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SUMÁRIO 1. Introdução ..................................................................... 3 2. Mecanismos das lesões celulares ....................... 8 3. Necrose ........................................................................14 4. Apoptose .....................................................................22 5. Autofagia .....................................................................31 Referências bibliográficas ........................................33 3MORTE CELULAR 1. INTRODUÇÃO A lesão celular é decorrente de um intenso processo de estresse com o qual a célula não é capaz de lidar ou quando elas são expostas a agentes perniciosos. A lesão pode cursar por um estágio reversível até culminar na morte célula, caracterizada por sua completa inativação da célula. LESÃO CELULAR Lesão reversível Lesão irreversível Adaptação Necrose Apoptose Célula normal (homeostasia) Estímulos nocivos Estresse Leve, transitória Intensa, progressiva Incapacidade de se adaptar Morte celular KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. CONCEITO: Lesão celular reversível: é caracterizada, inicialmente, por alte- rações funcionais e morfológicas que podem ser reversíveis caso a fonte no- civa seja retirada. A lesão celular rever- sível pode ser caracterizada por redução na quantidade de adenosina trifosfato (ATP) e edema celular causado por alte- rações na concentração de íons e influxo de água. Lesão irreversível e morte celular: qua- dro causado pela progressão do dano, em que a lesão se torna irreversível e a célula não apresenta mais meios de se recuperar. Em outras palavras, lesão ce- lular irreversível significa a morte celular. 4MORTE CELULAR destacar três lesões que acometem o núcleo celular, o que de forma indi- reta, interfere na maquinaria biológica da célula. São as seguintes: • Picnose celular: condensação ge- neralizada do núcleo, o qual passa a apresentar um aspecto puntifor- me. Além do encolhimento do nú- cleo, percebe-se um aumento da basofi lia da cromatina. • Cariorréxis: fragmentação do nú- cleo e do material genético por ele abrigado. • Cariólise: dissolução do material genético, fazendo com que o nú- cleo apresente um aspecto pálido. É caracterizada por uma diminui- ção da basofi lia da cromatina, alte- ração que possivelmente refl ete a atividade da DNAse. Estímulos nocivos persistentes ou excessivos levam a célula a cruzar o limiar da lesão irreversível. A lesão ir- reversível, na maioria dos casos, está associada à morte celular. Esta morte pode ser causada, entre outros mo- tivos, por rompimento da membrana celular, por edema lisossomal, por va- cuolização das mitocôndrias com re- dução da capacidade de gerar ATP, etc. Estruturas laminares compostas de grandes massas de fosfolipídios (as fi guras de mielina) derivadas das membranas danifi cadas das organe- las e da membrana plasmática apa- recem inicialmente durante o estágio reversível e se tornam mais pronun- ciadas nas células que sofreram dano irreversível. Vale salientar também que, entre es- sas lesões irreversíveis, podemos 5MORTE CELULAR Alterações de núcleo MORTE CELULAR NECROSE e APOPTOSE Provocadas por alta intensidade ou baixa intensidade prolongada Lesões irreversíveis Danos em estruturas vitais, tumefação das mitocôndrias e membrana plasmática PICNOSE CARIÓLISE CARIORREXE Contração e condensação da cromatina; núcleo basofílico (rosado) Ausência de núcleo celular Núcleo fragmentado e disperso no citoplasma 6MORTE CELULAR Células que sofreram lesões irrever- síveis invariavelmente sofrem altera- ções morfológicas que são reconhe- cidas como morte celular. Existem dois tipos de morte celular, a necrose e a apoptose que diferem quanto a sua morfologia, mecanismos e pa- péis que desempenham nas doenças e fisiologia. Enquanto que a necrose é sempre um processo patológico, a apoptose ocorre em várias funções normais e não está necessariamente associada à lesão celular. Cabe ain- da diferenciar a autólise das demais modalidades de morte celular. • Necrose: ocorre quando o dano às membranas é muito severo, de modo que as enzimas lisossô- micas entram no citoplasma e di- gerem a célula e os componentes celulares extravasam. Admite-se que um tecido seja classificado como necrosado quando este re- presenta apenas uma área restrita que se encontra circundando por tecido vivo, ou seja, um tecido ne- crosado se restringe a apenas uma área de necrose contida em um organismo vivo. É caracterizada ainda por causar inflamação no te- cido circunjacente. Ex: o infarto do miocárdio gera uma área restrita de tecido morto no contexto de um organismo vivo. A necrose é sem- pre causada por um fator externo e patológico, como uma isquemia, por exemplo. • Apoptose: ocorre quando os es- tímulos nocivos danificam o DNA, o qual induz a dissolução nucle- ar sem perda total da integridade das membranas. A apoptose é, Lesão celular Alterações morfológicas e funcionais Ocorre nos estágios iniciais da lesão