Necrose e Apoptose (Lesão celular)

Prévia do material em texto

Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Necrose
● Alterações morfológicas que seguem à
morte celular;
● Necrose pode atingir células isoladas,
áreas de um tecido ou órgãos inteiros.
TECIDO NECRÓTICO = TECIDO MORTO
● A necrose pode ocorrer em
consequência da atuação de enzimas:
- Da própria célula -> autólise;
- De macrófagos e leucócitos ->
heterólise.
"As células animais que morrem em resposta a
um dano agudo, como um trauma ou uma
falta de suprimento sanguíneo, geralmente
morrem por um processo chamado de necrose
celular. As células necrosadas se
expandem e explodem, liberando seus
conteúdos sobre as células adjacentes e
provocando uma resposta inflamatória.
Em muitos casos, a necrose provavelmente
é causada pela depleção energética, que
leva a defeitos metabólicos e perda de
gradientes iônicos que normalmente ocorrem
através da membrana celular.” (ALBERTS)
Uma morte celular que deixa rastros no
tecido, existem alterações morfológicas na
célula.
Na anatomia patológica e em lâminas é mais
fácil de identificar que a apoptose. Ao deixar
rastros, ela pode afetar as células que estão
ao redor da mesma.
A necrose acontece por consequência da
atuação enzimática, as enzimas fazem um
processo de destruição de elementos da
própria célula ou enzimas de outras células
vão fazer o processo de destruição.
As enzimas vão desencadear uma reação
enzimática que vai degradar uma estrutura
celular importante, por exemplo o DNA da
célula, o núcleo da célula, porque houve uma
injúria e aquela enzima pode ser um
representante da injúria celular.
Qual o problema da necrose?
Deixa restos da atividade, restos da célula de
atividade enzimática do produto de digestão
enzimática, ela interfere nas células próximas
e, a própria célula por ter o meio alterado
passa a gerar uma resposta (alteração de pH
por exemplo) e essa resposta gera uma
inflamação, migração de novas células para
esse local.
➔ Um processo patológico gera uma
agressão nessa célula e essa célula
vai ativar enzimas. Uma infecção
bacteriana, infarto, álcool, a falta de
oxigênio, vai levar a alteração de
enzimas dentro da célula e essas
enzimas destroem estruturas
importantes da célula. Mas a enzima
não consegue fragmentar a célula
como um todo, então tem os resíduos.
Os resíduos gerados por produtos
das reações enzimáticas vão alterar
a composição da célula e podem
gerar uma resposta inflamatória
capaz de interferir nas outras
células.
Características de uma
célula necrótica em
microscopia óptica
Quais são os eventos celulares
morfológicos que podem ser identificados
em uma célula necrótica na microscopia
ótica?
Picnose nuclear (núcleo diminuído, perde sua
individualidade, porque houve lise) e a
eosinofilia do citoplasma: as células de
maneira geral vão se corar por afinidade
química, usam normalmente dois corantes:
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
eosina (afinidade por pH baixo, rosa) e tem a
hematoxilina (é basofílico, afinidade por pH
alto e tem cor roxa). Normalmente uma célula
normal tem citoplasma rosa e núcleo roxo,
mas quando há uma célula necrótica é
eosinofílica, porque o núcleo sofre lise, as
alterações se iniciam no núcleo e essas fazem
uma fragmentação, há digestão enzimática do
núcleo e o citoplasma fica eosinofílico. A célula
toda fica rosa bem forte.
● Picnose: retração e adensamento do
núcleo, com perda da individualidade
dos grânulos de cromatina.
● Cariorrexe: fragmentação do núcleo
picnótico.
● Cariólise: coloração nuclear pálida e
fraca.
● Eosinofilia: o citoplasma perde a leve
basofilia que lhe é característica,
passando a cor de rosa forte (digestão
do RNA do citoplasma).
A: Célula normal.
B: Picnose. O núcleo ocupava todo o halo. A cromatina
se compactou.
C: Cariorrexe. Começa a perda da membrana que
envolvia o núcleo, foi se degradando.
