3 MORTE CELLULARE 1146KB Mar 16 2013 11:06:25 PM

MORTE CELLULARE

La morte cellulare è l’evento conclusivo dei
danni di una data rilevanza, ed è un passaggio
fondamentale
in
molte
patologie.
La morte è anche un evento normale che
coinvolge la regolazione e il ricambio tissutale
MORTE CELLULARE
La morte cellulare costituisce il momento in cui l'organizzazione
funzionale della cellula viene irreversibilmente compromessa.
Il fenomeno può verificarsi in modo rapido, quando lo stimolo
che lo determina ha notevole intensità o essere il risultato di un
lento processo involutivo.
Vi sono tre sistemi essenziali per il mantenimento della
organizzazione funzionale della cellula
• Le membrane cellulari
• Il metabolismo energetico
• La sintesi proteica
Questi 3 sistemi rappresentano le principali, anche se non le
uniche, vie comuni attraverso cui le varie forme di noxa
patogena provocano il danno e la morte cellulare
La morte cellulare: necrosi e apoptosi
MENTRE LA CELLULA NECROTICA (cellula in necrosi) RILASCIA I SUOI COSTITUENTI ALL’ESTERNO, LA CELLULA
APOPTOTICA (cellula in apoptosi) SI FRAMMENTA E I FRAMMENTI VENGONO RIMOSSI DA CELLULE MACROFAGICHE
MORTE CELLULARE
Possiamo distinguere due tipi di morte cellulare:
la necrosi e l'apoptosi
 NECROSI: è la morte cellulare accidentale, che si verifica in
risposta ad un ampia varietà di noxae patogene (ipossia,
ipertermia, ischemia, reazioni immunitarie, virus, traumi
cellulari, radiazioni, sostanze tossiche ecc.).
 APOPTOSI: dal greco apoptosis (=caduta), costituisce invece
la morte cellulare programmata, cioè un processo fisiologico,
che può però venire innescato da fattori patologici e che,
unitamente alla proliferazione cellulare, provvede al controllo
omeostatico del numero di cellule in un determinato tessuto.
La sequenza degli eventi che si susseguono in una cellula che sta morendo per
necrosi possono variare a seconda del tessuto e del tipo di danno; tuttavia,
indipendentemente dall’ordine questo è quello che accade in una cellula che
va incontro a necrosi:
•
La produzione di ATP nei mitocondri si arresta.
•
Le pompe ioniche di membrana, che funzionano con l’ATP, si bloccano.
•
Nella cellula entrano sodio e acqua.
•
La cellula e gli organuli interni si rigonfiano.
•
La cellula avvia la risposta allo shock termico (allo stress) con aumento
della sintesi di alcune proteine (chaperonine) che tentano di
contrastare la denaturazione delle proteine e della ubiquitina
(proteina che lega in maniera covalente le proteine denaturate e le
indirizza alla distruzione).
•
Il pH scende.
•
Nella cellula entra il calcio.
•
-Il calcio attiva le fosfolipasi che provocano la perdita di fosfolipidi dalle
membrane e la formazione di lisofosfolipidi ed acidi grassi che inducono un
ulteriore danneggiamento delle membrane.
-Il calcio attiva le CALPAINE, proteasi che danneggiano le strutture
citoscheletriche e le proteine della membrana con conseguente
vescicolazione.
-Il calcio attiva le ATPasi provocando un’ulteriore perdita di ATP.
-Il calcio attiva le endonucleasi.
•
La risposta allo shock termico non riesce più a contrastare la
denaturazione proteica che si fa massiccia.
•
Il RE e gli altri organuli si rigonfiano
•
Ad un certo punto la cellula muore.
MORTE CELLULARE
RISPOSTA MORFOLOGICA NELLA NECROSI
CELLULARE
La risposta di tipo morfologico è relativamente non
specifica, costituisce una evoluzione dei fenomeni di
danno irreversibile.
Rigonfiamento citoplasmatico e degli organuli
cellulari (reticolo endoplasmico, lisosomi ecc.) e
soprattutto dei mitocondri. Compaiono estroflessioni
della membrana cellulare. Si possono formare vacuoli
intra-citoplasmatici
DANNO CELLULARE
DANNO CELLULARE REVERSIBILE:

