Proliferazione e morte cellulare sono eventi fisiologici

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1 MORTE CELLULARE

2 Proliferazione e morte cellulare sono eventi fisiologici Omeostasi tissutale (di tessuti dinamici) Sviluppo embrionale Eliminazione di strutture corporee inutili - Fasi di scultura/rimodellamento del corpo Malattie connesse a difetti nel processo di morte cellulare: - Malattie neurodegenerative (neuroni con tendenza a morire superiore alla norma) - Cancro (mancata morte cellulare)

3 Necrosi: morte accidentale e disordinata, non fisiologica e passiva, in genere causata da traumi: cellula si rigonfia, rompe e riversa proprio contenuto all esterno APOPTOSI: morte programmata e definita dall attuazione di un programma genetico, evento rapido e pulito : non restano frammenti perchè la cellula espone antigeni riconosciuti da cellule spazzino: cellule morenti sono fagocitate

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6 Condensazione della cromatina

7 Formazione vescicole superficiali

8 La cellula apoptotica assume aspetto caratteristico: nucleo si frammenta, citoplasma si contrae e si formano bolle superficiali (blebbling): i corpi apoptotici che inducono le cellule spazzino a fagocitare resti cellulari ed eliminarli (Hanno composiz fosfolipidica peculiare)

9 Durante l apoptosi si attivano enzimi che degradano DNA genomico tagliandolo con frequenza specifica: frammenti discreti (taglio a livello internucleosomico)

10 Vari segnali inducono o reprimono l apoptosi Il macchinario molecolare per la morte programmata è precostituito in ogni cellula ed è quindi normalmente frenato fino a quando lo stimolo adeguato lo scatena Segnali interni (da nucleo o RE) convergono verso mitocondri Segnali esterni: interazione con recettori di morte (NB alcuni segnali possono indurre sia apopotsi che necrosi es virus, tossine batteriche,...)

11 Anche in questo caso il microambiente e il contatto con altre cellule producono segnali importanti che controllano anche l apoptosi Ad es tramite recezione tramite integrine di membrana: se cell perde contatto con matrice e cell vicine apoptosi (fenomeno dell anchorage dependence)

12 Nobel Medicina, 2002 Identificazione di geni che regolano apoptosi Sistema conservato dai vermi cilindrici (nematodi) all uomo!!

13 I segnali pro-apoptotici (sia esterni che intracellulari) attivano famiglia di caspasi Le caspasi sono enzimi proteolitici presenti nella cellula come precursori, possono essere attivate ed autoattivarsi mediante taglio proteolitico

14 Cascata delle caspasi

15 L attivazione a cascata delle caspasi porta a smantellare strutture cellulari: le caspasi eseguono il processo di morte. I substrati delle caspasi sono varie proteine cellulari essenziali: Varie proteina-chinasi (tra cui chinasi dei contatti focali) distacco della cellula apoptotica dalle vicine Lamìne scomparsa involucro nucleare Proteine del citoscheletro cambia forma cellulare Endonucleasi CAD (caspase activated Dnase) frammentazione del DNA

16 VIA ESTRINSECA Diversi segnali extracellulari possono innescare l apoptosi mediata da famiglia di recettori di morte caspasi regolativa 8 Ad es TNF prodotto dal SI in riposta a radiazioni, infezioni virali, agenti tossici come I chemioterapici, Legame con recettore TNFR induce cambio conformazionale sul lato citosolico varie proteine portano ad attivazione procaspasi 8 iniziatrice attiva caspasi effettrici Apoptosi Es recettore FAS: coinvolto nell eliminazione/apoptosi di cell T dopo risposta immunitaria e cellule di risposta infiammatoria, cellule infettate da virus o tumorali.

17 VIA INTRINSECA Apotosi indotta da segnali interni come danno al DNA (nucleo), stress ossidativo (RE), carenza di fattori sopravvivenza (caspasi regolativa 9) Via interna regolata da famiglia geni Bcl-2 proapoptotici e anti-apoptotici Stress cellulare associazione di Bcl-2 pro-apoptotico (es Bax) a membrana esterna del mitocondrio Alterazione di permeabilità rilascio delle proteine mitocondriali in particolare cyt C Associazione con procaspasi nel complesso proteico apoptosoma attivazione di procaspasi-9 e cascata delle caspasi effettrici

18 Cyt C (in verde) si diffonde dai mitocondri in tutta cellula in seguito ad induzione di apoptosi Il nucleo (blu) si frammenta

19 Le proteine BCL-2 regolano l equilbrio tra morte e sopravvivenza Famiglia di proteine con ruolo pro- (BAX, Noxa, Bid, Bad,..) o anti-apoptotico (bcl2)

20 Le proteine Bcl-2 interagiscono sulla membrana mt per controllarne la permeabilità L effetto anti o proapaptotico dipende dalla combinazione di particolari domini proteici (BH ) Le Bcl-2 possono associarsi tra loro: oligomeri modulano permeabilità di membrana mt

21 varie Bcl-2 si associano tra loro: oligomeri modulano permeabilità di membrana mt Bcl-2 antiap lega e blocca proap (es BAX) Se bax aumenta bcl-2 inefficiente apop Se espressa altra bcl propap lega bcl-2 e apop

22 La funzione delle proteine Bcl-2 può essere modulata dalla presenza di fattori di crescita o sopravvivenza (segnali esterni): queste innescano sistemi di fosforilazione/defosforilazione che modulano/inibiscono bcl-2 pro-apoptotica

23 La funzione delle proteine Bcl-2 può essere modulata anche dalla presenza di danno genetico (segnali interni): p53 attiva trascrizione di geni bcl2 proapoptotici NOXA e Bax -NOXA lega fattori anti-apoptotici liberando così BAX -Bax oligomerizza ed aumenta la permeabilizzazione membrana mt Rilascio cyt C

24 Ulteriore meccanismo di controllo Caspasi normalmente bloccate da IAP Permeabilizzazione della membrana mt libera (oltre a cyt C) anche fattori che sequestrano IAP Caspasi non più inibite

25 Le vie intrinseca ed estrinseca convergono sulle stesse caspasi effettrici

26 Speciali lipidi nella membrana dei corpi apoptotici funzionano da segnale di riconoscimento: così la cellula apoptotica viene selettivamente fagocitata No rilascio materiale extracellulare no reazione infiammatoria dannosa per tessuto Eliminazione si conclude anche entro 1 ora

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