Apoptosis

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Biología molecular de la apoptosis

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    1. 1. APOPTOSIS PROFESOR: Dr. Juan Carlos Munévar N LUZ ADRIANA MORENO G. IGNACIO SANTANDER P. SANDRA ROJANO H.RESIDENTES POSTGRADO ORTODONCIA
    2. 2. Apoptosis conjunto de reacciones bioquímicas que tienen lugar en la célula y que concluyen con su muerte de una forma ordenada y silenciosa.
    3. 3. Eliminación de estructurasInvolución fisiológica dependiente de hormonasDesaparición De LT autorreativos en el timoControl de sobreproducción de células
    4. 4.  Control de células defectuosa Formación de células diferenciadas especiales. Homeostasis. Estímulos nocivos leves(calor , fármacos) que provocan daños irreparables del ADN
    5. 5. Cambios celulares Disminución del tamaño celular. Cambio en la membrana plasmática con formación de Bebbling. Disminución del tamaño del núcleo , aumento de la densidad de cromatina. Fragmentación nuclear y formación de cuerpos apoptoticos. No induce respuesta inflamatoria.
    6. 6. Necrosis Proceso pasivo. No requiere síntesis proteica. Perdida de hemostasia. Daño mitocondrial. Ruptura de la membrana. Lisis celular. Liberación de su contenido al medio extracelular. Genera Rta inflamatoria.
    7. 7. APOPTOSISMECANISMO
    8. 8. Mecanismos de apoptosis Señalización Control e integración Ejecución Eliminación de células muertas
    9. 9. Mecanismos de apoptosis Señalización - Desencadenada por distintas señales como: acontecimiento programado intrínseco acción de agentes nocivos ausencia de un factor de cto. interacciones ligando receptor específicas.
    10. 10.  Las señales transmembranales pueden activar o inhibir la apoptosis Los receptores de membrana plasmática comparten una secuencia proteica de dominio de muerte intracelular que al oligomerizarse activa las caspasas iniciadoras
    11. 11.  Control e integración de señales Por acción de proteínas especificas las cuales activan o inhiben el proceso apoptotico vías :-Transmisión de señales apoptoticas por proteinas adaptadoras específicas-Regulación de permeabilidad mitocondrial por flia Bcl-2
    12. 12.  Ejecución Activación de procesos bioquímicos secundarios a la síntesis y/o activación de enzimas que generan los cambios morfológicos . Caspasas : la activación de estas enzimas , da activación de otras proteasas y se inicia la apoptosis.
    13. 13.  Formación de enlaces entre proteínas a través de la activación de la transglutaminasa que convierte las proteínas solubles del citoplasma y del citoesqueleto en una vaina condensada con enlaces covalente que facilitan la formación de cuerpos apoptoticos Degradación de ADN por medio de endonucleasas dependientes de Ca y Mg .
    14. 14.  Eliminación Eliminación de células muertas y de sus fragmentos los cuales poseen moléculas marcadoras, que facilitan su reconocimiento, captación y eliminación por fagocitosis, sin liberación de mediadores proinflamatorios.
    15. 15. VIAS DE SEÑALIZACION - APOPTOSIS La maquinaria intracelular responsable de la apoptosis se ha encontrado similar en todos los animales. Esta maquinaria depende de una familia de proteasas que posee cisteína en su sitio activo y cliva su proteína blanco en ACIDO ASPARTICO específico THE CELL.....
    16. 16. La causa inmediata de apoptosis en C. Elegans es laactivación de proteasa cisteina ced-3, la cual media laoligomerización de la ced-4. El complejo ced-3/ced-4 esregulado por el inhibidor ced-9 y el inductor egl-1.
    17. 17. CASPASAS Son sintetizadas en la célula como procaspasas el cual es un precursor inactivo que será activado por clivaje en Acido Aspartico por actividad de otras caspasas.Su actividad catalítica depende del residuo cisteina dentro del sitio activo altamente conservado QACRG
    18. 18. CASPASAS Se han descrito 14 miembros de la familia de las caspasas en mamiferos. Caspasa 1, 4, 5, 11 y 12 involucradas en la producción de pro-IL-1ß y pro-IL-18 Caspasa 3, 9, 8, y además Caspasa 2, 6, 7, y 10 se ha reconocido juegan un importante papel en la señalización apoptótica Earnshaw, 1999.
    19. 19. CASPASAS
    20. 20. CASPASAS Son sintetizadas como zimogenos inactivos o procaspasas que tienen en su N terminal un prodominio seguido por una subunidad corta y una larga que seran procesadas proteolíticamente durante la maduracion. Finalmente un heterotetrámero compuesto por 2 subunidades cortas y 2 largas conforman la Caspasa activa.