Alterazione della fosforilazione ossidativa

Rigonfiamento di alcuni mitocondri

Rigonfiamento cellulare

Iniziale aumento di calcio nel citoplasma

vacuolizzazione

Acidificazione intracellulare

Riduzione della disponibilità di ATP
DANNO CELLULARE IRREVERSIBILE:

Blocco della funzione mitocondriale

Deplezione di ATP

Danno di membrana (perossidazione lipidica)

Degradazione e diminuita sintesi di fosfolipidi e proteine

Danno da riperfusione (aumento di calcio citosolico, aumentata formazione di
radicali liberi, aumentati livelli di acido glutammico)

Frammentazione di tutte le membrane interne e rotture dei lisosomi

Danno dei lisosomi e autolisi della cellula
MORTE CELLULARE
RISPOSTA MORFOLOGICA NELLA NECROSI
CELLULARE
I fenomeni a livello nucleare sono più tardivi e si esprimono dapprima
come picnosi (nucleo più piccolo, con cromatina più addensata) poi come
frammentazione in zolle (carioressi) ed in fine come scomparsa totale per
espulsione o per dissoluzione nel citoplasma (cariolisi). La cellula assume
un aspetto omogeneo, marcatamente eosinofilo
La necrosi coinvolge di solito gruppi di cellule contigue e si produce nel
tessuto circostante una reazione infiammatoria dovuta al rilascio dei residui
cellulari
Si verificano fenomeni eterolitici, ad opera dei neutrofili richiamati dal
processo infiammatorio, che si sommano a fenomeni autolitici degli enzimi
lisosomiali
MORTE CELLLARE
MECCANISMO DELLA NECROSI CELLULARE



I meccanismi d'azione con cui le varie cause di necrosi
cellulare agiscono sulla cellula possono essere diversi, ma
sono sostanzialmente riconducibili a danni diretti sulle
strutture di membrana o alterazioni degli enzimi coinvolti
nel metabolismo energetico, che si riflettono sulla
permeabilità selettiva della membrana cellulare.
Si verifica entrata di Na+ e fuoriuscita di K+. La
ridistribuzione cationica è accompagnata da spostamento
di liquidi e rigonfiamento cellulare
Il mancato funzionamento delle pompe cationiche o i danni
diretti sulla membrana provocano un aumento soprattutto
del calcio intracellulare che entra nella cellula mosso da un
alto gradiente di concentrazione.
MORTE CELLLARE
MECCANISMO DELLA NECROSI CELLULARE



L'aumento del Ca++ citosolico attiva le fosfolipasi di
membrana che degradano i fosfolipidi della membrana
aumentando il danno cellulare. Il calcio attiva anche molte
chinasi proteiche intracellulari
Le idrolasi rilasciate dai lisosomi (autolisi) producono una
rapida accelerazione della distruzione cellulare
Il DNA viene esposto all'azione delle desossiribonucleasi
lisosomiali.
MORTE CELLULARE
ASPETTI ISTOLOGICI DEL FENOMENO NECROTICO
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A livello istologico gli aspetti morfologici si modificano in:
funzione del tessuto colpito, della causa di morte, della
velocità di instaurazione del fenomeno e di altri fattori come
ad es. la possibilità di sovrainfezione batterica dell'area
necrotica.
Si distinguono 4 principali tipi di necrosi:
Necrosi coagulativa
Necrosi colliquativa
Necrosi caseosa
Necrosi adiposa
MORTE CELLULARE



NECROSI COAGULATIVA:
E’ il tipo di morte più frequentemente prodotta da disturbi ischemici.
L'architettura cellulare e tissutale viene conservata per un certo periodo di
tempo, poi nelle zone necrotiche scompaiono i limiti tra le cellule, il tessuto
si trasforma in una massa compatta, amorfa friabile, eosinofila.
Precoce denaturazione delle proteine e loro coagulazione
(la denaturazione interessa anche gli enzimi con blocco della proteolisi)
Istologia
Masserelle eosinofiliche , senza nucleo, architettura del tessuto conservata
Detriti cellulari fagocitati da macrofagi infiammatori
Eziologia
Ischemia, agenti tossici, stimoli fisici (ustioni), agenti batterici
NECROSI A ZOLLE DI ZENCKER zone piu’ o meno estesi di necrosi
coagulativa del muscolo. (necrosi cerea)
MORTE CELLULARE

