Tema 10: Morte Celular

Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

Universidade Federal do Amazonas – ICB – Dep. Morfologia

Disciplina: Biologia Celular – Aulas Teóricas

Morte Celular

Tipos de morte celular

Autofagia

Piroptose

Necrose

Apoptose

Apoptose dependente de caspases

Doenças associadas a apoptose

Apoptose independente de caspases

Morte celular em célula vegetal

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

Piroptose:  associada a resposta antimicrobianas na inflamação

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;

Morte celular

Tipos de Autofagia

Morte celular

PIROPTOSE: Combate a infeccções por micro-organismos

TLR4 ou IFN‐γ

Caspase 11 ativada 

A bactéria pode ser detectada de uma maneira ainda não conhecida pela Caspase 11, a qual promove a eliminação bacteriana por meio de piroptose

Libera citocinas pró‐inflamatórias e sinais de perigo para o sistema imune

Morte celular

PIROPTOSE: infecção por vírus HIV

Ao se autodestruir, os linfócitos T CD4 lançam sinais inflamatórios que atraem outros linfócitos e o processo se repete. O ciclo de infecção, inflamação e morte celular acaba por destruir o sistema imunológico, caracterizando a Aids.

Morte celular

Piroptose x Apoptose na infecção viral

O processo de apoptose provocado pela caspase‐3 destrói apenas os linfócitos ativos, nos quais o vírus completa seu desenvolvimento e passa a se replicar 

Doitsh et al., Nature, 2014 

Na piroptose provocada pela caspase‐1, a infecção viral é abortiva, as células detectam o vírus logo após sua entrada e se autodestroem (95%)

Partículas de HIV (em azul) tentando penetrar num linfócito T humano. 

O vírus dispara um gatilho molecular que provoca um processo inflamatório e morte celular programada e gera um círculo vicioso de autodestruição do sistema imunológico

Morte celular

Apoptose

Controle de qualidade (Eliminando céls anormais ou posicionadasincorretamente, não funcionais ou potencialmente perigosas)Regulação do desenvolvimento e regeneração celular, eliminando célulasdesnecessárias

Sindactilia, membranas interdigitais não sofreram 

apoptose completa 

Apoptose na regressão da calda do girino devido ao aumento do hormônio tiroxina 

Embriogênse e processos de metamorfoses

Morte celular

Apoptose: fatores de sobrevivência e morte celular

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

ALBERTS et al., 2010

Garantia de que todas as células‐alvo sejam conectadas por células nervosas e queas células nervosas extras sejam automaticamente liberadas

Morte celular

Necrose

Em respostas a injúrias severas: ataques isquêmico, agentesfísicos, 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 

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

Morte celular

Necrose

Morfologia da Necrose

A) Tumefação celular B) Célula normal C) Necrose

Morte celular

Necrose

Necrose de coagulação: morte celular por hipóxia em todos os tecidos (exceção do cérebro). Ex:‐ Infartos : necroses por falta de irrigação de um tecido, ou seja, por isquemia ‐‐ Lesões intensas por agentes físicos (ex, queimaduras graves), ou químicos (ácidos e bases fortes).

Permanência das células necróticas no tecido . São removidas lentamente por fagocitose

Morte celular

Necrose

Necrose caseosa: É um tipo especial de necrose coagulativa que se instala no meio da reação inflamatória provocada por certas doenças, principalmente a tuberculose.

Inflamação granulomatosaHá destruição de alvéolos e grande redução da área arejada do pulmão

Morte celular

Necrose

Necrose de liquefação: morte por hipóxia do sistema nervoso. Ex: infarto cerebral

As células necróticas são removidas rapidamente por fagocitose

A riqueza de lípideos do tecido nervoso favorece o caráter liqüefativo, isto é, o rápidoamolecimento do material necrótico.

http://anatpat.unicamp.br/lamdegn26.html

Morte celular

Necrose

Esteatonecrose : necrose do tecido adiposo. Ex: pancreatite aguda, que ocorre pela liberação de lipases pancreáticas ativadas na cavidade abdominal

Adipócitos contendo fendas com arranjos radiais e reação inflamatória

Morte celular

Necrose

Morte celular

Necrose x Apoptose: alterações morfológicas

Necrose: perda da integridade da membrana plasmática, floculação da cromatina, inchaço seguido de lise com extravasamento do conteúdo intracelular e desintegraçãode organelas

Morte celular

Necrose x Apoptose: alterações morfológicas

Apoptose: alterações da permeabilidade de membranas, condensação da cromatina, encolhimento celular, formação de corpos apoptóticos sem desintegração de organelas

Morte celular

Fragmentação do citoplasma embolhas, que conservam a membranaplasmática. Esses fragmentos sãofagocitados pelos macrófagos, semdesencadear processo inflamatório. 

