Tema 10: Ciclo Celular, Diferenciação e Morte Celular

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Tema 10: Ciclo Celular,

Diferenciação e Morte Celular

Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

Universidade Federal do Amazonas – ICB – Dep. Morfologia

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

O ciclo celular é evidenciado e estudado utilizando-se de meios de cultura

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

Proteínas regulatórias

MPF (Fator promotor da fase M) inclui as proteínas CdK e cyclins que são “gatilhos” na progressão do ciclo celular;

p53 é uma proteína de bloqueio do ciclo celular caso haja dano no DNA. Caso o dano seja severo leva à APOPTOSE;

‐ Níveis da p53 são elevados em célula com danos, permitindo o reparo do DNA por bloqueio do ciclo celular.

‐ Uma mutação no gene da p53 frequentemente leva ao câncer, como por exemplo a síndrome de Li Fraumeni .

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Ciclo Celular

Kinases dependentes de ciclinas regular os pontos de checagem

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

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Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

As condensinas ajudam a configurar os cromossomos duplicados para a separação

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Ciclo Celular

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Crescimento Celular

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Crescimento Celular

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Diferenciação celular

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Morte celular Tipos de morte celular:

Autofagia: processo de digestão da célula pela própria célula Necrose: patológica

Apoptose: processos fisiológicos normais

As causas mais comuns de lesões celulares são: ‐ausência de oxigênio (hipóxia); ‐ agentes físicos (traumas, temperatura, radiação, choque); ‐ agentes químicos e drogas; ‐ agentes infecciosos; ‐ reações ‐ imunológicas; ‐ distúrbios genéticos e desequilíbrios nutricionais

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Morte celular Autofagia Através da dupla membrana a partícula/molécula é englobada originando um autofagossomo. Essa membrana pode se fundir a um lisossomo degradando‐a; Ocorre: Privação crônica de nutrientes; Degradação e eliminação de organelas velhas;

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Morte celular Tipos de Autofagia

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Morte celular Apoptose

Embriogênese e em processos de metamorfoses, e de regulação do desenvolvimento e regeneração celular, eliminando células desnecessárias

Sindactilia, membranas interdigitais não sofreram apoptose completa Apoptose na regressão da calda do girino devido ao aumento do hormônio tiroxina

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Morte celular Necrose

Em respostas a injúrias severas: ataques isquêmico, agentes físicos, químicos ou patôgenos As células necrosadas sofrem lise, liberam seus conteúdos citoplasmáticos e nuclear ‐ reação inflamatória Glomérulos renais estão em processo de atrofia e/ou degeneração(setas azuis); e infiltrado inflamatório(círculo azul). Aumento 10x Células necrótica em direção a luz do túbulo(seta azul);a estrela azul mostra os restos celulares. Aumento 40x Processo inflamatório Aumento 40x Imagens de parênquima renal em necrose

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Morfologia da Necrose

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Padrões morfológicos de necrose

A) Tumefação celular B) Célula normal C) Necrose

Necrose de coagulação: morte celular por hipóxia em todos os tecidos (exceção do cérebro) Necrose de liquefação: característica de infecções, promovem o acúmulo de células inflamatórias; e morte por hipóxia do sistema nervoso Necrose caseosa: em focos de tuberculose, aparência branca, é cercada por uma borda inflamatória (reação granulomatosa)

Necrose gordurosa: áreas de destruição de gordura que ocorre pela liberação de lípases pancreáticas ativadas na cavidade abdominal. Ex: pancreatite aguda

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Morte celular Necrose x Apoptose: alterações morfológicas

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Morte celular Apoptose: alterações morfológicas

http://www.sgul.ac.uk/depts/immunology/~dash/apoptosis/intro.html

A- Condensação do citoplasma → clivagem da lâmina e filamentos de actina

B- Condensação nuclear →

quebra da cromatina e proteínas estruturais nucleares

C-D- Fragmentação da célula → corpos apoptóticos →

translocação de fosfatidilserina superfície celular → degradação macrófagos

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Morte celular

Fragmentação do citoplasma em bolhas, que conservam a membrana plasmática. Esses fragmentos são fagocitados pelos macrófagos, sem desencadear processo inflamatório.