NECROSI COLLIQUATIVA:
Colliquazione: processo degenerativo che comporta la fluidificazione di un
tessuto.
In questo caso prevalgono i fenomeni litici (auto ed eterolitici) che portano
a dissoluzione l'area colpita; il fenomeno si verifica ad es. tipicamente nel
cervello. Un'area di necrosi colliquativa in un punto circoscritto e
delimitato da una capsula viene definito ASCESSO e EMPIEMA

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Attivazione di ENZIMI LITICI con DISSOLUZIONE ENZIMATICA
(colliquazione) della cellula
Autolisi (da enzimi lisosomiali)
Eterolisi (da enzimi provenienti dall’esterno: neutrofili)
ISTOLOGIA:
Rammolimewnto e liquefazione del tessuto con perdita dei contorni
cellulari e dell’architettuta tissutale
EZIOLOGIA:
Ischemia cerebrale (autolisi diretta)
Batteri piogeni (eterolisi) Infiammazione puriulenta
(SUPPURAZIONE da batteri piogeni)
MORTE CELLULARE





NECROSI CASEOSA: così chiamata per l'aspetto del tessuto coinvolto, è
caratteristica della lesione tubercolare
TIPICA AL CENTRO DI GRANULOMI su base batterica dovuta a
fenomeni di ipersensibilta’ cellulo-mediata puo’ evolvere con:
Persistenza e incapsulamento fibroso
Colliquazione e confluenza
Calcificazione
Cicatrizzazione

NECROSI ADIPOSA: Necrosi del tessuto adiposo (è causata soprattutto
da pancreatite). E' caratterizzata dalla digestione dei grassi ad opera delle
lipasi che successivamente riprecipitano sotto forma di saponi di calcio,
dando all'area colpita un aspetto amorfo

La sua maggiore manifestazione è costituita dalla tumefazione oltre al dolore
MORTE CELLULARE
GANGRENA
E' un termine usato in clinica per definire la necrosi massiva di vaste aree
tissutali morte per disturbi ischemici. La gangrena (detta anche,
erroneamente, cancrena) è una complicazione del processo di necrosi
(morte cellulare) caratterizzata dalla decomposizione dei tessuti, che
diventano nerastri o verdastri. La causa più frequente è l'ischemia dovuta a
un trombo (coagulo) o ad un'embolia, ma può anche essere causata da
infezioni, traumi, congelamento o da alterazioni dei vasi sanguigni e dei
nervi di varia natura. In ogni caso la causa diretta della gangrena è l’
insufficiente apporto di sangue ad un tessuto, che spesso viene rapidamente
invaso da batteri. Può interessare qualsiasi organo o tessuto ma colpisce più
frequentemente gli arti (specialmente quelli inferiori), le orecchie, il naso,
l'appendice, i polmoni e l'intestino, ed è una delle complicazioni più
frequenti del diabete mellito.
Si distingue una gangrena umida, nelle aree in cui i tessuti vanno incontro a
fenomeni colliquativi a causa di una sovrainfezione batterica ed una
gangrena secca nelle aree dove i fenomeni coagulativi sono predominanti
GANGRENA


La gangrena può essere generalmente di tipo:
Secca, nella quale tra i processi litici (distruttivi) prevale
l'evaporazione. La gangrena secca si sviluppa nelle parti
periferiche degli arti a causa dell'ischemia e spesso si verifica
nei piedi (soprattutto nelle dita) di pazienti anziani, a causa
dell'arteriosclerosi. Procede lentamente, fino a quando
l'apporto di sangue non è più sufficiente a mantenere in vita il
tessuto. La parte colpita appare secca, raggrinzita e di colore
nero, come se fosse mummificata. Il colore scuro è dovuto alla
liberazione di emoglobina dovuta all'emolisi dei globuli rossi,
effettuata dall'acido solfidrico che producono i batteri.
GANGRENA


