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Lesão celular e morte celular: necrose e apoptose Prof. Thomaz Lesão celular e morte celular • A lesão celular ocorre quando as células são estressadas tão excessivamente que não são mais capazes de se adaptar ou quando são expostas a agentes lesivos à sua natureza ou são prejudicadas por anomalias intrínsecas. A lesão pode progredir de um estágio reversível e culminar em morte celular. • Nos estágios iniciais ou nas formas leves de lesão, as alterações morfológicas e funcionais são reversíveis, se o estímulo nocivo for removido (ex: depleção de ATP, alterações em organelas e citoesqueleto) Lesão celular e morte celular Morte celular • Com a persistência do dano, a lesão torna-se irreversível e com o tempo a célula não pode se recuperar e morre. • Existem dois principais tipos de morte celular, a necrose e a apoptose, diferentes em sua morfologia, mecanismos e papéis na fisiologia e na doença. Quando o dano às membranas é acentuado, as enzimas lisossômicas extravasam para o citoplasma e digerem a célula, e o conteúdo celular escapa, resultando em necrose. Em situações em que o DNA ou as proteínas celulares são lesados de modo irreparável, a célula se suicida por apoptose, uma forma de morte celular caracterizada pela dissolução nuclear, fragmentação da célula sem perda da integridade da membrana, e rápida remoção dos restos celulares. ➢Privação de oxigênio • As causas da hipoxia incluem a redução do fluxo sanguíneo, a oxigenação inadequada do sangue devido à insuficiência cardiorrespiratória, e a redução da capacidade de transporte de oxigênio do sangue, como na anemia ou no envenenamento por monóxido de carbono ou após grave perda sanguínea. • Dependendo da gravidade do estado hipóxico, as células podem se adaptar, sofrer lesão ou morrer. Causas da lesão celular ➢Agentes físicos • Os agentes físicos que causam lesão celular incluem traumatismos mecânicos, extremos de temperatura, alterações bruscas da pressão atmosférica, radiação e choque elétrico. ➢Agentes químicos e drogas • Substâncias simples em condições hipertônicas; oxigênio; venenos (arsênico e cianeto); drogas sociais e terapêuticas; poluentes. ➢Agentes infecciosos • Vírus, bactérias, parasitas. Causas da lesão celular Causas da lesão celular ➢Reações imunológicas • Doenças autoimunes; reações imunes a agentes externos. ➢Defeitos genéticos • Redução do tempo de vida das células; defeitos enzimáticos nos erros inatos do metabolismo; susceptibilidade à lesão e ao defeito do DNA. ➢Desequilíbrio nutricional • Deficiência proteico-calórica; deficiência de vitaminas; deficiência nutricional autoinfligida; excesso de nutrientes. Necrose Apoptose Estímulos Anoxia, agentes bacterianos, químicos, físicos Fisiológicos: fatores de crescimento. Patológicos: vírus, radiação, fatores de crescimentos Morfologia Afeta grupo de células, edema intracelular, rompimento das organelas e da membrana Ocorre em células isoladas, organelas intactas, invaginação da membrana, enrugamento celular, formação de corpos apoptóticos Fragmentação do DNA Aleatória, ação de enzimas liberadas com ruptura das organelas Intranuclear, ação de endonucleases específicas Bioquímica Não requer energia, sem síntese de proteínas e não há controle genético Requer energia, síntese de proteínas e comando genético Reação Tecidual Inflamação local e conseqüências clínicas Sem inflamação e danos para o organismo • A tumefação celular surge quando as células se tornam incapazes de manter a homeostasia iônica e líquida e é resultante da falha da bomba de íons dependente de energia na membrana plasmática. • A degeneração gordurosa ocorre na lesão hipóxica e em várias formas de lesão metabólica ou tóxica. Ela é manifestada pelo surgimento de vacúolos lipídicos grandes no citoplasma. É observada principalmente em células envolvidas e dependentes do metabolismo de gordura, como os hepatócitos e as células miocárdicas. Lesão celular reversível A, Túbulos