Formas leves de lesão Lesão reversível Lesão irreversível Apoptose Necrose TAMANHO DA CÉLULA NÚCLEO MEMBRANA PLASMÁTICA CONTEÚDOS CELULARES INFLAMAÇÃO ADJACENTE Aumentado (tumefação) Picnose Cariorrexe Cariólise Rompida Digestão enzimática; extravasam da célula Frequente Reduzido (retração) Fragmen- tação em nucleosso- mos Intacta; estrutura alterada Intactos; podem ser liberados nos corpos apoptóticos Não 7MORTE CELULAR portanto, a via de morte celular que é induzida por um programa intra- celular altamente regulado, no qual as células destinadas a morrer ati- vam enzimas que degradam seu DNA nuclear e as proteínas cito- plasmáticas. A apoptose, diferen- temente da necrose, é causada por fatores internos, caracterizados por uma auto programação de destrui- ção celular. As enzimas envolvidas com a apoptose são as chamadas caspases. Diferentemente da ne- crose, não causa infl amação. • Autólise: destruição da massa ce- lular que ocorre post-mortem. CARACTERÍSTICA NECROSE APOPTOSE Tamanho celular Aumento (tumefação) Reduzido (retração) Núcleo Picnose cariorrexe cariólise Fragmentação em fragmentos do tamanho de nucleossomos Membrana plasmática Rompida Intacta; estrutura alterada, especialmente a orientação dos lipídios Conteúdo celular Digestão enzimática, escapa da célula Intacta; são liberados em corpos apoptóticos Infl amação adjacente Frequente Nenhuma Papel fi siológico ou patológico Invariavelmente patológi- ca (resultado da lesão celular irreversível) Frequentemente fi siológica, forma de eliminação de células indesejáveis; pode ser patológica após alguns tipos de lesão celular, especialmente danos ao DNA Tabela 1. Características da necrose e da apoptose. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013 8MORTE CELULAR Figura 2. Características celulares da necrose (esquerda) e da apoptose (direita). Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. Lesão reversível Recuperação Tumefação do retículo endoplasmático e das mitocôndrias Bolhas da membrana Figura de mielina Lesão progressiva Figura de mielina Ruptura da membrana plasmática, organelas e núcleo; liberação de conteúdo Célula normal Necrose Densidades amorfas nas mitocôndrias Célula normal Apoptose Condensação de cromatina Bolhas da membrana Fragmentação celular Corpo apoptótico Fagócito Fagocitose de células apoptóticas e seus fragmentos Inflamação 2. MECANISMOS DAS LESÕES CELULARES Os mecanismos bioquímicos respon- sáveis pela lesão celular são comple- xos. Entretanto, existem vários prin- cípios que são relevantes na maioria das lesões celulares: • A resposta celular a estímulos no- civosdepende do tipo da lesão, sua duração e gravidade. • As consequências da lesão celular dependem do tipo, estado e grau de adaptação da célula danifica- da. O estado nutricional e hormo- nal da célula e suas necessidades metabólicas são importantes na resposta às lesões. • A lesão celular resulta de anormali- dades funcionais e bioquímicas em um ou mais componentes essen- ciais: fosforilação oxidativa e pro- dução de ATP; membranas celula- res; síntese proteica; citoesqueleto; integridade do componente gené- tico da célula. 9MORTE CELULAR Figura 3. Principais mecanismos bioquímicos e sítios de lesão celular. Fonte: Adaptado de KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. LESÃO CELULAR ↑ CÁLCIO INTRACELULAR Múltiplos efeitos de cascata LESÃO DA MEMBRANA DANO MITOCONDRIAL ↓ ATP ↑ RADICAIS LIVRES Lesão aos lipídios, proteínas e DNA ↑ Permeabilidade mitocondrial Ativação de múltiplas enzimas celulares Membrana lisossômica Membrana plasmática Digestão enzimática dos componentes celulares Perda de componentes celulares Diminuição do ATP A diminuição do ATP e a redução de sua síntese estão frequentemente associadas a lesões hipóxicas e quí- micas (tóxicas). Esta diminuição é ex- tremamente maléfica à célula, uma vez que o fosfato de alta energia, na forma de ATP, é necessário para vá- rios processos sintéticos e de degra- dação na célula: transporte de mem- brana, síntese proteica, lipogênese e reações de deacilação-reacilação, necessárias para as alterações que ocorrem com os fosfolipídios. A redução do ATP a menor que 5% a 10% dos níveis normais tem efei- to disseminados em muitos sistemas celulares críticos. A atividade da bomba de sódio da membrana plasmática dependente de energia (Na+ /K+ - ATPase) está reduzida. Uma falha nesse sistema causa acúmulo intracelular de sódio e perda de potássio da célula. Este só- dio intracelular atrai a água do líquido intersticial, gerando edema celular e dilatação do retículo endoplasmático. Se o suprimento de oxigênio para célula é reduzido, a fosforilação oxi- dativa fica dependente da glicólise anaeróbica para a produção de ener- gia. Esta glicólise resulta, além de uma redução brusca dos depósitos de gli- cogênio celular, em um acúmulo de ácido lático e fosfato inorgânicos, re- duzindo o pH intracelular, resultando 10MORTE CELULAR na diminuição da atividade de muitas enzimas celulares além da condensa- ção da cromatina nuclear. A deficiência da bomba de Ca2+ re- sulta no influxo de cálcio, o qual, em excesso, passa a exercer efeito de- letério para vários componentes celulares. Com a diminuição prolongada do ATP, ocorre uma ruptura estrutural dos mecanismos de síntese proteica manifestada pelo deslocamento dos ribossomos do retículo endoplasmá- tico granular e dissociação dos polis- somos em monossomos. Finalmente, ocorre um dano irreversível às mem- branas mitocondriais e lisossomais, levando a necrose celular. Dano mitocondrial Figura 4. Papel da mitocôndria na lesão e morte celular. