Apoptose: Morte Programada Celular

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Apoptose 
 
DEFINIÇÕES:  
- uma das formas de morte programada (autodestruição celular) 
- ocorre durante o desenvolvimento normal e envelhecimento celular, como um mecanismo                     
homeostático para manter as populações de células nos tecidos 
- a inibição desse processo é ativa e altamente regulada 
- elimina células desnecessárias 
- durante o desenvolvimento embrionário, mãos e pés são esculpidos ela apoptose (processo                       
de individualização dos dedos) 
- sistema imune adaptativo: eliminação de LT e LB que falham tanto em produzir receptores                           
para Ag específicos quanto em produzir receptores autorreativos; eliminação de linfócitos                     
ativados por uma infecção após a destruição do patógeno 
- lactação: apoptose dos ácinos que proliferam e secretam leite das gll. mamárias 
- colapso endometrial durante a menstruação 
- organelas com danos significativos (suicídio celular) 
- dano no DNA: mutação não corrigidas (falha no reparo do DNA) levam a apoptose 
 
Fases da Apoptose 
1. célula se compacta 
2. membrana forma invaginações → colapso do citoesqueleto 
3. cromatina condensa 
4. DNA se fragmenta 
5. a superfície celular se divide em vesículas membranosas (corpos apoptóticos) que são fagocitados                         
→ expressão de marcadores de superfície celular (fosfatidilserina) 
 
 
APOPTOSE  NECROSE 
- determinada geneticamente 
- ocorre dentro dos intervalos fisiológicos 
- célula compacta-se 
- resulta de diversos passos intrinsecamente         
regulados 
- participa no equilíbrio homeostático do         
organismo 
- fenômeno individual celular (suicídio celular) 
- as vesículas formadas são removidas por           
fagocitose, num processo muito rápido que           
não deixa vestígios 
- “morte silenciosa” 
- patológica 
- resulta da alteração súbita de intervalos           
fisiológicos (pH, temperatura, etc) 
- citoplasma aumenta de volume 
- resulta da inviabilização metabólica da célula 
- não tem funções homeostáticas 
- fenômeno coletivo a todas as células vizinhas 
- o derramamento do fluido celular inicia           
processos inflamatórios que duram horas ou           
dias 
- “morte barulhenta” 
 
APOPTOSE - INTRACELULAR: 
- maquinaria responsável pelo suicídio programado ⇒ ​CASTATA PROTEOLÍTICA: família de                   
proteases chama de ​caspases (C = cisteína (sítio ativo) + ASP = ác aspártico (alvo de clivagem) +                                   
ASES) 
- 12 caspases: iniciadoras ( caspase 8, 9 e 10) e efetoras ou executoras (caspases 3, 6 e 7) 
- produzidas como precursores     
inativos chamados de ​pro-caspases →         
após receberem sinais (de origem intra           
ou extracelular) e induzem a apoptose           
(cascata de reações proteolíticas) 
- as caspases ativadas clivam e         
assim ativam outros membros da         
família das pró-caspases, resultando       
em uma cascata proteolítica cada vez           
maior 
 
Legenda: ​(A) Cada protease suicida (caspase) é produzida como uma pró-enzima inativa, uma                         
pró-caspase, que é ativada pela clivagem proteolítica por outro membro da mesma família de proteases:                             
dois fragmentos clivados a partir de cada uma das dua moléculas de pró-caspases se associam para                               
formar uma caspase ativa, que é formada de duas subunidades pequenas e de duas grandes. Os dois                                 
pró-domínios normalmente são descartados; (B) Cada molécula de caspase ativada pode então clivar                         
várias moléculas de pró-caspases, ativando-as através disso, e essas podem então ativar até mais                           
moléculas de pró-caspases. Dessa forma, uma ativação inicial de um pequeno número de moléculas de                             
proteases pode conduzir, via uma reação de amplificação em cadeia (uma cascata), para uma ativação                             
explosiva de um grande número de moléculas de proteases Algumas das caspases ativadas quebram                           
então inúmeras proteínas-chave na célula, como as laminas nucleares, levando à morte controlada da                           
célula. 
- uma vez comprometida com a cascara, o processo de apoptose é irreversível (tudo ou nada): a                               
cascata proteolítica não é apenas destrutiva e auto-estimulada mas também irreversível → uma vez                           
que a célula alcançou um ponto crítico ao longo do caminho para a destruição, ela não pode                                 
voltar atrás (decisão necessita ser altamente controlada) 
 
