Aula 13 - A célula apoptóptica
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A célula apoptóptica ob jet ivo s Defi nir morte celular programada Diferenciar apoptose de necrose Listar e caracterizar as fases do processo de apoptose e a sua base molecular Diferenciar as duas vias possíveis de morte por apoptose Enumerar exemplos biológicos de ocorrência da apoptose Enumerar exemplos de outros tipos de morte celular programada 13AULA Pré-requisito Para acompanhar melhor esta aula, você deverá rever as Aulas 13 e 14 de Biologia Celular I (Receptores de membrana e princípios de sinalização celular I e II) e também a Aula 1 de Biologia Celular II (O ciclo celular). Biologia Celular II | A célula apoptóptica 210 C E D E R J INTRODUÇÃO Em um organismo multicelular, as células possuem mecanismos fi nos de controle para regular os processos de proliferação e sobrevivência, para crescer e dividir (Aulas 1 e 2). O número de células presentes em um organismo é muito bem regulado pela ação conjunta dos processos de proliferação e de morte celular. As células podem morrer de duas maneiras: acidental ou programada. Os processos de morte não-acidental são promovidos e fi namente regulados por proteínas sintetizadas pela própria célula que irá morrer. Tal \u201csuicídio celular\u201d é chamado de MORTE CELULAR PROGRAMADA. Este processo pode ocorrer em resposta a diversos sinais ambientais e é detectado, regulado e ativado por um complexo sistema molecular. Existem diversos tipos de morte celular programada. O primeiro tipo, e também o mais comumente observado, é a APOPTOSE, que apresenta um conjunto de características morfológicas e moleculares específi cas a serem abordadas nesta aula. Também veremos como esse processo ocorre em diversas etapas de nosso desenvolvimento e como falhas nessa função estão relacionadas a algumas doenças. AS CÉLULAS NASCEM, CRESCEM, REPRODUZEM-SE E... MORREM! Cada uma das células que convive em um organismo multicelular é exposta a centenas de diferentes sinais ambientais. Receber e enviar sinais é fundamental para a sobrevivência de qualquer célula (como foi visto na Aula 13 de Biologia Celular I). A combinação destes sinais é específi ca para cada tipo celular, e alguns deles levam a processos de proliferação e diferenciação. Já a ausência de sinais (não apenas os de proliferação) aciona uma maquinaria molecular que ativa um programa de suicídio celular. O nome morte celular programada deve-se ao fato de ser um tipo de morte organizado e orquestrado pelo próprio genoma da célula. Observa-se a ocorrência de morte celular programada mesmo em alguns protozoários, e até acredita-se que nestes seres isto atue como um mecanismo de controle populacional. Uma situação de superpovoamento conduz à redução ambiental de nutrientes (ausência de sinais de sobrevivência), e isso induziria uma diminuição populacional. Acredita-se também que protozoários infectados por vírus podem suicidar-se para MORTE CELULAR PROGRAMADA Processo celular ativo que leva à morte celular. Geralmente ocorre em resposta a fatores ambientais ou a danos fi siológicos detectados pela célula. APOPTOSE Tipo de morte celular programada caracterizada por mudanças morfológicas específi cas. O nome vem do grego antigo e signifi ca queda de folhas ou pétalas. A apoptose é observada em células de metazoários, incluindo plantas e animais, com genes específi cos responsáveis pela expressão de proteínas essenciais para o processo. A U LA 1 3 M Ó D U LO 3 C E D E R J 211 CARL VOGT (1817-1895) Naturalista suíço, árduo defensor das idéias de Darwin, foi o primeiro reitor da Universidade de Genebra, onde trabalhou com histologia animal comparada, geologia, entre outros assuntos. Foi o primeiro a descrever os sifonóforos. Saiba mais sobre Vogt e sua obra no site www.darse.org/ images/ portrait_ vogt.jpg evitar que a infecção se alastre para o restante da população. De uma maneira altruísta ou defensiva, os microorganismos foram os primeiros a utilizar mecanismos de morte celular programada. Historicamente, a morte celular programada foi descrita no século XIX por CARL VOGT. Ele observou \u201cdestruição celular\u201d no desaparecimento da notocorda e no surgimento das vértebras em uma espécie de anuro. Hoje sabemos que esta \u201cdestruição celular\u201d é fruto de mecanismos de morte celular programada. Em 1863, AUGUST WEISMANN, pesquisando o desenvolvimento embrionário de moscas, descreveu o processo de \u201chistólise\u201d: células mortas extremamente vacuolizadas, com núcleos condensados. Naquela época não se deu muita atenção a estas observações, e o tempo passou. Em 1972, o patologista australiano ANDREW WYLLIE e seus colaboradores descreveram pela primeira vez um processo de morte celular programada, que foi então chamado apoptose. Este tipo de morte celular, por ser o mais importante e mais bem descrito, será o objeto principal de estudo desta aula. Mas não podemos ter pressa! Antes disso, precisamos diferenciar a apoptose do principal tipo de morte acidental celular: a NECROSE. NECROSE Também conhecida como morte celular acidental, é fruto de um dano externo \u2013 lesão por agente químico ou físico \u2013 à célula. Não ocorre a expressão de moléculas específi cas para este processo. AUGUST WEISMANN (1834-1914) Biólogo alemão, trabalhou principalmente com embriologia de insetos e crustáceos. Foi um dos primeiros cientistas a discordar das idéias de Lamarck, mostrando que os caracteres adquiridos não são herdados. Saiba mais no site www.nceas.ucsb.edu/ ~alroy/lefa/ Weismann.html ANDREW WYLLIE Patologista australiano, chefe do Departamento de Patologia da Universidade de Cambridge (Inglaterra), criador do termo apoptose. A DIFERENÇA ENTRE SUICÍDIO E ASSASSINATO (APOPTOSE VERSUS NECROSE) Didaticamente, consideramos a existência de duas vias primárias que levam células a morrer. O processo relacionado à morte celular não programada mais conhecido é a necrose. Este tipo de morte celular ocorre quando as células recebem algum tipo de injúria, seja ela química ou física, causada sempre por agentes externos. Exemplos de necrose são observados quando células são expostas a condições extremas de temperatura, falta de oxigênio (isquemia), traumas físicos, entre outros. É importante lembrar que a necrose não é Biologia Celular II | A célula apoptóptica 212 C E D E R J um processo mediado pela ativação de proteínas específi cas, como na apoptose. A morte necrótica é geralmente catalisada por enzimas lisossomais e pelo rompimento das organelas celulares. Além disso, a morte celular por necrose geralmente atinge várias células ao mesmo tempo, em uma mesma região (diferentemente da apoptose), já que os agentes causadores de necrose geralmente atingem grandes áreas celulares. A morte necrótica (Figura 13.1) caracteriza-se inicialmente pela perda da integridade da membrana plasmática após o trauma. Este fato Figura 13.1: (a) Seqüência da morte celular por necrose. (b) Seqüência da morte celular por apoptose. a b A U LA 1 3 M Ó D U LO 3 C E D E R J 213 permite que ocorra uma abrupta e brutal entrada de água no interior da célula, resultando em um inchaço da célula e de suas organelas. Com a continuidade deste processo, as organelas rompem-se e extravasam no interior do citoplasma seus constituintes. Como resultado, a célula começa a sofrer um processo de autodigestão, no qual enzimas estocadas em organelas específi cas como endossomas e lisossomas