    21. 21. La familia de las caspasas se halla dividida en dos grupos: Caspasas iniciadoras las cuales son activadas en respuesta a la señal pro-apotótica inicial (procaspasas 2,8,9 Y 10) Caspasas Efectoras que son activadas subsecuentemente para llevar a cabo el trabajo (procaspasas 3,6 y 7)
    22. 22. CASCADA DE LAS CASPASAS
    23. 23.  Los precursores de las caspasas “procaspasas” ya existen en todas las celulas APOPTOSIS Preparado y dispuesto a proseguir, y no necesariamente requiere la síntesis de nuevas proteinas.
    24. 24. DEATH RECEPTORS La célula requiere de medios externos e internos que regulen la activacion de las caspasas y la maquinaria de muerte. Los receptores de muerte de la seuperficie celular responden a estimulos como ligandos de muerte, factor de crecimiento- retraimiento o agentes quimioterapéuticos. Los receptores de muerte pertenecen a la flia. de receptores TNF, poseen un dominio extracelular rico en cisteina que inicia la señalizacion apoptotica dentro de la célula.www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=cmed.section.194
    25. 25. Fas/ Fas Ligando Proteínas de membrana que se expresan en los LT activados. La expresión de FasL soluble inhibe la citotoxicidad y puede prevenir la muerte de las células sanas por T citotóxico. Las proteínas adaptadoras (FADD/MORT1 y RAIDD) se unen a DD vía su propio DDs. DED separado (FADD/MORT1) se une al prodominio de la caspasa 8 (FLICE/MACH) y de tal modo se une a Fas induciendo el complejo de señalización (DISC) y de tal modo apoptosis.
    26. 26. SEÑALIZACION MEDIADA POR FasRobbins patología humana / Vinay Kumar, Ramzi S. Cotran, Stanley L. Robbins. 2004
    27. 27. FAS – FAS LIGANDO
    28. 28. SEÑAL MEDIADA POR TNFRobbins patología humana / Vinay Kumar, Ramzi S. Cotran, Stanley L. Robbins. 2004
    29. 29. Existen dos vías principales para permitir apoptosis: Iniciación por factores extracelulares. Estos no entran en la celula pero actuan sobre “Receptores de muerte” sobre la superficie de la celula. Iniciación como respuesta de la celula a influencias que tienen acceso al citoplasma como toxinas, radicales libres, iones de calcio, radiación UV y proteinas pro-apoptóticas de huesped.
    30. 30. Las dos vías inducen la activación de las caspasas iniciadoras por el mismo principio Conducen los monomeros de procaspasa y proteinas cofactor a formacion multimolecular u oligomerica. A traves de proteolisis las moleculas individuales de procaspasas se activan unas a otras completando así la activación total de estas enzimas.
    31. 31. Existen dos vías según las cuales se lleva a cabo laapoptosis: VIA EXTRINSECA: caspasas iniciadoras son liberadas y activadas en respuesta a la union de los “receptores de muerte” de la superficie celular. VIA INTRINSECA: respuesta dada por señales originadas intracelularmente.
    32. 32. INDUCCION DE APOPTOSISESTIMULO EXTRINSECO O INTRACELULAR
    33. 33. ACTIVACION DE LAS CASPASAS
    34. 34. VIA INTRINSECA
    35. 35.  La via intrínseca involucra procaspasa 9,activada por eventos pro-apoptoticosmitocondriales en el apoptosoma, tras la liberaciónde citocromo c. La dimerización de la procaspasaen Apaf 1 es la responsable de la activacion de lacaspasa 9 quienes activan proteolíticamente lasprocaspasas efectoras 3,6 y 7 que median yamplifican la señal de muerte y eventualmente laejecucion de muerte celular con las caracteristicasmorfológicas y bioquímicas observadas.
    36. 36. VIA EXTRINSECA TIPO I Flia. TNFR, TNFR1, RECEPTORES DE MUERTE Fas/CD95, DR4, DR5 Extracelular. Activacion FADD-TRADD DISC Citoplasmatica. Contienen DED conduce a la captacion procaspasa 8 por DICS lo cual activa caspasa 8, y esta alas efectoras MUERTE CELULAR.
    37. 37. VIA EXTRINSECA TIPO II No es suficiente para llevar a cabo la muerte celular. SEÑAL SEÑAL CASCADA Señal amplificada por: CASCADA CASPASAS CASPASAS VIA APOPTOTOTICA DEPENDIENTE DE LA MITOCONDRIAEs enlazada a la cascada de las caspasas por Bcl2 (BID),Translocacion a mitocondria en donde con Bax y Bak(Bcl2) libera Citocromo C y este unido Apaf 1 dispara laactivacion de la procaspasa iniciadora 9, caspasa 9,caspasas efectoras 3,6 y 7. MUERTE CELULAR
    38. 38. CELULAS I Y II
    39. 39. MECANISMOS DE REGULACIONLa activación de la apoptosis ocurre cuando una célula encuentra una señal inductora de muerte la cual se une a un receptor específico.Las vias de señalización de apoptosis se encuentraninactivas y se expresan como respuesta a este estímulo.Por otra parte existen señales de supervivencia (factoresde crecimiento, hormonas, nutrientes) aumentan laactividad de las moléculas reguladoras antiapoptóticas.También se hallan factores proapoptóticos que contraríanesas moléculas inhibitorias cuando el fallecimiento de unacélula es oportuno e imprescindible.
