capitulo 5 - Morte celular

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INTRODU~AO 
Uma mudan~a paradigmatica ocorreu na bio1ogia celu1ar 
quando ficou claramente estabelecido o fato de que_a morte 
das celulas de urn tecido nao e urn acontecimento necessari­
amente aleat6rio, mas sim urn fenomeno que pode ser progra­
mado no tempo e contro1ado na sua genese. Esta morte ce­
lular programada (MCP) ou morte fisiol6gica e urn fenomeno 
ublquo em organismos multicelulares e deve ser distinguido 
da morte por necrose. A MCP tern por caracterfstica basica 
a elimina~ao de celulas de urn tecido maduro ou em foona~ao 
sem alterar a ontogenese, a citoarquitetura e a fun~ao do 
mesmo5. Com rarlssimas exceenvo!vidas pela mem­
brana citoplasrnatica, e contendo no seu interior fragmentos 
nucleares, recebem o nome de corpos apopt6ticos 17
• Os cor­
pas apopt6ticos sao rapidamente fagocitados pelos macr6-
fagos teciduais, que os digerem sern gerar qualquer reayao 
inflamat6ria. Dados recentes da literatura dernonstram que 
a fagocitose de eel ulas apopt6ticas inibe a secreyao, pelo 
macr6fago, de moleculas pr6-inflarnat6rias7
• 0 fato de as ce­
lul as apopt6ticas, constituintes de urn tecido adulto ou em 
matura<;ao, serern rapidamente fagocitadas e digeridas expli­
ca o porque da dificuldade de se reconhecer a existencia 
deste fen6meno in vivo. Em culturas in vitro de celulas iso­
ladas ou de tecidos, ele e muito mais facilmente perceptive!. 
0 avan<;o nesta area fez com que aparecesse um grande nu­
mero de tecnicas especfficas para o diagn6stico in situ da 
apoptose2
• 
Alem das altera<;oes morfo16gicas acirna descritas, a que­
bra do DNA e um segundo marco caracterfstico deste tipo de 
morte celular. A ativa<;ao de uma endonuclease que quebra 
o DNA nos nucleossornas, que s6 muito recentemente vem 
sendo caracterizada, gera urn padrao de fragmentayao abso-, 
lutamente caracterfstico. A organiza<;ao macromolecular dos 
cromossomos em nucleossomas, distanciados .~ntre si qe 
aproximadamente 200 pares de base, faz corn que a a<;ao da 
referida endonuclease gere fragmen tos de tamanhos varia­
dos, mas sempre multiplos de 200 pares de base. Estes, quan­
do separados em um gel de agarose, produzem urn padrao de 
quebra internucleossomal que aparece na grande maioria das 
celulas em apoptose. Ao contrario, uma celula que rnorre por 
necrose tem o seu DNA quebrada em sftios total mente ines­
pecfficos e, portanto, a fragrnentayao nao gera qualquer pa­
drao repetitivo 18
• Em resumo, o diagn6stico da morte par 
apoptose e feito pelo tipo de alterayaO estrutura) que uma 
celula sofre e pelo padrao de quebra de seu DNA em adiyao 
a evidenciayao de atividade das caspases envolvidas (ver 
adiante). Funcionalmente, a morte celular programada e um 
fen6meno que se inicia pelo nucleo da celula e mantem fnte­
gras as organelas, principalmente as membranas citoplasrna­
ticas e intracelulares, enquanto a necrose ou morte aguda se 
caracteriza por serum fen6meno essencialrnente citoplasma­
tico com desorganiza<;ao da estrutura das organelas e ruptura 
das rnembranas celulares. 
Meio 
M.P. 
Citoplasma 
Caspase-8 
. k • . t' 
~ l caspase-3 
Substratos 
apopt6ticos 
procaspase-8 
Fig. 5.1 - A via dos receptores de morte ce/ular e a via mitocondrial de induryfio, controle e efetuaryfio da apoptose (adaptada de 
Hengartner MO. Nature 407:770-6 par Fernando Real). 
