Tipos de morte celular

Douglas R. Green , Thomas Fergunson, Laurence
Zitvogel and Guido Kroemer
Nature Reviews/ Immunology – May 2009
Introdução
 Papel primitivo da morte celular como mecanismo de
defesa;
 Resposta imune inata e adaptativa;
 Morte celular sem auto-reatividade.
Então como o sistema imune diferencia entre diferentes
mecanismos de morte?
PAMPs e DAMPs
ABORDAGENS
Tipos de morte celular
PAMPs
 “O reconhecimento de PAMPs pelas células imunes dita a diferença entre a
morte silenciosa e a morte celular imunogênica”
Mas...
 células transformadas frequentemente desencadeiam uma resposta
antitumoral efetiva quando morrem;
Além disso...
 debris de células não-transformadas em alguns casos pode estimular respostas
auto-imune órgão-específico ou generalizada.
DAMPs
•
“Para que a morte celular seja imunogênica, é necessário a liberação de DAMPs
para estimular as células imunológicas”
Calreticulina;
HSPs;
Fosfatidilserina;
Ptns, ácidos nucl.;
HMGB1
• DAMPs são reconhecidos por receptores de reconhecimento de padrões (PRRs)
DAMPs
Tipos de morte celular
Apoptose
Redução do volume celular;
Condensação da cromatina;
Fragmentação nuclear;
Pouca ou nenhuma modificação
estrutural das organelas citoplasm.
Blebbing da MP
Taylor et al, 2008. Nature Reviews/ Molecular Immunology
Autofagia
Conservação da cromatina;
Vacuolização do citoplasma.
Kondo & Kondo, 2006. Autophagy.
Autofagia x Apoptose
Kondo & Kondo, 2006. Autophagy.
Necrose e necrose secundária
Oncose;
Inchaço de organelas;
Ruptura da MP;
Perda do conteúdo intracelular.
Lawrence et al, 2001. Nature Reviews/ Immunology
Piroptose
Não há relato de
imunogenicidade
In vivo.
Franchi et al, 2009. Nature Reviews/ Immunology
Micronucleação;
Catástrofe mitótica
Multinucleação.
Vakifahmetoglu et al, 2008. Nature
Tipos de morte celular
 “ A morte celular fisiológica é considerada toleragênica, enquanto a patológica
é altamente imunogênica e desencadeia reações inflamatórias”
No entanto...
 Células morrendo por apoptose podem ser altamente imunogênicas, enquanto
que células necróticas podem ser menos imunogênicas;
Logo....
• Existem subtipos de morte celular, e isso depende de diferenças na composição
da superfície da células e/ou nos produtos que são secretados. É o que
determina se a morte da célula é imunogênica ou não.
Considerando outros fatores...
(1) vertidas da superfície corporal
 Destino das células mortas????
(2) Engolfadas por células especializadas
“Dependerá do antígeno, o DAMPs e do tipo de DC que engolfará a célula morta.”
Considerando outros fatores...
 Que célula morre?
 Quando e como ela morre?
 Qual a célula que a engolfará?
 Quando (e se) os antígenos associados são reconhecidos?
Objetivo
 Discutir se a resposta imune à morte celular resulta em uma moderada
resposta imune (tal como uma resposta imune antitumoral, resposta
específica ou auto-imunidade), em uma tolerância imune ou em
nenhuma resposta.
Como as células em morte afetam a
resposta imune
 A apoptose é toleragênica e não imunogênica (silenciamento imunológico),
enquanto que a necrose é imunogênica????
Cels. quimicamente modificadas injetadas na câmara anterior do olho
provou que elas sofrem apoptose neste sítio;
Céls. apoptóticas engolfadas por DCs podem produzir um estado de
tolerância antigênica em modelos de hipersensibilidade por contato, autoimunidade e outras respostas imunes;
A injeção intravenosa de células de baço acopladas com um hapteno
induziu tolerância em um modelo de hipersensibilidade ao hapteno, através de
uma mecanismo que envolve a apoptose das células injetadas pela interação
entre FAS (CD95) e seu ligante FASL (CD95L).
Como as células em morte afetam a
resposta imune
 Isso não é regra!!!
A apoptose de células tumorais induzida pela quimioterapia têm mostrado
desencadear uma resposta imune;
Antígenos de células apoptóticas podem ser apresentados a células Tcitotóxicas e iniciar uma resposta imune;
• Logo, o tipo de morte celular por si só não prediz se desencadeará uma resposta
imune ou a tolerância.