D:
E: Completa digestão do núcleo, deixando o
citoplasma eosinofílico.
Necrose isquêmica do miocárdio (infarto):
A: Miocárdio normal. Tem fibras, o citoplasma não é
uma placa eosinofílica, tem “rajadas” branca e rosa, têm
núcleos dentro da célula, a fibra muscular é mais linear
(então o núcleo também é mais fusiforme).
B: Fibra eosinofílica e anucleada.
Houve infiltrado inflamatório (os pontinhos são núcleos
de células do sistema imunológico de leucócitos, é um
infiltrado inflamatório, a fibra está anucleada (não tem
mais núcleo, tendo agora só núcleo fora da fibra, o rosa
ficou mais “denso”), do lado de fora tem os leucócitos, a
necrose forma exsudato que é “pus”. *As fibras são
rosas e a área branca é extracelular. Eosinofilia e
anucleação (ou núcleos desnudos) das fibras.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Infarto renal (modelo experimental:
Migração de células, desorganização do parênquima.
Apoptose
● Apoptosis - grego para ‘falling off’,
(cair, desfazer).
● Processo de morte celular
programada.
● A inibição deste processo é ativa e
altamente regulada.
"As células que morrem por apoptose
sofrem modificações morfológicas
características. Elas se encolhem e
condensam, o citoesqueleto colapsa, o
envelope nuclear se desfaz, e a cromatina
nuclear se condensa e se quebra em
fragmentos. A superfície da célula
frequentemente abaula para o exterior e, se a
célula for grande, rompe-se em fragmentos
fechados por uma membrana, chamados
corpos apoptóticos.
A superfície da célula ou dos corpos
apoptóticos torna-se quimicamente
alterada, sendo rapidamente engolfada por
uma célula vizinha ou um macrófago (uma
célula fagocítica especializada), antes que ela
possa liberar seus conteúdos.
Dessa maneira, a célula morre de forma
ordenada e é rapidamente eliminada, sem
causar uma resposta inflamatória
prejudicial. Pelo fato de as células serem
fagocitadas e digeridas rapidamente, em geral
existem poucas células mortas para serem
vistas, mesmo quando um grande número de
células tenha morrido por apoptose.”
(ALBERTS)
É mais complexa que a necrose, pois ela não
deixa rastros. Dificilmente identifica apoptose
no microscópio eletrônico.
É a morte programada por várias famílias de
proteínas e de genes, tendo relação de genes
e proteínas que vão estar preparadas para
desencadear a morte celular desde que haja
um sinal para isso ocorrer.
"A morte celular ajuda a esculpir mãos e pés
durante o desenvolvimento embrionário:
eles começam como estruturas em forma de
pá, e os dedos individuais se separam apenas
quando as células entre eles morrem, como
ilustrado para uma pata de camundongo. Em
outros casos, as células morrem quando a
estrutura formada por elas não é mais
necessária.” (ALBERTS)
Formação dos dedos na pata do camundongo em
desenvolvimento por apoptose. (A) As células
apoptóticas aparecem como pontos verdes brilhantes
entre os dedos em desenvolvimento. (B) A morte de
células interdigitais eliminou o tecido entre os dedos em
desenvolvimento.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
“A apoptose também funciona como um
processo de controle de qualidade no
desenvolvimento, eliminando células que
são anormais, posicionadas de forma
incorreta, não funcionais ou potencialmente
perigosas ao animal.” (ALBERTS)
A morte celular só vai ocorrer caso haja
uma necessidade fisiológica. O próprio
desenvolvimento de embriogênese de alguns
seres requer apoptose.
No ser humano, quando o embrião está se
desenvolvendo não se tem as digitais e as
falanges, se tem um epitélio entre as digitais e
ele é perdido por apoptose dessa célula.
