Vias de morte celular e o câncer

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----------------IMPORTÂNCIA FISIOLÓGICA----------------
➔ A remoção de células funcionalmente dispensáveis,
infectadas ou potencialmente neoplásicas é conduzida
por vias de morte celular programada (PCD), destacando
seus papéis importantes na homeostase, defesa do
hospedeiro contra patógenos, câncer e uma série de
outras patologias.
➔ Vários tipos de vias de MCP foram descritos, incluindo
apoptose, necroptose, piroptoses e autofagia; eles
empregam processos moleculares e celulares distintos e
diferem em seus resultados, como a capacidade de
desencadear respostas inflamatórias.
➔ Muitos pesquisadores dividem os processos de morte
celular em:
- Morte celular que pode levar a um processo
inflamatório → necroptose e piroptose.
- Morte celular que não leva a um processo
inflamatório → apoptose e autofagia.
--------------------------APOPTOSE--------------------------
➔ Processo fisiológico de morte celular programada.
➔ Processo ativo que não causa nenhum tipo de dano
tecidual.
➔ A inibição deste processo é ativa e altamente regulada.
➔ O câncer silencia os supressores responsáveis pela
ativação do processo apoptótico.
Fases
1. Compactação celular;
2. Invaginações na membrana;
3. Condensação da cromatina;
4. Fragmentação do DNA;
5. Divisão da célula morta em vesículas membranares
(corpos apoptóticos) que são fagocitados.
Processos bioquímicos
Proteólise: Quebra de organelas por enzimas proteolíticas
para a compactação
Fragmentação genômica: Fragmentação do DNA por
moléculas endonucleases
Perda de assimetria da membrana celular: Ocasionadas
pelas invaginações que se direcionam ao centro da célula.
Fragmentação celular
Apoptose X necrose
➔Ocorre dentro de intervalos
fisiológicos.
➔Compactação celular.
➔Resulta de diversos passos
intrinsecamente regulados.
➔Participa no equilíbrio
homeostático do organismo.
➔ Fenômeno individual celular
(suicídio celular).
➔As vesículas formadas são
removidas por fagositose,
num processo rápido que não
deixa vestígios.
➔Resulta da alteração súbita
de um ou mais intervalos
fisiológicos (pH, temp., etc)
➔Citoplasma “incha”
➔Resulta da inviabilização
metabólica da célula.
➔Não tem funções
homeostáticas.
➔ Fenômeno coletivo as
células vizinhas.
➔O derramamento do fluido
celular inicia a inflamação
que dura horas ou dias e
originam cicatrizes.
O que leva a célula fazer apoptose?
Ausência de sinais positivos
➔ Fatores de crescimentos
➔ Interleucina-2 (IL-2)
Presença de sinais negativos
➔ Aumento dos níveis de oxidantes dentro da célula (ex:
exposição exacerbada a raios ultravioleta).
➔ Estímulo tóxico: vírus, agentes químicos, radiação
ionizante.
➔ Danos no DNA (p53) ou por oxidantes.
Ativadores de morte:
- Fator de necrose tumoral alfa (TNF-a);
- Linfotoxina (TNF-b);
- Ligante Fas (FasL).
Controle de apoptose
➔ A apoptose em condições biológicas é uma resposta
celular a variações:
- No meio extracelular;
- Na membrana citoplasmática;
- No interior das células.
➔ A resposta ao estímulo pode ser variável pois depende de
outros fatores celulares e ambientais.
Vias que iniciam a apoptose
Intrínseca/mitocondrial
1. Quando ocorre um dano no DNA a p53 é ativada e esta irá
interagir com as proteínas BCL-2 BcL-2 que controlam a
abertura e o fechamento dos poros da mitocôndria.
2. Ao abrir seus poros a mitocôndria vai liberar proteínas
(citocromo C, smac/DIABLO, AiF) que vão desencadear a
ativação da prócaspase 9 ou 7, que são as caspases
iniciadoras da via intrínseca.
3. Nesta via há a formação do complexo apoptossoma,
composto pelo citocromo C e a molécula Apaf 1 e a
prócaspase 9. O smac/DIABLO é um bloqueador das IAPs
(moléculas inibidoras da apoptose).
Extrínseca/Receptores de morte
1. Moléculas sinalizadoras (Fas, TNF alfa) se ligam aos
receptores de membrana, estes estão ligados a
procaspase 8 ou a 10 (domínio interno com função
quinase).
