i =0,1umol A ideia geral é que cálcio intracelular em excesso torne-se tóxico E mesmo assim a maior parte do cálcio intracelular permanece nas mitocôndrias ou no RE Dois exemplos dessa manutenção •Bombas ATPases de Ca2+ •Trocador Na+-Ca2+ X Depleção de ATP Resultando Acúmulo de Cálcio intralecular ![Ca++]i Acúmulo de Cálcio intralecular ![Ca++]i Ativação de Enzimas: • • • • Fosfolipases Proteases Endonucleases ATPases A ideia geral é que cálcio intracelular em excesso torne-se tóxico • • • • Fosfolipases Proteases Endonucleases ATPases Degradar membranas Degradar enzimas Degradar ácidos nucléicos Consumir mais ATPases O que já explica muito das mudanças morfológicas das células em necrose Estresse Oxidativo Radicais livres de O2 Depleção ![Ca++]i Estresse Evento: Oxidativo ATP M&M Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O2 Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O2 No processo de oxidação do ADP em ATP por meio da redução do O2, nem todo os O2 são reduzidos completamente No processo de oxidação do ADP em ATP por meio da redução do O2, nem todo os O2 são reduzidos completamente Produção de Radicais livres derivados do O2. X X X São retirados por mecanismos protetores Estresse Oxidativo (acúmulo de Radicais livres derivados do O2) Estresse Oxidativo (acúmulo de Radicais livres derivados do O2) Radicais superóxido (O2-.), hidroperoxila (HO2.) e hidroxila (OH), e o peróxido de hidrogênio (H2O2) Promove Muito associado com o processo de lesão por Isquemia/Reperfusão Perda da Permeabilidade seletiva da membrana Lesão irreversível mitocondrial Depleção Estresse ![Ca++]i Evento: Oxidativo ATP M&M O que promove a perda da permeablidade e lesão mitocondrial ? Os agentes promotores dessas lesões Depleção de ATP Degradação de fosfolipídeos. Agentes Primários Estresse oxidativo Evento importante da lesão mitocondrial Extravasamento do Citocromo c Extravasamento do Citocromo c Exemplo de um estímulo promotor de necrose celular Isquemia INFARTO AGUDO DO MIOCÁRDIO ENZIMAS CARDÍACAS • • • • CPK (24 - 195 U/L); CKMB ( até 16 U/L); Troponina T e I; Mioglobinas. Apoptose celular O que é apoptose? É considerada uma morte celular programada destinada a eliminar células humanas indesejadas “M ort e na tur al” O qual o contexto da apoptose? - Embriogênese - Ações hormonais - Atuação do sistema imune (anergia clonal e CTL) - Ação de patógenos ou agentes nocivos - Envelhecimento O que promove a apoptose? Existe um “mecanismo de morte”: Via sinalizadora Via de Controle e integração Via de Execução comum Fagocitose das células mortas Agentes promotores Agentes promotores promovem Ativação de Caspases (clivagem de proteínas) Quebra do DNA (endonucleases Ca++ dependente ativadas por caspases) Entrecruzamento de proteínas (por ativação de transglutaminase) Expressão de fosfatidilserina (para o reconhecimento por fagócitos) Características Bioquímicas da apoptose Via sinalizadora Via de Sinalização São formadas pelos sinais que desencadeiam o processo de apoptose. Exemplos de sinais Exógenos Radiação, radicais livres e toxinas Endogénos Ligantes para a morte, linfócitos T citotóxicos e ausência de fatores de crescimento, Transdução de sinais transmenbrânicos para moléculas reguladoras intracelulares (via de controle) Fator de necrose tumoral Positivos - que promovem a apoptose Sinais Negativos - que coibem a apoptose Citocinas que suprimem células em via de apoptose Ligante Receptor Via de Sinalização Ligante Receptor Ligante Receptor Dependendo do ligante, do receptor e do tipo celular Fator de necrose tumoral Positivos - que promovem a apoptose Sinais Negativos - que coibem a apoptose Citocinas que suprimem células em via de apoptose Via de controle e REGULAÇÃO Via de controle e regulação Apresentam as proteínas que conectam as vias de sinalização a via de execução comum (efetora). Via que “decide” se o sinal recebido deve ou não ser transmitido para a via executora. Dois esquemas Proteínas adaptadoras Família bcl-2 Via de Controle Via de execução comum Via de Execução É uma cascata proteolítica na qual as vias sinalizadoras e reguladoras convergem para culminar na morte celular. Pró-caspases •Atividade Caspases (proteases) proteolítica em resíduos ácido aspártico •Existem mais de 10 caspases descritas Caspases Desencadeadoras Executoras (Fase Inicial) (Fase Tardia) Desmontagem do citoesqueleto Ativação de enzimas degradadoras (endonucleases) Via de Execução Via de fagocitose dos corpúsculos apoptóticos Via de Fagocitose Formação dos corpúsculos apoptóticos marcados com receptores de reconhecimento por fagócitos. Minimiza ou impede o processo de inflamação Família bcl-2 São proteínas com papéis na regulação apoptótica (inibição e promoção) por meio da regulação mitocondrial Proteínas bcl-2 (inibidora) bax (promotora) Câncer p53 ativa a bax e induz apoptose Alguns exemplos Apoptose Celular FasL-Fas Encontrado no sistema de tolerância periférica do sistema imune LTC Envelhecimento celular O envelhecimento Indivíduo Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Vários fatores influenciam Célula Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Vários fatores influenciam Célula Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Vários fatores influenciam Senesce fatores influenciam Ainda são uma incógnita Algumas Sugestões e evidências Baixa capacidade fosforilativa Baixa capacidade replicativa Redução na síntese protéica Baixa capacidade em captar nutrientes Baixa capacidade em corrigir danos no DNA O que desencadeia esses processos? Dois mecanismos propostos 1 - Relógio Genético 2 - Acúmulo de lesões sub-letais 1 - Relógio Genético Capacidade duplicativa n˚ de divisões limitadas Perda progressiva de telômero 2 - Acúmulo de lesões sub-letais Quantidade de lesão oxidativa aumenta substancialmente durante o desenvolvimento celular prolongado Obrigado!!!
