Apoptose
Necrose
Apoptose
Estímulos
Anoxia, agentes bacterianos,
químicos, físicos
Fisiológicos: fatores de
crescimento.
Patológicos: vírus, radiação,
fatores de crescimentos
Morfologia
Afeta grupo de células, edema Ocorre em células isoladas,
intracelular, rompimento das organelas intactas, invaginação
organelas e da membrana
da membrana, enrugamento
celular, formação de corpos
apoptóticos
Fragmentação Aleatória, ação de enzimas
liberadas com ruptura das
do DNA
Intranuclear, ação de
endonucleases específicas
organelas
Bioquímica
Não requer energia, sem
síntese de proteínas e não há
controle genético
Requer energia, síntese de
proteínas e comando genético
Reação
Tecidual
Inflamação local e
conseqüências clínicas
Sem inflamação e danos para o
organismo
Histórico
1951 – Glücksman estuda morte celular programada
em embriões de mamíferos. Biol Ver 1951, 26:59-86.
1965 – Kerr descreve “shrinkage necrosis”. J Pathol
Bacteriol 1965, 90:419-35.
1970 – Currie (endocrinopatologista) observa
fragmentos de células no córtex da adrenal de
ratos submetidos a baixas doses de 9,10-dimetil1,2-benzantraceno.
1970 – Currie e Wyllie identificam os mesmos
fragmentos celulares no córtex das adrenais de
ratos recém-natos com depleção de ACTH.
Histórico
• 1971 – Kerr junta-se à Currie e Wyllie, identificam
“shrinkage necrosis” em condições fisiológicas e
patológicas. Crowford chama a atenção do do
grupo para as publicações sobre estudos com
embriões e morte celular programada.
• 1972 – Kerr, Wyllie e Currie sugerem que
“necrose” seria um termo inapropriado para
descrever morte celular que ocorre em condições
fisiológicas. Sugerem o termo “apoptose” para o
contrário de mitose na regulação do tamanho dos
tecidos. Br J Câncer 1972, 26:239-57.
• Década de 80 – estudos de biologia molecular
levam a importantes avanços na compreensão da
apoptose.
Onde ocorre ?
• Embriogênese
• Morte neuronal, desaparecimento to timo e
ducto tireoglosso, atrofia prostática pós
castração
• Involução de tecidos dependentes de
hormônios
• Processo de reparo e inflamação aguda
• Controle do turnover celular
• Neoplasia
– Células malignas têm a capacidade diminuída
em sofrer apoptose frente a um estímulo
fisiológico
• Doenças auto-imunes
– Perda do controle fisiológico da morte de
linfócitos auto-reativos após o término da
resposta imune
• Infecção viral
– Capacidade de inibir a apoptose pela produção
de proteínas supressoras da morte celular
Métodos de Detecção da Apoptose
•
•
•
•
•
•
•
•
Microscopia de luz
Microscopia eletrônica
Técnica do TUNEL
Técnica de ISEL
Marcação in situ da cadeia terminal 3’OH
Quantificação por FACS
Fotografia por espaço de tempo
Southern blot + Hibridização
Morfologia
• Microscopia eletrônica
–
–
–
–
–
–
alterações nucleares
alterações citoplasmáticas
alterações da membrana plasmática
separação das células vizinhas
formação de corpos apoptóticos
rápida fagocitose de corpos apoptóticos pelas
células vizinhas e por macrófagos
Morfologia
• Microscopia óptica
– corpos apoptóticos com ou sem material nuclear
basofílico
– apoptose observada em condições normais
• corpos de Councilman (fígado)
• corpos cariolíticos (criptas intestinais)
• corpos tingíveis (macrófagos dos centros germinativos de
linfonodos)
• corpos de Civatte (liquem plano)
• queimadura solar (irradiação ultravioleta, na pele)
• formação de pigmentos de lipofucsina (na melanosis coli)
– Redução do número de células sem comprometimento
da arquitetura tecidual.