2. A procaspase 8 ou a 10 é fosforilada e consequentemente
ativada sendo chamada de caspase 8 ou 10, que são as
caspases iniciadoras da via extrínseca.
A caspase 8 e a caspase 9 vão ativar a caspase 3 que é uma caspase efetora, ela é responsável pela clivagem das proteínas
responsáveis pelo processo apoptótico → ativação de endonucleases, proteínas do citoesqueleto, externalizar fosfato deuserina.
➔ Após a ativação das caspase efetoras há a formação dos
corpos apoptóticos que serão fagocitados pelos
macrófagos fazendo um processo antiinflamatório.
➔ Quando são ativadas as caspases, os receptores XRP 8
são ativados e irão proporcionar a inversão da bicamada
lipídica da membrana celular.
➔ Na membrana há uma molécula chamada
fosfatidilserina, que na inversão vai para o meio extra
celular, os macrófagos possuem receptores específicos
que a reconhecem e portanto poderão fagocitar.
Família das caspases
➔ Caspases são um grupo de proteases baseadas em
cisteína, enzimas com um resíduo de cisteína capazes de
clivar outras proteínas depois de um resíduo de ácido
aspártico, uma especificidade incomum entre proteases.
➔ Existem dois tipos de caspases:
- Caspases iniciadoras: (ex: caspase-8, caspase-9)
clivam pro-formas inativas de caspases efetoras,
ativando-as;
- Caspases efetoras: (ex: caspase-3, caspase-7)
clivam outros substratos protéicos da célula
resultando no processo apoptótico.
Bcl-2
➔ Dímeros pró-apoptóticos: BAX, são homodímeros que
aumentam a permeabilidade mitocondrial.
➔ Membros anti-apoptóticos: Bcl-2 e Bcl-XL, são
heterodímeros que formam dímeros com membros
pró-apoptóticos para inativá-los.
Apoptose e câncer
-----------------NECROSE E NECROPTOSE------------------
➔ A necrose tem sido descrita como uma consequência de
estresse físico-químico extremo, como calor, choque
osmótico, estresse mecânico e
congelamento-descongelamento, que matam as células
de forma rápida e direta.
➔ A perda da integridade da membrana e a liberação do
conteúdo intracelular conferem às células necróticas a
capacidade de induzir uma resposta inflamatória.
➔ A necrose regulada, denominada necroptose, é
negativamente regulada pela caspase-8 e depende da
atividade da quinase de RIPK1 e RIPK3.
➔ A necroptose leva à rápida permeabilização da
membrana plasmática e à liberação do conteúdo celular
e à exposição de padrões moleculares associados a
danos (DAMPs).
➔ A deleção da caspase 8 vai ativar as quinases HIP
formando o complexo 2B, denominado necrossoma que
desenvolve a morte por apoptose, também há outras
vias:
➔ A necroptosis pode desencadear patogênese e
inflamação da pele, intestino e pâncreas, recrutamento
de células T ou morte celular.
Necroptosis e o câncer
➔ O surgimento de um perfil imunológico proficiente para
necroptosis tem implicações importantes para o câncer,
porque, a resistência à apoptose é uma das principais
marcas dos tumores.
➔ As características imunogênicas ou inflamatórias
putativas induzidas pela necroptose podem ter grande
impacto na imuno-oncologia.
➔ No entanto, como é típico de uma doença altamente
complexa e multifatorial como o câncer, uma relação
clara de causa versus consenso sobre a imunobiologia da
necroptose em células cancerosas tem sido difícil de
estabelecer.
➔ Quando os DAMPs são liberados, eles vão recrutar as
células assassinas (linfócitos T, células
dendríticas,macrófagos e células NK) para destruição
das células que estão passando por estresse.
➔ Porém eles podem desenvolver um fator pró-tumoral
silenciando os macrófagos e promovendo um processo
de angiogênese.
-------------------------PIROPTOSE--------------------------
➔ É um tipo de morte celular programada
caspase-dependente que se diferencia em vários
aspectos da apoptose, dependendo da ativação da
caspase-1 ou caspase-11.
➔ Assim como sugere seu nome, o termo piroptose é um
tipo de morte celular inflamatória e as células
piroptóticas podem exibir características morfológicas
apoptóticas ou necróticas.