Células apoptóticas são bioquimicamente reconhecíveis 
- endonucleases clivam o DNA cromossomal em fragmentos → pode ser detectado em                       
procedimentos como eletroforese 
- fosfatidilserina (marcador para fagocitose) se desloca para a face externa da MP viabilizando o                           
reconhecimento, além de bloquear a inflamação, inibindo a produção de citocinas 
 
ATIVAÇÃO DA APOPTOSE - VIA EXTRÍNSECA OU RECEPTOR DE MORTE: 
- receptores da superfície celular ativam a extrínseca da apoptose 
- o estímulo para apoptose pode ser: radiação, drogas e/ou marcadores inflamatórios 
- proteínas extracelulares (receptores de morte) disparam a via extrínseca → FasL/FasR,                     
TNF-alfa/TNFR1, Apo3L/DR3, Apo2L/DR4 e Apo2L/DR5 
- ligantes podem ser expressos em LT, LB ativos, monócitos e macrófagos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A via extrínseca da apoptose é ativada por meio de receptores de morte Fas: ligantes triméricos Fas na                                   
superfície de linfócitos killer interagem com receptores Fas triméricos na superfície da célula-alvo, levando                           
a uma grupamento de muitos receptores triméricos de ligação ao ligante. O agrupamento dos receptores                             
ativa domínios de morte nas caudas dos receptores, que interagem com domínios similares na proteína                             
adaptadora FADD (FADD de domínio de morte associado a Fas - inglês ​Fas-associated death domain​).                             
Então, cada proteína FADD recruta uma caspase iniciadora (caspase 8) por meio de um domínio efetor de                                 
morte em ambos, FADD e caspae, formando um complexo de sinalização indutor de morte (DISC). No DISC,                                 
duas caspases iniciadoras adjacentes interagem e clivam uma a outra para formar um dímero de                             
protease ativo, que então se auto cliva na região de ligação da protease ao domínio efetor de morte. Isso                                     
estabiliza e libera o dímero ativo da caspase no citosol, que então ativa caspases executoras, clivando-as. 
 
ATIVAÇÃO DA APOPTOSE - VIA INTRÍNSECA OU MITOCONDRIAL: 
- estímulos: radiação, toxinas, hipóxia, hipotermia, infecções virais, radicais livres, ausência de                     
fatores de crescimento, hormônios e citocinas 
- não ocorre separadamente da via extrínseca → são apenas formas diferentes do processo de                           
apoptose ser iniciado 
- alterações na membrana mitocondrial interna causam a liberação do citocromo c 
- diferença em relação à via extrínseca: formação do chamado APOPTOSSOMA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A via intrínseca da apoptose: Estímulos apoptóticos intracelulares provocam a liberação do citocromo c                           
na mitocôndria, que interagem com Apaf1. A ligação do citocromo induz Apaf1 a se desenovelar                             
parcialmente, expondo um domínio que interage com o mesmo domínio em outras moléculas de Apaf1                             
ativadas. Sete proteínas Apaf1 ativadas formam um grande complexo na forma de uma anel chamado                             
apoptossoma. Cada proteína Apaf1 contém um domínio de recrutamentoda caspase (CARD), e esses são                             
agrupados acima do eixo central do apoptossoma. CARDs ligam-se em domínios similares em múltiplas                           
moléculas de caspase-9, que são então recrutadas para o apoptossoma e ativadas. O mecanismo de                             
ativação de caspase-9 ainda não é em entendido: provavelmente resulta da dimerização e clivagem de                             
proteínas caspase-9 adjacentes, mas poderia também depender de interações entre caspases-9 e Apaf1;                         
Uma vez ativada, a caspase-9 cliva, ativando, dessa forma, as caspases executoras a jusante.  
 