MECANISMOS MOLECUI.ARES DA APOPTOSE 
0 MECANISMO CENTRAL oA MaRTE POR APOPTOSE: 
AS (ASPASES 
Caspases sao cistefno-proteases (possuem uma cistefna 
no sftio ativo) que clivam os seus substrates ap6s resfduos 
de acido aspartico (£istefno-proteinase-aspartico ase). As 
caspases constituem uma grande familia de protefnas 
hom6logas entre si, com atividade enzimatica, hoje ja com 14 
membros bern caracterizados (caspase- 1 a caspase-14), e que 
sao ativadas em celulas sinalizadas para morrerem por apop­
tose. A inibi~ao da atividade das caspases, por muta~ao ou 
mesmo por a9ao farmacol6gica, pode retardar ou ate impedir 
a morte celular por apoptose. As caspases sao filogenetica~ 
mente conservadas, tendo sido encontradas desde em 
hydras, nemat6ides e insetos ate no homem. 0 mecanisme de 
a~ao das caspases e invariavelmente clivando protefnas em 
urn ou mais sftios, sempre ap6s urn resfduo de acido aspartico, 
resultando daf ou a inativa9ao funcional do substrate ou al­
temativamente a sua ativa9ao, seja por clivagem de urn do­
mfnio inibit6rio na propria molecula ou por inativa9ao de uma 
molecula inibit6ria. Assim, a variabilidade da a~ao das caspa­
ses deve-se essencialmente ~is diferen9as funcionais entre os 
substrates clivados12• Estes podem ser classificados em pro­
tefnas pr6 ou antiapopt6ticas, protefnas componentes da 
59 
maquinaria da apoptose, protelnas da estrutura celular e pro­
tefnas envolvidas na sinaliza~ao e no reparo de les6es. Exem­
plos destas diferentes categorias de substrates sao: 
1) a ativa~ao em cascata de procaspases, por caspases 
previamente ativadas, gerando uma atividade proteo­
lftica capaz de superar a ativ idade inibit6ria end6gena 
exercida por protelnas conhecidas por lAPs (inhibi­
tors of apoptosis); 
2) clivagem das moleculas antiapopt6ticas BCL-2 e BCL­
xL liberando fragmentos c-terminais com atividades 
pr6-apopt6ticas; 
3) clivagem de BID, uma protelna pr6-apopt6tica geran­
do urn fragmento que induz a libera~ao de citocromo­
c das mitocondrias; 
4) clivagem de uma molecula que inibe a atividade de 
uma nuclease, liberando assim a mesma para clivar o 
DNA do nucleo celular; 
5) clivagem da gelsolina e da lamina, protelnas importantes 
para a manuten~ao da integridade estrutural da celula; 
6) clivagem da Poli-(ADP-ribose)-polimerase, enzima im­
portante no reparo de les6es do DNA. 
As DuAs VIAS DA APOPTOSE 
A Via dos Receptores de Morte Celular 
A ativa~ao, por ligantes especlficos, de urn grupo de re­
ceptores de membrana da superfamflia do receptor de TNF 
(R-TNF) e capaz de induzir ativa~ao de caspases. A famflia 
dos R-TNF inclui urn variado grupo de receptores entre os 
quais o R-TNF-1 eo CD-95 (Receptor FAS). Urn receptor fun­
cional da famflia dos R-TNF e tipicamente constituldo por urn 
complexo proteico tlimerico ou multimerico, estabilizado por 
pontes de sulfetos e caracterizado por domlnios extracelula­
res ricos em cistefnas. No entanto, alguns membros da fami­
lia destes receptores, como, por exemplo, o CD-95, o R-TNF-
1 e o R-TNF-2, podem ser encontrados na forma soluvel, 
como conseqUencia de c livagem proteolftica. Interessante­
mente, os ligantes dos R-TNF constituem tambem uma fami­
lia de protelnas de membrana com uma regiao c-terminal ca­
racterlstica, de aproximadamente 150 aminoacidos, e que 
constitui o sltio de liga~ao com os seus receptores especffi­
cos. Exemplos destes ligantes sao o proprio TNF e o ligante 
de CD-95 ou ligante de FAS (FASUCD-95L). Classicamente, 
OS Jigantes desta famfl ia sao protefnas trimericas OU 
multimericas da membrana celular e que induzem agrega9ao 
de seus respectivos receptores. No entanto, TNF e CD-95L 
sao tambem funcionai s na forma soluvel. Os receptores da 
famflia R-TNF capazes de induzir apoptose compartilham de 
