Presentacion sobre apoptosis celular para clases de pregrado

1. APOPTOSIS
Dr Edgar Antonio Fuenmayor Pirela
Medico Inmunologo-Pediatra
Doctor en Ciencias Medicas
Profesor LUZ

2. INTRODUCCION
“La idea de que la muerte, incluso cuando ocurre a nivel de las
células que componen un organismo vivo, es un proceso
lamentable y frecuentemente accidental ha cambiado en los
últimos años”
APOPTOSIS: “CAIDA DE LAS HOJAS DE LOS ARBOLES EN

3. INTRODUCCION
Una célula, persigue de forma activa un camino hacia la
muerte… la mayoría de células están preparadas para MORIR al
poseer proteínas constitutivas para este fin.

4. INTRODUCCION
Dentro de la fisiología de los organismos multicelulares, debe existir la
homeostasis del número de células en obediencia a un programa de desarrollo
desde las etapas embrionarias hasta el individuo adulto.
Señales extra e
intracelulares…
Recuerde las células que
están destinadas a morir
día tras día a razón de
millones, una vez han
cumplido su ciclo. Esto
como parte de un
proceso fisiológico que
resulta necesario para el
funcionamiento normal
de un organismo
http://static.vix.com/es/sites/default/files/btg/curiosidades.batanga.com/files/Apoptosis-cuando-las-celulas-se-
suicidan-2.jpg

5. IMPORTANCIA DE LA APOPTOSIS
La homeostasis celular se da entre dos acontecimientos:
• Mantenimiento de
un número
adecuado de
células, en cada
linaje o estirpe
celular.
• Un exceso de
proliferación
celular provocaría
una hiperplasia y a
veces una
neoplasia.
• Un exceso de
apoptosis está
asociada con
enfermedades
degenerativas.

6. IMPORTANCIA DE LA APOPTOSIS
Recordemos que un ser humano adulto
tiene alrededor de 1014 células y se
calcula que en 60 años hemos
recambiado alrededor de 1017células.
Así la apoptosis y la proliferación
serían una especie de Ying-Yang,
conjunción de opuestos, para controlar
el número y tipo celular en el
organismo normal.
Además el organismo utilizaría la
apoptosis para defensa, en situaciones
donde deben eliminarse células
dañinas, peligrosas o infectadas por
virus, evitando su proliferación. Se ha
demostrado mediante sustancias
mutagénicas o radiaciones UV o
ionizantes, que células con daño en su
ADN que producen mutaciones y no
pueden reparar estos defectos van a
seguir el proceso apoptótico.

7. DENIFICION
La Muerte Celular Programada o
MCP es un proceso genéticamente
regulado e inherente a los seres
vivos, que promueve el cese de
todas las actividades de la célula de
forma selectiva, mediante un
proceso de autodestrucción sin
desencadenar reacciones de
inflamación ni dejar cicatrices en
los tejidos.
El proceso fisiológico y natural de la
MCP es conocido como APOPTOSIS, en
contraposición a otros sucesos de
muerte como la necrosis que se
estudiará más adelante.

8. DEFINICION
Este proceso celular es
un programa genético de
eventos intracelulares
seriados, regulados y
coordinados, con
cascadas de proteólisis,
destrucción controlada
de organelas y el
material genético. Estos
induce a la muerte de las
células en respuesta a
determinados estímulos.
De ahí que
frecuentemente se
describa el proceso
apoptótico como suicidio
celular a la hora de
definirlo
conceptualmente.

9. Dependiendo de un balance de señales procedentes del medio ambiente
celular, la célula expresa componentes moleculares que les van a permitir
"suicidarse“ o no. Apoptosis en situaciones fisiológicas
 La destrucción celular programada durante la embriogénesis.
Para la implantación, organogenia, desarrollo y metamorfosis.
 La involución de tejidos dependientes de hormonas.
 Endometrio: estrógenos y progesterona
 Atresia folicular del ovario: gonadotrofinas
 Mama lactante luego del destete: prolactina
 Prostata: hormonas masculinas
• Eliminación de células que ya han cumplido su función
 Neutrófilos en respuesta inflamatoria aguda
 Linfocitos al final de una reacción inmunológica
 Eliminación de linfocitos T autoreactivos para prevenir las reacciones frente a tejidos propios
bien antes o después de que completen su maduración.
 Eliminación de células infectadas por virus, células neoplásicas y células de órganos
transplantados
(inducidas por linfocitos T tóxicos).
 Otros. Remoción de células cutáneas, renovación de epitelio de la piel y tubo digestivo.
FACTORES QUE INDUCEN LA APOPTOSIS

10. CARACTERISTICAS DE LAS PROTREINAS APOPTOTICAS
LAS CASPASAS
Forman una familia de cisteinproteasas homólogas entre sí y altamente
conservadas en la evolución.
• Se expresan como proenzimas sin actividad biológica.
• Tienen que ser activadas por otras caspasas como parte de una cascada de
amplificación para poder ejercer su acción.
• Participan tanto de la iniciación como de la ejecución del proceso de
apoptosis.

