Proliferação Celular e Apoptose

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Proliferação celular e apoptose 
MSc. Marcos G. S. Gouveia 
Objetivos 
• Entender a fisiopatologia relacionada com a proliferação 
celular. 
• Conhecer a dinâmica do desenvolvimento de novos fármacos. 
• Descrever a proliferação celular e o ciclo celular. 
• Conhecer a ação do importante papel regulador do Cálcio. 
• Relatar as ações dos fatores de crescimento e das integrinas. 
• Explicar o processo de apoptose. 
• Descrever a ação das caspases. 
• Compreender os princípios do bioensaio. 
• Analisar o desenvolvimento de novos fármacos. 
• Avaliar os ensaios clínicos. 
 
Princípios gerais da fisiopatologia 
relacionada com a proliferação celular 
 
 
 
 
 
 
 • Na angiogênese (desenvolvimento de novos 
vasos sanguíneos) ocorre a proliferação celular. 
• Todas as células precisam de suprimento 
adequado e da retirada de resíduos tóxicos para 
sobreviver. 
• capilares sanguíneos que penetram os tecidos 
e suprem as células mais próximas. 
Angiogênese 
Definição 
• Proliferação celular – ocorre continuamente no 
corpo humano. 
• Bilhões de novas células são geradas 
diariamente a partir das células existentes. 
• São removidas por apoptose (morte celular 
programada). 
Fisiopatologia 
• A proliferação celular está envolvida: 
▫ Crescimento de tecidos e órgãos; 
▫ Reposição das células (eritrócitos e leucócitos); 
▫ Reparo e regeneração após lesão; 
▫ Inflamação aguda e crônica; 
▫ Hipertrofia e na hiperplasia; 
 
Hipertrofia e Hiperplasia 
• O tecido adiposo cresce de duas maneiras: com o 
aumento do número de células (hiperplasia), ou 
com o aumento do tamanho das células já 
presentes (hipertrofia). 
• O ganho de peso pode ser por hipertrofia, 
hiperplasia, ou pela combinação dos dois. 
Proliferação celular e ciclo celular 
• As células em divisão passam por um ciclo 
celular durante o qual todas as células 
constituintes são duplicadas, originando duas 
células filhas. 
G0, G1, S e G2 fazem parte da intérfase, 
enquanto M representa a mitose 
 
Para que o ciclo seja iniciado, uma seqüência ordenada de 
eventos necessita ocorrer, determinando o processo de 
divisão: 
 
1) Ligação de um fator de crescimento a um receptor 
específico na membrana plasmática; 
2) Ativação deste receptor (proteína transmembrana), que 
ativa proteínas transdutoras de sinais presentes no 
citoplasma através do domínio interno do receptor; 
3) Transmissão do sinal, por estas proteínas transdutoras, 
até o núcleo; 
4) Ativação de proteínas regulatórias nucleares; 
5) Iniciação e progressão do ciclo celular. 
Fisiopatologia 
• A Apoptose está envolvida: 
▫ Na embriogênese (eliminação de células 
redundantes); 
▫ Desenvolvimento da autotolerância no sistema 
imunológico; 
▫ Regressão das células da glândula mamária após a 
lactação; 
▫ Renovação do revestimento intestinal; 
▫ Morte dos neutrófilos (função na inflamação); 
Fisiopatologia 
▫ Fisiopatologia do câncer: age como defesa contra 
mutações, eliminando as células com DNA 
anormal que poderiam tornar-se malignas. 
▫ Fisiopatologia das doenças autoimunes, 
neurodesgenerativas , cardiovasculares e AIDS; 
 