Umida (la più comune),
dove prevalgono i processi colliquativi, ossia le cellule morte vengono
digerite da parte degli enzimi, con perdita dell’architettura cellulare e
trasformazione del tessuto in una massa liquida e viscosa. Si verifica nelle
zone umide del corpo, come la bocca, l'intestino, i polmoni, la cervice
uterina e la vulva. Le piaghe da decubito che si sviluppano ad esempio
nella zona sacrale, sulle natiche e sui talloni sono anch'esse classificabili
come gangrena umida, anche se si tratta di zone asciutte. Il tessuto viene
infettato ad opera di microrganismi saprogenici (bacterium perfringens,
fusiformis, putrificans, ecc.), e comincia a gonfiarsi ed emettere un odore
sgradevole. Di solito la gangrena umida si sviluppa rapidamente a causa del
blocco del flusso sanguigno sia venoso che arterioso; infatti, la zona colpita
viene saturata da sangue stagnante che favorisce il rapido sviluppo dei
batteri. Le sostanze tossiche prodotte dai batteri vengono assorbite dai
tessuti; questo porta ad una setticemia generale, ed infine alla morte. Le
zone colpite dalla gangrena umida appaiono edematose, molli, marce e
putrescenti. Il loro colore è scuro, per gli stessi meccanismi di emolisi che
avvengono nella gangrena secca.
GANGRENA
Gassosa, dove a causa di un'infezione batterica i muscoli e tessuti si riempiono di
gas ed essudato. Questa gangrena, spesso mortale, è causata da un'infezione di
batteri anaerobi, tra cui il Clostridium perfringens. L'infezione si estende molto
rapidamente perché il gas prodotto dai batteri si espande e si infiltra nei tessuti sani;
per questo motivo, la gangrena gassosa dev'essere trattata come un'emergenza
medica. I batteri responsabili della gangrena gassosa (oltre al Clostridium
Perfringens, anche Bacteroides e alcuni streptococchi anaerobi) si trovano
comunemente nell'ambiente (es. nel suolo); possono penetrare nei muscoli
attraverso una ferita aperta non curata e in seguito proliferare nel tessuto necrotico.
La gangrena gassosa è un processo che ha inizio con l'ingresso di spore in una
ferita scarsamente ossigenata, queste una volta germinate se produrranno
specifiche tossine (alfa e teta) indurranno la degenerazione del tessuto molle
adiacente con relativa produzione di gas. Il gas conferirà alla zona un
caratteristico crepitio.
Producono un'esotossina molto aggressiva che dissocia e distrugge il tessuto
circostante, liberando contemporaneamente del gas arricchito in anidride carbonica,
il quale si espande diffondendo il processo. Se non trattata tempestivamente, la
gangrena gassosa causa necrosi e sepsi, che progrediscono rapidamente in tossiemia
e shock settico.
La tossina coinvolta nella cancrena gassosa è nota con il nome di α-tossina, che
produce alterazioni nella membrana cellulare, interferendo con le sue normali
funzioni.
GANGRENA DA CLOSTRIDIUM
PERFRIGENS
MORTE CELLULARE
NECROSI GANGRENOSA:
alterazione del tessuto necrotico dovuta a:
1) contaminazione batterica (Clostridi)
 GANGRENA GASSOSA da contaminazione dal suolo o
penetrati in seguito a traumi
(Cl prefringes, septicum, hystoliticum)
 GANGRENA UMIDA
 Malattie sostenute da clostridi:
 - Carbonchio sintomatico (Cl chauvoei)
 - Edema maligno (Cl.septicum,perfrimges,novyi)
 2) rapida evaporazione
 GANGRENA SECCA

