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PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR TUTORIA 1 1) Descrever o ciclo celular e sua regulação 2) Explicar a proliferação celular 3) Explicar a influência dos fatores exógenos e endógenos 4) Explicar a carcinogênese e a ação de seus mediadores e genes supressores 5) Explicar a angiogênese e as vias de disseminação metastásica CICLO CELULAR Tem como função básica duplicar a imensa quantidade de DNA nos cromossomos e depois separar as cópias em duas células-filhas geneticamente idênticas A duplicação dos cromossomos acontece na fase S que é a fase mais longa do ciclo A segregação dos cromossomos e divisão celular ocorrem na fase M (M de mitose) Fase M divide-se em mitose (distribuição dos cromossos copiados em pares) e citocinese (divisão citoplasmática) No começo da mitose tem um estágio chamado de prófase, onde as 2 moléculas de DNA se desenbaraçam e se condensam em pares = cromátides irmãs Quando o envelope nuclear se desfaz na mitose os pares de cromátides irmãs ficam ligadas ao fuso PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR mitótico que ficam em polos opostos caracterizando a metáfase A destribuição das cromátides-irmãs que são puxadas para polos opostos ao fuso é chamada de anáfase A telófase é quando o fuso se desfaz e os cromossos segregados são empacotados em núcleos separados Assim, a citocinese cliva a células em duas para que as células filhas herde um dos dois núcleos O CICLO CELULAR EUCARIÓTICO A maioria das células requer muito mais tempo para crescer e duplicar sua massa de proteínas e organelas do que para duplicar seus cromossomos e se dividir A maioria dos ciclos celulares possui fases de intervalo: fase G1 entre a fase M e a fase S, e a fase G2 entre a fase S e a mitose Assim, o ciclo celular eucariótico é divido em 4 fases senquenciais: G1, S, G2 e M As fases G1, S e G2 formam a interfase que pode oculpar 23 horas de um ciclo celular de 24 horas, restando apenas 1 hora de fase M O crescimento celular ocorre ao longo do ciclo celular, exceto durante a mitose As duas fases de intervalo são um simples retardo de tempo que garante o crescimento celular E também da tempo para a célula monitorar o ambiente interno e externo, afim de monitorar as condições adequadas antes que a célula comece as principais transformações da fase S e M Se as condições extracelulares forem desfavoráveis as células retardam a progressão a G1 e podem entrar num processo de repouso conhecido como G0, esse estágio pode durar por dias, semanas ou anos até que a proliferação seja retomada Na verdade muitas células ficam em G0 até que elas ou o organismo morra REGULAÇÃO DO CICLO CELULAR O sistema de controle do ciclo celular atua de forma semelhante a um cronêmetro que aciona os eventos do ciclo celular em sequência PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR Na maioria das células eucarióticas, o sistema de controle ativa a progressão do ciclo em 3 principais pontos de transição reguladora PROTEÍNAS-CINASES E CICLINAS As cinases (Cdk) são componetes centrais do sistema de controle do ciclo celular A atividade das cinases muda a medida que a célula avança no ciclo e suas atividades são reguladas pelas ciclinas que se alteram entre síntese e degradação ao longo do ciclo celular Todas as células eucarióticas necessitam de 3 classes de ciclinas, sendo definidas pelo estágio do ciclo que se ligam as cinases G1/S-ciclinas: ajudam a desencadear a progressão ao ponto de restrição e seus níveis caem na fase S S-ciclinas: ajudam a estimular a duplicação dos cromossomos, seus níveis permanecem elevados até a mitose, além de contribuir para o controle de alguns eventos mitóticos iniciais M-ciclinas: estimulam a entrada na mitose no ponto de verificação G2/M e são destruídas no meio da mitose OBS: Na maioria das células as G1-ciclinas ajudam a regular a atividade das G1/S-ciclinas Em vertebrados existem 4 Cdks: Cdk4 