Apoptose é regulada pelas proteínas da Família Bcl-2 
- evitam o suicídio celular desnecessário → impedem a apoptose inibindo as Bcl2 pró-apoptótica                         
tanto na membrana mitocondrial quanto no citosol 
- inibem a ação de proteínas anti-apoptóticas (do domínio BH3, principais anti-apoptóticas) 
- permite a ação de Bax e Bak na superfície da mitocôndria → levando à apoptose 
- Bax e Bak: principais promotoras da morte → formam canais de membrana que liberam o                             
citocromo c após estímulos apoptóticos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ATIVAÇÃO DA APOPTOSE - VIA DA PERFORINA/GRANZIMA: 
- via extrínseca acessória 
- LT citotóxicos: liberam perforinas que formam canais em células infectadas por vírus ou                         
cancerígenas 
- canal: permite entrada de enzimas no interior da célula 
- Granzima A: atividade independente das vias e cliva DNA 
- Granzima B: atividade indutora das caspases 3 e 10 
 
APOPTOSE EXCESSIVA OU INSUFICIENTE: 
- Câncer:​ inibição da apoptose 
- HPV inativa o promotor do gene p53 
- mutações do gene p53 causam 50% dos cânceres em humanos 
- algumas leucemias expressam níveis elevados de Bcl2 (proteína antiapoptótica) 
- Doenças autoimunes: mutações no receptor de morte Fas levam ao aumento do acúmulo de                           
linfócitos 
- Defeitos na indução de apoptose:​ tumores dependentes de hormônios e LES 
- Excesso de apoptose: ataque do coração e derrame; doenças neurodegenerativas (Alzheimer e                       
Parkinson) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESQUEMAS QUE MOSTRAM A INTERAÇÃO ENTRE AS VIAS APOPTÓTICAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Apoptose (Robbins) 
 
APOPTOSE EM SITUAÇÕES FISIOLÓGICAS:​ morte celular estritamente regulada 
- destruição programada de células durante a embriogênese 
- involução de tecidos hormônios-dependentes sob privação de hormônio​, tal como a célula                       
endometrial, que se desprende durante o ciclo menstrual, e a regressão da mama após o desmame 
- perda celular em populações celulares proliferativas​, como o epitélio de cripta intestinal, mantendo                         
assim um número constante 
- morte de células que já tenham cumprido seu papel​, como os neutrófilos na resposta inflamatória                             
aguda e os linfócitos, ao término da resposta imune → células sofrem apoptose porque estão                             
privadas dos sinais de sobrevivência necessários, como os fatores de crescimento 
- eliminação de linfócitos autorreativos potencialmente nocivos​, antes ou depois deles terem                     
completado sua maturação, para impedir reações contra os tecidos da própria pessoa 
- m​orte celular induzida por LT citotóxicos​, um mecanismo de defesa contra viroses e tumores que                             
mata e elimina células neoplásicas 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 lesão tecidual 
- Lesões de DNA: radiação, drogas citotóxicas anticâncer, extremo de temperatura e mesmo a                         
hipóxia podem lesar 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 (melhor para o organismo eliminar a célula do que arriscar mutações no DNA lesado). 
- a indução de apoptose em cels cancerosas é um efeito desejado dos quimioterápicos,                         
muitos dos quais funcionam danificando o DNA 
- acúmulo de proteínas em certas infecções​, principalmente virais. A perda da cel infectada é devida                             
em grande parte à morte apoptótica que pode ser induzida pelo vírus ou pela resposta imune do                                 
hospedeiro 
- Atrofia patológica no parênquima de órgãos após             
obstrução de ducto​, como ocorre no pâncreas, na               
parótida e no rim 
 