“As células animais podem reconhecer dano
em suas várias organelas e, se o dano for
grande o suficiente, elas podem matar a si
mesmas entrando em apoptose. Um
exemplo importante é o dano no DNA que
pode produzir mutações que promovem
câncer se não forem reparadas. As células
possuem várias vias de detecção de danos no
DNA e entram em apoptose caso não possam
repará-los.” (ALBERTS)
Quando se fala de apoptose tem que lembrar
que existem mecanismos pró-apoptóticos(que ativam a apoptose) e mecanismos
anti-apoptóticos (que são pró sobrevivência
da célula).
➔ A p53 (normal) é uma proteína
presente no DNA e que ajuda na
regulação dos mecanismos de
regulação pró-apoptóticos. Se tem
uma célula que está “errada”, a p53
ajuda a desencadear os mecanismos
pró-apoptóticos.
➔ Quando a p53 está mutante ela
perde essa capacidade e as células só
tem mecanismos pró-sobrevivência.
Exemplo: o desenvolvimento embriológico, a
geração da mão; girino quando perde a cauda
e vira sapo; as células humanas quando entra
um vírus ou bactérias nos tecidos e as células
"resolvem" a situação sem a pessoa ficar
doente, a morte foi por apoptose.
O tumor é quando os mecanismos
anti-apoptóticos sobreviveram.
Se houver resposta imunológica a morte vai
ser por apoptose, mas se o sistema
imunológico não está conseguindo
responder suficientemente bem para aquela
infecção, então é morte por necrose.
Fases da Apoptose
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
● A célula compacta-se;
● A membrana forma invaginações;
● A cromatina sofre condensação;
● O DNA fragmenta-se;
● A célula morta divide-se em vesículas
membranares (corpos apoptóticos)
que são fagocitados.
Imagem: A célula começa a se compactar e
isso se inicia porque o citosol se retrai (diminui
o citosol e quanto mais se condensa, mais
formam invaginações na membrana, e as
invaginações formam vesículas).
A célula se fragmenta como um todo e a
fragmentação vai formar estruturas pequenas
que são chamadas de corpos apoptóticos, e
esses corpos são fagocitados por
macrófagos residentes (macrófagos são
células que permanecem nos tecidos para
defesa imediata independente do sistema
imunológico como um todo).
Os macrófagos residentes não saem do
tecido e eles fagocitam os corpúsculos
apoptóticos e resolvem o “problema” sem
gerar inflamação. A fagocitose acontece por
células residentes.
*Na necrose, como tem uma célula ainda
inteira com dano dentro, diferente do que
ocorre na apoptose, os macrófagos residentes
tentam e não conseguem. Por isso há
infiltração de células, a infiltração são
fagócitos do sangue que chegam para tentar
fagocitar e, se conseguem fagocitar eles
acabam potencializando a infecção.
Pode ser: fisiológica ou patológica.
1. Fisiológica:
● No desenvolvimento embriológico
(embriogênese);
● Involução dependente de hormônios
(tróficos) - os fatores tróficos são
fundamentais para que haja a
sobrevivência da célula, é
anti-apoptótico.
Por exemplo, no ciclo ovulatório.
● Controle de populações celulares.
Por exemplo, durante o
desenvolvimento do sistema nervoso
podem ter números de neurônios
maiores do que as células-alvo.
● Eliminação de células após exercer
função. Por exemplo, os leucócitos.
● Eliminação de linfócitos
auto-reativos;
● Morte celular induzida por células T
citotóxicas.
2. Patológica:
● Estímulos nocivos. Por exemplo,
radiação, substâncias tóxicas, febre;
● Doenças virais. TNF (fator de necrose
tumoral) é um mecanismo que vai
desencadear a apoptose estimulado
pelos vírus;
● Morte dos tumores (pode usar
mecanismos pró-apoptóticos);
● Lesão mitocondrial (eventos de
radiação, injúria);
● Atrofia patológica dos órgãos
parenquimatosos após obstrução
ductal.
Funções da apoptose
● Na formação de estruturas;
● Na eliminação de estruturas (tecidos
inteiros);
● No controle das populações celulares;
● Na eliminação de células anormais;
● Atrofias e Regressão de Hiperplasias;
● Isquemias (hipóxia);
● Radiação;
● Mutagênese química;
● Infecção viral.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Exemplos da morte celular programada.