APOPTOSI
APOPTOSI O MORTE CELLULARE
PROGRAMMATA


Il termine apoptosi (coniato nel 1972 da John F. Kerr, Andrew H. Wyllie e
A. R. Currie a partire dal termine greco che indica la caduta delle foglie e
dei petali dei fiori) indica una forma di morte cellulare programmata,
termine con il quale il processo è anche chiamato. Si tratta di un processo
ben distinto rispetto alla necrosi cellulare, e in condizioni normali
contribuisce al mantenimento del numero di cellule di un sistema.
L'apoptosi costituisce una sequenza di eventi che, una volta innescati,
conducono a morte una cellula. A differenza della necrosi, la cellula
partecipa attivamente (il processo richiede energia, in alcuni casi sintesi
proteica) a determinare gli eventi che ne producono la morte. Si dice che la
cellula viene indotta a commettere suicidio
Il processo può essere spontaneo, fisiologico, indotto da agenti di diverso
genere (ormoni steroidei, fattori di crescita, citochine).
APOPTOSI

Al contrario della necrosi, che è una
forma di morte cellulare risultante da
un acuto stress o trauma cellulare,
l'apoptosi è portata avanti in modo
ordinato e regolato, richiede consumo
di energia (ATP) e generalmente
porta ad un vantaggio durante il ciclo
vitale dell'organismo (è infatti
chiamata da alcuni morte altruista o
morte pulita). Durante il suo sviluppo,
ad esempio, l'embrione umano
presenta gli abbozzi di mani e piedi
“palmati”: affinché le dita si
differenzino, è necessario che le
cellule che costituiscono le membrane
interdigitali muoiano.
PERCHE’ UNA CELLULA VA IN APOPTOSI
la morte cellulare programmata è necessaria nel modellare l’organismo
durante l’embriogenesi o, più in generale, per un appropriato sviluppo:
-
la formazione delle dita del feto richiede la rimozione del tessuto che le unisce
- lo sfaldamento dell’endometrio che dà inizio alle mestruazioni avviene per apoptosi.
- la formazione di opportune connessioni fra i neuroni (sinapsi) richiede che le cellule in
eccesso siano eliminate per apoptosi.
la morte cellulare programmata è necessaria per distruggere cellule che
costituiscono un pericolo per l’integrità dell’organismo:
cellule infettate da virus
(Uno dei metodi attraverso cui i linfociti T citotossici uccidono le cellule infettate è
inducendo l’apoptosi)
cellule del sistema immunitario auto-responsive ( difetti nel macchinario apoptotico si
accompagnano alla comparsa di malattie autoimmunitarie)
cellule con DNA danneggiato (improprio sviluppo embrionale, trasformazione
neoplastica). Le cellule rispondono ad un danno al DNA aumentando la produzione di p53,
un potente induttore dell’apoptosi.
cellule tumorali (radiazioni e chemioterapici inducono apoptosi in alcuni tipi di tumore).
APOPTOSI

Processi difettosi di apoptosi riguardano numerose malattie.
Una eccessiva attività apoptotica può causare disordini da
perdita di cellule (si vedano ad esempio alcune malattie
neurodegenerative, come il morbo di Parkinson), mentre una
apoptosi carente può implicare una crescita cellulare
incontrollata, meccanismo alla base delle neoplasie.

FUNZIONI DELL'APOPTOSI
NEL DANNO CELLULARE E NELL'INFEZIONE
L'apoptosi può avvenire quando una cellula è danneggiata oltre
le proprie capacità di riparazione, oppure infettata da un virus
(HIV). Il segnale apoptotico può venire dalla cellula stessa, dal
tessuto circostante o da cellule del sistema immunitario
APOPTOSI

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
FUNZIONI DELL’APOPTOSI
NELLA RISPOSTA ALLO STRESS O AI DANNI AL DNA
Condizioni di stress, quali la mancanza di nutrienti, oppure il
danneggiamento del DNA dovuto a molecole tossiche (es: idrocarburi
policiclici) o all'esposizione a UV o radiazioni ionizzanti (raggi gamma e
raggi X) ma anche condizioni di ipossia, possono indurre una cellula ad
iniziare l'apoptosi.
NELL'OMEOSTASI CELLULARE
In un organismo adulto, il numero delle cellule contenute in un organo deve
rimanere costante entro un certo margine. Le cellule del sangue e degli
epiteli di rivestimento, ad esempio, sono costantemente rinnovate a partire
dai loro progenitori staminali; ma la proliferazione è compensata da una
costante morte cellulare.
In un organismo umano adulto attorno ai 50-70 miliardi di cellule muoiono
ogni giorno a causa dei processi apoptotici. In un anno la massa delle
cellule ricambiate è pari al peso del corpo stesso
APOPTOSI