e Cdk6: interagem com G1-ciclinas Cdk2: interafe com G1/S-ciclinas Cdk1 e Cdk2: uma interage com S-ciclinas Cdk1: interage com M-ciclinas As ciclinas ativam Cdks e as direcionam para proteínas-alvo específicas e cada complexo ciclina-Cdk fosforila um conjunto diferente e proteínas-substrato Na ausência de ciclina, o sítio ativo da Cdk é bloqueado pela alça em T PROTEÍNAS INIBIDORAS DE CININAS (CKIS) O aumento e diminuição dos níveis de ciclinas são os determinates primordiais da atividade das Cdks durante o ciclo celular Além desses, vários outros mecanismos adicionais podem controlar a atividade das Cdks em estágios específicos do ciclo PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR A fosforilação de um par de aminoácidos na cavidade do sítio ativo da cinase inive a atividade de um complexo de ciclina-Cdk A fosforilação desses sítios por uma cinase conhecida como Weel1 inibe a atividade das Cdks Mas, a desfosforilação desses sítios por uma fosfatase como a Cdc25 aumenta a atividade das Cdks As células usam as CKIs para auxiliá-las na regulação das atividades de G1/S-Cdks e S-Cdks no ínicio do ciclo celular Enquanto a ativação de complexos específicos ciclina-Cdk controla a progressão através do início e transições G2/M A progressão através da transição metáfase- anáfase é desencadeada não pela fosforilação protéica, mas pela degradação de proteínas, levando a estágios finais da divisão celular O principal regulador da transição entre metáfase e anáfase é o ciclosomo (APC/C) O sistema de controle do ciclo celular também utiliza o SCF, principalmente para ubiquitinar certas proteínas CKI em G1 tardio Ajudando asism no controle da ativação de S- Cdks e replicação de DNA. A SCF também é resposável pela destruição das ciclinas G1/S na fase S inicial SISTEMA DE CONTROLE DO CICLO CELULAR Quando as condições para a proliferação celular são adequadas, vários sinais externos e internos estimulam a ativação de G1-Cdk Que por sua vez estimula a expressão de genes que codificam G1/S-ciclinas e S-ciclinas A ativação resultante de G1/S-Cdk controla a progressão através do início da transição, desencadeando uma onda de atividade das S-Cdks que inicia a duplicação dos cromossomos na fase S e contribui para alguns eventos iniciais da mitose A ativação de M-Cdk dispara a progressão através da transição de G2/M e eventos da mitose inicial, levando ao alinhamento de pares de cromátides- irmãs na placa equatorial do eixo mitótico Finalmente, APC/C junto com o ativador Cdc20 dispara a degradação de ciclinas E desencadeia a separação de cromátides-irmãs e a segregação e finalização da mitose Quando a mitose está completa, múltiplos mecanismos colaboram na supressão da atividade das Cdks que resulta no período de G1 PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR RESUMINDO PROLIFERAÇÃO CELULAR Uma nova célula surge no momento em que outra se divide – sendo esse fênomeno a proliferação celular Mas antes da célula se dividir ela passa pelo processo de interfase e depois por 6 fenômenos na fase M Interfase: a célula aumenta de tamanho e o DNA dos cromossosmos é replicado e o centrossomo duplicado PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR Prófase: os cromossomos replicados que tinham duas cromátides irmãs se condesam. Tem formação do fuso mitótico e a separação dos mesmos Pró-metáfase: se inicia repentimamente como o rompimento do envelope nuclear, os cromossomos se ligam aos microtúbulos do fuso e sofrem movimentosativos Metáfase: os cromossos estão alinhados no equador do fuso, na metade entre os dois polos. Os microtúbulos de cada cromossomo se ligam aos polos opostos do fuso Anáfase: as cromátides-irmãs se separam sicronicamente e cada uma delas é puxada lentamente para o polo do fuso ai qual está ligada Telófase: os dois conjuntos de cromossomos chegam os polos do fuso. Um envelope nuclear é remontado em torno de cada conjunto, completando a formação de dois núcleos e marcando