11. ACCION DE LAS CASPASAS
Fragmentación
Lámina nuclear
Nuclear Citoesqueleto
ADN Aparato de Golgi
Enzimas para:
Reparación
Replicación
Transcripción
Splicing
Factores de transcripción
Reguladoras
Proteínas:
Miosina
Activa
Vimentina
Tubulina
Matriz proteica
“Al examinar estos hechos, se puede estimar que las caspasas actúan de una
manera que recuerda una operación militar bien planeada y ejecutada. Cortan
los contactos con las células del entorno, reorganizan el citoesqueleto,
desactivan la replicación y la reparación del DNA, interrumpen actividades
como el splicing, destruyen el DNA, rompen la estructura del núcleo,
inducen a la célula a señalizar al entorno que deben fagocitar sus restos, y
la degradan hasta en cuerpos apoptóticos, para hacer desaparecer todos los
restos”

12. VIAS DE LA APOPTOSIS
El engranaje molecular de señalización extrínseca, mejor estudiado es el
sistema
Fas-L (ligando) - Fas/CD95 (receptor)
Vía Extrínseca o de los Receptores de Muerte
Linfocito T citotóxico y Células Natural killer
Células infectadas
y tumorales
El ligando fas-L se expresa
constitutivamente en linfocitos T
citotóxicos o CD8+ y células natural
killer, que al unirse al receptores fas
de células tumorales o infectadas,
desencadenan la cascada apoptótica.

13. VIAS DE LA APOPTOSIS
Vía Extrínseca o de los Receptores de Muerte
El receptor Fas pertenecen a la superfamilia de los Factores de Necrosis
Tumoral (TNF) y denominado receptores de la muerte. Este posee una
estructura integrada por tres factores:
• Un dominio extracelular que interacciona con el ligando
• Un dominio transmembrana
• Un dominio intracelular conocido como el dominio de muerte
Receptor intracelular o dominio de la muerte DD
Proteínas adaptadoras del tipo FADD
Dominio efector de muerte DED
Fas/CD95
Complejo
de
señalización
inductor de
muerte DISC

14. VIA INTRINSECA
!!!…Se detona la vía intrínseca en la mitocondria...¡¡¡
Esta se encuentra estrechamente regulada por proteínas de la
familia Pro-apoptóticas y antiapoptóticas localizadas en la
membrana externa mitocondrial.
Ante estímulos celulares
Daño genético
Irreparable
Altas
concentracciones
Ca+ en
citoplasma
Hipoxía
Stress oxidativo

15. VIA INTRINSECA
http://wiki.geneontology.org/index.php/Apopt
osis
Proteínas Pro-apoptóticas:
Bax, Bak, Bad, Bcl-Xs, Bid, Bik, Bim
y Hrk.
Actúan promoviendo la
liberación de citocromo-c
desde la mitocondria hacia el
citoplasma
La activación de este sistema genera liberación del citocromo C al
citoplasma y allí forma un complejo con Apaf-1 y la caspasa 9,
llamado apoptosoma para activar a la caspasa 3 y en el citoplasma y
se ejecuta la muerte celular.
• Factor inductor de apoptosis o AIF
• Segundo activador de caspasas
derivado de la mitocondria o Smarc
• Proteína de unión al IAP directo
con bajo pH o Diablo
• Proteína A de requerimiento de
alta temperatura/Omi o HtrA2

16. VIA INTRINSECA
http://wiki.geneontology.org/inde
x.php/Apoptosis
Proteína Anti-apoptóticas:
Bcl-2, Bcl-XL , Bcl-W, Bfl-1 y
Mcl-1
Frenan la apoptosis
bloqueando la liberación
mitocondrial de
citocromo-c.

17. VIA INTRINSECA: ROL p53
Cuando la célula recibe daños al ADN nuclear debido a radiaciones o sustancias
químicas, se activa la vía custodiada por la proteína tumoral Tp53.

