clásicamente se reconocen 2 tipos de muerte celular

3/11/2014 Prof. Dra. Maria I. Vaccaro 2

• Clásicamente se reconocen 2 tipos de muerte celular:

necrosis y muerte celular programada o apoptosis.

• La apoptosis requiere energía en forma de ATP y es

notable la ausencia de inflamación local.

• La necrosis es el resultado final de una catástrofe

bioenergética producto de la depleción de ATP que se

caracteriza por la inducción de inflamación local.

Necrosis


La aparición morfológica de la necrosis es

consecuencia de la desnaturalización de las

proteínas intracelulares y la digestión

enzimática de la célula con daños mortales.

Necrosis


Necrosis


En la necrosis, la célula es digerida por sus propias

enzimas lisosomales activas en el citoplasma

• Dilatación de las organelas.

• Ruptura de la membrana

plasmática.

• Liberación del contenido

citoplasmático.


Necrosis - Ultraestructura


Morfología del Citoplasma en la Necrosis

• Aumento de eosinofilia: pérdida de RNA y

desnaturalización proteica.

• Vacuolización: Espacios en el citoplasma por la digestión

enzimática de las organelas.

• Figuras de mielina (ultraestructura): masas de

fosfolípidos originadas por la lesión de las membranas.

• Calcificación: degradación de los fosfolípidos y

saponificación con calcio.


Cambios Citoplasmáticos en la Necrosis


Sección de hígado de un paciente intoxicado con paracetamol

Eosinofilia

Vacuolisación

Morfología del Núcleo en la Necrosis

• Picnosis: condensación de la cromatina en una masa basófila

sólida (también en la apoptosis).

• Cariorrexis: el núcleo picnótico se fragmenta.

• Cariolisis: desaparece la basofilia de la cromatina por

degradación del DNA. Finalmente el núcleo desaparece . La

célula anucleada remanente se ve como una masa

homogénea y eosinófila.


Cambios Nucleares en la Necrosis


Riñón necrótico Picnosis (P)

Cariorrexis (C)

Aspectos Macroscópicos de la Necrosis

• Coagulación: El tejido aparece firme. Isquemia. La

desnaturalización proteica incluye a las enzimas hidrolíticas.

• Licuefacción: El tejido tiene aspecto semilíquido. En el

encéfalo, la relativa falta de proteínas extracelulares provoca

una rápida pérdida de la arquitectura.

• Caseificación: El tejido presenta consistencia blanda.

Granuloma. Masa proteinácea amorfa rodeada de margen

inflamatorio neto.


Necrosis por Coagulación


Área de infarto renal

A pesar de la disolución del

material nuclear, la

arquitectura del glomérulo y

los túbulos se reconoce

Necrosis por Coagulación


A: Infarto renal; B: Imagen microscópica del margen del infarto. N: riñón

normal; I: células necróticas del infarto.

Necrosis por Licuefacción


Fase de licuefacción en un infarto

cerebral

No se conserva la arquitectura tisular.

Se ven restos celulares eosinófilos

F: células fagocíticas

H: Pigmentos de hemosiderina

(producto catabólico de

homoglobina)

• Las hidrolasas se activan y degradan los componentes

citoplasmáticos y nucleares.

• Liberación masiva de materiales intracelulares y aflujo

masivo de calcio.

• Diseminación de enzimas celulares potencialmente

destructivas al espacio extracelular con daño de tejidos

adyacentes.


Necrosis grasa - Páncreas


Formación de jabones de

calcio debido a

degradación de lípidos

por las enzimas

pancreáticas liberadas al

intersticio

La Necrosis Induce Inflamación Local

• Las células necróticas son incapaces de mantener la

integridad de la membrana y sus contenidos se extravasan

y estimulan la inflamación en el tejido circundante.

• Las enzimas que digieren las células necróticas derivan de

los lisosomas de las células moribundas y de los lisosomas

de los leucocitos que son atraídos como parte de la

reacción inflamatoria.


Infiltrado Inflamatorio en Pancreatitis


La liberación a la circulación periférica de proteínas

intracelulares a través de la membrana celular

degradada proporciona un medio de detectar la

lesión y muerte celular específica del tejido utilizando

muestras de suero sanguíneo.


• La evidencia histológica más precoz de la necrosis no

se hace manifiesta hasta 4 a 12 horas mas tarde de

iniciado el proceso.

• Las enzimas específicas del corazón y las proteínas que

se liberan del músculo necrótico pueden detectarse en

sangre tan pronto como 2 horas después de la muerte

de la célula miocárdica.


