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O QUE É 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. Membrana Plasmática: ✓ Permanece intacta; ✓ Mas é alterada de tal maneira que a célula e seus fragmentos tornam-se alvos atraentes para os fagócitos. OBS: Rapidamente as células mortas e seus fragmentos são removidos antes que seus conteúdos extravasem → para evitar uma reação inflamatória. ▪ EM SUMA: Na apoptose ocorre uma retração da membrana, mas sem danificá-la, APOPTOSE X NECROSE A Necrose é caracterizada pela perda da integridade da membrana, digestão enzimática das células, extravasamento dos conteúdos celulares e uma reação inflamatória. Entretanto, a Apoptose e a Necrose algumas vezes coexistem e a apoptose induzida por alguns estímulos patológicos progride para a necrose. • Os núcleos das células exibem condensação e agregação da cromatina. • Cariorrexe {Condensação do citoplasmas e núcleo} • As células se retraem • Formação de brotos citoplasmáticos {Denominados em Corpos apoptóticos} • Se fragmentam em corpos apoptóticos compostos por vesículas envoltas por membrana contendo citosol e organelas. OBSERVE A IMAGEM Espaço Branco = Retração da célula B = Condensação do núcleo e da cromatina. C = É possível identificar a célula fragmentada, consequentemente a formação dos corpos apoptóticos. E = Identifica-se as caspases 3, a qual ativa a via da apoptose. Patologia DENISE GUERRA 1º sinal → condensação da cromatina e núcleo → formação de bolhas na membrana → inicia a fragmentação celular → que é a quebra em pequenos pedaços que são chamados de corpos apoptóticos, os quais são liberados no meio extracelular → e no mesmo minuto são englobados pelos fagócitos {p/ que não ocorra uma inflamação}. Como os fagócitos sabem que é pra fagocitar isso? Porque eles contém em sua estrutura receptores, os quais emitem sinais pra que o fagócito englobe ele. PARA QUE OCORRE? ⎯ É importante salientar que a apoptose ocorre normalmente em muitas situações e funciona para eliminar células potencialmente prejudiciais e células que tenham sobrevivido mais que sua utilidade, consequentemente evitando cânceres. ⎯ É também um evento patológico quando as células são lesadas de modo irreparável, especialmente quando a lesão afeta o DNA ou as proteínas da célula; nessas situações, a célula lesada de modo irreparável é eliminada. ✓ Fisiológicas ✓ Patológicas • A morte por apoptose é um fenômeno normal que funciona para eliminar as células que não são mais necessárias e para manter, nos tecidos, um número constante das várias populações celulares. • É importante nas seguintes situações fisiológicas: ✓ DESTRUIÇÃO PROGRAMA DE CÉLULAS DURANTE A EMBRIOGÊNESE: No desenvolvimento embrionário, várias estruturas do feto sofrem involução ao longo do período gestacional. Essa involução deve-se à morte programada das células que compõe essas estruturas. Um exemplo é a formação da mão, cujos dedos são esculpidos através de apoptose ✓ INVOLUÇÃO DE TECIDOS HORMÔNIOS- - DEPENDENTES SOB PRIVAÇÃO DE HORMÔNIO: Isto ocorre normalmente durante a menopausa, período no qual o útero, ovários e mamas sofrem atrofia devido à queda nos níveis dos hormônios sexuais femininos, que são fatores de sobrevivência para as células dos tecidos que compõem esses órgãos. Portanto: a célula endometrial 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. ✓ ELIMINAÇÃO DE LINFÓCITOS AUTORREATIVOS POTENCIALMENTE NOCIVOS: Antes ou depois de eles terem completado sua maturação para impedir reações contra os tecidos da própria pessoa. ✓ MORTE DE CÉLULAS QUE JÁ TENHAM CUMPRIDO SEU PAPEL, como os neutrófilos na resposta inflamatória aguda e os linfócitos, ao término da resposta imune. Nessas situações, as células sofrem apoptose porque estão privadas DENISE GUERRA - MEDICINA dos sinais de sobrevivência necessários, como os fatores de crescimento. ✓ MORTE CELULAR INDUZIDA POR LINFÓCITOS T CITOTÓXICOS: Um mecanismo de defesa contra viroses e tumores que mata e elimina células neoplásicas e infectadas por vírus. ▪ Nessas situações, a apoptose elimina células que estão geneticamente alteradas ou lesadas de modo irreparável, sem iniciar uma reação severa no hospedeiro, mantendo mínima a lesão tecidual. ▪ A morte por apoptose é responsável pela perda de células em vários estados patológicos: ✓ LESÃO DE DNA: A radiação, as drogas citotóxicas anticâncer, os extremos de temperatura e mesmo a hipóxia 