Fatores reguladores
de apoptose
Podem exacerbar (potencializar) a
apoptose:
● A retirada de fatores tróficos (por
exemplo, os hormônios);
● Glicocorticóides;
● Citocinas (IL, -1beta, TNF, TGF beta)
● Espécies reativas de oxigênio e
nitrogênio;
● Proteínas relacionadas ao controle
(P53, bax, c-myc, anti-Fas);
● Calor (> 43ºC);
● Quimioterápicos anti-câncer;
● Radiação UV e gama.
O que pode diminuir a apoptose:
● Fatores de crescimento (tróficos);
● Interleucinas que geram resposta das
células do sistema imunológico, as
citocinas de uma resposta mais
prolongada (IL-2, IL-3, IL-4, IL-6);
● Hormônios;
● Algumas proteínas (Bcl que tem
agentes anti-apoptóticos (Bcl-2) e a
p53 mutante (porque a p53 normal
irá regular/proteger as células).
Alterações morfológicas que
ocorrem na célula apoptótica
A apoptose, em contraste com a necrose, não
desperta reação inflamatória, sendo mais difícil
a sua identificação histológica.
Fagocitose da célula apoptótica
Por que a fagocitose de células apoptóticas
é diferente da necrótica? Pois quem fagocita
a apoptotica é o macrofago residente.
Por que ele não fagocita a necrótica? Pois
existe uma sinalização celular.
Na dupla camada de fosfolipídios têm
lipídios diferentes no ambiente voltado para
o intracelular dos que estão voltados para o
extracelular. Esses fosfolipídios podem trocar
de posição em alguns momentos específicos
durante a vida da célula, e durante a apoptose
acontece o mecanismo de flip-flop.
O fosfolipídio é um agente sinalizador e é
reconhecido por macrófagos, mas que tem
outros papéis na parte interna da célula e vai
para o lado de fora, quando a fosfatidilserina
vai para o lado de fora, ela é reconhecida
pelos seus receptores do macrófago e esse
reconhecimento é o que garante que haja uma
fagocitose regulada por esses macrófagos
residentes. O mecanismo de flip-flop é
fundamental.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
A morte das hemácias ocorre por
apoptose?
Há uma discussão na literatura. A morte das
hemácias é fisiológica, em 120 dias elas são
degradadas e não geram dano.
Entretanto, quando se estuda de fato o tipo
de morte celular, na hemácia seria uma
apoptose específica das hemácias, porque
justamente as hemácias são selecionadas para
morte quando perdem a capacidade de realizar
o mecanismo de flip-flop. Então, é uma morte
programada e é chamada de eritrose (que
seria uma apoptose específica, porque é
diferenciada).
Necrose x Apoptose
Vão se diferenciar tanto quanto o processo que
desencadeia quanto com o resultado final.
Na necrose tem uma destruição que se inicia
pela lise do material nuclear e depois acontece
a lise da membrana plasmática.
Na apoptose o material nuclear é compactado
junto com o citosol e forma o chamado
corpúsculo, apenas no final as organelas e a
própria membrana celular começam a ser
lisadas.
Na necrose há digestão das cromatinas e a célula é
lisada e seu conteúdo celular é desprezado para fora da
célula que irá gerar a inflamação.
Características Apoptose Necrose
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Estímulos
indutores
Fisiológicos Patológicos
(geralmente injúria)
Ocorrência Células isoladas Grupos de células
Reversibilidade Não, após
alterações
morfológicas
Sim, até o ponto de
não retorno
Adesões entre
células e à
membrana basal
Perdidas (início) Perdidas (fim)
Fagocitose por
células adjacentes
Presente Ausente
Inflamação
exsudativa
Ausente Presente
Célula Formação de
corpos apoptóticos
Intumescimento e a
seguir
desintegração
Núcleo Convulação de
limite nuclear e
desaparecimento
(carioréxis)
Desaparecimento
(cariólise)
Cromatina Compactação em
massas
uniformemente
densas
Vacuolizações*
Quebra de DNA Internucleossômica Ao acaso
Organelas
citoplasmáticas
Intumescimento
(fase final)
Intumescimento
(fase inicial)
Liberação de
enzimas
lisossomais
Ausente Presente
Energia Requerida Não requerida.