Negli ultimi stadi dello sviluppo e nella vita adulta è
importante per eliminare cellule potenzialmente dannose o
indesiderate : il malfunzionamento o l’alterata regolazione
dell’apoptosi causano malattie.
APOPTOSI
NELLA REGOLAZIONE DELLE CELLULE DEL
SISTEMA IMMUNITARI
Nel caso dei linfociti T, durante la loro maturazione
nel timo, il segnale di sopravvivenza dipende dalla
capacità di legare antigeni estranei. Quelli che
falliscono il test, ossia circa il 97% dei neoprodotti,
sono destinati a morire. I sopravvissuti sono
sottoposti ad un ulteriore test di auto-tossicità, quelli
che risultano altamente affini a molecole proprie
dell'organismo
vengono
ugualmente
avviati
all'apoptosi.
APOPTOSI
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CARATTERISTICHE DEL PROCESSO APOPTICO
Morfologicamente riconoscibile
innesco di uno specifico programma di autodistruzione controllato da
specifici geni
processo attivo in quanto richiede energia (ATP), attivita’ trascrizionale e
traduzionale
utilizzato dall’organismo al fine di difesa, di sviluppo e nell’invecchiamento cellulare
anche a seguito dell’ azione di agenti lesivi (radiazioni, agenti chimici)
APOPTOSI
RISPOSTA MORFOLOGICA NELLA APOPTOSI
Coinvolge una singola cellula o piccoli gruppi di cellule in
modo asincrono
Perdita delle giunzioni e di altre strutture specializzate di
membrana, come ad es. i microvilli
Contemporaneamente il citoplasma si condensa e la cromatina
si addensa in zolle
Il nucleo si rompe in diversi frammenti e si verifica
contrazione citoplasmatica per perdita di ioni e fluido. Ciò
produce dilatazione e fusione delle membrane del reticolo
endoplasmatico
APOPTOSI
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

ASPETTI MORFOLOGICI
La cellula si spacca in frammenti circondati da membrana
citoplasmatica di varia dimensione che contengono organuli
citoplasmatici intatti e frammenti nucleari chiamati corpi
apoptotici
I corpi apoptotici costituiscono un potente stimolo alla
fagocitosi da parte delle cellule che sono capaci di fagocitosi
che così li eliminano
Dato che i corpi apoptotici sono circondati da membrana non
vi è rilascio di contenuti cellulari nello spazio extracellulare e
quindi fenomeni infiammatori
La durata del processo apoptotico è estremamente variabile
può richiedere pochi minuti o alcuni giorni
APOPTOSI
A) ASPETTI MORFOLOGICI CELLULARI
E TISSUTALI
• COARTAZIONE
• CONDENSAZIONE CROMATINICA (MARGINAZIONE)
• COMPARSA DI VESCICOLAZIONE
• CORPI APOPTOTICI
• FAGOCITOSI delle CELLULE e/o dei CORPI
APOPTOTICI
APOPTOSI
B) ASPETTI BIOCHIMICI MOLECOLARI
ATTIVAZIONE di SISTEMI DI TRADUZIONE DEL SEGNALE
PKC, PTKs, AMPc, CITOCROMO C, Famiglia del bcl-2
• MODERATO AUMENTO del Calcio INTRACELLULARE
• CLIVAGGIO del DNA PER AZIONE DI ENDONUCLEASI
• AUMENTATA ATTIVITA' di TRANSGLUTAMINASI CITOSOLICHE
con cross linking di proteine citoplasmatiche
• ESPOSIZIONI di GRUPPI GLICANICI e FOSFATIDILSERINA
alla SUPERFICIE di MEMBRANA
• AUMENTO della DENSITA' CELLULARE
• ALTERAZIONE del POTENZIALE
APOPTOSI
SEGNALI BIOCHIMICI PER UNA SICURA ELIMINAZIONE
La cellula morente che si avvia all'ultimo stadio dell'apoptosi, espone sulla
membrana plasmatica dei segnali eat me (letteralmente, mangiami), come
la fosfatidilserina. Normalmente la fosfatidilserina, fosfogliceride, si trova
nello strato citosolico della membrana plasmatica, Fagociti necrofagi, come
i macrofagi, hanno recettori specifici per la fosfatidilserina. La rimozione
delle cellule morte è necessaria per prevenire la risposta infiammatoria.
N.B. : fosfogliceridi (detti anche glicerofosfolipidi) rappresentano la classe
più importante di fosfolipidi, i lipidi la cui testa polare contiene un gruppo
fosfato. Queste sostanze costituiscono una frazione significativa dei lipidi
di membrana. Grazie alle loro proprietà anfipatiche un'estremità si presenta
idrofobica e l'altra idrofilica, ciò contribuisce a dirigere la disposizione di
questi in foglietti detti Bilayer Fosfolipidico, mediante interazioni
idrofobiche tra le molecole fosfolipidiche e interazioni idrofiliche tra
fosfolipidi e acqua.
APOPTOSI