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. Nessas situações, a eliminação da célula pode ser melhor alternativa do que arriscar em mutações no DNA lesado, o que pode progredir para uma transformação maligna. Esses estímulos nocivos causam apoptose se a lesão é leve, mas doses maiores do mesmo 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 ANORMALMENTE DOBRADAS: As proteínas impropriamente dobradas podem surgir de mutações nos genes que codificam essas proteínas ou devido a fatores extrínsecos, como a lesão causada por radicais livres. O acúmulo excessivo dessas proteínas no RE leva a uma condição conhecida como estresse do RE, que culmina em morte apoptótica das células. ✓ INFECÇÕES: Lesão celular em certas 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 adenovírus e vírus da imunodeficiência humana) ou pela resposta imune do hospedeiro (como na hepatite viral). • Atrofia patológica no parênquima de órgãos após obstrução de ducto, como ocorre no pâncreas, na parótida e no rim. o A apoptose resulta da ativação de enzimas chamadas caspases. o A ativação das caspases depende de um equilíbrio finamente sintonizado entre vias moleculares pró e antiapoptóticas. o Duas vias distintas convergem para a ativação de caspase: 1. Via mitocondrial 2. Via receptor de morte. o Embora essas vias possam interagir, geralmente são induzidas sob diferentes condições, envolvem diferentes moléculas e exercem papéis diferentes na fisiologia e na doença. IMPORTANTE: Vias que convergem para a ativação de Caspase: ✓ Via Mitocondrial ✓ Via de receptor de morte É uma das principais vias da apoptose; As mitocôndrias contêm uma série de proteínas que são capazes de induzir apoptose; Essas proteínas incluem o citocromo c e outras proteínas que neutralizam inibidores endógenos da apoptose. A escolha entre a sobrevivência e a morte celular é determinada pela permeabilidade da mitocôndria → que é controlada por uma família de mais de 20 proteínas, as Bcl2. QUANDO A VIA MITOCONDRIAL DA APOPTOSE É ATIVADA? Quando as células são privadas de fatores de crescimento e outros sinais de sobrevivência ou são expostas a agentes que lesam o DNA ou acumulam quantidades inaceitáveis de proteínas anormalmente dobradas, um grupo de sensores é ativado. QUAL O RESULTADO DISSO? Ativação de um grupo de sensores nas mitocôndrias. Essessensores são membros da família Bcl2, as quais são chamadas “proteínas BH3”. VIA MITOCONDRIAL (INTRÍNSECA) DENISE GUERRA - MEDICINA QUAL AÇÃO DESSES SENSORES? Eles ativam dois membros pró-apoptóticos das famílias → chamadas Bax e Bak, as quais se dimerizam e se inserem dentro da membrana mitocondrial → formando canais através dos quais o citocromo c e outras proteínas mitocondriais extravasam para o citosol → consequentemente ativando caspase 9, e culminando numa apoptose. Além disso, esses sensores também inibem as moléculas antiapoptóticas Bcl-2 e Bcl-xL, → aumentando o extravasamento de proteínas mitocondriais. QUAL O RESULTADO FINAL DESSE PROCESSO? É a ativação da cascata de caspases → levando à fragmentação nuclear. O QUE INICIA A VIA MITOCONDRIAL? • Quando a célula sofre algum tipo de lesão → como falta de fatores de sobrevivência {geralmente de crescimento} ou por lesão do DNA, ou proteína mal dobrada, como já foi mencionado acima. • Isso ativa os sensores da família Bcl2 → os quais se ligam aos efetores da Bcl2 → consequentemente com a dimerização do BAX e BAK (efetores pró-apoptóticos) ocorre a abertura do canal e começa a liberar o citocromo C com outras proteínas pró- apoptóticas → ativando as caspazes iniciadoras {ou pró – caspases}, as quais começam a ativar as caspases executoras e estas vão ativar endonucleases que vão ajudar na fragmentação nuclear. • Além disso, ocorre a degradação do citoesqueleto → e começam a se formar bolhas citoplasmáticas {corpos apoptóticos}, que possuem receptores que emitem sinais dizendo p/ o fagócito “coma-me”. • A via mitocondrial parece ser a via responsável pela maioria das situações de apoptose. Muitas células expressam moléculas de superfície → chamadas receptores de morte, que disparam a apoptose. A maioria dessas moléculas são receptores membros da família do fator de necrose tumoral (TNF). Os receptores de morte prototípicos são do tipo TNF I e Fas: ✓ FAS L: Presente principalmente nos linfócitos (situação: célula infectada por algum vírus). O Linfócito T se liga a esse receptor FAS L → o qual ativa proteínas adaptadoras, as quais