renais normais com células epiteliais viáveis. B, Lesão isquêmica inicial (reversível), mostrando em células ocasionais, bolhas na superfície, eosinofilia aumentada do citoplasma e tumefação celular. C, Necrose (lesão irreversível) de células epiteliais, com perda dos núcleos, fragmentação das células e extravasamento dos conteúdos. As alterações ultraestruturais da lesão celular reversível incluem: 1 . Alterações da membrana plasmática, como formação de bolhas, apagamento e perda das microvilosidades 2 . Alterações mitocondriais, incluindo tumefação e o aparecimento de pequenas densidades amorfas 3. Dilatação do retículo endoplasmático, com desprendimento do polissomas; 4. Alterações nucleares, com desagregação dos elementos granulares e fibrilares. Lesão celular reversível Necrose ▪Desnaturação de proteínas intracelulares e digestão enzimática das células lesadas letalmente; ▪ As células necróticas são incapazes de manter a integridade da membrana e seus conteúdos sempre extravasam (inflamação); ▪ Enzimas lisossomais e leucocitárias ▪ A digestão dos conteúdos celulares e a resposta do hospedeiro podem levar horas para se desenvolver e, portanto, pode não haver alterações detectáveis nas células nos primeiros momentos. (ex: infarto agudo do miocárcio – necrose 4 a 12 horas depois). Morfologia da necrose • Eosinofilia aumentada (diminuição do RNA e proteínas desnaturadas) • Aparência homogênea mais vítrea (perda do glicogênio) • Vacuolização (perda as organelas) • Cariólise, picnose e cariorrexe Morfologia da necrose Padrões de necrose tecidual • A necrose dos tecidos possui vários padrões morfológicos distintos, cujo reconhecimento é importante porque eles fornecem pistas sobre a causa básica. Necrose de coagulação • A necrose de coagulação é a forma de necrose tecidual na qual a arquitetura básica dos tecidos mortos é preservada, por pelo menos alguns dias. • A degradação das células mortas ocorre depois por ação leucocitária. • A isquemia causada por obstrução em um vaso que supre um tecido pode levar à necrose de coagulação, exceto no cérebro. • Uma área localizada de necrose de coagulação é chamada de infarto. • Ao contrário da necrose de coagulação, é caracterizada pela digestão das células mortas, resultando na transformação do tecido em uma massa viscosa líquida. • É observada em infecções bacterianas focais ou, ocasionalmente, nas infecções fúngicas (ação leucocitária). • O material necrótico é frequentemente amarelo cremoso devido à presença de leucócitos mortos e é chamado de pus. • A morte por hipoxia de células dentro do sistema nervoso central com frequência se manifesta como necrose liquefativa. Necrose liquefativa . • Em geral é aplicado a um membro, comumente a perna, que tenha perdido seu suprimento sanguíneo e que sofreu necrose (tipicamente necrose de coagulação), envolvendo várias camadas de tecido. • Quando uma infecção bacteriana se superpõe, ocorre mais necrose liquefativa por causa da ação das enzimas degradativas nas bactérias e nos leucócitos atraídos (originando a chamada gangrena úmida). Necrose gangrenosa • É encontrada habitualmente em focos de infecção tuberculosa; • Termo “caseoso” (semelhante a queijo) é derivado da aparência friável esbranquiçada, da área de necrose. • Ao exame microscópico, a área necrótica exibe uma coleção de células rompidas ou fragmentadas e restos granulares amorfos encerrados dentro de uma borda inflamatória nítida; essa aparência é característica de um foco de inflamação conhecido como granuloma. Necrose caseosa Pulmão tuberculoso• Ela se a refere áreas focais de destruição gordurosa, tipicamente resultantes da liberação de lipases pancreáticas ativadas na substância do pâncreas e na cavidade peritoneal. • Os ácidos graxos liberados combinam-se com o cálcio, produzindo áreas brancas gredosas macroscopicamente visíveis (saponificação). Necrose gordurosa Necrose gordurosa • É uma forma especial de necrose geralmente observada nas reações imunes que envolvem