Apoptose Necrose

As células necróticas não

conseguem manter a integridade da membrana plasmática, extravasando seu conteúdo e podendo causar

inflamação no tecido adjacente.

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Morte celular Necrose x Apoptose A e B: Apoptose, células condensadas, mas intactas. A: Grandes vacúolos no citoplasma são características da Apoptose C: Necrose: aparência de célula que explodiu Alberts et al., 2010

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Morte celular

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Morte celular

Apoptose

Depende de enzimas proteolíticas: Caspases

Presentes em células animais nucleadas como precursoras inativa ‐ procaspases

Procaspases iniciadoras: quando ativas, clivam e ativam as Procaspases executoras

Procaspases executoras: ativam outras e procaspases executoras e

proteínas‐alvo da célula produzindo uma amplificação irreversível da cascata proteolítica

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Morte celular

Apoptose

Para ativar procaspases iniciadoras e disparar a cascata de caspases levando a apoptose

Via extrínseca: ligação de ligantes extracelulares a receptores de morte da superfície celular em complexos de ativação ‐DISC

Via intrínseca: ativada nos apoptossomos por sinais intracelulares quando as células são estressadas

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Morte celular Apoptose: Via extrínseca ativada por meio de receptores de morte FAS

Receptores de morte recrutam caspases‐8 e 10 por meio de proteínas adaptadoras para formar o complexo DISC

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Morte celular Apoptose: Via intrínseca

O citocromo c liberado no espaço intermembranas das mitocôndrias ativa Apaf1, que se junta ao apoptossomo e recruta e ativa a procaspase‐9.

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A Apoptose, ou morte celular programada é iniciada por dois

mecanismos de sinalização, uma via Intrínseca e uma via Extrínseca.

Na via Intrínseca o gatilho para início da apoptose ocorre por dano no

DNA ou por estresse celular.

Estes fatores ativam a proteína P53 em seguida a NOXA e a PUMA,

ativando a proteína Bax que libera o Citocromo C da mitocôndria.

A liberação do citocromo ativa a proteína Apaf‐1 que dá origem ao

Apoptossomo.

O Apoptossomo desencadeia uma cascata de caspases que são as

responsáveis pela formação dos corpos apoptóticos.

A via de Extrínseca é ativada por vários sinais extracelulares.

Por exemplo a via de sinalização pelo DR4 e DR5 onde sinais

extracelulares ativam o domínio citosólico do receptor de membrana

formando um complexo DISC.

A ativação destes receptores ativa caspases primárias que por sua vez

ativam proteínas Bid que levam a liberação do citocromo C.

A partir da liberação do citocromo C a cascata de sinalização é a

mesma da via intrínseca,

Levando a formação do apoptossomo, ativação das caspases

secundárias e formação dos corpos apoptóticos.

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Morte celular

Apoptose

Proteínas de sinalização extracelular, proteínas Bcl2 intracelulares e proteínas IAP (inibidores de apoptose)

Proteínas Bcl‐2 antiapoptótica e proapoptótica regulam a via intrínseca controlando a liberação de proteínas intermembranas mitocondriais, Proteínas IAP: inibem caspases ativadas e promovem degradação

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Morte celular

Apoptose: Via intrínseca

Proteínas proapoptóticas – BH123 quando ativadas por um estímulo apoptótico se agregam à memb. Mitocondrial e liberam citocromo c e outras proteínas no espaço intermembranas no citosol

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Morte celular

Apoptose

Na ausência de estímulo apoptótico, proteínas Bcl2 antiapoptótica se ligam e inibem proteínas

BH123 na memb. Externa da mitocondria

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Morte celular Apoptose Na presença de estímulo apoptótico, proteínas BH3‐apenas são ativadas e se ligam à proteínas Bcl2 antiapoptóticas, proteínas BH123 se tornam ativas, agregam‐se liberando as proteínas mitocondriais intermembranas no citosol. ALBERTS et al., 2010

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Morte celular

Apoptose: IAPs e anti-IPAs no controle da apoptose

Na ausência de estímulo apoptótico, as IAPs (que estão no citosol) evitam apoptose acidental causada pela ativação espontânea de procaspases.

