APOPTOSE
Morte Celular Programada
Biologia Celular
Prof. Dr. Rogaciano Batista
<[email protected]>
CÉLULA EUCARIONTE
Até recentemente os cientistas
acreditavam que as células só
morriam quando agredidas por
fatores externos, por um processo
chamado necrose. Agora, sabe-se
que existe outra forma: o suicídio
celular programado, necessário
para eliminar células supérfluas
ou defeituosas.
Esse fenômeno biológico,
batizado de apoptose, tem papel
importante em diversos processos
vitais e em inúmeras doenças e
sua investigação pode ajudar a
desenvolver novas terapias e
medicamentos.
APOPTOSE - CONCEITO
•
Apoptose ( apo: separar e ptosis: queda ). Termo grego: Queda das
folhas no outono
• Estudado nos últimos 10 anos.
• Uma via pré- organizada de morte celular, por mecanismos intra ou
extracelulares.
• Equilíbrio entre vida e morte que determina que a célula deve morrer
quando não tiver mais utilidade ou quando algum mecanismo for lesivo
à célula.
• Papel oposto ao da mitose.
• Surge em condições fisiológicas e patológicas.
• Diferente das necrose, não há inflamação e
acontece em áreas maiores.
• As células exibem movimentos anômalos.
APOPTOSE - 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-dimetil-1,2benzantraceno.
1970 – Currie e Wyllie identificam os mesmos fragmentos celulares no córtex das
adrenais de ratos recém-natos com depleção de ACTH.
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.
NECROSE X 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
intracelular, rompimento das
organelas e da membrana
Ocorre em células isoladas,
organelas intactas, invaginação
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
NECROSE X APOPTOSE
NECROSE
Pioderma gangrenoso: apresentação atípica
Tuberculose pulmonar
Necrose
ONDE OCORRE A APOPTOSE?
• 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
MORFOLOGIA DA APOPTOSE
•
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
• 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.
MORFOLOGIA DA APOPTOSE
• São reconhecidas por fragmentação do núcleo e picnose.
CARACTERÍSTICAS:
• Condensação e fragmentação do núcleo;
• Segregação das organelas;
• Vesículas na membrana plasmática;
• Fragmentos ligados à membrana.
MORFOLOGIA DA 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 FISIOLÓGICA
• Ocorre na organogênese, onde existe o surgimento e
regressão de muitas estruturas anatômicas. Ex; Tecidos
interdigitais.
• Mantêm o tamanho e a forma de sistemas e órgãos.
Ex: mucosa gastrintestinal e epiderme.
APOPTOSE FISIOLÓGICA (Cont.)
• Se completa em aproximadamente 3 horas;
• Não é sincronizado para todo o órgão,diferentes estágios de
apoptose coexistem em diversas secções dos tecidos. Fig. Fígado de
camundongo
• APOPTOSE NO TECIDO HEPÁTICO - FÍGADO
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•
•
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-D-etanol
MECANISMOS BIOQUÍMICOS DA APOPTOSE
• Ativação das Caspases pelos receptores de morte – (clivagem
de proteínas membrana, citoplasma e núcleo);
• Ativação das DNA’s – degradam o DNA nuclear – alteração
mitocondrial;
• A membrana plasmática começa
a expressar determinadas
substâncias químicas, que as
tornam precocemente alvo de
fagocitose pelos macrófagos;
APOPTOSE DE CÉLULAS EM DESUSO
• A renovação é essencial para manter o funcionamento e o
tamanho dos tecidos e órgãos.
• Ex I:Leucócitos mais velhos e menos funcionais devem morrer.
• Ex II: ; Regressão da hiperplasia mamária lactacional em
mulheres que pararam de amamentar.
APOPTOSE DELETA CÉLULAS MUTANTES
• Ocorre quando existe lesão irreparável do DNA,
desencadeando a morte celular.
• Exemplos: Estresses ambientais, radiação ionizantes etc.
• Esse mecanismo protege o organismo contra células não
funcionais e que não consigam controlar sua proliferação.
PROTEÍNA P53
• Molécula fundamental
entre a vida e a morte
celular;
• Preserva a célula quando o
DNA pode ser reparado e
propulsiona apoptose
quando irreparável.
APOPTOSE CONTRA DISSEMINAÇÃO DE INFECÇÃO
• Quando uma célula detecta uma alteração de DNA
extracromossômica, inicia a apoptose.
• Ex: Infecção Viral, apoptose elimina a célula antes da
replicação viral.
• Alguns vírus possuem mecanismos para inibir a apoptose.
Necroses
MÉTODOS DE DETECÇÃO DA APOPTOSE
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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.
Idéias como morte e autodestruição são
sempre sinistras e trágicas. Sempre? Se
mudarmos o ponto de vista, veremos que não,
pois na natureza tais conceitos podem muitas
vezes significar a vida. Por mais cruel que
pareça, o extermínio dos indivíduos mais
fracos de uma espécie por predadores ou por
morte espontânea daqueles que têm defeitos
letais — ou seja, a sobrevivência dos mais
aptos — ajuda essa espécie a se perpetuar
forte e sadia. Esse mecanismo de seleção
ocorre também em níveis menos visíveis, como
o das células.