Apoptose Necrose

As células necróticas nãoconseguem manter a integridade da membrana plasmática, extravasando seu conteúdo e podendo causar inflamação no tecido adjacente.

Junqueira

Morte celular

Necrose x Apoptose

A e B: Apoptose, células  condensadas, mas intactas.A: Grandes vacúolos no citoplasma são características da Apoptose 

*Células em (A) e em (C) morreram  em uma placa de cultura, (B) morreu em um tecido

C: Necrose: aparência de célula que explodiu 

Alberts et al., 2010

Morte celular

Apoptose x Necrose

Não há formação de Vesículas

Desintegração das Organelas

Lise  total da Celula

Fragmentação em Corpos Apoptóticos

Condensação do Núcleo

Agregação e marginalização do Núcleo

Diminuição do Volume 

Citoplasmático

APOPTOSE

NECROSE

CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS

Há perda da Integridade da Membrana

Aumento da Permeabilidade Mitocondrial

Morte celular

Apoptose x Necrose

Perda da homeostase 

iônica

Digestão Aleatória de 

DNA

Sem gasto de Energia

Alteração nos fosfolipídios de membrana

Digestão não aleatória de 

DNA

Processo regulado por Enzimas

Dependência de ATP

CARACTERÍSTICAS BIOQUÍMICAS

APOPTOSE

NECROSE

Morte celular

Apoptose x Necrose

Iniciada por injúrias no tecido

Resposta inflamatória

Geralmente afeta grupos de células

Induzida por estímulos Fisiológicos

Afeta células individuais

CARACTERÍSTICAS FISIOLÓGICAS

APOPTOSE

NECROSE

Envolve vias de sinalização

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(não está mais restrita ao lado citosólicoda membrana, mas torna‐se exposta na superfície da célula) → degradação macrófagos

Morte celular

Apoptose

As vias de sinalização melhor entendidas que podem ativar a cascata de caspases levando a apoptose. Cada uma usa sua própria procaspaseiniciadora e seu complexo de ativação

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

Via intrínseca: ativada por sinais intracelulares emresposta a injúrias ou outros estresses (quebra de DNA, falta de oxigênio ou nutrientes

Morte celular

Apoptose

Depende de enzimas proteolíticas: Caspases

Presentes em células animais nucleadas como precursoras inativa ‐ procaspases

As 1as procaspases ativas são chamadas de Procaspases iniciadoras queclivam e ativam as  Procaspases executoras

Procaspases executoras: ativam outras procaspases executoras e proteínas‐alvo da célula produzindo uma amplificação irreversível da 

cascata proteolítica

Morte celular

Apoptose

Depende de enzimas proteolíticas: Caspases

Presentes em células animais nucleadas como precursoras inativa ‐ procaspases

As 1as procaspases ativas são chamadas de Procaspases iniciadoras queclivam e ativam as  Procaspases executoras

Procaspases executoras: ativam outras procaspases executoras e proteínas‐alvo da célula produzindo uma amplificação irreversível da 

cascata proteolítica

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 (death‐inducing signaling complex )

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Apoptose: Via intrínseca depende da mitocôndria

O citocromo c e a proteína Apaf1 (fator‐1 de ativação da protease apoptótica),  se agregam e formam um apoptossomo que recruta procaspase‐9 por meio do domínio de recrutamento de caspases (CARD) Moléculas procaspases‐9 são ativadas dentro do apoptossomo .

B: modelo tridimensional de um apoptossomo ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Proteínas de sinalização extracelularProteínas Bcl2 intracelularesProteínas IAP (inibidores de apoptose)

Proteínas Bcl‐2: regulam a via intrínseca controlando a liberação de proteínas intermembranas mitocondriais. Tem sido conservadas evolutivamente de vermes a humanos.

Proteínas Bcl‐2 proapoptótica: promovem a apoptose pelo aumento da liberação de proteínas. Constituem‐se em duas subfamílias: BH123(principalmente Bax e Bak) e BH3‐apenas

Proteínas Bcl‐2 antiapoptótica: inibem a apoptose bloqueando esta liberação.

Proteínas IAP: inibem caspases ativadas e promovem degradação, mas podem ser neutralizadas pelas anti‐IAPs

Proteínas que regulam a apoptose

Morte celular

O papel de proteínas Bcl2 proapoptóticas BH123 na Via intrínseca da Apoptose

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

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Células dependem de sinais para evitar apoptose

Receptores ativados ativam vias sinalização

Que mantém o programa de morte Reprimido, em geral pela regulação dosmembros da família Bcl2 de proteínas.Alguns fatores de sobrevivência, aumentam produção de BCL2(uma proteína que sumprime apoptose)

Morte celular

Apoptose

Na ausência de estímulo apoptótico, proteínasBcl2 antiapoptótica se ligam e inibem proteínasBH123 na memb. Externa da mitocondria

ALBERTS et al., 2010

Na presença de estímulo apoptótico, proteínas BH3‐apenas são ativadas e se ligamà proteínas Bcl2 antiapoptóticas, inibindo a ação destas. Proteínas BH123 se tornam ativas, agregam‐se liberando as proteínas mitocondriais intermembranas no citosol.

