19/06/2010




   Muerte celular: Apoptosis y
           Necrosis
              Víctor Díaz MD
        Biología Celular y Molecular
                   USAT




             OBJETIVOS
• Describir los procesos biológicos
  involucrados en la apoptosis.

• Reconocer la importancia de la muerte
  celular.

• Reconocer las principales diferencias
  entre apoptosis y necrosis.




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            Equilibrio Celular


                       PROLIFERACION
                       DIFERENCIACION
                       SENESCENCIA
                       MUERTE CELULAR
                            APOPTOSIS
                            NECROSIS




               APOPTOSIS
• Muerte celular
  programada

• Evento fisiológico

• No respuesta
  inflamatoria

• Fenómeno genético




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                                                        Apoptósis - Fases


                                                           Señalización



                   Fase I                                              Fase II                                        Fase III


  Adhesión         Cromatina           Tamaño celular                                                                  Fagocitosis


                                                           Membranas             Cuerpo
                                                                                apoptótico
    Condensación               Fragmentación                                                                           Señalización
                                                          Fragmentación
                                                            de nucleo


                                                                                                       Fosfatidil                     Trombospondina

                                                                                                        Serina                          Vitronectina



Tomado de Paniagua - Biología Celular




                                                        Apoptósis – Control
                                                            Molecular




         Fragmentación del                                                Alteración del                              Señalización
              DNA                                                          citoplasma
                                                                                                                            Receptores
                                                                                                                            FAS - FNT
Endonucleasas       Iones             Tamaño 200         Transglutamina      Hidrolasas            Proteasas
                                       kilobases

                                                                                                                                TRADD
                                                                                                   Caspasas
                                   Calcio
                                                                                                                                TRAFs
         Zinc
                                 Magnesio
                                                                                   Cistein-                               Dominios
                                                                                  proteasas

                                                                                 Acido aspártico       Pre-terminal        Activo           Pequeño




                                                                                                                                                               3
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 Los eventos importantes de la apoptosis
 dependen de las endonucleasas y de las
 caspasas




Mecanismos de activación de las caspasas

                        a. Unión proteolítica e.g. pro-
                           caspase 3



                        b. Inducida por proximidad
                            e.g. pro-caspase 8




                        c. Oligomerización, e.g. cyt c,
                           Apaf-1 & caspase 9




                                                                  4
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La apoptosis se produce por dos vías de
activación de las caspasas.

                        VIA INTRINSECA
                               Mitocondria
                               Cytocromo C y Bcl-2
                               Apoptosoma


                        VIA EXTRINSECA
                               Receptores (Fas, FNT)
                               Caspasas 8
                               Caspasas 3




                           La familia de las BCL-2
                           tienen actividad pro-
                           apoptótica y anti-apoptótica y
                           regulan la salida del
                           citocromo C de la
                           mitocondria.
                           La familia Smac/DIABLO
                           inhibe a las proteínas
                           inhibidoras de la apoptosis
                           (IAP).
                           Las pro-caspasas 9 y APAF-
                           1 forman los apoptosomas.




                                                                    5
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                                               La señal proviene de la unión
                                               de CD95-CD95L por medio
                                               de la activación de los
                                               derivados de la muerte (DD) y
                                               el efector de la muerte (DED)
                                               que activan a la pro-caspasa
                                               8.
                                               El c-FLIP puede inhibir la
                                               activación de la caspasa 8.
                                               La caspasa 3 es la efectora
                                               que induce señales dentro del
                                               núcleo para iniciar la
                                               apoptosis.




                        La familia bcl-2

     N       BH4           BH3        BH1               BH2      TM          C
                                  Receptor domain
              Raf-1                                      Membrane
            calcineurin
                          Ligand
                                               Pore       anchor
                          domain
                  phosphorylation           formation



Group I                                                  Bcl-2


Group II                                                 bax


                                                         Bad
Group III                                                bid
                                                         bik




                                                                                         6
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               Vías Apoptosis

   “Extrinsic Pathway”
 Death         Death          Initiator
Ligands       Receptors      Caspase 8


                                      Effector
   “Intrinsic Pathway”               Caspase 3   PCD

 D A
damage       Mitochondria/     Initiator
             Cytochrome C     Caspase 9
 & p53




                     FUNCION




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                                      Apoptosis

Defecto                                                                      Exceso




 Auto-
 inmunidad                                                                  SIDA
 Cáncer                                                                     Alzheimer




                                               Necrosis

                                           Patológico


              Desequilibrio                           Daño                         Respuesta
               osmótico                              celular                      inflamatoria


                                                                            Fagocitosis          Pro-
Tumefacción       Aumento      Disminuye                                                    inflamatoria
                  del calcio      ATP




                                   Cromatina      Tumefacción de      Ruptura de
                                    dispersa      endomembranas       membranas