Duas formas distintas de morte celular.
Essas micrografias eletrônicas mostram células que
morreram por apoptose (A e B) ou por necrose (C).
As células em (A) e (B) estão condensadas, mas
parecem relativamente intactas, enquanto a célula em
(C) parece ter explodido. Os grandes vacúolos visíveis
no citoplasma da célula em (A) são uma característica
variável da apoptose.Caspases
C- cisteína asp-aspartato
● Caspases - atuam sobre um inibidor
de DNAse, levando a fragmentação do
DNA nuclear.
● Clivagem das proteínas do
citoesqueleto.
● Atuam nas proteínas da lâmina
nuclear.
Desencadeia a apoptose.
A apoptose depende de uma cascata
proteolítica intracelular mediada por
caspases.
“A apoptose é disparada por membros de uma
família de proteases intracelulares
especializadas, que clivam sequências
específicas em numerosas proteínas dentro da
célula, proporcionando, assim, mudanças
dramáticas que levam à morte celular e ao
engolfamento. Essas proteases têm uma
cisteína no seu sítio ativo e clivam suas
proteínas-alvo em ácidos aspárticos
específicos; elas são então chamadas de
caspases. As caspases são sintetizadas na
célula como precursores inativos e são
ativadas apenas durante a apoptose.”
(ALBERTS)
● Mais de 10 membros.
● Divididas funcionalmente em 2
classes de caspases apoptóticas:
- Iniciadoras;
- Efetoras.
“As caspases iniciadoras, como indica seu
nome, iniciam o processo apoptótico. Elas
normalmente existem como monômeros
solúveis e inativos no citosol. Um sinal
apoptótico dispara a montagem de grandes
plataformas proteicas que congregam múltiplas
caspases iniciadoras em grandes complexos.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Dentro desses complexos, pares de caspases
se associam para formar dímeros, resultando
na ativação da protease. Cada caspase no
dímero, então, cliva seu parceiro em um sítio
específico no domínio de protease, o que
estabiliza o complexo ativo e é requerido para
o funcionamento apropriado da enzima na
célula.
A principal função das caspases iniciadoras
é ativar as caspases executoras. Estas
normalmente existem como dímeros
inativos. Quando são clivadas por uma
caspase iniciadora no sítio no domínio da
protease, o sítio ativo é rearranjado de uma
conformação inativa para uma ativa. Um
complexo de caspase iniciadora pode ativar
muitas caspases executoras, resultando em
uma amplificação da cascata proteolítica.
Uma vez ativada, caspases executoras
catalisam os diversos eventos de clivagem
de proteínas que matam a célula.”
(ALBERTS)
Ativação da caspase durante a apoptose. Uma
caspase iniciadora contém um domínio de protease na
sua região carboxiterminal e um pequeno domínio de
interação com uma proteína perto do seu aminoterminal.
Os sinais apoptóticos disparam um conjunto de
proteínas adaptadoras, carregando múltiplos sítios de
ligação para o domínio aminoterminal da caspase. Uma
vez que as proteínas adaptadoras tenham se ligado, as
caspases iniciadoras dimerizam e são, desse modo,
ativadas, levando à clivagem de um sítio específico nos
seus domínios de protease. Cada domínio de protease é
assim rearranjado em uma subunidade maior e uma
menor. Em alguns casos (não mostrado), o domínio de
ligação ao adaptador da caspase iniciadora é também
clivado. As caspases executoras são inicialmente
formadas como dímeros inativos. Após a clivagem em
um sítio do domínio da protease por uma caspase
iniciadora, o dímero de caspase executora sofre uma
mudança conformacional que o ativa. Então, a caspase
executora cliva uma variedade de proteínas-chave,
levando à morte controlada da célula.