os vasos sanguíneos. • Esse padrão de necrose ocorre tipicamente quando complexos de antígenos e anticorpos são depositados nas paredes das artérias. • Os depósitos desses “imunocomplexos”, em combinação com a fibrina que tenha extravasado dos vasos, resulta em uma aparência amorfa e róseo-brilhante. Necrose fibrinóide Necrose fibrinoide na artéria • A resposta celular ao estímulo nocivo depende do tipo de lesão, sua duração e sua gravidade. • As consequências da lesão celular dependem do tipo, estado e adaptabilidade da célula lesada (ex. exposição ao CCL4). • A lesão celular é resultante de diferentes mecanismos bioquímicos que agem em vários componentes celulares essenciais. Mecanismos de lesão celular Mecanismos de lesão na membrana • Os radicais livres do oxigênio causam lesão às membranas celulares através da peroxidação lipídica. • Nas células, a produção de fosfolipídios pode ser reduzida como consequência de um defeito na função mitocondrial ou hipóxia. • Uma lesão celular acentuada está associada com o aumento da degradação dos fosfolipídios da membrana, provavelmente devido à ativação de fosfolipases endógenas por elevação dos níveis de Ca2+ no citosol e nas mitocôndrias. • Os filamentos do citoesqueleto funcionam como âncoras que conectam a membrana plasmática ao interior da célula. A ativação de proteases pelo cálcio citosólico aumentado pode danificar os elementos do citoesqueleto. Consequências da lesão de membrana • Danos à membrana mitocondrial. Os danos às membranas mitocondriais resultam na abertura dos poros de transição de permeabilidade mitocondrial levando ao decréscimo de ATP, e liberação de proteínas que disparam a morte por apoptose. • Danos à membrana plasmática. Os danos à membrana plasmática levam à perda do equilíbrio osmótico e influxo de líquidos e íons, bem como à perda dos conteúdos celulares. As células podem, também, perder metabólitos que são vitais para reconstituição do ATP, depletando, então, os estoques de energia. • Lesão às membranas lisossômicas resulta em extravasamento de suas enzimas para o citoplasma e ativação das hidrolases ácidas, em pH intracelular ácido da célula lesada (p. ex., célula isquêmica). Os lisossomos contêm RNases, DNases, proteases, fosfatases, glicosidases e catepsinas. A ativação dessas enzimas leva à digestão enzimática das proteínas, RNA, DNA e glicogênio e a célula morre por necrose. • As principais causas de depleção de ATP são a redução do suprimento de oxigênio e nutrientes, danos mitocondriais e a ação de algumas toxinas (p. ex., cianeto). • Fosfato de alta energia na forma de ATP é requerido virtualmente para todos os processos sintéticos e degradativos dentro da célula. Estes incluem o transporte na membrana, síntese de proteína e lipogênese. Depleção de ATP • A atividade da bomba de sódio na membrana plasmática dependente de energia (Na+, K+- ATPase ouabaína-sensível) é reduzida. A falha deste sistema de transporte leva à entrada de sódio e sua acumulação dentro das células e difusão do potássio para fora. O ganho final de soluto é acompanhado por um ganho isosmótico de água, causando tumefação celular e dilatação do RE. • A falência na bomba de Ca 2+ leva ao influxo de Ca2+, com efeitos danosos em vários componentes celulares. • O metabolismo de energia celular é alterado. Quando o suprimento de oxigênio às células é reduzido, como na isquemia, a fosforilação oxidativa cessa, resultando em decréscimo do ATP celular e aumento associado de monofosfato de adenosina. • Essas alterações estimulam as atividades da fosfofrutocinase e fosforilase, levando a uma taxa aumentada de glicólise anaeróbica, com o propósito de manter as fontes de energia da célula gerando ATP através do metabolismo da glicose derivada do glicogênio. • Em consequência, as reservas de glicogênio são rapidamente exauridas. • A glicólise anaeróbica resulta em acúmulo de ácido lático e fosfatos inorgânicos da hidrólise de ésteres de fosfato. Isso diminui o pH