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Rob- bins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. 11MORTE CELULAR As mitocôndrias tornam-se alvos im- portantes para virtualmente todos os tipos de estímulos nocivos, incluindo as toxinas e a hipóxia. Elas podem ser danifi cadas pelo aumento do Ca2+ no citosol, pelo estresse oxidativo, pela degradação dos fosfolipídios pe- las vias da fosfolipase A2 e da esfi n- gomielina, e pelos produtos de degra- dação dos lipídios derivados dessas reações, tais como os ácidos graxos livres e a ceramida. A lesão mitocondrial geralmente cau- sa a formação de um canal de alta condutância, chamado poro de tran- sição de permeabilidade mitocon- drial, na membrana mitocondrial in- terna. Apesar de ser reversível nos estágios iniciais, este poro torna-se permanente caso o estímulo nocivo persista. Como a manutenção do po- tencial de membrana é crítico para a fosforilação oxidativa da mitocôndria, o poro de transição de permeabilida- de mitocondrial signifi ca uma senten- ça de morte para a célula. O dano mitocondrial pode ainda es- tar associado ao extravasamento do citocromo C (componente integral da cadeia de transporte de elétrons) no citosol. Fluxo intracelular de cálcio e perda da hemostasia do cálcio Os íons cálcio são importantes me- diadores da lesão celular. A isquemia e certas toxinas causam um aumen- to inicial da concentração de cálcio no citosol devido ao infl uxo de Ca2+ através da membrana plasmática e li- beração do Ca2+ das mitocôndrias e do retículo endoplasmático. Esse aumento intracelular de Ca2+, por sua vez, ativa várias enzimas que possuem efeitos celulares deletérios em potencial: ATPases (reduzindo ainda mais os níveis de ATP), fosfo- lipases e as endonucleases. O au- mento de níveis intracelulares Ca2+ também causa um aumento na per- meabilidade mitocondrial, ativação de caspases e induz a apoptose. 12MORTE CELULAR Figura 5. O papel do aumento do cálcio citosólico na lesão celular. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. Acúmulos de radicais livres derivados do oxigênio As células geram energia reduzin- do o oxigênio molecular em água. Durante este processo, pequenas quantidades de formas reativas do oxigênio parcialmente reduzidas são produzidas como um produto não desejado da respiração mitocondrial. Algumas dessas formas são radicais livres que danificam os lipídios, as proteínas e os ácidos nucléicos. Elas são chamadas espécies reativas de oxigênio. Um desequilíbrio entre os sistemas de geração e eliminação de 13MORTE CELULAR radicais livres causam um estresse oxidativo, condição que tem sido as- sociada com a lesão celular vista em muitas condições patológicas. Os radicais livres são espécies quí- micas que possuem um único elétron sem um par correspondente na órbita eletrosférica externa. A energia criada por essa configuração instável é libe- rada através de reações com molécu- las adjacentes (como proteínas, lipí- dios, carboidratos ou ácido nucléicos). Os radicais livres podem ser criados nas células de várias maneiras: • Absorção de energia radiante (como luz ultravioleta, raios X, ra- diações ionizantes); • Metabolismo enzimático de subs- tâncias químicas exógenas ou drogas; • As reações de redução-oxidação que ocorrem durante os processos metabólicos normais. • Metais de transição como o ferro e o cobre que doam ou aceitam elétrons livres durante as reações intracelulares e catalisam a forma- ção de radicais livres. • O óxido nítrico (NO), importan- te mediador químico gerado por células endoteliais, macrófagos, neurônios e outros tipos celulares. Ele pode atuar como radical livre e também pode ser convertido a um ânion altamente reativo, como em NO2 e NO3. Os efeitos dessas espécies reativas são amplos, mas três reações são particularmente relevantes para a le- são celular: • Peroxidação lipídica das membra- nas: quando há oxigênio, os radi- cais livres podem causar peroxi- dação de lipídeos das membranas plasmáticas e de organelas. A ge- ração de peróxidos leva a uma re- ação em cadeia autocatalítica, em propagação, que pode causar ex- tensa lesão em membranas; • Modificação oxidativa das proteí- nas: os radicais causam alterações nas proteínas de forma que dani- fica a os sítios ativos das enzimas, rompe a conformação de proteínas estruturais e intensifica a degrada- ção de proteínas não dobradas ou mal dobradas; • Lesões no DNA: os radicais livres podem causar quebra das cadeias simples e duplas do DNA, ligações cruzadas das cadeias do DNA e a formação de complexos de adição. 