o fim da mitose Citocinese: o citoplasma é dividido em dois pelo anel contrátil, o qual forma um sulco na célula para dar origem a duas células-filhas, cada uma com um núcleo PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR CLASSIFICAÇÃO E NOMEMCLATURA HIPERTROFIA > é o aumento do tamanho das células e consequentemente do tecido ou órgão. É causada por demanda funcional maior ou estimulação hormonal. As fibras musculares estriadas cardíacas e esqueléticas aumentam de tamanho quando estimuladas por maior demanda. HIPOTROFIA > redução quantitativa de componentes estruturais e funções celulares que resultam na diminuição de volume das celulas e órgãos atingidos. Mecanismo básico = redução do anabolismo. HIPOPLASIA > diminuição da população celular, são alterações de proliferação celular. Ex: fisiológica: involução do timo; patológica: medula óssea em infecções (reversíveis). HIPERPLASIA > É o crescimento de um tecido ou órgão pelo aumento do número de células, alteração de proliferação. Ocorre em células com capacidade de mitose, quando estimuladas para maior atividade. É necessário aumento do suprimento sanguíneo, integridade morfofuncional e inervação adequada. HIPERPLASIA HORMONAL > Proliferação do epitélio glandular da mama na puberdade e gravidez (em que há também maior produção de TSH, resultando em hiperplasia da tireóide). No ciclo menstrual há hiperplasia das glândulas do endométrio. HIPERPLASIA COMPENSATÓRIA > Ocorre nos rins por exemplo, é fisiológica. HIPERPLASIA NODULAR > geralmente afeta o órgão como um todo, entretanto pode ocorrer em nódulos, podendo ser considerado como processo patológico, e se necessário pode ser removido cirurgicamente. Ocorre na próstata, tireóide, adrenal e mama. METAPLASIA > É a transformação de uma célula ou tecido em outro com características diferentes. A metaplasia pode ser considerada como uma adaptação da célula a estímulos adversos. Ocorre nas vias respiratórias quando por irritação crônica (fumo), o epitélio pseudo-estratificado ciliado se transforma em epitélio escamoso. DISPLASIA > alterações na proliferação e da diferenciação celular. São alterações citológicas atípicas no tamanho e forma das estruturas celulares. É comum no epitélio do cervix uterino, no carcinoma "in situ". NEOPLASIAS > crescimento novo, crescimento celular desordenado e autônomo, sem finalidade biológica. O que diferencia uma neoplasia de uma hiperplasia é exatamente a autonomia de proliferação. BENIGNA > geralmente não são letais e nem causam grandes problemas ao paciente mas seu volume pode obstruir órgãos ou estruturas e induzir a produção de estruturas. São diferenciadas. Seu crescimento é lento. MALIGAN > Formadoras de CÂNCER. Suas celulas tem alto índice mitótico, com crescimento tão rápido que é acompanhado mais lentamente pela formação de vasos sanguíneos, causando degenerações, necrose, hemorragias e ulceras. São celulas mais volumosas pelo aumento da relação núcleo/citoplasma, além da cromatina irregular ser mais compacta. As celulas não são tao aderidas entre si, facilitando o deslocamento da colônia cancerígena, justificando a penetração de vasos sanguíneos e linfáticos, além da PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR metástase. Tem chance de recidiva após cirurgias de remoção. FATORES ENDÓGENOS E EXÓGENOS (ONCOGÊNESE) O organismo humano encontra-se exposto a múltiplos fatores carcinogênicos, com efeitos aditivos ou multiplocativos Sabe-se que a predisposição individual tem um papel decisivo na resposta final, porém não é possível definir em que grau ela influencia a relação entre a dose e o tempo de exposição ao carcinógeno e a resposta individual a exposição A carcinogênese pode iniciar de forma espontânea ou ser provocada pela ação de anges carnogênicos (químicos, físicos ou biológicos) A incidência, distribuição geográfica e o comportamento de tipos específicos de cânceres estão relacionados com múltiplos fatores (sexo, idade, raça, predisposição genética e exposição a carcinógenos ambientais) ONCOGÊNESE FÍSICA A energia radiante, solar e ionizante, é o mais importante carcinógeno físico O mecanismo da carcinogênese pela radiação reside na sua capacidade de induzir mutações Essas mutações podem resultar de um efeito direto da energia radiante ou de efeito indireto intermediado pela produção de radicais livres As radiações alfa e nêutrons são mais carcinogênicas do que a retenção eletromagnética (raios X, raios gama) RAIOS ULTRAVIOLETA Os RUV-B são carcinogênicos e sua ocorrência tem aumentado muito com a destruição da camada de ozônio Já os RUV-A não sofrem influência da camada de ozônio e causam câncer de pele em quem se expõe a doses altas e por um longo período de tempo Dois mecanismos podem estar envolvidos na indução do câncer por raios ultravioleta: lesão do DNA pela formação de dímeros de pirimidina e imunossupressão RAIOS IONIZANTE As radiações eletromagnéticas e na forma de partículas são todas carcinogênicas e a sua ação perniciosa é evidenciada em várias circustâncias: Os mineiros que trabalham com elementos radioativos apresetam risco aumentado de câncer de pulmão A incidência de certas formas de leucemia esteve e está acentuadamente aumentada em sobreviventes das bombas atômicas ONCOGÊNESE QUÍMICA A oncogênese química é um processo sequencial é divido em duas fases: iniciação e promoção A primeira etapa consiste de um fator iniciador ou carcinogênico que causa dano ou mutação celular A mutaçaõ dos ácidos nucléicos é o fenômeno central da etapa de iniciação da carcinogênese As células iniciadas permanecem latentes até que sobre elas atuem agente promotores PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR A segunda etapa estimula o crescimento da célula que sofreu mutação e pode acontecer a qualquer momento, após a transformação celular inicial Os fatores de promoção podem ser agentes químicos, processo inflamatório, hormônios e fatores que atuam no crescimento celular normal ONCOGÊNESE BIOLÓGICA Diversos vírus de DNA e RNA produzem cânceres em animais, e alguns foram implicados na gênese do câncer humano Entre os vírus de DNA encontramos o HPV, Epstein-Barr e o da hepatite B Os vírus de RNA (retrovírus) se relacionam mais raramente com o câncer humano O único comprovadamente oncogênico é o retrovírus HTLV 1 que causam leucemia/linfoma da célula T do adulto e pelo linfoma cutâneo de célula T Os vírus agem incorporando seu DNA ao da célula hospedeira que passa a ser utilizada para a produção de novos vírus Durante esse processo, ou mesmo após ele, pode haver inativação de antioncogenes celulares pelas proteínas virais (inibem apoptose) ou a ativação de proto-oncogenes humanos ou virais (estimulam replicação viral) A Helicobacter pylori, bactéria resposável pela gastrite crônica, também é suspeita de promover carcinogênese Acredita-se que os agntes carcinogênicos biológicos atuem como promotores da proliferação celular, criando condições propícias para mutações por erros de transcrição do DNA ONCOGENES A descobertade que os oncogenes causadadores de tumores estão relacionados ao genes anormais levantou várias questões sobre o papel destes genes no crescimento e desenvolvimento das células normais e tumorais A estimulaçãoo da proliferação celular normal é quase sempre desencadeada por fatores de crescimento que se ligam aos receptores dispostos nas membranas O sinal recebido por esses receptores é transmitido para o citoplasma e depois para o núcleo Os fatores de crescimento regulam a proliferação celular e outras funções celulares, como disposição de proteínas na MEC CARCINOGÊNESE É um fenômeno lento de sucessivas alterações genéticas onde células normais adquirem um fenótipo neoplásico Geralmente envolve fatores exógenos (exposição a carcinógenos) e fatores próprios da célula, como falhas na reparação de erros ao azar durante a duplicação do DNA A carcinogênese pode ser divida em: A