                                                               Plasmática          Núcleo




                                                                                                                   8
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     Necrosis vs Apoptosis




      Necrosis vs Apoptosis
        ecrosis                     Apoptosis
Cellular swelling          • Cellular condensation
Membranes are broken       • Membranes remain intact
ATP is depleted            • Requires ATP
Cell lyses, eliciting an   • Cell is phagocytosed, no
inflammatory reaction        tissue reaction
DNA fragmentation is       • Ladder-like DNA
random, or smeared           fragmentation
In vivo, whole areas of    • In vivo, individual cells
the tissue are affected      appear involved




                                                                 9

Muerte celular apoptosis y necrosis

  • 1.
    19/06/2010 Muerte celular: Apoptosis y Necrosis Víctor Díaz MD Biología Celular y Molecular USAT OBJETIVOS • Describir los procesos biológicos involucrados en la apoptosis. • Reconocer la importancia de la muerte celular. • Reconocer las principales diferencias entre apoptosis y necrosis. 1
  • 2.
    19/06/2010 Equilibrio Celular PROLIFERACION DIFERENCIACION SENESCENCIA MUERTE CELULAR APOPTOSIS NECROSIS APOPTOSIS • Muerte celular programada • Evento fisiológico • No respuesta inflamatoria • Fenómeno genético 2
  • 3.
    19/06/2010 Apoptósis - Fases Señalización Fase I Fase II Fase III Adhesión Cromatina Tamaño celular Fagocitosis Membranas Cuerpo apoptótico Condensación Fragmentación Señalización Fragmentación de nucleo Fosfatidil Trombospondina Serina Vitronectina Tomado de Paniagua - Biología Celular Apoptósis – Control Molecular Fragmentación del Alteración del Señalización DNA citoplasma Receptores FAS - FNT Endonucleasas Iones Tamaño 200 Transglutamina Hidrolasas Proteasas kilobases TRADD Caspasas Calcio TRAFs Zinc Magnesio Cistein- Dominios proteasas Acido aspártico Pre-terminal Activo Pequeño 3
  • 4.
    19/06/2010 Los eventosimportantes de la apoptosis dependen de las endonucleasas y de las caspasas Mecanismos de activación de las caspasas a. Unión proteolítica e.g. pro- caspase 3 b. Inducida por proximidad e.g. pro-caspase 8 c. Oligomerización, e.g. cyt c, Apaf-1 & caspase 9 4
  • 5.
    19/06/2010 La apoptosis seproduce por dos vías de activación de las caspasas. VIA INTRINSECA Mitocondria Cytocromo C y Bcl-2 Apoptosoma VIA EXTRINSECA Receptores (Fas, FNT) Caspasas 8 Caspasas 3 La familia de las BCL-2 tienen actividad pro- apoptótica y anti-apoptótica y regulan la salida del citocromo C de la mitocondria. La familia Smac/DIABLO inhibe a las proteínas inhibidoras de la apoptosis (IAP). Las pro-caspasas 9 y APAF- 1 forman los apoptosomas. 5
  • 6.
    19/06/2010 La señal proviene de la unión de CD95-CD95L por medio de la activación de los derivados de la muerte (DD) y el efector de la muerte (DED) que activan a la pro-caspasa 8. El c-FLIP puede inhibir la activación de la caspasa 8. La caspasa 3 es la efectora que induce señales dentro del núcleo para iniciar la apoptosis. La familia bcl-2 N BH4 BH3 BH1 BH2 TM C Receptor domain Raf-1 Membrane calcineurin Ligand Pore anchor domain phosphorylation formation Group I Bcl-2 Group II bax Bad Group III bid bik 6
  • 7.
    19/06/2010 Vías Apoptosis “Extrinsic Pathway” Death Death Initiator Ligands Receptors Caspase 8 Effector “Intrinsic Pathway” Caspase 3 PCD D A damage Mitochondria/ Initiator Cytochrome C Caspase 9 & p53 FUNCION 7
  • 8.
    19/06/2010 Apoptosis Defecto Exceso Auto- inmunidad SIDA Cáncer Alzheimer Necrosis Patológico Desequilibrio Daño Respuesta osmótico celular inflamatoria Fagocitosis Pro- Tumefacción Aumento Disminuye inflamatoria del calcio ATP Cromatina Tumefacción de Ruptura de dispersa endomembranas membranas Plasmática Núcleo 8
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    19/06/2010 Necrosis vs Apoptosis Necrosis vs Apoptosis ecrosis Apoptosis Cellular swelling • Cellular condensation Membranes are broken • Membranes remain intact ATP is depleted • Requires ATP Cell lyses, eliciting an • Cell is phagocytosed, no inflammatory reaction tissue reaction DNA fragmentation is • Ladder-like DNA random, or smeared fragmentation In vivo, whole areas of • In vivo, individual cells the tissue are affected appear involved 9