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Morte celular

Apoptose: IAPs e anti-IPAs no controle da apoptose

Na presente de estímulo apoptótico, as anti‐IAPs e outras proteínas liberadas do espaço intermembrana, as anti‐IAPs se ligam às IAPs e bloqueiam a atividade inibidora de apoptose. Ao mesmo tempo a liberação de citocromo c dispara o agrupamento de apoptossomo, que ativam a cascata de caspases, levando a apoptose

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Morte celular Apoptose: fatores de sobrevivência e morte celular

Mais células nervosas são produzidas do que podem ser mantidas pela quantidade limite de fatores de sobrevivência liberados pelas cél‐alvo

ALBERTS et al., 2010 Garantia de que todas as cél‐alvo sejam conectadas por cél nervosas e que as cél nervosas extras sejam automaticamente liberadas

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Morte celular Apoptose insuficiente

1‐ Câncer  produção escessiva da proteína Bcl2 (linfoma de célula B), inibindo a apoptose, prolongando a sobrevivência e aumento do no_celular.

‐Linfomas foliculares ‐Carcinomas

‐Tumores dependentes de hormônios ‐De mama, próstata e ovário

2‐ Infecções virais  inibem apoptose das células infectadas ‐Herpesvírus

‐Poxvírus ‐Adenovírus

3‐ Doenças auto‐imunes  falhas (no timo) na apoptose de células T que reagem com substâncias do próprio organismo

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Morte celular Apoptose insuficiente ‐ CÂNCER

~50% dos cânceres humanos apresentam mutação de p53 (fator de transcrição): ‐parada do ciclo celular ‐reparo do DNA ‐apoptose Mutação de p53 Resistência à quimio e radioterapia: células não entram em Apoptose

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Morte celular Apoptose insuficiente ‐ CÂNCER

Exemplos:

‐Inibidores de caspase

‐Inibidores de PARP1: atenuar células inflamatórias e isquêmicas e injúria de órgãos

‐Inibidores de Bax: previnir liberação do citocromo c da mitocôndria Terapia gênica: restauração da função de p53

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Morte celular Apoptose exessiva

1‐ AIDS  destruição apoptótica dos linfócitos T/CD4  indução da permeabilização da membrana mitocondrial

2‐ Doenças neurodegenerativas:  apoptose precoce dos neurônios  demência progressiva, perda cognitiva e memória

Alzheimer e Parkinson

Esclerose lateral amiotrópica Retinite pigmentosa

Degeneração cerebelar

3‐ Lesões isquêmicas  necrose das células que dependem dos vasos afetados e apoptose das células vizinhas pela geração de ROS

Infarto do miocárdio

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Morte celular

Apoptose

Células animais:

Plantas: durante o desenvolvimento e na senescência de flores e folhas e em respostas a injúrias e infecções

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Morte celular

Apoptose

e hypersensitive response, chromatin condensation and DNA cleavage into 50‐kb fragments were observed befo disruption of the vacuole, which takes places during the late stages of cell death18_{. Blebbing of the vacuole and}

nes, and late destruction of organelles were also observed. At the final stage of this cell‐death process, the plasm ne collapses and separates from the cell wall18, 19_{, ending with the leakage of the dead cell's content into the apo}

ted nuclear DNA is shown throughout the figure as irregular, brown masses in the nuclei that are undergoing ce h diff ti ti f t h l t l lli d t i di t d ith th thi k i d