iniciação tumoral é o procesos que envolve a exposição das células normais a agentes químicos, físicos ou virais que causam danos irreversíveis nos PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR genes, levando a ativação de oncogenes e inativação de genes supressores de tumor As células podem permanecer estacionárias no estado de iniciadas durante tempos variados se não recebem estímulos para se dividir O processo de promoção compreende a expansão clonal das células iniciadas até formar tumores visíveis, normalmente lesões benignas ou focos de células preneoplásicas A promoção pode ocorrer por consequência da exposiçao exógena (ex:. cigarros ou infecções) ou por processo endógenos (ex:. estimulação hormonal) Os promotores tumorais se caracterizam pela habilidade de reduzir o período de latência na formação de um tumor depois da exposição de um tecido a um iniciador Assim, os promotores tumorais não são capazes, por si mesmos, de produzirem mutações no DNA ou sejá, não são carcinogênicos A conversão maligna é a transformação das células preneoplásicas em células que expressam o fenótipo maligno Esse processo necessita de mais trocas genéticas, as quais podem ocorrer por erros na síntese do DNA ou pela ativação do oncogenes e ou inativação de genes supressores de tumor A progressão tumoral caracteriza-se na fase em que a célula adquire características cada vez mais agressivas Por causa da enorme quantidade de mutações sofridas pela célula tumoral nesta fase A instabilidade genômica experimentada ela célula propicia um ambiente favorável ás trocas genéticas Causando uma amplificação de alguns genes e expressão alterada de outros o que pode resultar numa maior taxa de crescimento e na aquisição de propriedades como a invação local e disseminação metastática ANGIOGÊNESE Como os tecidos normais, os tumores requerem a distribuição de oxigênio e nutrientes, e a remoção de produtos de excreção (resíduos) As células cancerosas podem estimular a neoangiogênese, durante a qual novos vasos brotam a partir dos capilares previamente existentes Porém, a vasculatura tumoral é anormal, os vasos são dilatados e possuem um padrão de conexão aleatório A neovascularização apresenta um efeito duplo no crescimento tumoral: a perfussão provê nutrientes e oxigênio e as células tumorais adjacentes secretam fatores de crescimento, coo IGF, PDGF e fator estimulante de colônia de macrófagos-granulócitos A angiogênse é requerida não somente para o crescimento continuado, mas também para o acesso á vasculatura e posterior formação de metástases Assim, a angiogênese é um controle biológico nessesário a malignidade PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR INVASÃO E MESTÁSTASE A invasão e a metástase são marcas registradas biológicas dos tumores malignos, além de ser a principal causa de morbimortalidade relacionadas ao câncer Para que as células tumorais se soltem do tumor primário, entrem nos vasos sanguíneos ou linfáticos e produzam um segundo crescimento em um sítio distante elas devem passar por uma série de passos A cascata metastática é dividia em duas fases: invação da matriz extracelular e disseminação vascular, instalação tumoral e colonização INVASÃO DA MEC A organização estrutural e função dos tecidos normais são determinadas pela interação entre as células e a MEC As células tumorais devem ser interagir com a MEC em diversos estágios da cascata metastática Um carcinoma deve primeiro romper a membrana basal subjacente, atravessar o tecido conjuntivo intercicial e por último ter acesso a circulação através da penetração na membrana basal vascular A invasão da MEC é um processo ativo e pode ser separado por diversos passos: Relaxamento das interações célula- célula do tumor Degradação da MEC Ligação a novos componentes da MEC Migração das células tumorais A dissociação das células é uma frequente alteração nas molecúlas de adesão intercelulares As interações célula-célula são mediadas por