Apoptose: Morte Celular Programada

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MORTE CELULAR – APOPTOSE
Morte celular programada. Pode eliminar tecido e células fisiologicamente. Ex: erro de mitose p53 detecta e dá ordem pra célula morrer. 
É induzida por um programa de suicídio estritamente regulado no qual as células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam se próprio DNA e as proteínas nucleares e citoplasmáticas. 
É uma morte “limpa” que não causa processo inflamatório. 
Morte celular não seguida de autólise = se desmancharia. Demanda gasto de energia pela própria célula envolvida no processo. 
NÃO CAUSA PROCESSO INFLAMATÓRIO.
Não deixa rastros não causa processo inflamatório e as células vizinhas nem se dão conta do que aconteceu. 
Necrose: perda da integridade da membrana, digestão enzimática das células, extravasamento dos conteúdos celulares. 
Mitose catastrófica: sinalização para morte;
Senescência: telômeros;
Autofagia: injúria e formação de autofagossomos;
É preciso ter apoptose para renovação. 
É irreversível. 
Apoptose em situações fisiológicas: eliminação de células que não são mais necessárias e para manter, nos tecidos, um número constante das várias populações celulares.
Destruição programada de células durante a embriogênese: perda das membranas interdigitais.
Involução de tecidos hormônios-dependentes sob privação de hormônio: como as células endometriais que se desprendem durante o ciclo menstrual. 
Perda celular em populações celulares proliferativas: como o epitélio da crista intestinal, mantendo assim um número constante. 
Morte de células que já tenham cumprido o seu papel: como os neutrófilos na resposta inflamatória aguda e os linfócitos, ao término da resposta imune. Nessas situações, as células sofrem a apoptose porque estão privadas dos sinais dos fatores de crescimento.
Morte celular induzida por Linfócitos T citotóxicos: um mecanismo de defesa contra as viroses e tumores que mata e elimina células neoplásicas e infectadas por vírus. 
Apoptose em condições patológicas: elimina células que estão geneticamente alteradas ou lesadas de modo irreparável, sem iniciar uma reação severa no hospedeiro, mantendo mínima a lesão tecidual. 
Lesão de DNA: a radiação, drogas citotóxicas anticâncer, os extremos de temperatura e mesmo hipóxia podem lesar o DNA diretamente ou através da produção de radicais livres. Se os mecanismos de reparo não podem competir com a lesão, a célula dispara mecanismos intrínsecos que induzem a apoptose. 
Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas
Lesão celular em certas infecções
Atrofia patológica no parênquima dos órgãos após obstrução de ducto: como ocorre no pâncreas. 
Próstata: fabrica secreção bactericida, por isso homens têm menos uretrites. Aumento do seu tamanho é fisiológico hiperplasia porque deixa de fazer apoptose e fica acumulando células velhas. 
Corpo apoptótico composto por vesículas envoltas por membrana contendo o citosol e organelas. 
A apoptose resulta da ativação de enzimas chamadas caspases. Duas vias distintas convergem para a ativação da caspase: via mitocondrial e via receptor de morte. 
Via mitocondrial (intrínseca) da Apoptose:
A via intrínseca é ativada por estresse intracelular ou extracelular como a de privação de fatores de crescimento, danos do DNA, hipóxia ou ativação de oncogenes. 
Os sinais que são transmitidos em resposta a estes estímulos convergem principalmente para a mitocôndria e essa organela integra os estímulos de morte celular, induzindo a permealização mitocondrial e consequentemente a liberação de moléculas de proteínas pró-apoptóticas nela presentes.
Estas proteínas oligomerizam e induzem a permealização da membrana externa mitocondrial através da formação de canais que causam a liberação e redistribuição de pequenos íons, solutos, metabólicos, citocromo C e da proteína 14-KDa carreadora de elétrons da cadeia respiratória para o citosol. 
O citocromo C liberado no citosol é necessário como co-fator e rapidamente associa-se com a região C-terminal a uma proteína adaptadora (Apaf-1), esta interação facilita a ligação ao dATP e pró-caspase 9 formando um complexo chamado de apoptossomo e através da clivagem proteolítica a caspase 9 se torna ativa e subsequentemente ativando outras caspases.
