Fatores moleculares da apoptose, necrose e envelhecimento celular. Professor Lucas Brandão

Transcrição

1 Fatores moleculares da apoptose, necrose e envelhecimento celular Professor Lucas Brandão professor@lucasbrandao.org

2 Resumo Pontos Abordados Estímulos celulares (introdução) Morte celular (aspectos moleculares) Necrose Fatores moleculares desencadeantes Um exemplo integrador (Isquemia) Apoptose Mecanismo moleculares desencadeantes Alguns exemplos (Fas-FasL, CTL) Envelhecimento celular (aspectos moleculares) Relógio Genético Lesões sub-letais

3 Introdução

4 Estímulos Celulares Proliferação EGF, estrógeno Movimento IL-8, SDF-1 Diferenciação G-CSF, RA, TGF! Resposta ao Stress calor, viroses Sobreviver Epo Get Activated LPS, IgE + Ag, esteróides, som, luz, paladar, cheiro Morte TNF", FasL

5 Estímulos Celulares Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Promove Adaptação Célula Eucariótica Homeostase Resposta ao estímulo Manutenção da Homeostase Preservando a viabilidade celular

6 Adaptação Manutenção da Homeostase Exemplos: Hipertrofia celular Atrofia celular Hipertrofia celular Atrofia celular Preservando a viabilidade celular Definição: Uma resposta adaptativa promovendo o aumento celular e da sua função Definição: Uma resposta adaptativa promovendo uma diminuição celular e da sua função

7 Estímulos Celulares Entretanto... Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Ultrapassar Promove Célula Eucariótica Homeostase Capacidade adaptativa Perda da Homeostase Lesões Celulares

8 Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Promove Adaptação Célula Eucariótica Resposta ao estímulo Preservando a viabilidade celular Estímulo (Ambiental ou Orgânico) Ultrapassar Promove Célula Eucariótica Capacidade adaptativa Lesões Celulares

9 Estímulos Celulares Painel Geral Lesão Normal Adaptação Reversível Irreversível Hipertrofia Atrofia Morte Celular

10 Lesão Reversível Irreversível

11 Estímulos Celulares Painel Geral Lesão Normal Adaptação Reversível Irreversível Hipertrofia Atrofia Morte Celular

12 Lesão Irreversível São eventos cruciais nos processos patológicos Morte Celular Objetivo da nossa aula ESTUDAR COMPREENDER Fatores Moleculares

13 MORTE CELULAR

14 A MORTE CELULAR Dois padrões de mortes podem ser descritos 1 - Necrose de coagulação 2 - Apoptose Necrose Tumefação intensa Ruptura celular Desnaturação Protéica Coagulação Protéica Degradação de organelas Apoptose Condensação da Cromatina Fragmentação da Cromatina Retração celular

15 Necrose x Apoptose

16 Necrose celular Tumefação intensa Ruptura celular Desnaturação Protéica Coagulação Protéica Degradação de organelas

17 O que é a necrose? É uma lesão irreversível, levando a morte celular, promovida por agentes nocivos exógenos, afetando as principais vias metabólicas celulares Perda da Homeostase O que promove a necrose? Eventos 1 Eventos 2 - Depleção de ATP - Radicais Livres de O 2 (estresse oxidativo) - Aumento do Ca ++ citoplasmático - Perda de Permeabilidade seletiva da membrana e lesão mitocondrial

18 Eventos moleculares desencadeadeadores da necrose Evento: Depleção ATP![Ca ++ ]i Estresse Oxidativo M & M

19 O ATP Representa Energia Celular ATP (adenosina trifosfatada)

20 Uso de energia em forma de ATP Síntese Protéica Enzimas = Proteínas Observação: A célula precisa de energia para realizar que muitas vias metabólicas aconteçam.

21 O ATP está envolvido em: Transporte Intracelular Transporte Transmenbrânico Ativação de bombas enzimáticas ATPdependentes.

22 Vias metabólicas do ATP Duas vias principais 1 - Fosforilação Oxidativa 2 - Glicólise

23 1 - Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O 2

24 2 - Glicólise

25 CONCLUSÃO Qualquer agente nocivo (seja químico ou físico) que impeça uma das 2 vias na produção de ATP podem promover necrose Depleção de ATP Inibição da Síntese Protéica Inibição do Transporte Intracelular Inibição do Transporte Transmenbrânico Inibição da Ativação de bombas enzimáticas ATP-dependentes.

26 Aumento de Ca ++ citoplasmático Evento: Depleção ATP![Ca ++ ]i Estresse Oxidativo M & M

27 Concentração de íons Ca ++ As concentrações de cálcio, intra e extracelular, são extremamente controladas por diversos mecanismos [Ca ++ ]e =1,3mmol Homeostase do Cálcio [Ca ++ ]i =0,1umol

28 Homeostase do Cálcio [Ca ++ ]i =0,1umol Dois exemplos dessa manutenção A ideia geral é que cálcio intracelular em excesso torne-se tóxico E mesmo assim a maior parte do cálcio intracelular permanece nas mitocôndrias ou no RE Bombas ATPases de Ca2+ Trocador Na+-Ca2+

29 Depleção de ATP X Resultando Acúmulo de Cálcio intralecular![ca ++ ]i

30 Acúmulo de Cálcio intralecular![ca ++ ]i Ativação de Enzimas: Fosfolipases Proteases Endonucleases ATPases A ideia geral é que cálcio intracelular em excesso torne-se tóxico

31 Fosfolipases Proteases Endonucleases ATPases Degradar membranas Degradar enzimas Degradar ácidos nucléicos Consumir mais ATPases O que já explica muito das mudanças morfológicas das células em necrose