    40. 40. DOS VIAS DE LOS FACTORES DESUPERVIVENCIA SUPRESORES APOPTOSIS
    41. 41. PROTEINAS BCL 2 & IAP REGULADORES DE APOPTOSIS Intracelular - regula la activación de procaspasas. Han sido descritas 30 grupos en mamíferos de los cuales 1 grupo son Pro-supervivencia y el otro grupo corresponde a las Pro-apoptóticas Pro- Pro- supervivencia apoptoticasBcl-XL, Bcl-w, A1, Mcl-1 Bax – Bax ,Bak, BokDom. BH 1,2, 3 y 4 BH3 Bid, Bim, Bik, Bad, Bmf, Hrk, Noxa
    42. 42.  Bcl-2 o Bcl-Xl ,inhibe apoptosis, secuestra Bcl 2 proapoptotico, bloquea la liberacion de citocromo C desde la mitocondria. Los promotores de apoptosis: Bad : se une e inactiva miembros inhibidores. Bax y Bak: contribuyen a la permeabilizacion de la membrana mitocondrial externa, estimulando liberacion de citocromo C.
    43. 43. REGULACION DE APOPTOSIS POR Bcl -2
    44. 44. EFECTOS DE Bcl-2
    45. 45. IAP (Inhibidor de Apoptosis) Se unen a algunas procaspasas y previenen su activacion y otras se unen directamente a las caspasas evitando tambien su activacion. Se han identificado 8 homologos humanos entre ellas NAIP, c-IAP1, c-IAP2, XIAP. Tiene un dominio BIR el cual interactua con las caspasas y le da la mayor caracteristica anti- apoptótica.
    46. 46.  XIAP, c-IAP1 y c-IAP2 inhiben directamente caspasas-3, -7, y –9 XIAP BIR3 se une con la subunidad de la caspasa 9, BIR2 interactua con caspasas 3 y 7 c-IAP1, c-IAP2, y XIAP tienen dominio RING en C-terminal con actividad ubiquitina ligasa Es importante en la regulación, la actividad de IAP, ya que inhiben de manera directa la activación de las caspasas, previniendo un local y temporal fallecimiento inapropiado de algunas celulas.
    47. 47. SMAC/ DIABLO  Proteina mitocondrial (segunda en su orden despues de las caspasas- proapoptotica)liberadas del espacio intermembranal de la mitocondria durante los eventos apoptoticos y contrarresta el efecto inhibitorio de IAPs.  Se une a Xiap y desplaza a las caspasas permitiendo su activacion:  Produce activacion proteolitica de Procaspasa3  Promueve actividad enzimatica de Caspasa3 maduraNature Reviews Molecular Cell Biology 1, 8 (2000); doi:10.1038/35036027
    48. 48. ACONTECIMIENTOS APOPTOTICOS
    49. 49. TRANSTORNOS ASOCIADOS CON LA APOPTOSIS APOPTOSIS DISREGULADA DISMINUCION DE LA APOPTOSIS AUMENTO DE LA APOPTOSIS
    50. 50. INHIBICION DE LA APOPTOSIS Cancer por mutaciones el el gen P53(Carcinomas)- Tumores (Hormonas) Carcinomas de mama. Transtornos antoinmunitarios, Linfocitos autorreactivos.
    51. 51. AUMENTO DE APOPTOSIS Enfermedades neurodegenerativas: Atrofia m. espinal(p. neuronal). Enf de Alzheimer. Depleción linfocitaria inducida por virus-SIDA.
    52. 52. Cancer Gen P53. Alterado en 50%. Pulmon colon y mama. P53 –gen para G1.o Apoptosis. Guardian del genoma
    53. 53. GEN P53
    54. 54. Cancer Gen P73 . Genes BCRA-1 y BCRA-2. Leucemias a. infantiles-c.colon. Gen MDM2 Cigarrillo – Benzo(a)pireno
    55. 55. Transtornos autoinmunitarios Eliminación temprana de cel inmunes. Timo. Sistema Fas – FasL. (Mutación) Lupus eritematoso No selección negativa de células T autorreactivas- periferia.G Fas mutado.