 
Desenvolvimento de novos fármacos 
• Diversas abordagens moleculares estão em fase 
de investigação. 
▫ Há atualmente 209 novas drogas sendo 
investigadas, inclusive em Fase de estudo III. A 
maioria delas, baseadas nos progressos realizados 
no conhecimento da biologia da célula cancerosa, 
se refere ao uso de alvos seletivos para atuação dos 
agentes antitumorais. 
• Ler texto Abordagem molecular no desenvolvimento de 
fármacos anti-tumorais. 
Ação dos fatores de crescimento e das 
integrinas 
• Os fatores de crescimento podem ser divididos 
em duas grandes classes: 
▫ Ampla especificidade - atuam sobre muitos 
receptores e conseqüentemente sobre muitas 
classes de células (ex: PDGF – fator de 
crescimento derivado das plaquetas, EGF – fator 
de crescimento epidérmico, VEGF – fator de 
crescimento vascular endotelial, FGF – fator de 
crescimento fibroblástico); 
▫ Estreita especificidade - atuam sobre células 
específicas. 
Controladores Positivos do Ciclo 
Celular 
• Estimulam a progressão da célula no ciclo celular, a fim 
de que ocorra a divisão normal em duas células-filhas. 
CDKs (Cinases Dependentes de Ciclina) 
• Estão presentes durante todo o ciclo celular, mas só são 
ativadas em determinadas fases, quando ligadas às 
ciclinas. 
• Este complexo CDK-ciclina fosforila proteínas 
específicas. 
• Ex: A proteína Rb é fosforilada pelo complexo CDK- 
ciclina, tornando-se inativa e liberando proteínas de 
regulação gênica, o que permite a progressão do ciclo. 
Ciclinas 
• São assim chamadas porque suas quantidades 
variam periodicamente durante o ciclo celular. 
São sintetizadas somente em fases específicas, 
de acordo com a necessidade, e destruídas após 
a sua utilização. 
• Ligam-se às CDKs para que possam juntas 
exercer suas funções. 
Controladores Negativos do Ciclo 
Celular 
• Atuam inativando as funções dos controladores positivos, o 
que leva a célula à parada no ciclo celular e à apoptose (morte 
programada). 
• CKIs (Inibidores de Cinase dependente de Ciclina) 
• São proteínas que interagem com CDKs ou complexos ciclina-
CDK, bloqueando sua atividade de cinase. As cinases não mais 
fosforilam proteínas, o que determina parada do ciclo. 
• As CKIs podem ser de dois tipos: 
- específicas (ex: p15, p16, p18, p19): são seletivas 
sobre os complexos ciclina D-CDK4 e ciclina D-CDK6, 
que atuam em G1. 
- inespecíficas (ex: p21, p27, p53, p57): atuam sobre 
diversos tipos de complexos ciclina-CDK. 
• Complexo ubiquitina 
• Degrada ciclinas e outras proteínas, impedindo a 
progressão do ciclo celular. 
• Fosfatases 
• Atuam na desfosforilação de CDKs e complexos 
ciclina-CDKs, tornando-os inativos. 
 
Apoptose e ação das caspases. 
 
• Apoptose -"morte celular programada" (a definição 
correta é "morte celular não seguida de autólise") é 
um tipo de "auto-destruição celular" que ocorre de 
forma ordenada e demanda energia para a sua 
execução (diferentemente da necrose). 
• Está relacionada com a manutenção da homeostase 
e com a regulação fisiológica do tamanho dos 
tecidos, mas pode também ser causada por um 
estímulo patológico (como a lesão ao DNA celular). 
 
• A apoptose é um mecanismo útil para manter o equilíbrio 
interno dos organismos multicelulares, e pode ocorrer 
fisiologicamente em humanos nos seguintes casos: 
• No desenvolvimento embrionário. 
• Em casos de corte no suprimento de hormonas 
estimulatórias. Ex. Ôvários na menopausa. 
• Renovação de células lábeis, isto é, em tecidos cujas 
células se renovam constantemente. Ex. epitélio que reveste a 
pele. 
• Apoptose estimulada pelo linfócito T citotóxico. Nestes 
casos a apoptose ocorre quando uma célula do organismo é 
infectada por um vírus e passa a apresentar antígenos deste 
vírus em sua membrana. As células T citotóxicas reconhecerão 
este antígeno e induzirão a apoptose na célula infectada. 
• Após uma resposta imunológica do indivíduo a um 
agente biológico, é preciso que haja eliminação da 
superpopulação de leucócitos que foram usados na defesa do 
organismo. O mecanismo para essa eliminação é a apoptose. 
 
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1f/Apoptosis-blank.png
Apoptose por Causas Patológicas 
• Indução à apoptose por lesão do material 
genético celular. Isto pode ser causado por 
estímulos radioativos, químicos ou virais. Quando a 
lesão causada é maior que a capacidade da célula de 
revertê-la, é mais seguro para o organismo que o 
programa de morte celular seja ativado, já que a 
multiplicação de uma célula mutante pode dar 
origem a tumores. 
• Lesão por isquemia ou hipóxia moderadas 
podem levar as células de determinado tecido tanto 
à necrose quanto à apoptose. Muitos estímulos à 
morte celular por necrose também desencadeiam a 
morte celular por apoptose. 
 