14MORTE CELULAR CURIOSIDADE: As células desenvol- vem múltiplos mecanismos para remo- ver os radicais livres reduzindo, assim, o grau de lesão. Os principais sistemas enzimáticos e não-enzimáticosque con- tribuem para a desativação das reações de radicais livres incluem: • Antioxidantes que bloqueiam o início da formação dos radicais livres ou os inativa, cessando a lesão causada por eles. Exemplos incluem vitami- nas lipossolúveis A e E, como o ácido ascórbico no citosol. • O próprio ferro e o cobre podem ca- talisar a formação de espécies reati- vas de oxigênio. • Uma série de enzimas que agem como sistema de recolhimento (eli- minador) de radicais livres e que degradam peróxido de hidrogênio e ânion superóxido. Defeitos na permeabilidade da membrana A perda inicial da permeabilidade se- letiva da membrana leva, finalmente, a um dano evidente da membrana, sendo uma característica consistente da maioria dos tipos de lesão celular. O dano à membrana pode afetar a mitocôndria, a membrana plasmática e outras membranas celulares. Nas células isquêmicas, os defeitos nas membranas podem resultar de uma série de eventos envolvendo a dimi- nuição de ATP e a ativação das fosfo- lipases modulada pelo cálcio. Vários mecanismos bioquímicos po- dem contribuir para o dano da mem- brana: disfunção mitocondrial, perda dos fosfolipídios de membrana, anor- malidades do citoesqueleto, espécies reativas de oxigênio, produtos de de- gradação de lipídios, dentre outros. RESUMO: Mecanismos da lesão celular • Depleção de ATP: falha das funções dependentes de energia lesão re- versível necrose. • Lesão mitocondrial: depleção de ATP falha nas funções celulares dependentes de energia final- mente, necrose; sob algumas condi- ções, extravasamento de proteínas que causam apoptose. • Influxo de cálcio: ativação de enzi- mas que danificam os componentes celulares e podem também disparar a apoptose. • Acúmulo de espécies reativas do oxigênio: modificação covalente de proteínas celulares, lipídios, ácidos nucleicos. • Aumento da permeabilidade das membranas celulares: pode afetar a membrana plasmática, membra- nas lisossômicas, membranas mi- tocondriais; tipicamente culmina em necrose. • Acúmulo de DNA danificado e proteínas mal dobradas: dispara a apoptose. 3. NECROSE Necrose é o tipo de morte celular que está associado à perda da integrida- de da membrana e extravasamento dos conteúdos celulares, culminando na dissolução das células, resultan- te da ação degradativa de enzimas nas células lesadas letalmente. Os 15MORTE CELULAR conteúdos celulares que escapam sempre iniciam uma reação local do hospedeiro, conhecida como inflama- ção, no intuito de eliminar as células mortas e iniciar o processo de reparo subsequente. As enzimas responsá- veis pela digestão da célula são de- rivadas dos lisossomos das próprias células que estão morrendo ou dos lisossomos dos leucócitos que são recrutados como parte da reação in- flamatória às células mortas. Depois de instalada a isquemia e a carência de ATP, e depois que a célu- la tenha sofrido qualquer mecanismo de lesão irreversível, o tecido entra em necrose. • Morte celular • Autólise • Extravasamento celular • Resposta inflamatória • Desnaturação proteica CARACTERÍSTICAS • Diminuição de O2 • Diminuição de ATP • Perda de permeabilidade da membrana • Liberação de enzimas lisossômicas • Alteração na síntese proteica • Acúmulo de radicais livres ATIVADA POR • Calcificação distrófica • Cicatrização • Regeneração PODE EVOLUIR PARA • Eosinofilia aumentada • Aumento de volume • Citoplasma vítreo • Grânulos • Massa amorfa ALTERAÇÕES MORFOLÓGICAS NECROSE A massa de células em necrose pode apresentar diversos padrões morfo- lógicos, como: • Necrose coagulativa: acontece principalmente nos órgãos pa- renquimatosos (sólidos). Implica a preservação do contorno básico da célula por pelo menos alguns 16MORTE CELULAR dias. Os tecidos afetados apresen- tam uma textura firme, de modo que as células que o compõem apresentem uma delimitação vi- sível, uma vez que suas proteínas estruturais não sofreram ação de hidrolases. Presumivelmente, a le- são ou o aumento subsequente da acidose intracelular desnatura não somente as proteínas estruturais mas também as enzimas, bloque- ando, assim, a proteólise celular. Ex: no infarto agudo do miocárdio, as células acidófilas, coaguladas, sem núcleo podem persistir por se- manas. Finalmente, as células do miocárdio necrosadas são removi- das por fragmentação e fagocitose dos restos celulares por leucócitos removedores e pela ação de enzi- mas lisossômicas proteolíticas tra- zidas pelos leucócitos que migram para a região. Este tipo de necro- se é característica geral dos teci- dos quando submetidos a morte por hipóxia, exceto as células que compõem o tecido nervoso. Figura 6. Necrose coagulativa. A, Infarto renal em forma de cunha (em amarelo). B, Vista microscópica da borda do infarto, com células renais normais (N) e células necróticas no infarto (I), mostrando contornos celulares preservados mas com perda dos núcleo e um infiltrado inflamatório (visto como núcleos das células inflamatórias entre os túbulos Necróticos). Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013 17MORTE CELULAR • Necrose liquefativa: neste tipo de necrose, independente da patoge- nia, a liquefação digere completa- mente as células mortas. O resul- tado final é a transformação do tecido em uma massa viscosa de odor e cor característica. Se o pro- cesso for iniciado por uma inflama- ção aguda, o material geralmente é um amarelo cremoso devido a presença de leucócitos mortos, sendo chamado de pus. Exemplos: comum este tipo de necrose em certas infecções bacterianas focais ou fúngicas; por razões desconhe- cidas, a morte das células nervosas leva a este tipo de necrose. Abces- sos cheios de secreção purulenta é exemplo de necrose liquefativa. Figura 7. Necrose liquefativa. Um infarto do cérebro, mostrando a dissolução do tecido. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013 • Necrose caseosa: do latim, ca- seus = queijo. É uma forma dis- tinta de necrose coagulativa, en- contrada mais frequentemente em focos de tuberculose. O termo caseosa é derivado da aparência macroscópica semelhante a quei- jo branco da área de necrose. Ao contrário da necrose de coagula- ção, a arquitetura está completa- mente destruída. 18MORTE CELULAR Figura 8. Necrose caseosa. Tuberculose do pulmão, com uma grande área de necrose caseosa, contendo detritos amarelo-esbranquiçados caseosos. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013 • Esteatonecrose (necrose gordu- rosa): o termo bem estabelecido na área médica, na verdade não especifica um padrão de necrose. Se refere às áreas de destruição de gordura que ocorre tipicamen- te como resultado da liberação de lípases pancreáticas ativadas no parênquima pancreático e na cavi- dade peritoneal (como o que ocorre na pancreatite aguda). Este extra- vasamento faz com que enzimas pancreáticas ativadas quebrem as membranas dos adipócitos e os ésteres de triglicerídeos contidos nestas células. Os ácidos graxos li- berados se combinam com o cálcio e produzem áreas brancas visíveis (saponificação) que permitem que o cirurgião e o patologista identifi- quem as lesões (por eles chama- dos de lesões em pingo de vela). 19MORTE CELULAR Figura 9. Necrose gordurosa. As áreas de depósitos calcários brancos representam focos de necrose gordurosa com a formação de sabão de cálcio (saponificação) em locais de degradação de lipídios no mesentério. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013 • Necrose gangrenosa: não é um padrão específico de morte celular, mas seu termo é bastante utilizado na prática médica. É causada por uma isquemia periférica e acome- te, na maioria das vezes, os mem- bros (como na diabetes; ateroscle- rose; Síndromede Furnier, que é a gangrena perineal). A gangrena apresenta um odor forte e carac- terístico pois na região necrosada se desenvolvem bactérias Clos- tridium perfringens. Existem dois tipos de gangrena: a gangrena úmida (ocorre quando a necrose de coagulação é modificada pela ação de liquefação das bactérias e os leucócitos que são atraídos para a região) e a gangrena seca (ocorre quando predominam os fenôme- nos coagulativos). 20MORTE CELULAR Figura 10. Tecido necrótico e normal da hipófise Figura 11. Tecido cardíaco necrótico e normal. Fonte: retirado de www.anatpat.unicamp.br Nota-se nas imagens acima características morfológicas de células necróticas: picnose, cariorrexe, cariólise e eosinofilia. 21MORTE CELULAR TIPOS DE NECROSE NECROSE CASEOSA • Liquefativa enzimática • Degradação celular • Leucócitos mortos (pus) • Transformação do tecido em uma massa viscosa líquida • Liberação de enzimas lisossômicas NECROSE DE COAGULAÇÃONECROSE LIQUEFATIVA • Formação de granulomas (linfócitos) • Massa branca, friável, queijo • Células gigantes • Isquemia • Preserva estrutura básica da célula • Afeta enzimas lisossomais • Eosinofi lia Ex: polpa com cárie (comum), isquemia do tecido nervoso. Ex: infecção tuberculosa. Ex: infarto do miocárdio... Pode evoluir para NECROSE GANGRENOSA em todo o membro. Gangrena seca (coagulação) x úmida (liquefativa) Ex: diabéticos/trombose. https://coggle.it/diagram/XIf_hFaBBGtzKoUd/t/apoptose-e-necrose 22MORTE CELULAR 4. APOPTOSE A apoptose é uma via de morte celu- lar, induzida por um programa de sui- cídio estritamente regulado no qual as células destinadas a morrer ativam enzimas que degradam seu próprio DNA e as proteínas nucleares e cito- plasmáticas. Os fragmentos das cé- lulas apoptóticas então se separam, gerando a aparência responsável pelo nome (apoptose, “cair fora”). A membrana plasmática da célula apoptótica permanece intacta, mas é alterada de tal maneira que a célula e seus fragmentos tornam-se alvos atraentes para os fagócitos. Rapi- damente, as células mortas e seus fragmentos são removidos antes que seus conteúdos