➔ Ao contrário da apoptose, que é uma morte celular
fisiológica e silenciosa, a piroptose alerta o sistema
imunológico de que algo está errado.
➔ A primeira coisa que uma morte inflamatória vaifazer é
a perda da integridade da membrana plasmática,
fazendo com que a célula perca o controle do fluxo de
íons e entrada de água.
➔ O recrutamento de caspase 1 e ativação abrupta de L1-b
vai aumentar a temperatura (rubor) da célula muito
rápido.
Piroptose e o câncer
➔ A relação entre a piroptose e o câncer é complexa, e os
efeitos da piroptose no câncer variam em diferentes
tecidos e origens genéticas.
➔ Por um lado, a piroptose pode inibir a ocorrência e o
desenvolvimento de tumores; por outro lado, como um
tipo de morte pró-inflamatória, a piroptose pode formar
um microambiente adequado para o crescimento de
células tumorais e, assim, promover o crescimento
tumoral.
➔ Além disso, a indução da piroptose tumoral também é
considerada uma estratégia potencial de tratamento do
câncer.
➔ Recentemente, alguns estudos descobriram que a
piroptose pode influenciar a proliferação, invasão e
metástase do tumor, que é regulada por alguns RNAs
não codificantes e outras moléculas.
➔ Micro RNAs: Não formam proteínas mas regulam
proteínas que atuam no desenvolvimento da célula,
causando por exemplo o silenciamento de proteínas
anti-apoptóticas.
➔ Drogas que atuam desencadeando o processo de
piroptose:
-------------------CATÁSTROFE MITÓTICA------------------
➔ Mecanismo de morte celular ligada à morte.
➔ Resulta de uma combinação de pontos de verificação do
ciclo celular deficientes (em particular os pontos de
verificação da estrutura do DNA e o ponto de verificação
da montagem do fuso) e danos celulares.
➔ A catástrofe mitótica é controlada por vários atores
moleculares, em particular, quinases específicas do ciclo
celular (como a quinase Cdk1 dependente de ciclina B1 e
quinases Aurora), proteínas de checkpoint do ciclo
celular, survivina, p53.
Estímulos que causam a catástrofe mitótica
➔ Danos no DNA causados por radiação UV ou
quimioterápicos.
➔ Defeitos mitóticos estimulados por agentes
antimitóticos (fármacos que agem durante a mitose)
➔ Falhas na citocinese.
➔ Esses estímulos levam a célula a 3 tipos de caminho:
- Senescência.
- Morte em g1.
- Morte na mitose.
Mecanismos da catástrofe mitótica
DSB: Danos de fita dupla do DNA.
SSB: Danos de fita simples do DNA.
ATM e ATR: Domínios internos transdutores de sinais.
Dano de fita dupla
1. O sinal do dano na fita dupla chega ao domínio interno
ATM e é formado um heterodímero (CDK1 e CDK2).
2. Esse heterodímero é fosfatado e ocorre a formação da
ciclina (ciclina B) junto a sua CDK específica (CDK1).
3. A ciclina e sua CDK vão desencadear o processo de
catástrofe mitótica por um aumento de parada de ciclo
na fase g2.
Pode acontecer de outra forma:
1. Ativação da CDK2 que irá ativar as fosfatases
estimulando o complexo Ciclina E e CDK2. Causa parada
em g1.
2. Ou a proteína MDN2 vai bloquear a p53, esse bloqueio
vai desencadear a ativação de p21 e estímulo do
heterodímero ciclina E, p21 e CDK2. Causa parada em
g1.
Dano de fita simples
1. O sinal do dano na fita simples chega ao domínio interno
ATM e é ativado o CDK1.
2. O CDK1 é fosforilado e ativa a ciclina E/A e a CDK 2 que
podem causar parada em M, g1 e S.
Catástrofe mitótica e o câncer
➔ Vários medicamentos antitumorais e radiação ionizante
são conhecidos por induzir a catástrofe mitótica, mas
precisamente como a letalidade é regulada ou quais
sinais estão envolvidos mal é caracterizado.
➔ O p53 do tipo selvagem promove apoptose ou
senescência, enquanto a catástrofe mitótica é
independente do p53.
➔ A catástrofe mitótica pode ser considerada uma
resposta tardia de tumores mutantes do p53 que são
resistentes a alguns danos.