começam a ativam as caspases iniciantes (8,3 ou 10) e estasativam as caspases executoras, consequentementecomeça todo o processo → que é ativação das endoculeases, fragmentação nuclear, degradação do citoesqueleto, formação de bolhas {corpos apoptóticos}, e por fim são fagocitados. ✓ Receptor-TNF: Contêm em suas regiões citoplasmáticas um “domínio de morte” conservado, logo: ele medeia a interação com outras proteínas envolvidas na morte celular. OBS: As vias começam de forma diferente, enquanto a mitocondrial requer uma lesão, a receptora de morte ocorre por uma infecção viral, por exemplo. IMAGEM: VIA DO RECEPTOR DE MORTE (EXTRINSECA) DENISE GUERRA - MEDICINA em A – CÉLULA VIÁVEL = Precisa receber sinal de sobrevivência {como fatores de crescimento} → que se ligam aos receptores na membrana e faz a produção de proteínas anti-apoptóticas (Bcl2), Bcl2 está ligada junto com BAK e BAK → mantendo o canal fechado → então o citocromo está dentro da mitocôndria {que é onde deve estar}, com isso a célula continua sobrevivendo → visto que o citocromo c não ativa as caspases; em B - APOPTOSE = Ocorre perda dos sinais de sobrevivência, ou sofreu uma irradiação que causou alguma lesão no DNA. Logo, quando não recebe o sinal de sobrevivência pode começar a se formar proteínas mal dobradas → consequentemente ativando os sensores, os quais são antagonista da molécula de Bcl2. Portanto, o sensor se liga a Bcl2, não deixando a Bcl2 se ligar a molécula de BAX e BAK {como acontece numa célula viável} → Assim: vem outro sensor e se liga a molécula de BAK e BAX → abrindo o canal → gerando extravasamento do Citocromo c e de outras proteínas pró-apoptóticas → feito isso ocorre ativação das caspases → e inicia a apoptose. ENTENDENDO A IMAGEM: Na Via do receptor de morte do TNF – ▪ Tem-se na membrana, o TNF R1 que é o receptor p/ o TNF, o qual se liga ao seu receptor → consequentemente formando 3 domínios, e ativando outras moléculas envolvidas na proliferação e diferenciação celular. ▪ O receptor do TNF sofre internalização, sendo englobado pelo receptosomo → e ele começa a receber ajuda do FADD (que auxilia na clivagem) → o que acontece? ativação da pró- caspase 8, a qual ativa a caspase 8, e esta vai ativar a pró-caspase 3, que ativa a caspase3 → induzindo a apoptose. Na via de receptor morte – FAZ - ▪ O FAS L é um ligante do FAS, que está presente na membrana dos linfócitos T. Geralmente numa infecção viral, o FAS L se liga ao receptor FAZ → ativando os domínios, mediante auxílio do FAD D, o qual auxilia na ativação das pró- caspase 8 → e quando é ativada vem outros sensores como o RIP e começa a ativação da caspase 8 (executora) → gerando apoptose. ▪ É importante salientar que a C-FLIP é uma molécula que se liga no domínio da pró- caspase, mas não deixa ativar, consequentemente bloqueando a sua clivagem → dessa forma, não é ativado a caspase 8 → consequentemente protegendo-se dessa apoptose. SÓ P/ ILUSTRAR: DENISE GUERRA - MEDICINA PRIVAÇÃO DE FATOR DE CRESCIMENTO ▪ As células hormônio-sensíveis privadas do respectivo hormônio ✓ Apoptose é iniciada pela via intrínseca (mitocondrial) ✓ Diminuição BCL2 e BCL-XL e ativação de BIM e de outros membros pró-apoptóticos da família BCL2 OBS: BIM → são sensores que auxiliam pra que BAK e BAX sejam ativos. DANOS AO DNA ✓ Exposição das células à radiação ou a agentes quimioterápicos. ✓ Envolve o gene supressor de tumor Tp53. ✓ A proteína P53 acumula-se quando o DNA é lesado e interrompe o clico celular (na fase G1), concedendo um tempo para o reparo. ✓ O dano for muito grande para ser reparado com sucesso, a p53 desencadeia a apoptose. SOBRE O GENE P53: A maioria dos cânceres é por conta de uma falha no gene p53 → a qual se acumula quando o DNA é lesado e interrompe o ciclo celular na fase G1. A p53 manda dar uma pausa p/ ter tempo de fazer o reparo → se não consegui, ela induz a célula fazer apoptose do que continuar se replicando de forma errada → podendo ocasionar um câncer. PROTEÍNAS ANORMALMENTE DOBRADAS ✓ Chaperonas no RE controlam o dobramento correto de proteínas recém-sintetizadas. ✓ Proteínas não dobradas ou mal dobradas se acumularem no RE. Resposta à proteína não dobrada: ✓ Resposta citoprotetora for incapaz de lidar com o acúmulo de proteínas mal dobradas, a célula ativa as capases e induz a apoptose. Fase de iniciação – São as pró-caspases, e elas se tornam ativas. Fase de execução – As capazes iniciam a degradação de componentes