• Músculo cardíaco:

Isoforma específica de la enzima creatinquinasa

Proteína contráctil troponina.

• Hígado

Hepatocito: Transaminasas

Vías biliares: Forma termorresistente de la enzima

fosfatasa alcalina



• Se llama muerte celular programada a aquella que es

controlada genéticamente. Implica cambios en la expresión

génica. Necesita energía (ATP).

• La apoptosis y la muerte asociada a autofagia se consideran

mecanismos de muerte celular programada.

• Existen evidencias que la necrosis, considerada una muerte

accidental puede en ciertas circunstancias ser iniciada o

modulada mediante un mecanismo programado

Se describió en 1972 por su morfología distintiva.

El nombre proviene del griego antiguo y significa hojas

cayendo del árbol.

Sin apoptosis, 2 toneladas de hueso y 16 km de intestino

estarían acumulados en el organismo a los 80 años de edad.


Apoptosis

Constituye un mecanismo

intrínseco de suicidio celular,

el que es regulado por una

variedad de caminos de

señalización intracelular. La

morfología principal es la

contracción del citoplasma y

el núcleo.


• Se caracteriza por la

condensación del citoplasma y

la cromatina, la fragmentación

del DNA y la fragmentación de

la célula formando cuerpos

apoptóticos, seguido de la

remoción de las células

muertas por fagocitosis


RECEPTOR DE MUERTE

• Miembros de la familia del

TNF se unen al receptor de

muerte iniciando una cascada

de señalización intracelular

que activa la caspasa 8, un

iniciador central de la

apoptosis, la cual finalmente

activa a la caspasa 3, el

ejecutor clave de la apoptosis.


CAMINO MITOCONDRIAL

• El daño celular detectado por la

familia Bcl2 conduce a la

permeabilización de la

membrana mitocondrial

promoviendo la liberación de

proteínas apoptóticas que

activan la caspasa 9 (iniciadora),

la que finalmente activa la

caspasa ejecutora 3

3/11/2014 28 Prof. Dra. Maria I. Vaccaro

• Esta formada por proteínas anti-apoptoticas

(BCL2, BCL-XL) y por proteínas pro-

apoptóticas (BAX-BAK)

• El balance entre las pro-apoptoticas y las anti-

apoptoticas determinan la vida o la muerte

celular


• Activación de caspasas.

• Destrucción del citoesqueleto.

• Activación de DNAsas.

• Fragmentación del DNA. Múltiplos de 180 a 200 pares

de bases.

• Trasposición de fosfatidilserina a la capa externa de la

membrana plasmática.


Las alteraciones bioquímicas en la membrana celular permiten

el reconocimiento precoz de la célula apoptótica por los

macrófagos tisulares.

Permite la fagocitosis sin liberación de componentes celulares

proinflamatorios.

La respuesta apoptótica dispone de las células lesionadas, con

afectación mínima del tejido circundante.


Apoptosis en Situaciones Patológicas

• Lesión del DNA.

• Acumulación de proteínas mal plegadas.

• Infecciones virales. Los linfocitos T inducen apoptosis de las

células infectadas

• Rechazo celular a los trasplantes, mediada por linfocitos T.

• Atrofia patológica de órganos parenquimatosos tras

obstrucción de un conducto (páncreas, parótida, riñón).


Apoptosis en Glándulas del Cólon


Paciente con trasplante de

médula ósea que presenta

enfermedad del injerto

(células inmunes del

donante atacan los tejidos

del huesped

A: Cuerpos apoptoticos

• Más del 50% de las neoplasias tienen defectos en la maquinaria molecular de apoptosis.

• Entre los más caracterizados están el incremento de la expresión de las proteínas anti-apoptoticas BCL2 y las mutaciones en el gen supresor de tumor TP53, el cual codifica la proteína tumoral p53.

• El gen TP53, llamado el “guardián del genoma”, inicia la apoptosis en respuesta al daño del DNA.


• Muchos agentes quimioterapeuticos inducen apoptosis en

las células tumorales.

• El inhibidor de la tirosin-quinasa (imatinib – Gleevec)

induce la expresión de miembros pro-apoptoticos de la

familia BCL2 .

• Otras moléculas como el ABT-737 se unen a miembros

anti-apoptoticos de BCL2 favoreciendo la apoptosis.



Única forma de trafico de membranas que entrega

macromoléculas y organelas del citoplasma a los

lisosomas para su degradación.