18. VIA INTRINSECA: ROL p53
La actividad de la proteína p53 asiste a la decisión:
• Detección del ciclo y reparación
• Iniciación de la apoptosis.
Pero p53 presenta mayor afinidad por los promotores de los genes de reparación del
ADN que por los promotores de los genes pro-apoptosis, de manera que primero se
activa la reparación del ADN.

19. P53: FACTOR DE TRANSCRIPCIÓN EN LA REPARACIÒ
Estimula la transcripción de
un grupo de genes, entre
ellos, el más importante es
el p21, que codifica para
potentes inhibidores de los
complejos ciclinaD/CDK4,
ciclinaE/CDK2 y
ciclinaA/CDK2, bloqueando
la progresión en el ciclo
celular.

20. P53: FACTOR DE TRANSCRIPCIÒN EN LA REPARACIÒN
El p53, inhibe las transiciones de G1-S, y de G2-mitosis.
• Fase G1/S, deteniendo ciclo celular, con el objetivo de que se produzca la reparación del DNA
antes de que se replique. Para ello regula la transcripción de inhibidores del tipo CDKN1A/p21
que inhibe los complejos CDK-ciclina y se impide la progresión de la célula hacia la fase S.
• Fase G2, se activa otro grupo de genes del tipo Reprimo y 14-3-3α que secuestran el complejo
ciclina B1-CDK1 fuera del núcleo lo que permite la parada del ciclo.
Detección del ciclo G1
G2

21. P53: ACTIVACIÓN DE LA APOPTOSIS
Ante un daño irreparable se activa la expresión de genes PIGS o pro-apoptosis PUMA y NOXA
quienes inician la cascada desde núcleo:
• Activando receptores de muerte desde la membrana
• Activando los factores mitocondriales
Núcleo
p53

23. ELIMINACIÓN DE CÉLULAS MUERTAS
En los primeros estadios de la apoptosis, las células apoptóticas segregan
moléculas marcadoras en su superficie que facilitan el reconocimiento
precoz por los macrófagos o células vecinas para la captación y
eliminación rápida y prevenir la inflamación.
Macrófago
Célula Apoptótica

24. ELIMINACIÓN DE CÉLULAS MUERTAS
Las células apoptóticas exhiben fosfatidilserina en las capas externas de las
membranas plasmáticas, en las que los fosfolípidos se han dado la vuelta hacia
afuera desde las capas internas.

25. CAMBIOS MORFOLÓGICOS EN LA APOPTOS
En esta operación la membrana no se degrada, toda vez que mantiene confinado
el engranaje bioquímico, impidiendo la salida al espacio extracelular del
contenido celular de esta operación y previniendo daños a células y tejidos
vecinos. Así mismo, dada la alta producción de proteínas, ribosomas y
mitocondrias son los últimos organelos que se degradan:
 Reducción del tamaño nuclear
 Compactación del citoplasma y de organelo
 Alteraciones del citoesqueleto
 Aspecto de burbuja de la membrana, aunque no se rompa tempranamente
 En la fase final, ocurre la fragmentación del DNA y se forman fragmentos
nucleares recubiertos de membrana (cuerpos apoptóticos), que son
fagocitados sin evidencia de reacción inflamatoria.

26. OTROS TIPOS DE MUERTE CELULAR
Necrosis
Es una muerte patológica que obedece a los procesos violentos,
catastróficos, lesionales, daño traumático, que comprometen la
integridad celular
En ella tiene lugar la pérdida aguda de la regulación y de la función
celular que conlleva un proceso osmótico desmesurado y finaliza con la
lisis de la membrana celular, liberando el contenido intracelular. Este
fenómeno conduce a las células vecinas también hacia la muerte,
atrayendo, al mismo tiempo, a las células inflamatorias, lo que hace que
en las áreas donde se observan células necróticas sea frecuente
encontrar nuevas células que desarrollan este tipo de muerte celular,
además de originar una reacción de inflamación y una cicatriz fibrosa
que deforma el tejido y el órgano afectado.

27. OTROS TIPOS DE MUERTE CELULAR

28. MUERTE CELULAR: AUTOFAGIA
Es un proceso en el cual citoplasma y organelos son secuestrados en
vesículas con membrana celular duplicada, liberando su contenido
dentro de lisosomas, para su posterior degradación y reciclaje de
macromoléculas.
La autofagia sirve como respuesta al estrés producido por la falta de alimentos y
es uno de sus principales roles en los organismos unicelulares. A nivel de
membrana, existen moléculas que actúan como sensores del medio
extracelular, activando vías regulatorias intracelulares.