ATP

The Nomenclature Committee on Cell Death (NCCD) proposes unified criteria for the definition of cell death and of its different morphologies, while formulating several caveats against the misuse of words and concepts that slow down progress in the area of cell death research. Il comitato per la nomenclatura sulla morte cellulare (NCCD) propone criteri unificati per la definizione di morte cellulare e delle sue diverse morfologie

Risposta adattativa a una carenza nutrizionale Autofagia E’ un processo dove il materiale citoplasmatico viene segregato in vescicole e spedito al compartimento lisosomiale dove viene digerito Risposta adattativa a una carenza nutrizionale La cellula elimina strutture citoplasmatiche e riutilizza i propri costituenti a scopo energetico Importanza nel riutilizzo di proteine e turn-over di organelli citoplasmatici in condizioni normali

Morte cellulare programmata APOPTOSI Morte cellulare programmata Autofagia Oncosi PCD dipendente dalla casp1 (piroptosi)

ATP

Evidenza strutturale della morte avvenuta su un gruppo NECROSI Evidenza strutturale della morte avvenuta su un gruppo di cellule nell’ambito di un tessuto o di un organo sopravvivente

Meccanismi Biochimici Generali Perdita di energia (deplezione di ATP e Ossigeno) Danno Mitocondriale Perdita dell’omeostasi del Calcio Difetti della permeabilità della membrana plasmatica Generazione di radicali liberi (O2•, H2O2, OH•)

Il tessuto si presenta pallido, grigiastro NECROSI COAGULATIVA: tra le più comuni. consiste in un’estesa denaturazione delle proteine, compresi gli enzimi litici. Il blocco della lisi determina la formazione di masse di materiale coagulato. Il tessuto si presenta pallido, grigiastro masserelle eosinofiliche , senza nucleo, architettura del tessuto conservata Si osserva nella necrosi del miocardio, del rene, del fegato

NECROSI COLLIQUATIVA: Attivazione degli enzimi litici e dissoluzione enzimatica della cellula e del tessuto, (colliquazione) causano la formazione di cavità. autolisi (da enzimi lisosomiali) eterolisi (da enzimi provenienti dall’esterno: gr.neutrofili) Tipica del cervello, dell’intestino, del pancreas. Ischemia cerebrale (autolisi diretta) Batteri piogeni (eterolisi) Infiammazione purulenta (Suppurazione da batteri piogeni) Ascesso e Empiema

-Persistenza e incapsulamento fibroso - Colliquazione e confluenza NECROSI CASEOSA tipica al centro del granuloma della tubercolosi Le cellule morte permangono sotto forma di detriti amorfi. Questo tipo di necrosi può essere dovuto all’interazione delle sostanze tossiche del batterio con le cellule Può evolvere con: -Persistenza e incapsulamento fibroso - Colliquazione e confluenza - Calcificazione Cicatrizzazione

necrosi del tessuto adiposo Eziologia - Necrosi acuta pancreatica STEATONECROSI: necrosi del tessuto adiposo Eziologia - Necrosi acuta pancreatica Traumi Tess. Adiposo sottocutaneo mammella e vagina post partum

(necrosi infiammatoria dell’appendice, nel polmone, nell’intestino) GANGRENA     umida: nel tessuto necrotico si impianta un’infezione di microorganismi putrefattivi (necrosi infiammatoria dell’appendice, nel polmone, nell’intestino)      gassosa: la superinfezione è causata da clostridi, che producono idrogeno e anidride carbonica

o morte cellulare programmata (PCD) è un processo fisiologico Apoptosi o morte cellulare programmata (PCD) è un processo fisiologico essenziale nello sviluppo degli organi e nell’omeostasi dei tessuti nell’eliminazione di cellule ridondanti, danneggiate o potenzialmente dannose

APOPTOSI Descrive particolari aspetti morfologici della morte cellulare

La cellula partecipa attivamente al proprio suicidio Interessa anche una sola cellula Non si ha danno nei tessuti circostanti Difetti nel controllo dei meccanismi apoptotici Contribuiscono a diverse patologie compreso il cancro, le malatie neurodegenerative, le malatie autoimmuni e l’AIDS