• La autofagia es un proceso en el cual las células

generan energía y metabolitos mediante la digestión

de sus propias organelas y macromoléculas.

• La autofagia permite la sobrevida a las células

privadas de nutrientes o de factores de crecimiento.

Sin embargo, si esta situación se prolonga, la célula

consume todos sus sustratos y finalmente muere.



Cytoplasmic components including organelles

Lysosome

Preautophagosomalstructure

Isolationmembrane

Autophagosome Autolysosome

• Ocurre a niveles basales en varios tejidos

(cerebro, hígado).

• Recambio fisiológico de componentes

citoplasmáticos.

• Desarrollo, la diferenciación y la

remodelación del tejido.



• Se induce durante el

ayuno o por la falta

de factores de

crecimiento.

• Insulina e IGF

inhiben la autofagia


La autofagia esta mediada por un set de proteínas llamadas Atg descriptas originalmente en lavaduras


Beclin1

LC3 (MAP1 light chain 3) es un marcador altamente específico de autofagia.

Beclin1 gen supresor de tumor necesario para el proceso de autofagia

Cytoplasmic components including organelles

Lysosome

Preautophagosomalstructure

Isolationmembrane

Autophagosome Autolysosome

3-methyladenine Bafilomycin A1

Chloroquine

Vinblastine


• La autofagia fue relacionada a muchos procesos patológicos.

• El hallazgo de estructuras autofágicas en esos procesos

patológicos relacionó la autofagia con la muerte celular.

• La muerte celular por autofagia parece ocurrir primariamente en

el desarrollo, en procesos homeostáticos que requieren

eliminación masiva de células, en un proceso patológico o en

respuesta a agentes antineoplásicos.



Sobrevida celular

Muerte celular

Apoptosis Necrosis

Autofagia

• No se rompe la membrana plasmática.

• No genera inflamación local.

• Degradación temprana de las organelas citoplasmáticas.

• Preservación del citoesqueleto.

• Independiente de caspasas.

• Ausencia de cromatina condensada.

• Fragmentación del DNA ocurre muy tarde.

• Utiliza la maquinaria lisosomal endógena.

• Presencia de autofagosomas.


• Cancer

• Enfermedades hepáticas

• Miopatías

• Enfermedades neurodegenerativas

• Diabetes tipo II

• Infarto de miocardio.

• Infecciones

• Pancreatitis


• La autofagia tiene un rol complejo en cancer.

• La autofagia presumiblemente funcione como un mecanismo

supresor de tumor.

• Muchos oncogenes (PTEN, TSC2 ) promueven la autofagia.

• La pérdida individual de genes de autofagia (Beclin1) resultan

en linfomas y tumores gastrointestinales en modelos murinos y

los mismos genes estan frecuentemente mutados en cancer.


• Respuesta celular a la excesiva producción de proteínas (Estrés

de RE) que conduce a proteínas no plegadas que se acumulan

en el RE .

• Esta mediada por proteínas que residen en la membrana del

RE.

• Los dominios del lumen captan las alteraciones en el

plegamiento proteico.

• Los dominios citoplasmáticos activan vías de señalización que

reducen los niveles de proteínas mal plegadas en la célula.


• Las chaperonas protegen a las proteínas plegadas o semiplegadas y las guían hacia las organelas.

• Las chaperonas reparan proteínas mal plegadas.

• Las proteínas mal plegadas son marcadas para su degradación en el proteasoma.

• Los acúmulos de proteínas mal plegadas desencadenan autofagia.


Reparación celular

Si persiste la generación de proteínas mal plegadas:

•Se afecta el flujo autofágico y conduce a necrosis o apoptosis

•Se activa la caspasa 12 (residente en el RE) y se desencadena apoptosis.


Muerte celular

Es el resultado de:

• la declinación progresiva en la capacidad

proliferativa

• los efectos de la exposición continuada a influencias

exógenas

• acumulación progresiva de daño celular y molecular.


• Se reduce la fosforilación oxidativa.

• Se reduce la síntesis de ácidos nucleicos, de proteínas estructurales y

enzimáticas, de receptores y factores de transcripción.

• Capacidad disminuida para captar nutrientes y reparar daño cromosómico.

• Glucación avanzada de proteínas que induce acumulación de proteínas mal

plegadas.

• Se acortan los telómeros progresivamente y se inhibe la proliferación

celular (senescencia replicativa).



Disminución de la

capacidad de depuración

lisosomal (LAMP2)

clásicamente se reconocen 2 tipos de muerte celular

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