O papel das Caspases
Caspases são um grupo de proteases com importância fundamental no processo de apoptose. São encontradas sob forma inativa, no citoplasma celular.
As caspases são divididas em dois tipos, Caspases Iniciadoras e Caspases Efetoras. Caspases iniciadoras clivam pro-formas inativas de caspases efetoras, ativando-as. Caspases efetoras por sua vez clivam outras proteínas da célula, dando inicio a Apoptose. 
A Caspase Efetora, já ativada, cliva uma proteína normalmente ligada a uma DNase no citoplasma, que se torna ativa, entrando no núcleo e começa a cortar pontos específicos de DNA, desencadeando o processo de morte celular programada.
Proteínas da família Bcl-2: 	
Essas proteínas são indutoras e repressoras de morte por apoptose que participam ativamente da regulação da mesma. O Bcl-2 e Bcl-XL inibem a apoptose, pois previnem a liberação de citocromo C e são chamados de reguladores antiapoptóticos. Já Bax, Bid e Bak são proteínas pró-apoptóticas, estímulos como dano ao DNA, levam ao aumento das proteínas pró-apoptoticas e induzindo a apoptose.
As proteínas Bax e Bcl-2 são capazes de formar um equilíbrio entre elas podendo definir o balanço pró-apoptótico ou antiapoptótico na célula. Após um estímulo de morte, a Bcl-2 inibe a permeabilização da membrana externa da mitocôndria, pela interação com Bax presente na membrana externa da mitocôndria. A Bax pode promover a apoptose através da interação com a mitocôndria de forma independente da interação com proteínas anti-apoptóticas.
Estímulos pró-apoptóticos
Danos ao DNA
As mitocôndrias contêm uma série de proteínas que são capazes de induzir apoptose;
Essas proteínas incluem o citocromo C e outras proteínas que neutralizam inibidores endógenos da apoptose;
A escolha entre a sobrevivência e morte celular é determinada pela permeabilidade da mitocôndria, que é controlada por uma família de mais de 20 proteínas cujo protótipo é a BCl-2. 
Quando as células são privadas de fatores de crescimento e outros sinais de sobrevivência ou são expostas a agentes que lesam o DNA ou acumulam quantidades inaceitáveis de proteínas anormalmente dobradas, um grupo de sensores é ativado esses sensores são da família BCl-2. 
Elas ativam, por sua vez, dois membros pró-apoptóticos das famílias chamadas Bax e Bak, que se dimerizam e se inserem dentro da membrana mitocondrial, formando canais através dos quais o citocromo C e outras proteínas mitocondriais extravasam para o citosol. 
Todos os fragmentos são embalados em fragmentos de membrana por isso não derrama enzimas citoplasmáticas. Desestruturação do citoesqueleto membranas envelopam as subunidades corpos apoptóticos = que são os fragmentos celulares = removidos pelos macrófagos. 
Quando se tem apoptose? 
Controle e regulação de tecidos embrionários adultos;
Remoção de células infectadas, danificadas ou transformadas, SEM RUPTURA da membrana plasmática; 
Na organogênese (membranas interdigitais);
Na atrofia dos órgãos (timo);
Na eliminação de células após dano celular por agentes genotóxicos. 
Condensação da cromatina
Fagocitose das células e dos fragmentos apoptóticos
Corpo apoptótico
Bolhas na membrana
Na eliminação de células anormais: 
Células contendo mutações (tumores);
Células com danos irreparáveis no DNA (radiações);
Células diferenciadas erroneamente (clones de linfócitos auto-reativos o timo);
Células infectadas por vírus e bactérias intracelulares. 
Apoptose excessiva:
AIDS;
Doenças neurodegenerativas: Alzhmeir, Parkinson, esclerose lateral amiotrófica, retinite pigmentosa, degeneração cerebelar;
Síndromes mielodisplásicas: anemia aplástica;
Lesões isquêmicas: infarto do miocárdio, AVC;
Doenças do fígado: induzidaspor toxinas 
 álcool. 