Induttori intrinseci ed estrinseci
I messaggi pro-apoptotici provenienti dall'esterno della
cellula (induttori estrinseci)
Il messaggi pro-apoptotici provenienti dall'interno della
cellula (induttori intrinseci) costituiscono una risposta allo
stress, come la mancanza di nutrienti o un danno esteso al
DNA.
Sia la via estrinseca che quella intrinseca hanno in comune
l'attivazione degli effettori centrali dell'apoptosi, un gruppo di
proteasi (specifiche per delle cisteine) chiamate caspasi, che
dirigono la distruzione degli elementi strutturali
(citoscheletro) e funzionali (organuli) della cellula.
APOPTOSI
MEDIATORI DELL'APOPTOSI
I mediatori dell'apoptosi possono essere suddivisi in tre grandi
classi:
1. molecole che inducono apoptosi legandosi ai loro recettori di
membrana o intracellulari e producendo cambiamenti del
contenuto intracellulare (ormoni e fattori di crescita)
2. interazioni con il sistema immunitario: le cellule vanno
incontro ad apoptosi in seguito a cambiamenti nel contenuto
intracellulare indotti dall'interazione con cellule citotossiche
3. condizioni avverse (ipertermia, ipotermia, ischemia,
radiazioni), farmaci antitumorali, tossine, agenti chimici.
APOPTOSI
MECCANISMI DELL'APOPTOSI
Il meccanismo non inizia come nella necrosi a livello della membrana
cellulare, ma è sostanzialmente nucleare.
Si verifica una frammentazione del DNA che costituisce un evento precoce
e determina irreversibilmente la morte cellulare prima che si verifichino
variazioni della permeabilità di membrana.
La frammentazione del DNA è probabilmente preceduta da un'alterazione
della struttura della cromatina (poliamine, variazioni di pH intracellulare)
che permette l'attivazione della endonucleasi
Oltre all'endonucleasi si attivano anche proteasi e transglutammasi
La sintesi di una o più nuove proteine é necessaria perché si verifichi morte
cellulare
Poiché l'espressione di queste proteine si verifica contemporaneamente al
manifestarsi dei cambiamenti morfologici, si pensa che esse siano
essenziali perché il processo apoptotico possa avere inizio
APOPTOSI
MECCANISMI DELL'APOPTOSI





L'attivazione della endonucleasi è un processo probabilmente mediato da
diversi meccanismi nei diversi tipi di apoptosi:
*Aumento del Ca++ intracellulare
*Aumento del cAMP
Attivazione degli effettori centrali dell'apoptosi, un gruppo di proteasi
(specifiche per delle cisteine) chiamate caspasi, che dirigono la
distruzione
degli
elementi
strutturali
(citoscheletro)
e
funzionali(organuli) della cellula.
*Attivazione genica
In seguito all'aumento di Ca++ intracellulare, viene attivata
un'endonucleasi
endogena
Ca++
dipendente
FRAMMENTAZIONE DELLA CROMATINA
GENI DELL’APOPTOSI
APOPTOSI