intracelular, resultando na redução da atividade de muitas enzimas celulares. • A depleção prolongada ou crescente de ATP causa o rompimento estrutural do aparelho de síntese proteica, manifestado como desprendimento dos ribossomos do retículo endoplasmático granular (REG) e dissociação dos polissomos, com consequente redução da síntese de proteína. • Nas células privadas de oxigênio ou glicose, as proteínas se tornam anormalmente dobradas e iniciam uma reação chamada de resposta de proteína não dobrada que pode culminar em lesão e morte celular. Tumefalção do RE Tumefação celular Perda de microvilosidades Bolhas Agregação da cromatina nuclear • As mitocôndrias podem ser danificadas por aumentos de Ca2+ citosólico, por espécies reativas de oxigênio e privação de oxigênio, sendo sensíveis a virtualmente todos os estímulos nocivos, incluindo hipoxia e toxinas. Além disso, mutações nos genes mitocondriais são a causa de algumas doenças herdadas. • A lesão mitocondrial frequentemente resulta na formação de um canal de alta condutância na membrana mitocondrial, chamado de poro de transição de permeabilidade mitocondrial. • A abertura desse canal leva à perda do potencial de membrana da mitocôndria, resultando em falha na fosforilação oxidativa e depleção progressiva de ATP, culminando na necrose da célula. Dano mitocondrial • Um dos componentes estruturais do poro de transição de permeabilidade mitocondrial é a proteína ciclofilina D, que é um alvo da droga imunossupressora ciclosporina (usada para impedir rejeição do enxerto). • As mitocôndrias também sequestram entre suas membranas internas e externas várias proteínas que ativam as vias apoptóticas, incluindo o citocromo c e proteínas que ativam indiretamente enzimas que induzem apoptose, chamadas caspases. • Normalmente, o cálcio livre no citosol é mantido em concentrações muito baixas (∼ 0,1 μmol), em comparação com os níveis extracelulares de 1,3 μmol, e a maior parte do cálcio intracelular está sequestrada nas mitocôndrias e no retículo endoplasmático. • A isquemia e certas toxinas causam um aumento da concentração do cálcio citosólico, inicialmente por causa da liberação do Ca2+ armazenado intracelularmente e, mais tarde, do cálcio que resulta do influxo aumentado através da membrana plasmática. Distúrbio homeostático do cálcio • O acúmulo de Ca2+ nas mitocôndrias leva à abertura dos poros de transição de permeabilidade mitocondrial e à deficiência na geração de ATP. • O aumento do cálcio citosólico ativa um número de enzimas, com efeitos celulares potencialmente prejudiciais. Essas enzimas incluem as fosfolipases, proteases, endonucleases e as ATPases. • O aumento dos níveis de Ca2+ intracelular resultam, também, na indução da apoptose, através da ativação direta das caspases e pelo aumento da permeabilidade mitocondrial. Acúmulo de radicais livres derivados do oxigênio • Os radicais livres são espécies químicas que possuem um único elétron não pareado em uma órbita externa. • A energia criada por essa configuração instável é liberada através de reações com moléculas adjacentes, como as substâncias químicas inorgânicas ou orgânicas – proteínas, lipídios, carboidratos, ácidos nucleicos – muitas das quais são componentes essenciais das membranas e núcleos celulares. • Quandoa produção de ERO aumenta ou quando os sistemas de remoção são ineficientes, o resultado é um excesso destes radicais livres que levam a uma condição chamada estresse oxidativo. • Normalmente, são produzidas nas células durante a respiração e geração de energia mitocondrial, mas são degradadas e removidas pelos sistemas celulares de defesa. • As ERO são produzidas também em grandes quantidades pelos leucócitos, particularmente neutrófilos e macrófagos, como mediadores para a destruição de micróbios, tecido morto e outras substâncias não desejadas. • As reações de redução-oxidação que ocorrem durante processos metabólicos normais. Durante o processo de respiração celular, são geradas pequenas