celulares críticos. AS VIAS MITOCONDRIAL E DE RECEPTOR DE MORTE ⎯ Ativam as capazes 9 e 8, respectivamente (caspases iniciadoras) ⎯ As formas ativas dessas enzimas clivam outras caspases (caspases executoras) ⎯ caspases executoras clivam numerosos alvos, culminando na ativação das nucleases, que degradam as nucleoproteínas e o DNA. ⎯ Além disso, as Caspases degradam também os componentes da matriz nuclear e do citoesqueleto, promovendo a fragmentação das células. ▪ As células apoptóticas atraem os fagócitos produzindo sinais de “coma-me”. ▪ Em células saudáveis, a fosfatidilserina está presente no folheto interno da membrana plasmática → mas nas células apoptóticas esse fosfolipídio move-se para fora e é expresso no folheto externo da membrana → onde é reconhecido pelos macrófagos → levando à fagocitose das células apoptóticas. ▪ As células que estão morrendo por apoptose secretam fatoressolúveis que recrutam os fagócitos. ▪ Isso facilita a remoção imediata das células mortas, antes que sofram uma segunda lesão de membrana e liberem seus conteúdos celulares (que pode resultar em inflamação). ▪ Alguns corpos apoptóticos expressam glicoproteínas adesivas que são reconhecidas pelos fagócitos e os próprios macrófagos 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 numerosos receptores de macrófagos estão envolvidos na ligação e fagocitose das células apoptóticas. ▪ Esse processo de fagocitose das células apoptóticas é tão eficiente que as células mortas desaparecem sem deixar traços e a inflamação é virtualmente ausente. Figura 1-24: Resposta à proteína não dobrada e estresse do RE. A, Em células saudáveis, proteínas recentemente sintetizadas são dobradas com o auxílio das chaperonas e incorporadas à célula ou secretadas. B, Vários estresses externos ou mutações induzem a um estado conhecido como estresse do RE, no qual a célula é incapaz de suportar a carga de proteínas mal dobradas. O acúmulo dessas proteínas no RE inicia a resposta de proteína mal dobrada, na tentativa de restaurar a homeostasia da proteína; se essa resposta for inadequada, a célula morre por apoptose. DENISE GUERRA - MEDICINA EM SUMA: A fosfatidilserina normalmente está no meio intracelular → se for uma célula apoptótica, a fosfatidilserina desloca-se p/ o meio extracelular. 1) A lesão celular ocorre quando as células são estimuladas tão intensamente que não são mais capazes de se adaptar ou quando são expostas a agentes naturalmente nocivos ou são prejudicadas devido a anormalidades intrínsecas. A lesão pode progredir a partir de um estágio reversível e culminar na morte celular. A hipóxia, causa importante de morte celular, é caracterizada como: a) diminuição do suprimento sanguíneo arterial a determinado território. b) redução da drenagem venosa de uma determinada região anatômica. c) deficiência de oxigênio e consequente redução da respiração aeróbica oxidativa. d) comprometimento do fornecimento de substratos metabólicos a determinado grupo de células. 2) Acredita-se que a apoptose desregulada (“muito pouca ou em excesso”) esteja relacionada com uma ampla gama de doenças. Com relação a célula em apoptose é CORRETO o que se afirma em: a) Uma taxa demasiadamente baixa de apoptose permite a sobrevida de células normais. b) As células que contêm mutações no gene TP53 são suscetíveis a mutações cumulativas devido ao reparo defeituoso do DNA, que, por sua vez, pode dar origem a um câncer. c) A privação de glicose e oxigênio, e estímulos como o calor, também resultam em proteínas mal dobradas, mas esses fatores não influenciam em lesão e morte celular. d) A apoptose defeituosa resulta na falha para eliminar células normais, como os linfócitos. 3) Com relação a apoptose é CORRETO o que se afirma em: a) A formação de corpos apoptóticos quebra as células em fragmentos “diminutos” que são comestíveis para os fagócitos. b) As células apoptóticas e seus fragmentos sofrem o rompimento de suas membranas, que promovem a liberação de seus conteúdos. c) As vias intrínsecas e extrínsecas da apoptose envolvem fundamentalmente moléculas iguais para a sua iniciação. d) A apoptose ocorre somente o desenvolvimento e não por toda a vida. 4) Fosfolipidio expresso no folheto externo da membrana plasmática de células apoptóticas? * a) Fosfatidilcolina b) Fosfatidilserina c) Fosfatidiletanolamina d) Fosfadilferrina Gabarito: C / B / A / B DENISE GUERRA - MEDICINA
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