Le cellule apoptotiche si evidenziano nel contesto di cellule vitali per la frammentazione e per il nucleo picnotico

Due principali meccanismi apoptotici nei Mammiferi Meccanismo dei recettori di morte Via mitocondriale Attivazione di proteasi CASPASI

Mitocondrio: centrale nella vita e nella morte della cellula Formazione di molecole adattatrici che attivano le caspasi Interazione con altre proteine di membrana che generano pori Formazione di eterodimeri tra proteine antiapoptotiche e apoptotiche Oligomerizzazione formazione di piccoli pori selettivi Formazione di pori

LA CELLULA APOPTOTICA SI FRAMMENTA E MENTRE LA CELLULA IN NECROSI RILASCIA I PROPRI COSTITUENTI ALL’ESTERNO, LA CELLULA APOPTOTICA SI FRAMMENTA E I CORPI APOPTOTICI VENGONO RIMOSSI DA CELLULE MACROFAGICHE

blebbing delle membrane Aspetti morfologici: riduzione del volume cellulare (picnosi), condensazione della cromatina, frammentazione del nucleo (carioressi), poche modificazioni degli organelli citoplasmatici, blebbing delle membrane Analisi biochimica

Nell’uomo i processi apoptotici sono coinvolti in: sviluppo embrionale sviluppo del S.N.C. atrofia turn-over cellulare selezione timica uccisione del bersaglio nelle reazioni di citotossicità spegnimento delle risposte immunitarie deprivazione di fattori di crescita perdita del contatto cell-cell e cell-substrato

Sviluppo embrionale/fetale e metamorfosi

Aspetti morfologici dell'apoptosi -Coinvolge una singola cellula o piccoli gruppi di cellule in modo asincrono -Il citoplasma si condensa -Condensazione e taglio della cromatina in frammenti di 180-200 paia di basi o multipli -Evaginazioni della membrana plasmatica (blebs) comprendono materiale nucleare e citoplasma -I blebs si distaccano dal corpo cellulare dando origine ai corpi apoptotici - I corpi apoptotici vengono fagocitati

CARATTERISTICHE PRINCIPALI DEI GENI DELL'APOPTOSI SONO CONSERVATI NEL CORSO DELL'EVOLZIONE RISPONDONO A PIÙ STIMOLI APPARTENGONO A UNA DELLE SEGUENTI CATEGORIE: adattatori (FADD, APAF-1, ced-4) modulatori (anti-apoptotici, come Bcl-2 e ced-9, pro-apototici come Bax e egl-1) effettori (caspasi, endonucleasi, ced-3) inibitori (CrmA, cFLIP, survivin…) induttori (p53, c-myc, reaper) recettori di membrana (Fas/APO1/CD95, TNF, TRIAL) della fagocitosi (flippasi)

MECCANISMI GENETICI E MOLECOLARI E’ legata alle membrane cellulari Ha funzione antiapoptotoca Blocca ced-4 ced-9 Viene sequestrato da ced-9 Dopo appropriato segnale agisce attivando ced-3 ced-4 Proteasi in grado di tagliare le proteine tra i residui di cisteina e aspartato ced-3

INDUZIONE ESECUZIONE RICONOSCIMENTO FAGOCITOSI

Caspasi: gli esecutori centrali

Inibitori delle caspasi proteggono le cellule dall’apoptosi

Segnali che inducono il suicidio Mancanza di segnali positivi: deprivazione di fattori di crescita Presenza di segnali negativi: danni sul DNA Attivazione dei recettori di morte Danno sulla membrana cellulare Danno diretto sui mitocondri