Morte celular

Apoptose: IAPs e anti-IPAs no controle da apoptose

Na ausência de estímulo apoptótico, as IAPs (que estão no citosol)  se ligam e inibem caspasesativadas espontaneamente, evitando apoptose acidental

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Apoptose: IAPs e anti-IPAs no controle da apoptose

Na presente de estímulo apoptótico, entre as proteínas liberadas do espaço intermembranaasanti‐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

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Apoptose por via independente de Caspases

Podem ser desencadeadas em resposta a agentes citotóxicos ou outros estímulos de morte.

Mecanismo de segurança para proteger o organismo quando as vias mediadas por caspasesfalham

Morte celular

Apoptose por via independente de Caspases

VISÃO GERAL DE ALGUNS SISTEMAS DE MORTE CELULAR INDEPENDENTE DE CASPASES E SEUS AGENTES CITOTÓXICOS

AgenteCitotóxico

Sistema biológico Morte Celular mediada por sistema independente de 

caspase

Camptotecina Hepatóitos Catepsina D

Cladribina Células leucêmicas AIF

Doxorubicina Cardiomiócitos Calpainas

Paclitaxel Células NSCLC Catepsina B

Staurosporina Fibroblasto  Catepsina D

Vitamina D Carcinoma mamário Calpainas

relatada como gatilho para morte celular

Morte celular

Apoptose exessiva ou insuficiente pode contribuir para doenças

ALBERTS et al., 2010

Apoptose exessiva Apoptose insuficiente

1‐ Câncer

2‐ Infecções

3‐ Doenças  auto‐imunes

1‐ AIDS

2‐ Doenças neurodegenerativas

3‐ Lesões isquêmicas

Morte celularApoptose insuficiente

1‐ Câncer produção exessiva 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 quereagem com substâncias do próprio organismoLúpus eritematoso sistêmico

Morte celularApoptose insuficiente ‐ CÂNCER

Aproximadamente 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

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

Morte celularApoptose exessiva

1‐ AIDS destruição apoptótica dos linfócitos T/CD4 (5%) _ Piroptose

2‐ Doenças neurodegenerativas: apoptose precoce dos neurônios demência progressiva, perda cognitiva e memóriaAlzheimer e Parkinson Esclerose lateral amiotrópicaRetinite pigmentosaDegeneração cerebelar

3‐ Lesões isquêmicas necrose das células que dependem dos vasosafetados e apoptose das células vizinhas Infarto do miocárdio

Acidente vascular cerebral 

Morte celular

Apoptose

Células animais

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

Organismos unicelulares: leveduras e bactérias

Morte celular

Morte celular em Células Vegetais

Formação de vesículas citoplasmáticas  e desintegração das organelas

membrana colapsa esepara da parece celular 

ruptura do vacúolocondensação dacromatinae clivagem do DNA

Morte celular

Morte celular em Células Vegetais

Durante a diferenciação de elementos traqueais há inchaço do vacúolo e ruptura, fragmentação do DNA coordenado com o espessamento e reestruturação da parede celular

Formação de vesículas citoplasmáticas  e desintegração das organelas

membrana colapsa esepara da parece celular 

ruptura do vacúolocondensação dacromatinae clivagem do DNA

Morte celular

PIROPTOSE: alerta para o sistema imunológico

Caspase 11 ativada 

- O macrófago libera seu conteúdo

- Algumas dessas moléculas se ligam a outros receptores do sistema imune

- Migração de células de defesa (neutrófilos) para o local

MORTE CELULAR

APOPTOSE

NECROSE

AUTOFAGIA

PIROPTOSE

Processo Inflamatório

Lise Celular

Danos Externos

Dependentes de Caspases

Sem gasto de Energia

Vias Intrínseca e Extrínseca

Independente de Caspase

Corpos Apoptóticos

Mensageiros Intracelulares

Danos em Células Isoladas

Organelas ou Porções Citoplasmáticas

Formação do Fagófaro

ChaperonasMicroautofagiaMacroautofagia

Hidrolases ácidas lisossomais

Respostas Microbianas durante 

Inflamação

Produção de Citocinas

Caspase‐1Inflamação Secundárias

Resposta Imunológica

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 caspasessecundárias e formação dos corpos apoptóticos.