urn domlnio intracelular de 65 resfduos de aminoacidos, ca­
paz de promover intera~ao entre protelnas, conhecido como 
o "domlnio da morte" (DO - death domain) e por isso mes­
mo denominados de "receptores de morte celular"3• Alem 
dosja citados Fas e R-TNF-1, outros receptores da mesma 
famflia possuem DDs. Sao eles: DR-3, R-TRAIL-1/DR-1, R­
TRAI L-2/DR5 e DR-6. Estes receptores, cujas por96es 
intracelulares nao possuem qualquer atividade catalltica, fun ­
cionam atraves do recrutamento, pelos DO, de uma serie de 
• 60 
moleculas sinalizadoras que fazem a transdu~ao de sinais ne­
cessaries para a indu~ao da apoptose. Quando as cadeias 
dos "receptores de morte celular" se agregarn ap6s contato 
com uma molecula sinalizadora, os seus DDs adquirem a pro­
priedade de interagirem corn moleculas conhecidas como 
FADJ!IMORT- 1. Estas, por sua vez, tern a capacidade de re­
crutarem, para o mesmo agregado, uma·serie de procaspases-
8, que geram caspases-8 ativadas capazes de cli varem 
caspases-1 e caspases-3, Estas ultimas en tao executam a rnor­
te apopt6t ica da celula. Aqui ja fica clara a existencia de 
caspases iniciadoras, como a caspase-8 e caspases executo­
ras como as caspases 1 e 3 do exemplo acima. E interessante 
frisar que os R-T NF-1 funcionam via a ati va~ao de FADD/ 
MORT-! , como ja dito, mas nao o fazem diretamente, mas sim 
atraves do recrutamento de urna molecula citoplasmatica co­
nhecida como TRADD (TNF- R-associated death 
domain). Os R-TNF sao tambem capazes de recrutar urna ou­
tra serie decelular e a induclfnicos. Estes se 
baseiam na capacidade da molecula TRAIL de induzir a apop­
tose pela via dos receptores de morte celular e pela maior sus­
cetibilidade a este mecan isme de morte das celulas tumorais 
comparadas com celulas normais. 0 mecanismo responsavel 
por esta suscetibilidade diferencial ainda nao esta total men­
te esclarecido. No entanto, trabalhos recentes mostrando a 
resposta a TRAIL de hepat6citos humanos normais sugerem 
a possibil idade de urn efeito t6xico desta terapia em humanos. 
Finalmente, os inibidores das caspases sao candidates 6bvi­
os para a terapia baseada na apoptose. Estas drogas sao es­
sencialmente compostos orgiinicos sinteticos que mimetizam 
o sftio ati vo das enzimas e assim competem com as mesmas 
inibindo a sua atividade. Estudos pre-clfnicos muito promisso­
res em modelos animais de les6es p6s-isquemicas de varios 
6rgaos ate de Doen~a de Parkinson e de Esclerose Lateral 
Amiotr6fica tern estimulado a industria farmaceutica a investir 
neste tipo de drogas para futuros ensaios clfnicos. Uma abor­
dagem extremamente interessante foi proposta para o tratamen­
to da AIDS e exempli fica toda a potencialidade da engenharia 
genetica. Celulas em cultura foram transfectadas com o gene 
da pr6-caspase 3 com os sftios de clivagem substitufdos por 
seqUencias sensfveis as proteases do HIV. Desta maneira, as 
celulas infectadas pelo vfrus morrem por apoptose devido a 
ativac;ao da pr6-caspase 3 pelas proteases virais. 
A importancia do fenomeno da apoptose na pnitica 
oncol6gica recebeu urn grande impulso quando se passou a 
atribuir o sucesso ou a falencia dos tratamentos qufmio e/ou 
radioterapico a capacidade de as celulas tumorais entrarem 
em processo de morte celular programada como resposta a 
injuria induzida por estes agentes ffsicos ou qufmicos. A in­
tegridade funcional do gene TP53 seria o elemento crfti co 
para a defini~ao das conseqi.iencias destas terapias confor­
me descrito acima. Atualmente, este conceito nao e total mente 
aceito em func;ao de um grande numero de trabalhos clfnicos 
e experimentais, principal mente em tumores s6lidos, questi ­
onando a ideia de que a apoptose e a unica forma de morte 
celular induzida por irradiac;ao ou por qui mioterapicos. 