quantidades de espécies intermediárias parcialmente reduzidas nas quais diferentes números de elétrons foram transferidos do O2, que incluem os radicais superóxido, o peróxido de hidrogênio e íons hidroxila. • Absorção de energia radiante (p. ex., luz ultravioleta, raios-X). A radiação ionizante pode hidrolisar a água em radicais livres hidroxila e hidrogênio. • Surtos rápidos de ERO são produzidos em leucócitos ativados, durante a inflamação (marcadores). • Metabolismo enzimático de substâncias químicas exógenas ou drogas podem gerar radicais livres que não são espécies reativas de oxigênio, mas produzem efeitos semelhantes. Origem dos EROs • Os metais de transição como o ferro e o cobre doam ou aceitam elétrons livres durante reações intracelulares e catalisam a formação de radicais livres como na reação de Fenton (H2O2 + Fe2+ → Fe3+ + OH + OH−). • O óxido nítrico (NO), um mediador químico importante gerado por células endoteliais, macrófagos, neurônios e outros tipos celulares, pode atuar como radical livre e também ser convertido no ânion peroxinitrito altamente reativo (ONOO−), bem como em NO2 e NO3−. • Os radicais livres são naturalmente instáveis e decompõem-se espontaneamente. O superóxido, por exemplo, é instável e decompõe-se (sofre dismutação) espontaneamente em oxigênio e peróxido de hidrogênio na presença de água. • Antioxidantes que bloqueiam o início da formação de radicais livres ou os inativam (vitaminas lipossolúveis E e A, bem como o ácido ascórbico e glutationa no citosol). • O ferro e o cobre podem catalisar a formação de espécies reativas de oxigênio. Os níveis desses metais reativos são reduzidos por ligação dos íons a proteínas de armazenamento e transporte (p. ex., transferrina, ferritina, lactoferrina e ceruloplasmina). • Uma série de enzimas atua como sistemas de remoção de radicais livres. Catalase, presente nos peroxissomos, que decompõe o H2O2 (2H2O2→ O2+ 2H2O). Superóxido dismutases (SODs) são encontradas em muitos tipos celulares e convertem o superóxido em H2O2 (2O + 2H → H2O2 + O2). Remoção dos EROs • Peroxidação lipídica das membranas. Na presença de O2, os radicais livres causam peroxidação dos lipídios dentro das membranas plasmáticas e das organelas. • A lesão oxidativa é desencadeada quando as ligações duplas em ácidos graxos insaturados dos lipídios da membrana são atacadas por radicais livres derivados do O2, particularmente por OH•. • As interações lipídio-radical livre geram peróxidos, que são instáveis e reativos, e sobrevém uma reação em cadeia autocatalítica (denominada propagação), que pode resultar em lesão extensa das membranas. Efeitos patológicos dos radicais livres • Modificação oxidativa das proteínas. Os radicais livres promovem a oxidação das cadeias laterais de aminoácidos, formação de ligações cruzadas proteína-proteína (p. ex., pontes dissulfeto) e oxidação do esqueleto da proteína. • A modificação oxidativa de proteínas pode lesar os sítios ativos das enzimas, romper a conformação de proteínas estruturais e intensificar a degradação pelos proteossomas de proteínas não dobradas ou anormalmente dobradas, gerando destruição em toda célula. Efeitos patológicos dos radicais livres • Lesões do DNA. Os radicais livres são capazes de causar a quebra dos filamentos únicos e duplos do DNA, da ligação cruzada dos filamentos e a formação de complexos de adição (envelhecimento e neoplasias). O antigo conceito sobre radicais livres era de que estes causam lesão celular e morte por necrose e, de fato, a produção de espécies reativas de oxigênio é uma introdução à necrose. Contudo, agora está claro que os radicais livres podem, também, disparar a apoptose. Efeitos patológicos dos radicais livres • Espécies reativas de oxigênio. • Diminuição da síntese de fosfolipídios. Nas células, a produção de fosfolipídios pode ser reduzida como consequência de um defeito na função mitocondrial ou hipoxia, ambos diminuindo a produção de ATP. • Aumento da degradação dos fosfolipídios. • Anormalidades