- Tem duas "equipes": a
desencadeadora e a efetora. São
denominadas por números e são uma
classe de proteínas formadas pela
cisteína, unidas pelo aspartato.
- Quando são transcritas, saem com
domínio peptídeo inativador (domínio
pro).
- Pró para o organismo quer dizer
inativo.
As pró-caspases possuem o
domínio inativador e é a perda
desse domínio inativador que vai
fazer que haja a ativação, e ativada
vai ter a efetivação de mecanismos
apoptóticos.
(A) Ativação da pró-caspase
Está no citosol inativa tem domínio inativador
que é o fragmento peptídico, então ela perde o
domínio. Uma vez que se tem uma caspase
ativa, começa a desencadear/potencializar a
atividade de diversas caspases, por isso é
uma cascata.
(B) A cascata das caspases
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
As primeiras a serem ativadas são as que
fazem a clivagem das proteínas do citosol, por
isso que o citoplasma vai se retraindo.
A potencialização da cascata de ativação das
caspases é o que leva à clivagem da
membrana nuclear. Então desencadeou do
citosol para o núcleo e com isso dá tempo de
formar os corpúsculos e fragmentar.
Como a primeira caspase iniciadora é
ativada em resposta a um sinal apoptótico?
Os dois mecanismos de ativação mais bem
entendidos em células de mamíferos são
chamados de via extrínseca e via intrínseca
ou mitocondrial.
Apoptose - Via extrínseca
Receptores de morte na superfície celular
ativam a via extrínseca da apoptose.
“A ligação de proteínas de sinalização
extracelular a receptores de morte na
superfície celular dispara a via extrínseca
da apoptose. Os receptores de morte são
proteínas transmembrana contendo um
domínio extracelular de ligação ao ligante, um
domínio transmembrana único e um domínio
de morte intracelular, o qual é requerido pelos
receptores para ativar o programa apoptótico.
Os receptores são homotrímeros e pertencem
à família de receptores do fator de necrose
tumoral (TNF), o qual inclui um receptor
para o próprio TNF e o receptor de morte
Fas. Os ligantes que ativam os receptores de
morte também são homotrímeros; eles são
estruturalmente relacionados e pertencem à
família TNF de proteínas sinalizadoras.
Um exemplo bem entendido de como os
receptores de morte disparam a via extrínseca
da apoptose é a ativação de Fas na superfície
da célula-alvo pelo ligante Fas na superfície
de um linfócito (citotóxico) matador. Quando
ativado pela ligação do ligante Fas, domínios
de morte na cauda citosólica dos receptores de
morte Fas, ligam-se a proteínas adaptadoras
intracelulares, que, por sua vez, ligam
caspases iniciadoras (caspase-8
principalmente), formando um complexo de
sinalização indutor de morte (DISC). Uma
vez dimerizada e ativada em DISC, as
caspases iniciadoras clivam seus parceiros e
então ativam caspases executoras a jusante
(downstream) para induzir apoptose . Em
algumas células a via extrínseca recruta a via
apoptótica intrínseca para amplificar a cascata
da caspase e matar a célula.
Muitas células produzem proteínas inibidoras
que agem para controlar a via extrínseca.
Algumas células, por exemplo, produzem a
proteína FLIP que se assemelha à caspase
iniciadora, mas não possui atividade de
protease, porque falta a cisteína-chave no seu
sítio ativo. FLIP dimeriza-se com caspase-8 no
complexo DISC; embora a caspase-8 pareça
ser ativa nesses heterodímeros, ela não é
clivada no sítio requerido para sua ativação
estável e o sinal apoptótico é bloqueado. Tais
mecanismos inibidores ajudam a prevenir a
ativação inapropriada da via extrínseca da
apoptose.” (ALBERTS)
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
(A) Ativação da apoptose de fora da
célula (via extrínseca)
A via extrínseca vai ter uma resposta porque
alguma célula reconheceu receptores da célula
e o reconhecimento dos receptores
promoveu a ativação das caspases,
desencadeando a apoptose.