Bioquímica
• fragmentação rápida e regular do DNA
nuclear
– 300-, depois em 50-kilo pares-base
– divisão da dupla-fita em DNA internucleosomal
• Proteinases citoplasmáticas
BIOLOGIA MOLECULAR
Ciclo Celular
G2
M
G1
S
G0
Células
Quiescentes
Ciclinas
• O progresso das células através das diferentes fases do ciclo
celular é controlado por complexos de proteínas quinases (CDKs),
as quais são controladas por proteínas designadas ciclinas.
• CDKs: cyclin depend kinases:
– moléculas que possuem níveis celulares constantes
– apresentam-se em formas ativas e inativas
– ativadas pelas ciclinas
• Os níveis celulares de cada ciclina apresentam picos em fases
específicas do ciclo celular
–
–
–
–
ciclina D combina-se com CDK4 e CDK6 na fase G1
ciclina E combina-se com CDK2 no final da fase G1
ciclina A combina-se com CDK2 e CDK1 na fase S
ciclina B combina-se com CDK1 na fase G2
Ciclinas
• As ciclinas são cofatores na ativação de proteínas
específicas:
– quinases dependentes da ciclinas (CDK)
– fosforilam inúmeras outras proteínas
– estimulam a passagem pelas diversas etapas do ciclo
celular
– inibidas por proteínas inibidoras das quinases:
• inespecíficas
– p21, p27 e p57
• específicas
– p15, 16, 18 e 19
Genes Supressores Tumorais
• Genes que codificam proteínas capazes de alterar
o ciclo celular na presença de mutações ou danos
ao DNA
– reparam o DNA lesado
– interrompem o ciclo celular em células com danos
severos
• induzem a apoptose
– liberam o ciclo após o reparo
Genes Supressores Tumorais
• Mecanismos oncogênicos através dos genes
supressores tumorais
– inativação de um dos alelos por
• mutação herdada
• mutação “de novo”
• deleções ou rearranjos
– Inativação do segundo alelo
– Após a perda completa da expressão do gene
ocorre a neoplasia
Regulação genética
• c-myc
• p53 mutante
• bcl-2
Mecanismo
de
ação
da
p53
Célula normal
Dano no DNA
P53 ativada
liga-se ao DNA
Up-regulation dos genes alvo
p21
inibidor das CDK
GAAD 45
reparador do DNA
bax
(gene ativador da apoptose)
Ciclo interrompido em
G1
Reparo do DNA
Falha no reparo
Células normais
Apoptose
Apoptose
• Apoptose consiste na morte celular programada, na qual
a célula entra em um rígido processo de auto-destruição
• Presença de intensa condensação da cromatina com
aspecto bolhoso e picnose nuclear.
• Freqüentemente acompanhada por degradação
internucleossomal do DNA
– A eletroforese apresenta um padrão escalonado (“ladder”)
• A apoptose é controlada por uma família de proteínas:
bcl-2
bcl-xL
Inibem a
apoptose
bax
bad
bcl-xS
Desencadeiam
a apoptose
Apoptose
Família bcl-2
• Família de genes que codifica proteínas homo e
heterodímeros
– bcl-2 e bcl-xL inibem a apoptose
– bax, bad e bcl-xS induzem a apoptose pela ativação da via das
caspases
• bcl-2
– gene inibidor da apoptose
– codifica proteína localizada na membrana externa das
mitocôndrias, na membrana do retículo endoplasmático rugoso
e na carioteca
– sua mutação foi inicialmente identificada em linfomas
foliculares de células B
• t(14;18) (q32;q21)
Apoptose
bcl-2
• Mecanismos de ação do bcl-2
– para que ocorra a apoptose, deve haver liberação do
citocromo C do interior das mitocôndrias
• dimerização do bax forma canal para liberação do citocromo C
• dimerização do bcl-2 inibe a formação de canais
– p53 ativa, estimula a dimerização do bax
• apoptose
– ação sinérgica do c-myc e do bcl-2
• c-myc: estimula a proliferação
• bcl-2: inibe a apoptose
APOPTOSE
NO
TECIDO
HEPÁTICO
FÍGADO
•
•
•
•
Condições fisiológicas (regressão; regeneração)
Doenças
Tratamentos
Exemplos
– remoção de estimulo mitogênico (nitrato) ou de