Apoptose insuficiente: 
Linfomas foliculares;
Carcinomas com mutações de p53;
Tumores dependentes de hormônios;
Câncer = mama, próstata, ovário;
Doenças auto-imunes = glomerulonefrite imune e lúpus eritematoso sistêmico;
Infecções viróticas: herpes vírus, poxvírus, adenovírus. 
APOPTOSE E AIDS
Células invadidas por vírus deixam de fabricar suas proteínas para fabricar a dos invasores;
Indução de apoptose em células sadias;
A proteína virótica gp120 através do receptor CD4 infecta os linfócitos T auxiliares;
O gp120 presente no sangue dos portadores do vírus induzem células sadias sofrerem apoptose. 
O PROCESSO 
Alterações morfológicas e bioquímicas dentro da célula:
Externamente: 
Encolhimento do citoplasma ou perda do volume celular = citoesqueleto começa a ser destruído;
Perda da aderência celular;
Formação de lóbulos na superfície celular (blebs projeções que depois se fecham e formam os corpos apoptóticos);
Translocação da fosfatidilserina (normal = cabeça protéica voltada para o citoplasma na apoptose isso se inverte da camada interna para externa “luz que acende para que os macrófagos os reconheçam” é o sinalizador das membranas para que os macrófagos as enxerguem) da monocamada citosólica para a monocamada extracelular da membrana plasmática = bicamada fosfolipídica.
Não ocorre ruptura da membrana nem extravasamento de seu conteúdo. 
Internamente:
Condensação da cromatina e vacuolização do citoplasma;
Ativação das proteases especiais: caspases que levam a degradação da lâmina nuclear, com agregação da cromatina desmontagem das células. 
Ativação de enzimas que clivam o DNA (enzimas de restrição) em regiões específicas, (conjunto de 200 pares de bases);
Degradação do citoesqueleto;
Degradação de muitas proteínas essenciais para a sobrevivência e metabolismo celular.
INDUTORES DA APOPTOSE
INDUTORES DA APOPTOSE:
Glucocorticóides;
Privação de fatores de crescimento (IGF-I, EGF, PDGF, NGF);
Citocinas: TNF-alfa, IL-1, IL-6;
Faz ligante;
Radicais livres;
Óxido nítrico;
Genes Bax, Bad, Bak. 
INIBIDORES DA APOPTOSE:
Testosterona; 
Estradiol;
Progesterona;
Prolactina;
Fatores de crescimento;
Interleucinas;
GH;
Gonadotrofinas;
Genes BCl-2
 e BCl-x
BCl-2 é um gene que codifica a produção de proteína que são inibidores da apoptose e que protegem contra a morte celular sua expressão faz com que a célula não morra por apoptose. 
Características da família BCl-2 é uma família de proteínas indutoras e repressoras de morte por apoptose que participam ativamente da regulação da apoptose. Inibem a apoptose, pois previnem a liberação de citocromo C e são chamados de reguladores antiapoptóticos. 
Se o citocromo c sai da célula inicia processo enzimático. É capaz de inibir a geração de espécies reativas de oxigênio e a acidificação intracelular, bem como estabilizar o potencial de membrana da mitocôndria. 
A saída do citocromo c determina a apoptose. A bcl2 fica na crista mitocondrial e previne a saída do citocromo C estabiliza a membrana mitocondrial. 
Gene Bax, Bad, Bak sua expressão a célula morre tornam a mitocôndria permeável. 
Caspases
Cysteine-dependent aspartate-specific proteases/ Cystolic Aspartate-Specific Proteases.
Pro-caspases (forma inativa): quando clivadas (ativas) geram uma cascata de caspases que clivam proteínas críticas para a sobrevivência das células, como:
Desmontagem do envoltório nuclear;
Hipercondensação da cromatina; 
Degradação proteolítica das estruturas nucleares e citoplasmáticas. 