citoesqueléticas. Defeitos na permeabilidade das membranas • As células possuem mecanismos que reparam as lesões ao DNA, porém se o dano é muito grave para ser corrigido (p. ex., após exposição do DNA a drogas nocivas, radiação ou estresse oxidativo), a célula inicia um programa de suicídio que resulta em morte por apoptose. • Uma reação semelhante é iniciada por proteínas impropriamente dobradas, as quais podem ser resultantes de mutações herdadas ou desencadeadores externos, como os radicais livres. Danos ao DNA e proteínas Correlações Clínico- patológicas Lesão isquêmica e hipóxia • A hipoxia, que se refere à redução do oxigênio disponível, pode ocorrer em uma variedade de contextos clínicos. • Ao contrário, na isquemia o suprimento de oxigênio e nutrientes é diminuído, mais frequentemente como consequência de obstrução mecânica no sistema arterial. • Ao contrário da hipoxia, durante a qual a produção de energia através da glicólise anaeróbica continua, a isquemia também compromete a distribuição de substratos para a glicólise. A isquemia tende a causar lesão celular e tecidual mais rápida e intensa que a hipoxia na ausência de isquemia. Efeitos da lesão Isquêmica 1. Quando a tensão de oxigênio dentro da célula diminui, ocorre perda da fosforilação oxidativa e diminuição da geração de ATP. 2. A depleção de ATP resulta em falha da bomba de sódio, com perda de potássio, influxo de sódio e água e tumefação celular. 3. Ocorre também influxo de cálcio, com muitos dos seus efeitos deletérios. 4. Há uma perda progressiva de glicogênio e redução da síntese de proteínas. 5. Neste estágio, as consequências funcionais podem ser graves. 1. O músculo cardíaco cessa a contração dentro de 60 segundos de oclusão coronária. 2. Se a hipoxia continuar, a piora da depleção de ATP causará degeneração adicional. 3. O citoesqueleto se dispersa, levando à perda de características ultraestruturais e formação de “bolhas” na superfície celular. 4. “Figuras de mielina”, derivadas das membranas celulares em degeneração, podem ser vistas dentro do citoplasma (em vacúolos autofágicos) ou no meio extracelular. 5. as mitocôndrias estão geralmente tumefeitas, como consequência d perda do controle do volume nessas organelas; o retículo endoplasmático permanece dilatado e toda a célula está nitidamente tumefacta, com altas concentrações de água, sódio e cloreto e uma concentração reduzida de potássio. Se o oxigênio for restaurado, todas essas perturbações são reversíveis. Infarto agudo do miocárido Se a lesão prosseguir... 1. A lesão irreversível está associada morfologicamente com a intensa tumefação das mitocôndrias, lesão extensa das membranas plasmáticas e tumefação dos Lisossomos. 2. Densidades amorfas, grandes e floculentas se desenvolvem na matriz mitocondrial. No miocárdio, essas são as indicações de lesão irreversível e podem ser observadas de 30 a 40 minutos após a isquemia. 3. A morte é principalmente por necrose, mas a apoptose também contribui; 4. Os componentes celulares são progressivamente degradadose há um extravasamento difuso das enzimas celulares para o espaço extracelular e, de modo oposto, entrada de macromoléculas extracelulares do espaço intersticial para dentro das células que estão morrendo 5. Finalmente, as células mortas podem ser substituídas por grandes massas compostas de fosfolipídios na forma de figuras de mielina. Estas, então, são fagocitadas por leucócitos ou degradadas posteriormente em ácidos graxos. A calcificação desses resíduos de ácidos graxos pode ocorrer, com formação de sais de cálcio. • O extravasamento para o sangue, de enzimas intracelulares e outras proteínas, através da membrana plasmática anormalmente permeável, fornece uma importante indicação clínica de morte celular (creatina-cinase MB e troponina do músculo cardíaco). • Uma nova lesão pode ser iniciada durante a reoxigenação devido a uma produção aumentada de espécies reativas de oxigênio e nitrogênio pelas células endoteliais, do