    56. 56. AUMENTODE APOPTOSIS
    57. 57. Enf. Neurodegenerativas: Atrofia muscular espinal- Pérdida neuronal(n.mot asta anterior)- Hist – Fibras musculares atróficas- Genes asociados: (Lucus crom 5) SMN y NAIP(Inhibe apoptosis)- Delecion proteica.
    58. 58. Características TIPO I :Enf Werding Hoffman.Grave-I.u a 2 años.(muerte). TIPO II :Hasta 30 a. TIPO III: Logra caminar. 70 a.
    59. 59. Enfermedad de Alzheimer Pérdida neuronal(C. cerebral.). Via límbica. Alteraciones ánimo- conducta
    60. 60. Enfermedad de Alzheimer Genes( Cr 1 – 14) Presenilina 1 y 2.Activación de caspasa.
    61. 61. Sida 1000 a 2000 millones de cel TCD4+ . Unión de Gp120 a CD4. Activación de apoptosis.
    62. 62. The role of apoptosis in oral disease: Mechanisms; aberrations in neoplastic, autoimmune,infectious,hematologic,and developmental diseases ;and therapeutic opportunitiesOral surgery ,Oral medicine , Oral pathology Nikolaos NiKitakis 2004
    63. 63. Mecanismo fisiológico para control de la función normal y desarrollo de organismos multicelulares. Homeóstasis : tener un equilibrio entre proliferación y muerte celularLas patologías son causadas por el aumento o disminución de la apoptosis.
    64. 64. Enfermedades asociadas con deficiencia de apoptosis Neoplasias: # celular Genera mutaciones y alteraciones que impiden apoptosis fisiológica. Afecta gen P 53, oncogen bcl-2 y otros miembros de esta flia.
    65. 65. NEOPLASIAS
    66. 66. Cáncer oral Carcinoma escamo celular : Acumulación progresiva de alteraciones genéticas Mutación gen p-53, de Fas. Fas-l. estos contribuyen a que la célula cancerigena sobreviva como evasión a rta. inmune
    67. 67.  Bcl-2,bcl-xl, bax alterados La acumulación del daño genético genera daño en la regulación de la proliferación celular , crecimiento incontrolado , mutaciones adicionales y progresión de la enfermedad.
    68. 68. Enfermedad Autoinmune Proliferación de cel. del S. Inmune que reconocen y atacan sus propios antigenos Mutaciones: Afectan Fas-fas ligando Cav. Oral : Lupus Aumento P53 y P21 Cav. Oral :S. Sjogren Liquen Plano y desorden mucocutáneo se da por alteración Fas- Fasl – P53
    69. 69. Infecciones viralesApoptosis es un mecanismo de defensa contra las infecciones virales para evitar la diseminación Los virus : inactivación p 53 inhibición de las caspasas alteración de los receptores de la muerte.
    70. 70.  Virus Epstein barr implicado en carcinoma nasofaringeo tiene proteínas similares en estructura y función al factor antiapoptotico Bcl-2 . Virus de papiloma humano promueve la degradación de p 53 por eso resistencia a la apoptosis en cáncer oral.
    71. 71. Enfermedades asociadas con exceso de apoptosisSIDALas células infectadas con HIV producen agentes antiapoptoticos , que bloquean el reconocimiento de estas por los LT e inducen a la apoptosis de los LT, por eso deficiencia del sistema inmune.
    72. 72. Enfermedades Neurodegenerativas  Alzheimer  Parkinson  Atrofia muscular espinalHay pérdida gradual de las neuronas por aumento de apoptosis
    73. 73. Apoptosis – crecimiento craneofacial Importante durante el cto y dllo en forma, función e integridad estructural de tejidos y órganos. Teratogenicidad durante el embarazo generan displasias que se correlacionan con el aumento apoptosis.
    74. 74.  Apoptosis es un factor que interviene en la fusión de los diferentes procesos ,alteración de esta puede generar LPH. Relación directa con síndromes Aumento apoptosis... Disostosis Mandibulofacial Craneosinostocis
    75. 75. Dx,Pronostico y aplicaciones terapéuticas Mecanismos moleculares de apoptosis y su correlación con la enfermedad generan optimismo para los propósitos del tto. Nuevas investigaciones sobre las alteraciones apoptoticas ayudan al pronostico y tto.de estas enfermedades.
    76. 76.  Análisis de las alteraciones de los mediadores apoptoticos pueden ayudar a determinar el pronostico . Se espera descubrir una droga que intervenga en la cascada para así inhibir o activar la apoptosis.
    77. 77.  Detección de anormalidades apoptoticas antes que llegue a ser detectable a nivel clínico o histológico , ayudaría al Dx. temprano.
    78. 78. Terapia Génica Restaurar la expresión y función de los genes proapoptoticos y antiapoptoticos mutados . Introducción de p 53 en Carcinoma escamo celular de cabeza y cuello da sustancial supresión del tumor.

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