Geni dell'apoptosi recettori di membrana (Fas/APO1/CD95, TNF, TRIAL) SONO CONSERVATI NEL CORSO DELL'EVOLZIONE RISPONDONO A PIÙ STIMOLI APPARTENGONO A UNA DELLE SEGUENTI CATEGORIE recettori di membrana (Fas/APO1/CD95, TNF, TRIAL) adattatori (FADD, APAF-1, ced-4) modulatori (anti-apoptotici, come Bcl-2 e ced-9, pro-apototici come Bax e egl-1) effettori (caspasi, endonucleasi, ced-3) inibitori (CrmA, cFLIP, survivin…) induttori (p53, c-myc, reaper) della fagocitosi (flippasi)

INDUTTORI DELL’APOPTOSI Alcuni induttori si attivano in base ad un “orologio interno” (es. reaper di Drosophila) Altri si attivano quando la cellula percepisce uno scompenso tra segnali di proliferazione e momento in cui tali segnali vengono inviati (es. myc) Altri ancora quando la cellula non riesce a compiere correttamente le tappe del ciclo cellulare a causa di danni al DNA (es. p53) Agiscono determinando uno sbilanciamento tra modulatori anti- e pro-apototici a favore dei secondi.

ruolo di p53

Superfamiglia dei recettori di morte TNF, Fas, DR4, DR5, ecc. Rispondono a segnali di tipo omeostatico generati da altre cellule dello stesso organismo Legame dei recettori con i ligandi di morte: Trimerizzazione Trasduzione del segnale di morte citoplasmatico Sono coinvolti nell’eliminazione - di cellule T mature altermine della risposta immunitari di cellule target da parte i CTL e NK di cellule infiammate nei siti immunoprivilegiati

MODULATORI DELL’APOPTOSI SUPERFAMIGLIA BCl-2: Membri anti-apoptotici: BCl-2, BCl-XL Membri pro-apoptotici: Bax, DP5, Bad Localizzandosi sulla membrana esterna del mitocondrio, favoriscono (se pro-apoptotici) o rendono meno facile (se anti-apoptotici) la formazione di megacanali e la conseguente fuoriuscita di molecole pro-apoptotiche

EFFETTORI DELL’APOPTOSI CASPASI Proteine presenti nel citoplasma in forma inattiva Vengono attivate con meccanismo a cascata Sito catalitico: residuo di cisteina Sito attivo: acido aspartico Alcune azioni: Taglio dei substati che includono proteine coinvolte nella duplicazione e riparazione del DNA. nello splicing del RNA, nel mantenimento della struttura del citoscheletro, nella frammentazione del DNA, nell’interruzione del contato cell-cell e cell-MB Caspasi iniziatrici:2,8,9,10 attivano Caspasi effettrici:3,6,7 Sono stati indicati oltre 100 substrati per le caspasi

Riassumendo

Via di segnalazione recettoriale Superfamiglia dei recettori di morte: TNF, Fas, DR4, DR5, ecc. Legame dei recettori con i ligandi di morte: Trimerizzazione La porzione intracellulare contenente idomini di morte DD Dirige la formazione di uncomplesso proteico contenente i prodotti dei geni adattatori Trasduzione di segnali di morte intracitoplasmatici Caspasi 8 APOPTOSI

Via mitocondriale APOPTOSI Danno sul DNA o deprivazione di Fattori di crescita Formazione di eterodimeri bcl-2-bax Complesso citc, Apas-1 caspasi-9 APOPTOSI Bbl-2 e Bcl-xl sono proteine antiapopototiche Bax, Bak, Bid, sono proteine con funzione apoptotica

Fagocitosi Segnali “eat me” nelle cellule di Mammifero

Risposta cellulare Nessuna Infiammazione

Apoptosi e Malattia Morte Proliferazione

Malattie associate a inibizione di apoptosi Apoptosi e Malattia Malattie associate a inibizione di apoptosi Eccessivo accumulo di cellule: malattie neoplastiche, malattie autoimmuni e infezioni virali Malattie associate ad una aumentata apoptosi Malattie neurodegenerative, disturbi ematologici, AIDS Invecchiamento ed apoptosi

l'importanza di essere fagocitato Infiammazione: l'importanza di essere fagocitato ROS Fattori battericidi Enzimi proteolitici Macrofago PMN