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

QUANDO SI ATTIVA ?
In casi di morte “programmata” come nell’embriogenesi, morfogenesi e
organogenesi
Uccisione di cellule infette e cellule neoplastiche da parte dei linfociti T
citotossici.
Eliminazione di linfociti T e B reattivi verso il self durante l’induzione
della tolleranza durante l’ontogenesi.
Agenti tossici a basse dosi (farmaci citotossici, radiazioni, bassi livelli di
ipossia).
RUOLO DEL CONTROLLO NELLA CRESCITA NEOPLASTICA
Espressione di geni anti apoptotici bcl-2
Espressione di geni pro apoptotici p53
APOPTOSI
CAMBIAMENTI NELL'ESPRESSIONE GENICA
Sono stati identificati numerosi geni la cui espressione é aumentata durante
l'apoptosi: c-myc, bcl-2.
c-myc: oncogene che sembra agire come un potente induttore di apoptosi. E' da tempo
conosciuto come il principale induttore della proliferazione cellulare: la sua
attivazione recluta nel ciclo cellulare anche cellule in stato di quiescenza. Questo
gene é attivo quando le cellule proliferano, l’incremento della sua espressione
determina proliferazione e morte per apoptosi.
Famiglia di geni bcl-2:
bcl-2 oncogene che codifica per una proteina della membrana mitocondriale interna
capace di interferire con il programma di morte cellulare, inducendo proliferazione.
Sembra funzionare come regolatore negativo dell'apoptosi indotta dai più diversi
stimoli. Non si conosce ancora il meccanismo con cui svolge questa funzione.
GENE ANTI APOPTICO.
bax geni che codificano per proteine che favoriscono l’apoptosi.
P-53 arresta la crescita di certe popolazioni cellulari aumentando la frequenza di
apoptosi. La proteina p53, infatti, è un soppressore tumorale, e va considerato come
un fattore anti-crescita e anti-oncogenico . GENE PRO-APOPTICO.

GENI DELL’APOPTOSI
APOPTOSI
In vivo, il normale destino di una cellula in apoptosi é quello di essere
riconosciuta, captata e degradata dai fagociti
Il meccanismo di captazione é rapido e assicura la limitazione del danno
alle cellule circostanti
Come vengono riconosciute le cellule che devono essere fagocitate?
Sembra che esse espongano sulla superficie cellulare molecole capaci di
costituire, per i macrofagi, segnali "eat me“ sembra che questi segnali siano
costituiti da modificazioni di proteine della membrana cellulare già esistenti
e non alla sintesi "ex novo" di altre molecole
le glicoproteine di membrana di una cellula in apoptosi spesso subiscono il
distacco di residui di acido sialico dalle catene di zuccheri; questo
smaschera residui di N-acetilglucosammina e galattosio, che possono
essere riconosciuti dai macrofagi
la fosfatidilserina é un normale componente dello strato interno delle
membrane cellulari. Nelle cellule apoptotiche si attivano sistemi enzimatici
che catalizzano il trasferimento della fosfatidilserina sullo strato esterno
della membrana stessa: la fosfatidilserina viene interpretata dai macrofagi
come segnale "eat me"
Le differenze fra necrosi ed apoptosi
La morte cellulare: necrosi e apoptosi
MENTRE LA CELLULA NECROTICA (cellula in necrosi) RILASCIA I SUOI COSTITUENTI ALL’ESTERNO, LA CELLULA
APOPTOTICA (cellula in apoptosi) SI FRAMMENTA E I FRAMMENTI VENGONO RIMOSSI DA CELLULE MACROFAGICHE
APOPTOSI
MALATTIE ASSOCIATE AD AUMENTO DELL’APOPTOSI:

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




HIV
MALATTIA DI ALZHEIMER
MALATTIA DI PARKINSON
ISCHEMIA
INFARTO MIOCARDICO
EPATOPATIE DA ALCOL
ANEMIA APLASTICA