Neste contexte, tambem e questiomivel a noc;ao de que a 
caracteriza~ao da competencia funcional da p53 e necessari ­
amente urn fator predi tivo da resposta de urn tumor a radio-
terapia. 0 conhecimento das bases celulares e moleculares da 
resposta a qufmio e radioterapia e inquestionavelmente impor­
tante para o aperfei~oamento das pniticas terapeuticas em uso 
corrente. Se a apoptose e parte deste mecanisme e que ge­
nes participam desta morte programada sao quest6es ainda 
em aberto e que merecem a aten~ao do pesquisador basi ~o 
e do oncologista clfnico. 
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
I. Afford S, Randhawa S. Demystified apoptosis. Journa l o f 
Clinical Pathology, Molecular Pathology 53:55-63, 2000. 
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growth: importance in clinical oncology and cancer therapy. 
When Cells Die, RA Lockshin, Z Zakeri e JL Tilly Editores. 
Wiley Liss 453-82, 1998. 
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death: promises and failures of death rec~ptors and ligands in 
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target of cancer therapy. Clinical Cancer Research 8:20-34, 2002. 
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286:2256-8, 1999. 
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mammalian cell death !llachinery. Trends in Genetics 18: 142-9, 
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Nature Medic ine 6:5 13-9, 2000. 
10 . . Meier P, Finch A, Evan G. Apoptosis in development. Nature 
407:796- 801 , 2000. 
II . Mihara M, Erster S, Zaika A, Petrenko 0, Chittenden T et al. 
p53 has a direct apoptogenic role at the mitochondria. Mole­
cular Cell l l i577-90, 2003. 
12. Nicholson DW. Caspase structure, proteolytic substrates and 
fu nction during apoptotic cell death. Ce ll Death and Di ffe­
rentiation 6: I 028-42, 1999. 
13. Nicholson DW. From bench to cl inic with apoptosis-based 
therapeutic agents. Nature 407:8 10-6, 2000. 
14. Polyak K, Xia Y, Zweier JL, Kinzler KW, Vogelstein B. A 
model for p53-induced apoptosis. Nature 389:300-5, 1997. 
15. Ranganath RM, Nagashree NR. Role of programmed cell 
death in development. International Review of Cytology 
202: 159-242,2001. 
16. Reneham AG, Booth C , Potten CS. What is apoptosis and 
why it is important? Briti sh Medical Journa l 322: 1536-8, 
2001. 
17. Trump BF, Berezesky IK. The reactions of cells to letha l 
injury: oncosis and necrosis - the role of calcium. When Cells 
Die, RA Lockshin, Z Zakeri e JL Tilly Editores. Wi ley Liss 
57-96, 1998. 
18. White MK, McCubrey JA. Suppressjpn of apoptosis: role in 
cell growth and neoplasia. Leukemia 15:1011-2 1. 200 1. 
19. Zorn ig M, Hue ber A-0, Bau m W, Evans G. Apoptos is 
regulators and the ir ro le in tumorigenesis. Biochimica et 
Biophysica Acta 1551:FI -F37, 2001. 
63 
	morte celular0001
	morte celular0002
	morte celular0003
	morte celular0004
	morte celular0005
	morte celular0006
	morte celular0007clfnicos. Estes se 
baseiam na capacidade da molecula TRAIL de induzir a apop­
tose pela via dos receptores de morte celular e pela maior sus­
cetibilidade a este mecan isme de morte das celulas tumorais 
comparadas com celulas normais. 0 mecanismo responsavel 
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Finalmente, os inibidores das caspases sao candidates 6bvi­
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injuria induzida por estes agentes ffsicos ou qufmicos. A in­
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Neste contexte, tambem e questiomivel a noc;ao de que a 
caracteriza~ao da competencia funcional da p53 e necessari ­
amente urn fator predi tivo da resposta de urn tumor a radio-
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19. Zorn ig M, Hue ber A-0, Bau m W, Evans G. Apoptos is 
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