32 Estresse Oxidativo Radicais livres de O2 Evento: Depleção ATP![Ca ++ ]i Estresse Oxidativo M & M

33 Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O 2

34 Fosforilação Oxidativa Acontece nas mitocôndrias na presença de O 2 No processo de oxidação do ADP em ATP por meio da redução do O 2, nem todo os O 2 são reduzidos completamente

35 No processo de oxidação do ADP em ATP por meio da redução do O 2, nem todo os O 2 são reduzidos completamente Produção de Radicais livres derivados do O 2. X X X São retirados por mecanismos protetores Estresse Oxidativo (acúmulo de Radicais livres derivados do O 2 )

36 Estresse Oxidativo (acúmulo de Radicais livres derivados do O 2 ) Radicais superóxido (O2 -. ), hidroperoxila (HO2. ) e hidroxila (OH), e o peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ) Promove Muito associado com o processo de lesão por Isquemia/Reperfusão

37 Perda da Permeabilidade seletiva da membrana Lesão irreversível mitocondrial Evento: Depleção ATP![Ca ++ ]i Estresse Oxidativo M & M

38 O que promove a perda da permeablidade e lesão mitocondrial? Os agentes promotores dessas lesões Depleção de ATP Degradação de fosfolipídeos. Estresse oxidativo Agentes Primários Evento importante da lesão mitocondrial Extravasamento do Citocromo c

39 Extravasamento do Citocromo c

40 Exemplo de um estímulo promotor de necrose celular

41 Isquemia

42 INFARTO AGUDO DO MIOCÁRDIO ENZIMAS CARDÍACAS CPK ( U/L); CKMB ( até 16 U/L); Troponina T e I; Mioglobinas.

43 Apoptose celular

44 O que é apoptose? É considerada uma morte celular programada destinada a eliminar células humanas indesejadas Morte natural O qual o contexto da apoptose? - Embriogênese - Ações hormonais - Atuação do sistema imune (anergia clonal e CTL) - Ação de patógenos ou agentes nocivos - Envelhecimento

45 O que promove a apoptose? Existe um mecanismo de morte : Via sinalizadora Via de Controle e integração Via de Execução comum Fagocitose das células mortas Agentes promotores

46 Agentes promotores promovem Ativação de Caspases (clivagem de proteínas) Quebra do DNA (endonucleases Ca ++ dependente ativadas por caspases) Entrecruzamento de proteínas (por ativação de transglutaminase) Expressão de fosfatidilserina (para o reconhecimento por fagócitos) Características Bioquímicas da apoptose

47 Via sinalizadora

48 Via de Sinalização São formadas pelos sinais que desencadeiam o processo de apoptose. Exemplos de sinais Exógenos Endogénos Radiação, radicais livres e toxinas Ligantes para a morte, linfócitos T citotóxicos e ausência de fatores de crescimento, Transdução de sinais transmenbrânicos para moléculas reguladoras intracelulares (via de controle)

49 Fator de necrose tumoral Positivos - que promovem a apoptose Sinais Negativos - que coibem a apoptose Citocinas que suprimem células em via de apoptose

50 Ligante Receptor Via de Sinalização

51 Ligante Receptor

52 Ligante Receptor Dependendo do ligante, do receptor e do tipo celular Fator de necrose tumoral Positivos - que promovem a apoptose Sinais Negativos - que coibem a apoptose Citocinas que suprimem células em via de apoptose

53 Via de controle e REGULAÇÃO

54 Via de controle e regulação Apresentam as proteínas que conectam as vias de sinalização a via de execução comum (efetora). Via que decide se o sinal recebido deve ou não ser transmitido para a via executora. Dois esquemas Proteínas adaptadoras Família bcl-2

55 Via de Controle

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57 Via de execução comum

58 Via de Execução É uma cascata proteolítica na qual as vias sinalizadoras e reguladoras convergem para culminar na morte celular. Pró-caspases Caspases (proteases) Atividade proteolítica em resíduos ácido aspártico Existem mais de 10 caspases descritas

59 Caspases Desencadeadoras (Fase Inicial) Executoras (Fase Tardia) Desmontagem do citoesqueleto Ativação de enzimas degradadoras (endonucleases)

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61 Via de Execução

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63 Via de fagocitose dos corpúsculos apoptóticos

64 Via de Fagocitose Formação dos corpúsculos apoptóticos marcados com receptores de reconhecimento por fagócitos. Minimiza ou impede o processo de inflamação

65 Família bcl-2 São proteínas com papéis na regulação apoptótica (inibição e promoção) por meio da regulação mitocondrial Proteínas bcl-2 (inibidora) bax (promotora) Câncer p53 ativa a bax e induz apoptose

66 Alguns exemplos Apoptose Celular

67 Encontrado no sistema de tolerância periférica do sistema imune FasL-Fas

68 LTC

69 Envelhecimento celular

70 O envelhecimento Indivíduo Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Célula Vários fatores influenciam Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Vários fatores influenciam

71 Célula Nasce - Desenvolve - Senesce - Morre Vários fatores influenciam Senesce fatores influenciam Ainda são uma incógnita

72 Algumas Sugestões e evidências Baixa capacidade fosforilativa Baixa capacidade replicativa Redução na síntese protéica Baixa capacidade em captar nutrientes Baixa capacidade em corrigir danos no DNA

73 O que desencadeia esses processos? Dois mecanismos propostos 1 - Relógio Genético 2 - Acúmulo de lesões sub-letais

74 1 - Relógio Genético Capacidade duplicativa n de divisões limitadas Perda progressiva de telômero

75 2 - Acúmulo de lesões sub-letais Quantidade de lesão oxidativa aumenta substancialmente durante o desenvolvimento celular prolongado

76 Obrigado!!!