Morte celular imunogênica
Ensaios para determinar se a morte é
imunogênica ou toleragênica
Injetadas s.c. dentro de um flanco do animal
Céls. são programadas pra morrer in vitro
Céls. tumorais
são injetadas no
flanco oposto
Resposta T-citotóxica pode ser
avaliada ex vivo ou in vitro pelo estímulo
de células T periféricas com células tumorais
ou pela transferência dessas células para
camundongos virgens para avaliar a habilidade de
afetar a resposta imune antitumoral
Tumores
Ensaios para determinar se a morte é
imunogênica ou toleragênica
Células apoptóticas acopladas
com antígeno
Este ensaio pode ser
adaptado para avaliar
imunotolerância.
Injetada intrav. em camundongos
DTH
(inchaço da coxa)
24 horas depois
O mesmo atg foi injetado
em uma coxa do animal, e
solução controle foi injetada
na outra coxa
Parâmetros para avaliação do tipo de
morte celular
 Tipo celular, estado de ativação e stress
Durante a oncogênese, os tumores podem adquirir muitas mutações, algumas das quais dão
origem a peptídios antigênicos alterados que deveriam ser reconhecidos pelo sistema imune como
auto-alterado.
O estado de ativação antes da indução da morte celular pode afetar sua imunogenicidade. Céls.
mononucleares de sangue periférico, quando irradiadas, podem induzir a expressão de marcadores de
maturação e a secreção de citocinas pro-inflamatórias;
Céls. T que sucumbiram a morte celular induzida por ativação após seleção clonal promoveram
tolerância pela estimulação de células TCD8 regulatórias.
Logo, o tempo de captura da célula morta pode ser importante: células que morrem no pico de uma
resposta imune podem ser imunogênicas, considerando que células que morrem quando o sistema
imune diminui essa resposta podem ser toleragênicas.
Parâmetros para avaliação do tipo de
morte celular
 Tipo celular, estado de ativação e stress
Respostas ao stress, como ao dano do DNA pode alterar a composição do
proteoma celular;
O dano do DNA ou a ativação de oncogenes pode levar a senescencia celular.
Características das células em morte
Quimioterapia
Calreticulina
e vacina contra
o câncer
Engolfamento de células em
morte
Liberação de sinais ‘encontre-me’
(lisofosfatidilcolina, produzida pela ação
da iPLA2)
Os sinais encontre-me são
mais importantes para a
indução da tolerância do que para
desencadear uma reposta imune.
Liberação de sinais ‘coma-me’
(decorrentes das consequências dos
tipos de morte diferentes)
Ativação de caspase
 A ativação de caspases tem muitos efeitos sobre a imunogenicidade da morte
celular
A atividade da caspase pode levar a destruição proteolítica de epítopos
imunodominantes, revelando novos epítopos e facilitando a via de
apresentação cruzada em DCs.
Clivagem de antígenos pelas caspases pode criar novas terminações amino,
que marca o antígeno para a degradação proteassomal, o que pode facilitar na
degradação.
A inibição das caspases afeta a exposição de sinais “encontre me”, “coma me”
e a secreção de DAMPs.
Autofagia
Indução de tolerância pelas células em
morte
 A morte celular imunogênica deve ser direcionada para células
tumorais ou infectadas, enquanto a morte celular toleragênica deve ser
associada a proteção contra respostas imunes indesejáveis...
Disponilidade de ajuda;
Localização das células em morte e das que vão engolfá-la;
Receptores para as células em morte;
Modificação dos DAMPs;
Liberação de mediadores imunossupressores.
Disponibilidade de ajuda
 Antígenos que estão associados com células apoptóticas e engolfados por DCs
podem ser apresentadas pelas moléculas de classe 1 do MHC a células CD8 T e
CTLs.
DCs que engolfaram células necróticas apresentaram antígeno tanto para
células CD4 quanto para CD8, mas aquelas que engolfaram células apoptóticas
apresentaram antígeno somente para a célula CD8 T.
TRAIL (inibiu a indução da resposta imune mediada por células)
Localização dos tipos celulares
Injeção intravenosa x
Localização no baço;
Tendência toleragênica;
Influência no tipo de DC
Injeção subcutânea
Tendência imunogênica.
Receptores para as células em
morte
 Receptores envolvidos no reconhecimento e/ ou engolfamento de células
apoptóticas podem determinar o resultado da resposta imune às células em
morte
Modificação dos DAMPs
 O processo de apoptose pode modificar os DAMPs a promover tolerância ao
invés de resposta imune.
Ativação das caspases
Produção de ROS
Inativação de HMGB1
Liberação de mediadores
imunossupressores
 Células apoptóticas podem produzir, além de TGF β, citocinas como IL-10 , que
pode influenciar no tipo de resposta específica de célula T que é induzida.
Indução de tolerância pelas células em
morte
Conclusões
 Importância de se entender o complexo processo com que nosso sistema imune
lida com a morte celular;
Mas por que os efeitos da morte de células no
nosso sistema imune são tão complexos???
Conclusão
It takes all the ‘running’ our evolving immune
system can do to ‘stay in the same place’
with respect to the consequences of
dying cells for the immune response