extravasem e, por isso, a morte celular por essa via não induz uma reação inflamatória no hospedeiro. • Retração celular • Condensação da cromatina na periferia • Picnose da cromatina • Corpos apoptóticos • Morte celular programada • Liberação de enzimas apoptóticas • Formação de corpo apoptópticos • Não causa resposta inflamatória • Processo dependente de ATP • Morte asséptica: não extravasa o líquido • Produz mediadores lipídicos (ceramidas) • BCL2 e BCL-X mantém homeostase (anti-apoptóticas) • IAPS inibidores fisiológicos de apoptose https://coggle.it/diagram/XIf_hFaBBGtzKoUd/t/apoptose-e-necrose Alte raçõ es m orfo lógic as Características Fatores anti-apoptóticos APOPTOSE 23MORTE CELULAR SE LIGA! A apoptose difere da necrose, que é caracterizada pela perda da inte- gridade da membrana, digestão enzi- mática das células, extravasamento dos conteúdos celulares e, frequentemente, uma reação no hospedeiro. Entretanto, a apoptose e a necrose algumas vezes coexistem, e a apoptose induzida por alguns estímulos patológicos progride para a necrose. Causas da apoptose CAUSAS DA APOPTOSE PATOLÓGICAS FISIOLÓGICAS Desenvolvimento embrionário Envelhecimento celular Lesão no DNA Hipóxia Radicais livres Radioterapia Toxicidade Vírus 24MORTE CELULAR A apoptose ocorre normalmente em muitas situações e funciona para eli- minar células potencialmente prejudi- ciais e células que tenham sobrevivi- do mais que sua utilidade. É também um evento patológico quando as células são lesadas de modo irrepa- rável, especialmente quando a lesão afeta o DNA ou as proteínas da cé- lula; nessas situações, a célula lesada de modo irreparável é eliminada. Na apoptose em situações fisioló- gicas, a morte por apoptose é um fenômeno normal que funciona para eliminar as células que não são mais necessárias e para manter, nos teci- dos, um número constante das várias populações celulares. É importante nas seguintes situações fisiológicas: • Destruição programada de células durante a embriogênese. O de- senvolvimento normal está asso- ciado à morte de algumas células e ao surgimento de novas células e tecidos. A expressão morte ce- lular programada foi criada origi- nalmente para denotar a morte de tipos celulares específicos, em tempos definidos, durante o de- senvolvimento de um organismo. Apoptose é um termo genérico para esse padrão de morte celular, independentemente do contex- to, mas frequentemente é usado em alternância com morte celular programada. • Involução de tecidos hormônios- -dependentes sob privação de hormônio, tal como a célula endo- metrial, que se desprende durante o ciclo menstrual, e a regressão da mama após o desmame. • Perda celular em populações celu- lares proliferativas, como o epitélio de cripta intestinal, mantendo as- sim um número constante. • Morte de células que já tenham cumprido seu papel, como os neu- trófilos na resposta inflamatória aguda e os linfócitos, ao término da resposta imune. Nessas situações, as células sofrem apoptose porque estão privadas dos sinais de so- brevivência necessários, como os fatores de crescimento. • Eliminação de linfócitos autorreati- vos potencialmente nocivos, antes ou depois de eles terem completa- do sua maturação, para impedir re- ações contra os tecidos da própria pessoa. • Morte celular induzida por linfóci- tos T citotóxicos, um mecanismo de defesa contra viroses e tumores que mata e elimina células neoplá- sicas e infectadas por vírus. Já na apoptose em Condições Pa- tológicas, a apoptose elimina célu- las que estão geneticamente altera- das ou lesadas de modo irreparável, sem iniciar uma reação severa no 25MORTE CELULAR hospedeiro, mantendo mínima a le- são tecidual. A morte por apoptose é responsável pela perda de células em vários estados patológicos: • Lesão de DNA: a radiação, as dro- gas citotóxicas anticâncer, os ex- tremos de temperatura e mesmo a hipóxia podem lesar o DNA direta- mente ou através da produção de radicais livres. Se os mecanismos de reparo não podem competir com a lesão, a célula dispara meca- nismos intrínsecos que induzem a apoptose. Nessas situações, a eli- minação da célula pode ser melhor alternativa do que arriscar em mu- tações no DNA lesado, o que pode progredir para uma transformação maligna. Esses estímulos noci- vos causam apoptose se a lesão é leve, mas doses maiores do mes- mo estímulo resultam em morte celular por necrose. A indução de apoptose em células cancerosas é um efeito desejado dos agentes quimioterápicos, muitos dos quais funcionam danificando o DNA. • Acúmulo de proteínas anormal- mente dobradas: as proteínas impropriamente dobradas podem surgir de mutações nos genes que codificam essas proteínas ou de- vido a fatores extrínsecos, como a lesão causada por radicais livres. O acúmulo excessivo dessas proteí- nas no RE leva a uma condição co- nhecida como estresse do RE, que culmina em morte apoptótica das células. • Infecções: Lesão celular em cer- tas infecções, particularmente as infecções virais, nas quais a perda de células infectadas é