Seminário Bioenergética

Prévia do material em texto

Inter-relação entre desacoplamento, ROS e mecanismos apoptóticos
Camila Oliveira; João Pedro C. Simões, Lucas Pinheiro e Marianna Muniz
OBSERVAÇÃO:
Para mudar a imagem deste slide, selecione a imagem e exclua-a. Em seguida, clique no ícone Imagens do espaço reservado para inserir sua própria imagem.
Tema: Envelhecimento
“Envelhecimento é um conceito multidimensional que, embora geralmente identificado com a questão cronológica, envolve aspectos biológicos, psicológicos e sociológicos. Além disso, as características do envelhecimento variam de indivíduo para indivíduo, mesmo que expostos às mesmas variáveis ambientais.” – Sant'Anna, 2003
Paper Base 
 Ministrar 2,4-dinitrofenol
Mimetizar Experiência de Restrição Calórica
Afetar:
Metabolismo Energético
Balanceamento Redox
Longevidade
Restrição calórica e seus benefícios
Restrição calórica é a intervenção não-genética mais eficaz para aumentar a expectativa de vida e reduzir o envelhecimento.
Restrição calórica e seus benefícios
Restrição calórica e seus benefícios
O que é o 2,4-dinitrofenol?
É um veneno metabólico celular. Desacopla a fosforilação oxidativa através do transporte de prótons através da membrana mitocondrial, levando a um rápido consumo de energia sem a geração de ATP. O 2, 4 -dinitrofenol não interage diretamente com uma molécula alvo, mas exerce a sua ação influenciando negativamente o micro-ambiente biológico. Como este composto não exerce a sua ação sobre um alvo específico, os seus efeitos não se restringem ao tecido adiposo, onde a sua ação seria pretendida.
Este xenobiótico é um desacoplador protonofórico, que se dissocia nos seus prótons fenólicos na matriz mitocondrial, levando à dissipação do gradiente de prótons dirigido para o exterior através da membrana mitocondrial interna. Desta forma, a síntese de ATP é inibida por ocorrer alteração do fluxo de prótons, que é a força motriz para a atividade da ATP-sintetase.  Além disso, também previne o uptake de fosfato inorgânico para a mitocôndria, que é necessário para a síntese de ATP, verificando-se acumulação dos íons fosfato no citosol das células
O seu uso para a perda de peso prende-se com o facto de o 2,4-DNP conduzir à incapacidade das células restabelecerem as reservas de energia e, consequentemente, aumentar o metabolismo.
Os desacopladores atuam de diferentes formas
ROS (Reactive Oxygen Species)
As espécies reativas de oxigênio são compostos químicos resultantes da activação ou redução do oxigénio molecular (dioxigénio, O2) ou derivados dos produtos da redução. Os organismos expostos ao oxigênio (como os humanos) produzem espécies reactivas de oxigênio no seu metabolismo normal. Em determinadas situações patológicas, a produção destas espécies aumenta. Em ambas as situações ocorre o chamado stress oxidativo: as espécies reactivas de oxigênio são normalmente (mas nem sempre) poderosos agentes oxidantes que danificam todos os tipos de estrutura celular, desde lipídeos membranares até o DNA.
ROS (Reactive Oxygen Species)
Desacoplamento x Temperatura corporal e ingestão de água e alimentos
Manutenção da Temperatura Corporal e Ingestão de Água/Alimentos
Aumento taxa respiratória dos tecidos
Diminuição da glucose serológica, triglicerídeos e insulina
Decréscimo de ROS
Diminuição da oxidação de proteínas e DNA
Redução do Peso Corporal
Aumento do Consumo de Gás Oxigênio
Diminuição da glucose serológica, triglicerídeos e insulina
Decréscimo de ROS
Diminuição da oxidação de proteínas
Diminuição da taxa de oxidação de DNA
Redução do Peso Corporal
Resultados 
Resultados
	Animais Vivos (%)							
	Controle	100	97	97	97	57	10	0
	DNP	100	97	97	93	70	33	3
Qual a influência do DNP sobre o mecanismo apoptótico?
Pergunta
Apoptose x ROS
Apoptose
O que é?
Processo
Causas
Estímulos fisiológicos
Patologias
Apoptose
Vias de Ativação
Éxtrínseca (Receptor de morte)
Intrínseca (Mitocondrial)
Granzima
Apoptose ativada por Citocromo C 
Uma vez no citosol, o citocromo c promove a libertação de cálcio armazenado no retículo endoplasmático, elevando a concentração do íon no citosol. Uma das funções do cálcio é a estimulação da libertação de mais citocromo c para o citosol, ocorrendo assim um loop de feedback positivo. Outra das consequências da presença de citocromo c no citosol é a ativação da caspase 9, que por sua vez ativa as caspases 3 e 7, e o destino da célula fica traçado – morrer por apoptose!
Liberação do Citocromo C
Ativação da Caspase 9
Liberação de Cálcio do Retículo
Ativação das Caspases 3 e 7
Apoptose
Efeitos da Apoptose pela via dependente de Caspases
Quais alterações morfológicas são causadas são causadas pela apoptose?