Exemplo: linfócitos citotóxicos expressam uma
proteína na superfície chamada ligante do
Fas, quando as células por algum motivo
passam a expressar na superfície delas as
proteínas Fas pode ser porque a célula não
serve mais, porque os fatores tróficos -
hormônios que ficavam ligados a essa
proteína Fas não estão mais presentes,
porque a célula está infectada por um vírus.
Assim, o ligante se liga ao Fas (receptor) e
ativa as caspases, desencadeando o
processo de apoptose.
Além do Fas e do ligante do Fas, um outro
fator que ativa a via extrínseca é o TNF que
encontra receptores na superfície da célula e
desencadeia esse mesmo processo.
Apoptose - Via intrínseca
(B) Ativação da apoptose de dentro da
célula (via intrínseca - mitocondrial).
A via intrínseca da apoptose depende da
mitocôndria.“As células podem ativar também seus
programas de apoptose de dentro da célula,
frequentemente em resposta ao estresse, tal
como o dano do DNA ou em resposta a sinais
de desenvolvimento.
Em células de vertebrados, essas respostas
são governadas por vias apoptóticas
intrínsecas ou mitocondriais, que
dependem da liberação de proteínas
mitocondriais no citosol, que normalmente
residem no espaço intermembrana dessas
organelas. Algumas das proteínas liberadas
ativam a cascata proteolítica de caspases
no citoplasma, levando à apoptose.
Uma proteína-chave na via intrínseca é o
citocromo c, um componente solúvel em água
da cadeia transportadora de elétrons da
mitocôndria. Quando liberada no citosol, ela
assume uma nova função: liga-se a uma
proteína adaptadora chamada Apaf1 (fator 1
de ativação da protease apoptótica),
promovendo a oligomerização de Apaf1 em um
heptâmero tipo roda, chamado apoptossomo.
Então as proteínas Apaf1 no apoptossomo
recrutam as proteínas caspase-9 iniciadoras,
que, acredita-se serem ativadas pela
proximidade no apoptossomo, tal como a
caspase-8 é ativada em DISC.
As moléculas caspases-9 ativadas ativam
então caspases executoras para induzir
apoptose.” (ALBERTS)
A via intrínseca da apoptose. Estímulos apoptóticos
intracelulares provocam a liberação do citocromo c na
mitocôndria, que interage com Apaf1. A ligação do
citocromo c 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 um anel chamado apoptossoma. Cada
proteína Apaf1 contém um domínio de recrutamento da
caspase (CARD), e esses são agrupados acima do eixo
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
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 da caspase-9 ainda não é bem
entendido: provavelmente resulta da dimerização e
clivagem de proteínas caspase-9 adjacentes, mas
poderia também depender de interações entre
caspase-9 e Apaf1. Uma vez ativada, a caspase-9 cliva,
ativando, dessa forma, as caspases executoras a
jusante. Observe que CARD está relacionada em
estrutura e função com o domínio efetor de morte da
caspase-8.
Na via intrínseca tem outro mecanismo de
ativação das caspases, vem de dentro da
própria célula, especificamente de dentro
das mitocôndrias. As mitocôndrias têm papel
chave na ativação da via intrínseca, pois é na
membrana mitocondrial que tem a família de
proteínas chamadas Bcl2 (presente na
membrana externa da mitocôndria) que é um
agente regulador da ativação das caspases
na via intrínseca.
A família Bcl2 que tem tanto proteínas
pró-apoptóticas quanto anti-apoptóticas, é
um agente regulador da ativação das caspases
pela via intrínseca.
Um dano mitocondrial faz com que moléculas
do citocromo que são restritas à mitocôndria,
são os carreadores de elétrons mitocondriais,
enzimas mitocondriais, moléculas citocromais,
são moléculas móveis que ficam próximas as
membranas das cristas, mas que tem
funcionalidade significativa nas mitocôndrias.
Essas moléculas se ligam a uma proteína
adaptadora no citosol que vai induzir a
ativação das caspases, e uma vez que tiver
caspase ativada não tem retorno.