devida em grande parte à morte apoptótica que pode ser induzida pelo vírus (como nas infecções por adeno- vírus e vírus da imunodeficiência humana) ou pela resposta imune do hospedeiro (como na hepatite viral). • Atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de duc- to, como ocorre no pâncreas, na parótida e no rim. Fases de iniciação da apoptose A apoptose resulta da ativação de enzimas chamadas caspases (assim chamadas porque são cisteína pro- teases que clivam proteínas depois dos resíduos aspárticos). A ativação das caspases depende de um equilí- brio finamente sintonizado entre vias moleculares pró e antiapoptóticas. Duas vias distintas convergem para a ativação de caspase: via mitocondrial e via receptor demorte. Embora es- sas vias possam interagir, geralmente são induzidas sob diferentes condi- ções, envolvem diferentes moléculas e exercem papéis diferentes na fisio- logia e na doença. 26MORTE CELULAR Figura 12. Ativação das vias apoptóticas VIA EXTRÍNSECA (Receptor) Falta de agonistas (ex: fator de crescimento) Ausência de moléculas anti-apoptóticas Falta de estímulo trófico VIA INTRÍNSECA (Mitocondrial) Privação de fatores de crescimento Lesões no DNA (toxinas, radiação) Acúmulo de proteínas mal dobradas Agentes que lesam membrana plasmática 27MORTE CELULAR Via intrínseca (mitocondrial) As mitocôndrias contêm uma série de proteínas que são capazes de indu- zir apoptose; essas proteínas incluem o citocromo c e outras proteínas que neutralizam inibidores endógenos da apoptose. A escolha entre a sobrevi- vência e a morte celular é determina- da pela permeabilidade da mitocôn- dria, que é controlada por uma família https://coggle.it/diagram/XIf_hFaBBGtzKoUd/t/apoptose-e-necrose VIAS APOPTOTICAS VIA INTRÍNSECA VIA EXTRÍNSECA Mitocondrial Receptor Lesão intracelular irreparável Antagonismo de BCL2 BAX/BAK (pró-apoptóticas) Aumento de permeabilidade da membrana Liberação de citocromo C no citoplasma Ativa CASPASE 9-ativadora Forma o apoptossomo Sinal externo Proteínas FAS + FAZ Ligante FADD Ativa pro- caspase 8 em CASPASES 8, 10 – ativadores CASPASES 3, 6, 7 - efetoras APOPTOSE 28MORTE CELULAR de mais de 20 proteínas cujo protóti- po 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 acumu- lam quantidades inaceitáveis de pro- teínas anormalmente dobradas, um grupo de sensores é ativado. Eles ativam, por sua vez, dois mem- bros pró-apoptóticos das famílias chamadas Bax e Bak, que se dime- rizam e se inserem dentro da mem- brana mitocondrial, formando canais através dos quais o citocromo c e ou- tras proteínas mitocondriais extrava- sam para o citosol. Esses sensores também inibem as moléculas antia- poptóticas Bcl-2 e Bcl-xL, aumen- tando o extravasamento de proteínas mitocondriais. O citocromo c, em conjunto com al- guns cofatores, ativa a caspase 9. Outras proteínas que extravasam das mitocôndrias bloqueiam as ativida- des dos antagonistas das caspases, os quais funcionam como inibidores fi siológicos da apoptose. O resultado fi nal é a ativação da cascata de cas- pases, levando, fi nalmente, à frag- mentação nuclear. De modo contrário, se as células fo- rem expostas a fatores de crescimen- to e outros sinais de sobrevivência, elas sintetizarão membros antiapop- tóticos da família Bcl-2, dos quais os dois principais são o próprio Bcl-2 e o Bcl-xL. Essas proteínas antagonizam Bax e Bak, limitando, portanto, o es- cape das proteínas mitocondriais pró- -apoptóticas. As células privadas de fatores de crescimento não apenas ativam as proteínas pró-apoptóticas Bax e Bak, mas mostram também ní- veis reduzidos de Bcl-2 e Bcl-xL, por- tanto tendendo o balanço, mais tarde, em direção à morte. A via mitocon- drial parece ser a via responsável pela maioria das situações de apoptose. 29MORTE CELULAR Figura 14. Proteínas pró-apoptóticas e anti-apoptóticas. Bax Proteínas pró-apoptóticas APOPTOSE Bak Bcl-2 Proteínas anti-apoptóticas Bcl-XL Via extrínseca (receptor) Muitas células expressam moléculas de superfície, chamadas receptores de morte, que disparam a apoptose. A maioria dessas moléculas são re- ceptores membros da família do fator de necrose tumoral (TNF) que con- têm em suas regiões citoplasmáticas um “domínio de morte” conservado, assim chamado porque medeia a in- teração com outras proteínas envolvi- das na morte celular. Os receptores de morte prototípi- cos são do tipo TNF I e Fas (CD95). O ligante de Fas (Fas-L) é uma pro- teína de membrana expressa, prin- cipalmente, em linfócitos T ativados. Quando essas células T reconhecem os alvos que expressam Fas, as mo- léculas Fas são ligadas em reação cruzada pelo Fas-L e proteínas de ligação adaptadoras via domínio de morte. Estas, por sua vez, recrutam e ativam a caspase 8. Em muitos ti- pos celulares, a caspase 8 pode clivar e ativar um membro pró - apoptóti- co da família Bcl-2, chamado de Bid, portanto dentro da via mitocondrial. A ativação combinada de ambas as vias lança um golpe letal para a célula. As proteínas celulares, notadamente um antagonista de caspase chamado FLIP, bloqueia a cascata de ativação das caspases dos receptores de mor- te. De modo interessante, alguns ví- rus produzem homólogos de FLIP, e tem sido sugerido que isso seja um mecanismo usado pelos vírus para manter as células infectadas vivas. A via receptor de morte está envolvida na eliminação de linfócitos autorrea- tivos e na eliminação de células-alvo por alguns linfócitos T citotóxicos. 