Existem 14 tipos de caspases
8,9,10 e 3, 6 e 7 participam da apoptose
Para a caspase funcionar tem que ativar o que nos protege são os peptídiios de registro. 
É uma proteína (enzima) que tem um peptídeo inibidor. Se tirar os peptídeos de registros, ela lisa tudo. 
Apoptossomo (parece um disco voador com 7 moléculas adaptadoras chamadas apaf) + 7 citocromos = apoptossomo deve ser criado para clivar a caspase iniciadora 8 9 e 10 são enzimas ativadoras das caspases 3 6 e 7, que são caspases efetoras que fazem apoptose São as que desmontam a célula. 
CASPASES EFETORAS
Caspases 3, 6 e 7 
 quando clivadas: responsáveis pela clivagem de várias proteínas 
 mudanças morfológicas e bioquímicas características da morte celular apoptótica. 
CASPASES INICIADORAS
Caspases 8, 9 e 10 
 processadas e ativadas com a ajuda de moléculas adaptadoras 
 quando ativadas clivam e ativam as pro-caspases efetoras. 
O QUE DESENCADEIA A APOPTOSE? 
Ligação de moléculas a receptores de membrana;
Agentes quimioterápicos;
Radiação ionizante;
Danos no DNA;
Choque térmico;
Privação de fatores de crescimento;
Baixa quantidade de nutrientes e níveis aumentados de espécies reativas de O2. 
A ativação pode ocorrer por duas vias distintas: 
Via intrínseca (mitocondrial) ativação das caspases 8, 9 e 10. (Preferencial é a 9). 
Extrínseca.
Via mitocondrial não envolve fator ligante 
Ativação intrínseca: ativação da caspase 9
Liberação do citocromo C mitocondrial e fatores pró-apoptóticos que promovem a ativação da caspase 9. 
Liberação da proteína DIABLO (Direct IAP – Binding Protein with Low PL).
Formação do apoptossomo. 
Citocromo C se liga à Apaf-1 (Apoptosis protease – activating factor 1)
Proteína Diablo remove as IAPs de sua ligação inibitória com as caspases
IAP (Inhibitor of Apoptosis Protein)
Fatores que levam a mitocôndria a liberar o citocromo C e ativar a apoptose via caspase 9
Exposição à radiação (radioterapia)
Exposição à substâncias químicas (drogas anti-câncer genotóxicas)
Infecção viral
Privação de fatores de crescimento ou inanição
Estresse oxidativo causado por radicais livres
Quando no citosol, o citocromo C forma um complexo APAF -1 e a pró-caspase-9, o chamado apoptossomo, que promove a clivagem da pró-caspase-9, liberando a caspase -9, ativa. 
Uma vez ativada, a caspase-9 ativa a caspase-3 que vai ocasionar apoptose
A partir da formação do apoptossomo (máquina clivadora de enzimas) e conseqüente ativação da caspase 9, ocorrerá inevitavelmente a ativação da caspase 3 e deflagrado o processo da apoptose, o qual é absolutamente irreversível. 
Via extrínseca de morte por Apoptose:
A via extrínseca da apoptose (citoplasmática) é desencadeada pela ligação a um grupo de receptores específicos, chamados de receptores de morte celular, presentes na membrana plasmática da célula. São eles: os receptores da superfamília (FASL) e receptores do fator de necrose tumoral (rTNF). Essa ligação ativa a cascata de caspases.
Os receptores do fator de necrose tumoral (rTNF) reconhecem seus ligantes, pois possuem um subdomínio extracelular, rico em cisteína, que resultará na trimerização e na ativação dos receptores de morte específicos. 
Os receptores de morte celular reconhecem um ligante específico, quando os seus dominios de morte interagem com moléculas conhecidas como FADD/ MORT-1. Essas moléculas recrutam a caspase-8 e esta ativará a caspase-3 executando a morte por apoptose. A caspase-3 quando ativada,ativa endonucleases,que clivam o DNA em fragmentos e proteinases que clivam as laminas nucleares,e ai ocorre a morte celular por apoptose.