parênquima e dos leucócitos infiltrantes. • Por razões desconhecidas, alguns anticorpos IgM possuem uma tendência de se depositarem em tecidos isquêmicos, e quando o fluxo sanguíneo é reiniciado, as proteínas do complemento ligam-se aos anticorpos depositados, são ativadas e acentuam a inflamação e a lesão celular. Lesão de isquemia-reperfusão APOPTOSE Apoptose • A apoptose é uma via de morte celular induzida por um programa de suicídio estritamente regulado no qual as células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam seu próprio DNA e as proteínas nucleares e citoplasmáticas. • As células apoptóticas se quebram em fragmentos, chamados corpos apoptóticos, que contêm porções do citoplasma e núcleo – membrana intacta • As células mortas e seus fragmentos são rapidamente devorados, antes que seus conteúdos extravasem, e desse modo a morte celular por esta via não inicia uma resposta inflamatória no hospedeiro. Apoptose em situações fisiológicas ➢Destruição programada de células durante a embriogênese; ➢Involução de tecidos hormônio-dependentes após supressão do hormônio; ➢Perda de populações celulares proliferativas; ➢Eliminação de células autorreativas. ➢Morte de células que já cumpriram seu papel. Embriogênese e organogênese Regressão da resposta imune Apoptose em situações patológicas A apoptose elimina células que são lesadas de modo irreparável, sem produzir reação do hospedeiro, limitando, assim, lesão tecidual paralela. Lesão de DNA. A radiação, as drogas citotóxicas anticâncer e a hipoxia, 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. Danos ao DNA Reparo Apoptose Acúmulo de danos ao DNA, se não forem resolvidos, contribuem para o tumorigênese. Acúmulo de proteínas anormalmente dobradas. As proteínas impropriamente dobradas podem surgir de mutações nos genes que codificam estas proteínas ou devido a fatores extrínsecos, como a lesão causada por radicais livres. Morte celular em certas infecções, particularmente as infecções virais, nas quais a perda de células infectadas é devida em grande parte à apoptose que pode ser induzida pelo vírus (como nas infecções por adenovírus e vírus da imunodeficiência humana) ou pela resposta imune do hospedeiro (como na hepatite viral) – linfócitos T citotóxicos ou citolíticos. Etiopatogênese Fatores intrínsecos (mitocondriais): Aumento da permeabilidade das mitocôndrias Fatores extrínsecos (citoplasmáticos): Receptor da morte (Fas-FasL) Resposta imune TNF- receptor Irradiações, Estresse oxidativo, Agressão química e Hipóxia Caspases Apoptossomo Ca2+ Irradiações, Estresse oxidativo, Agressão química e Hipóxia Caspases Apoptossomo Ca2+ Morfologia Características bioquímicas da apoptose 1. Ativação das Caspases. Uma característica específica da apoptose é a ativação de vários membros de uma família de cisteína proteases denominados caspases. • A família caspase, agora incluindo mais de 10 membros, pode ser funcionalmente dividida em dois grupos – desencadeador e executor – dependendo da ordem na qual são ativados durante a apoptose. As caspases desencadeadoras incluem caspase-8 e caspase-9. Várias outras caspases, incluindo caspase-3 e caspase-6, agem como executoras. Características bioquímicas da apoptose Características bioquímicas da apoptose Características bioquímicas da apoptose Irradiações, Estresse oxidativo, Agressão química e Hipóxia Liberação de citocromo c no citoplasma Recruta e ativa caspase 9 (iniciadora) Cliva e ativa caspase 3 (executora) Características bioquímicas da apoptose pela via extrínseca Quebra do DNA e Proteína. As células apoptóticas exibem quebras típicas do DNA em grandes fragmentos de 50 a 300 quilobases. Subsequentemente, há clivagem do DNA por endonucleases dependentes de Ca2+ e Mg2+ em fragmentos que são múltiplos de 180 a 200 pares de bases, refletindo clivagem entre subunidades nucleossômicas. Características da apoptose Ensaio do cometa – clivagem do DNA Características da apoptose Características da apoptose