30MORTE CELULAR Fase de execução Ativação de caspases Caspases executoras Ativação de endonucleases Colapso do citoesqueleto Bolha citoplasmática Corpo apoptótico Fagocitose Figura 15. Fase de execução e remoção da apoptose As vias mitocondrial e de receptor de morte levam à ativação de caspases desencadeantes, caspase 9 e 8, res- pectivamente. As formas ativas des- sas enzimas são produzidas e clivam outra série de caspases chamadas de caspases executoras. Essas caspa- ses ativadas clivam numerosos alvos, culminando na ativação das nuclea- ses, que degradam as nucleoproteí- nas e o DNA. As caspases degradam também os componentes da matriz nuclear e do citoesqueleto, promo- vendo a fragmentação das células. Fase de remoção As células apoptóticas atraem os fa- gócitos produzindo sinais de “coma- -me”. Em células saudáveis, a fosfa- tidilserina está presente no folheto interno da membrana plasmática, mas nas células apoptóticas esse fosfolipídio move-se para fora e é 31MORTE CELULAR expresso no folheto externo da mem- brana, onde é reconhecido pelos ma- crófagos, levando à fagocitose das células apoptóticas. As células que estão morrendo por apoptose secretam fatores solúveis que recrutam os fagócitos. Isso faci- lita a remoção imediata das células mortas, antes que sofram uma se- gunda lesão de membrana e liberem seus conteúdos celulares (que pode resultar em inflamação). Alguns cor- pos apoptóticos expressam glicopro- teínas adesivas que são reconhecidas pelos fagócitos, e os próprios macró- fagos podem produzir proteínas que se ligam às células apoptóticas (mas não às células vivas) e direcionam a morte das células por engolfamento. Tem sido demonstrado que numero- sos receptores de macrófagos estão envolvidos na ligação e fagocitose das células apoptóticas. Esse proces- so de fagocitose das células apoptóti- cas é tão eficiente que as células mor- tas desaparecem sem deixar traços e a inflamação é virtualmente ausente. 5. AUTOFAGIA A autofagia (“comer a si próprio”) refe- re-se à digestão lisossômica dos pró- prios componentes da célula. Consti- tui mecanismo de sobrevivência, em períodos de privação de nutrientes, de tal modo que a célula privada de alimento sobrevive ingerindo seu pró- prio conteúdo e recicla os conteúdos ingeridos para fornecer nutrientes e energia. Nesse processo, as organe- las intracelulares e partes do citosol são primeiramente sequestradas do citoplasma em um vacúolo autofági- co, formado a partir de regiões livres de ribossomos do retículo endoplas- mático. O vacúolo se funde com os lisossomos para formar um autofa- golisossoma, que digere os compo- nentes celulares através das enzimas lisossômicas. A autofagia é iniciada por várias pro- teínas que percebem a privação de nutrientes e estimulam a formação do vacúolo autofágico. Com o tem- po, a célula privada de nutrientes não perdurará canibalizando a si mes- ma; nesse estágio, a autofagia pode também sinalizar a morte celular por apoptose. A autofagia está envolvida também na remoção de proteínas anormalmente dobradas, por exemplo,em neurônios e hepatócitos. Portanto, a autofagia defeituosa pode ser a causa de morte de neurônios, induzida pelo acúmulo dessas proteínas, subsequentemen- te gerando doenças neurodegenera- tivas. De modo contrário, a ativação farmacológica da autofagia limita a formação de proteínas mal dobradas nos hepatócitos de modelos animais, reduzindo a fibrose hepática. Os poli- morfismos em um gene envolvido na autofagia têm sido associados com doença inflamatória intestinal, mas a ligação mecânica entre autofagia 32MORTE CELULAR e infl amação intestinal não é conhe- cida. Assim, uma via de sobrevivên- cia pouco apreciada nas células pode provar haver uma função na doença humana. Figura 16. O processo da autofagia. Fonte: KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. 33MORTE CELULAR REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS KUMAR, Vinay; ABBAS, Abul K.; ASTER, Jon C. Robbins patologia básica. 9. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2013. Brasileiro Filho, G. – Bogliolo Patologia Geral, 6a ed., Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. GRIVICICH, Ivana et al. Morte celular por apoptose. Revista brasileira de cancerologia, v. 53, n. 3, p. 335-343, 2007. Site didático de Anatomia Patológica, Neuropatologia e Neuroimagem. Departamento de Anatomia Patológica, Faculdade de Ciências Médicas, Universidade Estadual de Campinas (FCM-UNICAMP). Campinas, São Paulo. Retirado de www. anatpat.unicamp.br 34MORTE CELULAR 34MORTE CELULAR
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