tema 14 - ciclo celular- diferenciação e morte celular

Tema 10: Ciclo Celular, Diferenciação e Morte Celular

Prof: Dr. Cleverson Agner Ramos

Universidade Federal do Amazonas – ICB – Dep. Morfologia

Disciplina: Biologia Celular – Aulas Teóricas

Ciclo Celular

Noções básicas da Mitose e Meiose

Ciclo Celular

Noções básicas da Mitose e Meiose

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

Ciclo Celular

Fase S e Fase M

Ciclo Celular

Intérfase e Fase M

Ciclo Celular

Fases G1, S e G2

Ciclo Celular

Alterações na morfologia nas fases

Ciclo Celular

Os pontos de checagem permitem um crescimento celular diferencial

Ciclo Celular

Pontos de checagem

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 exemploa síndrome de Li Fraumeni .

p27 é uma proteína que se liga à ciclina e cdk bloqueando a entrada na fase S.

Ciclo CelularKinases dependentes de ciclinas regular os pontos de checagem

Ciclo Celular

Controle da atividade das kinases

Ciclo Celular

Controle da atividade das kinases

Ciclo Celular

Controle através de proteólise

Ciclo Celular

Controle através de proteólise

Ciclo Celular

Panorama geral do controle do Ciclo Celular

Ciclo Celular

Controle da duplicação cromossômica

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

As coesinas ajudam a manter as cromátides irmãs unidas

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

As condensinas ajudam a configurar os cromossomos duplicados para a separação

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Segregação dos cromossomos

Ciclo Celular

Anáfase

Ciclo Celular

Anáfase

Ciclo Celular

Citocinese

Ciclo Celular

Formação do Fragmoplasto em células vegetais

Crescimento Celular

Crescimento Celular

Crescimento Celular

Crescimento Celular

Diferenciação celular

Inicia-se a partir de células-tronco

Diferenciação celular

Totipotência das células-tronco

Diferenciação celular

Pluripotência das células-tronco

Diferenciação celular

Pluripotência das células-tronco

Diferenciação celular

Pluripotência das células-tronco

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

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

Apoptose

Embriogênese e em processos de metamorfoses, e deregulação 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 

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(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 inflamatórioAumento  40x

Imagens de parênquima renal em necrose

Morte celular

Necrose

Morfologia da Necrose

A) Tumefação celular B) Célula normal C) Necrose

Morte celular

Necrose

Padrões morfológicos de necrose

A) Tumefação celular B) Célula normal C) NecroseNecrose 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

Morte celular

Necrose

Morte celular

Necrose x Apoptose: alterações morfológicas

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 fosfatidilserinasuperfície celular → degradação macrófagos

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 

C: Necrose: aparência de célula que explodiu 

Alberts et al., 2010

Morte celular

Apoptose

Morte celular

Apoptose

Depende de enzimas proteolíticas: Caspases

Presentes em células animais nucleadas como precursoras inativa ‐ procaspases

Procaspases iniciadoras: quando ativas, clivam e ativam asProcaspases executoras

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

cascata proteolítica

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 intracelularesquando as células são estressadas

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

ALBERTS et al., 2010

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.

ALBERTS et al., 2010

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.

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

Proteínas que regulam a apoptose

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

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Apoptose

Na ausência de estímulo apoptótico, proteínas Bcl2 antiapoptótica se ligam e inibem proteínasBH123 na memb. Externa da mitocondria

ALBERTS et al., 2010

Morte celular

Apoptose

Na presença de estímulo apoptótico, proteínas BH3‐apenas são ativadas e se ligam à proteínasBcl2 antiapoptóticas, proteínas BH123 se tornam ativas, agregam‐se liberando as proteínas mitocondriais intermembranas no citosol.

ALBERTS et al., 2010

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.

ALBERTS et al., 2010

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

ALBERTS et al., 2010

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 cél‐alvo

ALBERTS et al., 2010

Garantia de que todas as cél‐alvo sejam conectadas por cél nervosas e que as célnervosas extras sejam automaticamente liberadas

Morte celular

Apoptose insuficiente

1‐ Câncer produção escessiva da proteína Bcl2 (linfoma de célula B), inibindo aapoptose, 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 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

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

Alvos para a terapia do câncer

Morte celular

Apoptose exessiva

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

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 vasos afetados e apoptose das células vizinhas pela geração de ROSInfarto do miocárdioAcidente 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

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 plasmne collapses and separates from the cell wall18, 19, ending with the leakage of the dead cell's content into the apoted nuclear DNA is shown throughout the figure as irregular, brown masses in the nuclei that are undergoing ceh diff ti ti f t h l t l lli d t i di t d ith th thi k i d