Se quer controlar o mecanismo apoptótico tem
que agir nas famílias de proteínas que
coordenam as caspases e regulam a atividade
das mesmas.
A Bcl-2 através da Apaf-1 (proteína
transportadora) leva o citocromo até a
pró-caspase e assim tira o domínio
inativador. A Apaf-1 faz parte da família
Bcl-2, é pró-apoptótica.
A família de proteínas Bcl-2: uma classe
pró-sobrevivência e duas classes
pró-apoptóticas:
Existem alguns domínios no DNA que vão se
alterar nas proteínas, mas um domínio
permanece íntegro, que é o BH3, uma parte do
gene está presente tanto nas anti-apoptóticas
quanto nas pró-apoptóticas. Então o domínio
único garante que elas sejam da mesma
família.
*Para não confundir: a família se chama Bcl-2
e a proteína que também é denominada Bcl-2
é a que é pró-sobrevivência.
Há ligação de proteínas de outras famílias que
é o que ocorre com a Apaf que foi induzida
pela Bcl-2, ancoragem nas membranas e por
isso ela fica ancorada na membrana
mitocondrial e em geral a promoção da
apoptose vai ser representada pela ausência
dos domínios do gene BH1 e BH2 é a ausência
desses domínios gênicos que vão garantir as
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
proteínas representadas por essa família que
levam a apoptose.
Os receptores de morte celular:
Representantes da ativação da via
extrínseca.
● TNF (fator de necrose tumoral): é um
estimulador de apoptose.
● Fas: é um receptor da família dos
receptores de TNF.
Modos pelos quais fatores de
sobrevivência celular
suprimem apoptose
Moléculas de sinalização extracelular que
inibem a apoptose, que, juntas, são
chamadas de fatores de sobrevivência.
O papel dos fatores de sobrevivência e
morte celular no ajuste do número de
células nervosas em desenvolvimento para
a quantidade de tecido-alvo.
Mais células nervosas são produzidas do que
podem ser mantidas pela quantidade limitada
de fatores de sobrevivência liberados por
células-alvo. Por conseguinte, algumas células
nervosas recebem uma quantidade insuficiente
de fatores de sobrevivência para evitar a
apoptose. Essa estratégia de superprodução
seguida por seleção ajuda a assegurar que
todas as células-alvo sejam contatadas por
células nervosas e que as células nervosas
extras sejam automaticamente eliminadas.
Um fator de sobrevivência está ocupando o
receptor e se o está ocupando, as proteínas
regulatórias se não houver mecanismo
intracelular não haverá apoptose, mas se
houver mecanismo intracelular pode haver
apoptose. Elas próprias se regulam. A Bad é
pró-apoptótica.
Apoptose: mecanismos
Na imagem demonstra tanto os mecanismos
intrínsecos quanto extrínsecos (Fas, TNF).
Extrínsecos: encontra o receptor e a
sinalização é indutor (ativador) das caspases.
Intrínseca: a deficiência de fatores hormonais
ou tróficos é algo que deixa a célula sem
funcionar.
Lesão Celular (Necrose x Apoptose)
Giulia Magno Rocha
Apoptose x Sobrevivência
Portanto, a homeostase tecidual depende do
perfeito equilíbrio entre moléculas pró e anti
apoptóticas.
Conceito chave:
A apoptose é o destino automático de uma
célula em um organismo multicelular, a menos
que a célula receba sinalização por fatores
tróficos (ou de sobrevivência).
Em outras palavras: Todas as células
necessitam de ESTÍMULOS TRÓFICOS para
sobreviverem, na ausência desses fatores
cometem suicídio.
Interações diretas entre proteínas
pró-apoptóticas e anti apoptóticas
desencadeiam a apoptose na ausência de
fatores de sobrevivência.
A ligação desses fatores na superfície celular
altera tais interações resultando em
sobrevivência celular.
Referências:
Capítulo 18, Biologia Molecular da Célula - 6ª
edição, Alberts.