uma família de glicoproteínas – caderinas A E-cadeirinas mantém as células epiteliais em união para transmitir sinais entre sin Em diversos tumores epiteliais a uma redução da E-caderina o que causa a diminuição da capacidade das células se aderirem umas às outras, facilitando seu desligamento do tumor primário e um avanço em direção aos tecidos circunjacentes PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR As células tumorais podem secretar enzinas proteolíticas, ou induzir as células estromais a elaborar proteases A MMP por exemplo é uma protease que regula a invasão tumoral através da remodelação de componetes insolúveis da membrana basal e da matriz interticial, mas também por liberar fator de crescimento da MEC Por exemplo, a MMP9 cliva o colágeno tipo IV da membrana basal epitelial e vascular As células epiteliais normais possuem receptores (ex:. integrinas) para a laminina da membrana basal e para o colágeno que estão polarizados em sua superfície basal Esses receptores ajudam a manter as células em um estado quiescente diferenciado A perda de adesão nas células normais leva a indução da apoptose, enquanto as células tumorais são resistentes a essa forma de morte celular Além disso, a própria matriz se torna modificada a promover a invasão e a metástase Exemplo, a clivagem das proteínas de membrana basal, colágeno e laminina, pelas MMP2 e MMP9 gera novos sítios ativos que se ligam a receptores nas células tumorais e estimulam a migração A locomoção é a ultima etapa da invasão, impulsionadno as células tumorais através da membrana basal degradada e das zonas de proteólise da matriz DISSEMINAÇÃO VASCULAR E INSTALAÇÃO DAS CÉLULAS TUMORAIS Assim, que atingem a circulação as células tumorais ficam vulneráveis à destruição por uma variedade de mecanismos PATRÍCIA RIBEIRO – 4º PERÍODO MÓDULO II: PROLIFERAÇÃO CELULAR Dentro da circulação, as células tumorais tendem a agregar-se, a formação de agregados plaqueta- tumor pode aumentar a sobrevida da célula tumoral e sua capacidade de se implantar As células tumorais podem se ligar e ativar os fatores de coagulação e formar êmbolos que em algum ponto distante da sua formação se adere ao endotélio e depois entra na membrana basal As moléculas de adesão e as enzimas proteolíticas estão envolvidas nesse processo A molécula de adesão CD44 apresenta interesse em particular, pois se expressa em células T normais, sendo usada por elas no processo de migração, sendo assim, a superexpressão de CD44 pode favorecer a disseminação metastática Assim, as células tumorais devem se proliferar, desenvolver um suprimento vascular e evadir as defesas do hospedeiroVIAS DE DISSEMINAÇÃO Todos os tipos de câncer podem provocar metástases, com exceções dos gliomas e do carcinoma basocelular de pele As principais vias de metástases são: 1) Disseminação através de cavidades e superfícies corporais Esse tipo de disseminação ocorre quando as células neoplásicas penetram em uma cavidade natural, como a peritonial, pericárdica, pleural e subaracnóide 2) Disseminação linfática É a principal via de disseminação inicial dos carcinomas As células tumorais são reconhecidas como antígenos e levadas aos vasos linfáticos Assim, o primeiro sítio de metastáses é o primeiro linfonodo na via de drenagem linfática do tumor – linfonodo sentinela 3) Disseminação hematogênica Células sanguíneas que penetram na corrente sanguínea podem ser levadas a qualquer parte do corpo As artérias são mais resistentes que as veias a invasão tumoral, assim os órgãos mais acometidos são fígado, pulmão e SNC REFERÊNCIAS Biologia molecular da célula. Bruce Alberts, 6 ed. Patologia geral. Bogliolo, 6 ed. Características gerais nas neoplasias. Patologia geral, UNICAMP Patologia: bases patológicas das doenças. Robbins e Cotran, 8 ed. Ações de enfermagem para o controle do câncer. Cap. 2: fisiopatologia do câncer. COFEN, 2015 MaxWell, PUC-RIO
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