Fenômenos que culminam com a 
mortecelular programada são: 
 • Diminuição da célula com agregação dos 
componentes celulares, o que deixa a célula bastante 
eosinofílica. 
• O núcleo celular muda de aspecto, a cromatina se 
prende à carioteca e toma um aspecto mais denso, 
além disso pode ocorrer a fragmentação do núcleo 
(cariorréxis). 
• Formam-se bolhas de citoplasma partindo da 
membrana plasmática celular que se desprendem e 
formam corpos apoptóticos. Eles serão então 
reconhecidos e fagocitados por leucócitos. Alguns 
destes corpos apoptóticos podem conter fragmentos 
de material genético. 
 
Vias apoptóticas 
• Via mitocondrial – ativada pelos receptores de 
morte celular e por lesão do DNA. 
• Via dos receptores de morte – receptores de 
morte + caspases iniciadoras (caspase 8) e 
efetuadoras (caspase 3). 
• Via mitocondrial – após lesão DNA – 
estimula a mitocôndria a liberar citocromo. 
Ativa a ação das caspase 9 iniciadora e caspase 
3 efetuadora. Alteram a funcionalidade 
mitocondrial, fechando esta via. 
//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4b/Morfologia_apoptose.png
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 especifidade incomum entre proteases. 
• Caspases são essenciais na apoptose celular. 
• Algumas caspases também são necessárias no sistema 
imune, para a maturação das citocinas. 
• Falhas na apoptose são uma das contribuições principais 
para o desenvolvimento de tumores e doenças auto-
imunes; somando-se isto à apoptose indesejada que 
ocorre na isquemia ou mal de Alzheimer, despertou-se 
rapidamente interesse nas caspases como alvos 
terapêuticos desde que foram descobertas em meados da 
década de 90. 
 
Tipos de proteínas caspase 
 
• Existem dois tipos de caspases: caspases 
iniciadoras e caspases efetoras. 
• Caspases iniciadoras (por exemplo caspase-8, 
caspase-9) clivam pro-formas inativas de caspases 
efetoras, ativando-as; 
• caspases efetoras (por exemplo caspase-3, caspase-
7) por sua vez clivam outros substratos protéicos da 
célula resultando no processo apoptótico. 
• A iniciação da reação em cascata é regulada por 
inibidores de caspases. Onze caspases já foram 
identificadas em humanos. 
 
A cascata das caspases 
 
• Caspases são reguladas num nível pós-
traducional, assegurando que possam ser 
rapidamente ativadas. 
• A clivagem e a inativação por uma 
caspase possibilita que CAD (caspase 
ativada) entre no núcleo e fragmente o 
DNA, causando a característica 'escada 
de DNA' vista nas células apoptóticas. 
 
Princípios do bioensaio 
• Medir a ação dos fármacos; 
• Novos fármacos (experimental) são testados, 
comparados com a ação dos já existentes 
(controle). 
• Resposta do fármacos: gradual e tudo ou nada. 
Resposta gradual 
• Dois agentes atuam no mesmo receptor, com a 
mesma atividade intrínseca – as curvas dose 
resposta serão paralelas e suas potência 
relativas. 
Resposta Tudo ou Nada 
• A resposta é expressa na porcentagem de 
indivíduos que apresentam a resposta. 
• Quando observado no gráfico, as curvas não 
serão paralelas por não possuírem mecanismos 
de ação parecidos. 
• Bioensaio comparativo – comparar a atividade 
biológica de fármacos diferentes. 
Desenvolvimento de novos fármacos 
• Antes de obter a licença do novo fármacos para a 
comercializ~ção: 
▫ Testado – eficácia e toxicidade 
▫ Testes pré-clínicos – seres humanos 
 Ética em pesquisa 
Testes Clínicos em Seres Humanos 
• Fase 1 – medida da atividade farmacológica, 
farmacocinética e efeitos colaterais em 
voluntários sadios. 
• Fase II – estudo piloto – em grupos pequenos de 
pacientes. 
• Fase III – Ensaios formais com grande números 
de pacientes para verificar a eficácia e os 
possíveis efeitos colaterais. 
• Fase IV – seguimento pós-comercialização. 
Ensaios clínicos 
• Objetivo de obter uma avaliação objetiva de dois 
ou mais métodos de tratamento. 
• Princípios dos ensaios clínicos: 
▫ Alocação aleatória dos pacientes para os grupos 
teste e controle; 
▫ Um desenho duplo-cego 
FIM