Permeabilização da membrana mitocondrial
A condensação de cromatina 
Fragmentação do DNA resultando em células tornam-se menores (pknotic) 
 Vesiculação da membrana em corpos apoptóticos
Efeitos da Apoptose
Porque esses efeitos na regulação de apoptose são importantes?
Está envolvida em doenças como:
Câncer
Parkinson
Alzheimer
Huntington
Esclerose lateral amiotrófica
Paper Resposta
Revisão de Conceitos
ROS são formados como subprodutos da respiração mitocondrial.
As células possuem sistemas antioxidantes para controlar o estado redox, que são importantes para a sua sobrevivência.
A produção excessiva de ROS dá origem à ativação de eventos que levam à morte.
2,4-dinitrofenol (DNP) é um desacoplador da fosforilação oxidativa em mitocôndrias. Foi investigado o efeito in vitro de DNP sobre apoptose e o envolvimento de espécies reativas de oxigênio (ROS) na morte celular justaglomerulares
Resultados
Resultados
Resultados
Resultados
Os resultados mostram que a DNP induz potentemente a apoptose, dependendo da dose e do tempo que foi ministrado em células justaglomerulares
A indução de apoptose foi acompanhada por uma elevação em relação a p53 que regula a expressão das proteínas Bax e Bcl-2.
 A indução de p53 por DNP regula positivamente a proporção de Bax para Bcl-2, resultando no desencadeamento da apoptose. Estes resultados sugerem que a apoptose por DNP é de certo modo dependente da p53.
Discussão
Conclusão
Tomados os dados em conjunto, a apoptose induzida em células tratadas com DNP é correlacionada principalmente com a rápida mudança de níveis de GSH intracelular, em detrimento dos níveis de ROS.
Referências:
Yong Hwan Han, Sung Zoo Kim, Suhn Hee Kim, Woo Hyun Park. 2,4-Dinitrophenol induces apoptosis in As4.1 juxtaglomerular cells through rapid depletion of GSH. Department of Physiology, Medical School, Institute for Medical Sciences, Center for Healthcare Technology Development, Chonbuk National University, Jeonju 561-180, Republic of Korea. accepted 19 August 2008.
Konstantin G. Lyamzaev, Denis S. Izyumov , Armine V. Avetisyan , Fuyu Yang , Olga Yu. Pletjushkina and Boris V. Chernyak accepted: 07 May, 2004 Inhibition of mitochondrial bioenergetics: the effects on structure of mitochondria in the cell and on apoptosis
Romagna, Carolina Domeniche. Estudo do papel de lesões oxidativas ao DNA mitocondrial na morte celular induzida por geradores de oxigênio singlete.  USP Instituto de Química. São Paulo, 2012
Sandra K. Halonen. Biochemistry, Genetics and Molecular Biology » "Cell Death - Autophagy, Apoptosis and Necrosis" Modulation of Host Programmed Cell Death Pathways by the Intracellular Protozoan Parasite, Toxoplasma gondii — Implications for Maintenance of Chronic Infection and Potential Therapeutic Applications. Chapter 17. Published: December 16, 2015
Magdalena L. Circu, Tak Yee Aw. REACTIVE OXYGEN SPECIES, CELLULAR REDOX SYSTEMS AND APOPTOSIS. Published online 2010 Jan 4. Published in final edited form as: Free Radic Biol Med. 2010 Mar 15.
A Garedew, S O Henderson,S Moncada. Activated macrophages utilize glycolytic ATP to maintain mitochondrial membrane potential and prevent apoptotic celldeath. Cell Death and Differentiation (2010) .  published online 26 March 2010 .S Moncada, Wolfson Institute for Biomedical Research, University College London, Gower Street, London.
G. C. Kujoth A. Hiona,T. D. Pugh, S. Someya, K. Panzer,S. E. Wohlgemuth, T. Hofer, A. Y. Seo, R. Sullivan, W. A. Jobling, J. D. Morrow, H. Van Remmen, J. M. Sedivy, T. Yamasoba, M. Tanokura, R. Weindruch, C. Leeuwenburgh, T. A. Prolla. Mitochondrial DNA Mutations, Oxidative Stress, and Apoptosis in Mammalian Aging. Science  15 Jul 2005.
V. I.Padalko. Uncoupler of Oxidative PhosphorylationProlongs the Lifespan of DrosophilaInstitute of Biology, Karazin Kharkov National University, pl. Svobody 4,61077 Kharkov, Ukraine. Originally published in Biochemistry (Moscow) OnLine Papers in Press, as Manuscript BM04238, March 27, 2005.
Nick Lane. The Costs of Breathing, Science. October 14, 2011.
Referências:
http://prolina.df.ibilce.unesp.br/valmir/bioquimica/cadeia_transp_e/index.html
http://www.lance-ufrj.org/uploads/3/2/2/5/3225660/aula_morte_celular_luciana_chiarini_2011_2.pdf
Andrea Thompson Da Poian Debora Foguel Marílvia Dansa Petretski Olga Lima Tavares MachadoApostila Consorcio cederj Bioquimica II, Ano 2009.