MECANISMOS DA APOPTOSE: resulta da ativação de enzimas               
chamadas CASPASES 
- ativação de caspases depende de um equilíbrio             
finamente sintonizado entre vias moleculares pró e             
antiapoptóticas 
- via intrínseca e extrínseca da apoptose podem interagir               
mas são induzidas sob condições diferentes, envolvem             
moléculas diferentes e exercem papéis diferentes na             
fisiologia e na doença 
 
Via mitocondrial (intrínseca ) da apoptose: 
- via responsável pela maioria das situações de apoptose 
- mitocôndrias possuem proteínas capazes de induzir           
apoptose → citocromo c e outras proteínas que               
neutralizam inibidores endógenos da apoptose 
- controle mitocondrial da sobrevivência e morte celular é               
determinado pela permeabilidade da mitocôndria,         
controlada pela ​família Bcl2 
- BH3: membros da família Bcl2 que funcionam como               
sensores, detectando estímulos para que a apoptose             
seja iniciada (lesões de DNA, acúmulo de proteínas               
anormalmente dobradas…) 
- BH3 ativa dois membros pró-apoptóticos, Bax e Bak, que                 
se dimerizam e se inserem dentro da membrana               
mitocondrial → formação de canais através dos quais o                 
citocromo c e outras proteínas mitocondriais           
extravasam para o citosol 
- citocromo c ativa a caspase 9 → outras ptnas que extravasam das mitocôndrias bloqueiam as                             
atividades dos antagonistas das caspases, os quais funcionam como inibidores fisiológicos da                       
apoptose 
- o resultado final é a ativação da cascata de caspases o que culmina na fragmentação nuclear 
- controle: se a cel está exposta a sinais de sobrevivência e fatores de crescimento, ela sintetiza                               
fatores antiapoptóticos da família Bcl2 que limitam o escape das proteínas mitocondriais                       
pró-apoptóticas 
- células privadas de fatores de crescimento não apenas ativam as proteínas pró-apoptóticas Bax e                           
Bak, mas mostram também níveis reduzidos de Bcl2, tendendo o balanço homeostático em direção                           
à morte celular 
 
Via receptor de morte da apoptose (extrínseca): 
- receptores de morte são expressos pela célula e disparam apoptose → membros da família do fator                               
de necrose tumoral (TNF)  
- receptores de morte prototípicos: TNF 1 e Fas → o ligante de Fas (FasL) é uma ptna de membrana                                     
expressa principalmente em LT ativados 
- quando esses LT reconhecem os alvos que expressam Fas, elas se ligam ao FasL, desencadeando                             
um recrutamento de caspase 8 que pode clivar e ativar um membro pró-apoptótico da família BC                               
chamado Bid (dentro da via mitocondrial) 
- a ativação combinada de ambas as vias lança um golpe letal para as células 
- controle: ​FLIP (antagonista de caspase) bloqueia a cascata de ativação dascaspases dos                         
receptores de morte 
- a via extrínseca está envolvida na eliminação de linfócitos autorreativos e na eliminação de células                             
alvo por alguns LT citotóxicos 
 
 
Ativação e função das caspases: 
- as formas ativas dessas enzimas são produzidas e clivam outra série de caspases chamadas                           
CASPASES EFETORAS 
- as caspases efetoras clivam numerosos alvos, culminando na ativação das nucleases, que                       
degradam as nucleoproteínas e o DNA 
- caspases também degradam os componentes da matriz nuclear e do citoesqueleto, promovendo a                         
fragmentação das células 
 
REMOÇÃO DAS CÉLULAS APOPTÓTICAS:  
- exposição de fosfatidilserina: ​em céls saudáveis, a fosfatidilserina está presente no folheto interno                         
da MP mas nas céls apoptóticas esses fosfolipídio move-se para fora e é expresso no folheto                               
externo da membrana, onde é reconhecido por macrófagos, levando à fagocitose de cels                         
apoptóticas