promotores tumorais (acetato de cyproterona)
– Administração de 1,1 dicloroetileno,
ciclohexamide, dimetilnitrosaminas, 1-ß-Detanol
DISTRIBUIÇÃO
Corpos apoptóticos ao redor da
veia hepática terminal
(ratos tratados com etanol)
Sugere que a “idade”da célula pode determinar
qual célula irá morrer
Infecção viral induzindo a formação de
corpos de Councilman
Carcinogênese
• Taxa de crescimento: diferença entre
replicação e morte celular
• Carcinógenos não genotóxicos: efeitos
através da estimulação da replicação celular
e modulação da incidência de apoptose
• Após iniciação muitas células entram em
apoptose e nunca se desenvolve um foco preneoplasico
apoptose determina a eficiência da
iniciação
• Estágio de promoção: focos pré neoplásicos
exibem altas taxas de replicação celular, mas
pouco crescimento, isso devido ao aumento da
apoptose
promotores tumorais inibem apoptose
e aceleram o crescimento e carcinogênese
• A apoptose em nódulos neoplásicos e tumores é um
importante fator determinante do crescimento e pode
ser regulado por hormônios que podem diminuir ou
acelerar o crescimento tumoral
TGF-beta 1
• Iniciação da apoptose
• Induz a apoptose em hepatócitos isolados
• in vivo hepatócitos que sofreram apoptose
são positivos com marcadores
imunohistoquímicos (anticorpos contra
precursores do TGF-beta 1)
Sistema “fas/fas ligand”
• Proteína de membrana plasmática (receptor
de membrana)
• Administração de anticorpos anti-fas ou do
“fas ligand” determina apoptose (situação
semelhante a hepatite fulminante)
• fas está super-expressado em doenças crônicas
hepáticas (HBV; HCV), o que pode explicar a
apoptose na necrose saca bocada
• Nos casos de apoptose induzidas pelo sistema
fas o grupo de proteínas - caspases - estão
ativadas; isso abre a porta para um possível
tratamento através da inibição dessas enzimas\
• Em algumas linhagens celulares de hepatomas,
as células escapam da apoptose devido a
anormalidades do sistema fas correlacionando
com disfunção da proteína fas ou de sua
cascata; adequação de terapias anti-tumorais
Transplante hepático
• Oclusão vascular precoce X disfunção
primária do enxerto X rejeição
• Apoptose: detectada na citotoxicidade
imunomediada e nos casos de isquemia
moderada
• Células apoptóticas são encontradas
freqüentemente nos órgãos com rejeição
• Apoptose é um mecanismo de lesão tecidual precoce,
antes da necrose; aumento da apoptose deve ser
interpretado como um sinal precoce de isquemia
indicando oclusão vascular inicial (Sediv, et al Histopathology 1998)
• Apoptose de células endoteliais seguida pela dos
hepatócitos é um importante envento da morte celular
após injúria por isquemia/ reperfusão (Kohli V, et al Transplantation, 1999)
• Inibição da apoptose através de alvos moleculares
específicos pode servir para controlar a injúria por
reperfusão (Kuo PC, et al - Clin Transplantation, 1998)
Increased apoptosis of hepatocytes in vascular
occlusion after orthotopic liver trasnplantation
Gollackner B, et al. Tranpl Int 2000, 13 (1): 49-53
• 75 pacientes (m = 46; f = 26) (idade média
47; 1 a 64 anos)
• Método “TUNEL”
• Disfunção primária do enxerto (n=9)
• oclusão vascular (n = 11)
• rejeição aguda precoce (n= 22)
• controles (11)
RESULTADOS
• Os maiores índices de apoptose foram
observados nos casos de oclusão vascular
(P<0.001)
• Enxertos com disfunção primária
evidenciaram hepatócitos 100% necróticos
• Rejeição aguda evidenciaram uma
contagem de céls apoptóticas maior que o
controle (P<0.003) que aumenta
diretamente com a severidade da rejeição