➔ Nesse contexto, a elucidação dos mecanismos de
catástrofe mitótica induzida pelo tratamento deve
contribuir para o aprimoramento da terapia antitumoral,
pois a maioria dos tumores sólidos carrega uma proteína
p53 inativa.
-------------------------AUTOFAGIA--------------------------
➔ A autofagia é geralmente considerada um mecanismo de
sobrevivência / proteção celular porque remove
proteínas e organelas tóxicas ou obsoletas e recicla os
produtos de degradação para uso como fontes de
energia e metabólitos nas vias anabólicas.
➔ No entanto, a autofagia também foi reconhecida como
uma via de morte celular, primeiro em Drosophila e,
recentemente, em sistemas de mamíferos.
Conceito
➔ É um processo catabólico dependente de lisossoma
caracterizado pela formação aumentada de
autofagossomos de membrana dupla para o sequestro de
componentes citoplasmáticos e subsequente degradação
após a fusão do autofagossomo com lisossomas.
➔ A morte autofágica é mediada pela proteína Beclina-1,
LC3 e por proteínas da família ATG.
Mecanismos que desencadeiam a autofagia
➔ Células estimuladas pela insulina.
➔ Alguns tipos de tumor.
➔ Isquemia cerebral.
➔ Doenças do SNC :Parkinson, Alzheimer.
Esquema de ativação de um processo autofágico
➔ Para que uma célula morra por autofagia ela precisa
bloquear os efetores de apoptose (Caspase 3, 9 e 8).
➔ A autofagia vai recrutar algumas proteínas que
participam da via apoptótica como o complexo Bax, para
aumentar a porosidade da mitocôndria e tirar o seu
controle do que entra e o que sai da membrana.
➔ A via apoptótica vai ser responsável pela produção de
fatores de transcrição de genes relacionados à autofagia
na formação do autofagolisossomo (autofagossomo +
lisossomo).
➔ Para a formação do autofagolisossomo são necessárias
proteínas como Beclina 1, LC3 + p62 (fusão), Tg5, Tg14.
➔ Esse processo é importante pois o autofagosossomo é
responsável pela fagocitose e proteólise (digestão) das
organelas.
Autofagia na manutenção tumoral
➔ Uma célula que faz autofagia é resistente à hipóxia pois
é capaz de reciclar organelas.
➔ Ela se torna mais resistente a outros processos de morte
celular.
➔ É capaz de manter células senescentes.
➔ Formação de células imortais.
Autofagia no combate ao câncer
➔ Não promove processo inflamatório, rendendo estudos
para medicamentos que na dose certa induzem a morte,
já que esse processo pode beneficiar células tumorais.
--------PRINCIPAIS FORMAS DE MORTE CELULAR--------
Morte celular acidental
➔ Forma virtualmente instantânea e incontrolável de morte
celular que corresponde à desmontagem física da
membrana plasmática causada por estímulos físicos,
químicos ou mecânicos extremos.
Anoikis
➔ Variante específica da apoptose intrínseca iniciada pela
perda de ancoragem dependente da integrina.
Autosis
➔ Um caso específico de morte celular dependente de
autofagia que depende criticamente da Na + / K +
-ATPase da membrana plasmática.
Morte celular entótica
➔ Tipo de RCD que se origina da Internalização
célula-na-célula dependente de actomiosina (entose) e é
executado por lisossomas.
Ferroptose
➔ Uma forma de RCD iniciada por perturbações oxidativas
do microambiente intracelular que está sob controle
constitutivo por GPX4 e pode ser inibida por quelantes
de ferro e antioxidantes lipofílicos.
Morte celular imunogênica
➔ Uma forma de RCD que é suficiente para ativar uma
resposta imune adaptativa em hospedeiros
imunocompetentes.
Morte celular dependente de lisossoma
➔ Um tipo de RCD demarcado por DUM primário e
precipitado por catepsinas, com envolvimento opcional
de MOMP e caspases.
Necrose induzida por transição de permeabilidade
mitocondrial (MPT)
➔ Forma específica de RCD desencadeada por
perturbações do microambiente intracelular e contando
com CYPD.
Morte de células NETóticas
➔ Modalidade de RCD dependente de ROS restrita a
células de derivação hematopoiética e associada à
extrusão NET.
Parthanatos
➔ Modalidade de RCD iniciada pela hiperativação de
PARP1 e precipitada pela consequente catástrofe
bioenergética acoplada à degradação de DNA
dependente de AIF e dependente de MIF.