Appunti di Patologia generale e immunologia

MORTE CELLULARE

Apoptosi: morte cellulare programmata che comporta l'eliminazione geneticamente determinata di singole cellule o piccoli gruppi di cellule. Non è tipica della condizione patologica, ma si ritrova anche come:

• meccanismo fisiologico (es. sviluppo e invecchiamento)
• meccanismo omeostatico per mantenere le popolazioni cellulari nei tessuti
• meccanismo di difesa (es. reazioni immuni, danno cellulare)

Nessuna reazione infiammatoria è associata al processo di apoptosi né alla rimozione delle cellule apoptotiche perché:

1. le cellule apoptotiche non rilasciano i loro costituenti cellulari nel tessuto interstiziale circostante
2. sono rapidamente fagocitate dalle cellule circostanti, prevenendo così probabilmente la necrosi secondaria
3. le cellule fagocitanti non producono citochine antinfiammatorie

Morfologicamente l'apoptosi si presenta in due momenti:

• Morfologia precoce: restringimento cellulare, riduzione

• Morfologia avanzata: formazione di blebbing, carioressi e corpi apoptotici.

Differenze Apoptosi - Necrosi:

L'apoptosi è un processo sia fisiologico che patologico, mentre la necrosi è esclusivamente tossica/patologica. L'apoptosi può coinvolgere singola cellula, la necrosi è un processo esteso. L'apoptosi necessita ATP, la necrosi no. In apoptosi abbiamo DNA laddering (rottura specifiche), in necrosi rottura del DNA casuale. Non c'è infiammazione durante apoptosi mentre in necrosi si.

Meccanismi di vie apoptotiche:

1. Via estrinseca via recettoriale
2. Via intrinseca via mitocondriale
3. Via indotta dal reticolo endoplasmatico

via perforina/granzima (via granzima B o granzima A) che coinvolge la citotossicità mediata dalle cellule T. Esiste anche via del granzima B. Il risultato comunque non cambia: convergono tutte nell’attivazione di caspasi. L’unica eccezione è la via del granzima A che è una via di tipo caspasi indipendente tramite danno al DNA a filamento singolo.

Via estrinseca/intrinseca apoptosi si schematizzano in 4 fasi:

1. Iniziazione
2. Esecuzione: le caspasi di esecuzione attivano l'endonucleasi citoplasmatica, che degrada il materiale nucleare, e le proteasi che degradano le proteine nucleari (ad esempio, PARP e NuMA) e citoscheletriche (ad esempio, citocheratine e alfafodrina).
3. Fagocitosi del materiale cellulare morto: esternalizzazione della fosfatidilserina (flip-flop dei fosfolipidi)

Meccanismi inibitori dell’apoptosi

Caratteristiche Biochimiche: Le caspasi hanno attività proteolitica. La loro attivazione rappresenta un impegno irreversibile.

• Caspasi iniziatrici: 2, 8, 9, 10: bersagli molecolari: caspasi effettrici
• Caspasi effettrici: 3, 6 e 7: bersagli molecolari: proteine cellulari per proteolisi
• Degradazione delle proteine citoscheletriche e nucleari
• Ampia reticolazione proteica mediante l'espressione e l'attivazione della transglutaminasitissutale bp) "DNA ladder" da parte di endonucleasi Ca2+
• Frammentazione del DNA (180-200 eMg2+ dipendenti
• Formazione di corpi apoptotici
• Riconoscimento fagocitico mediante l'espressione di ligandi per i recettori delle cellule fagocitiche, ad esempio PS, annessina I e calreticulina (proteina correlata al recettore LDL)
• La fosfatidilserina è uno dei marcatori di eccellenza per i fagociti.
• Via Estrinseca: è la via recettoriale: serve un recettore ed un ligando. I recettori preposti per l'apoptosi sono i death receptors. All'interno di questa macrofamiglia: fast recettore (reagisce al fast ligando), TNFR1 (come

anti apoptoticaTuttavia, possono verificarsi cross-talk tra i componenti di trasduzione del segnale DR:

• TNFR1 può innescare l'apoptosi attraverso il reclutamento dipendente da TRADD oRIP1 di FADD e caspase-8 e MAPK attraverso l'attivazione di RIP1
• DR4 o DR5 possono attivare le vie NF-κBdipendente da FADD e caspasi-8

Segnalazione DR mediata da FADD:

• Normalmente il legame ligando-death receptor che recluta FADD: attività pro-apoptotica.
• Cellule di tipo I (ad esempio, timociti): l'innesco dell'apoptosi ha coinvolto solo lecaspasi iniziatori e quelle effettrici.
• Cellule di tipo II (es. cellule B, epatociti): l'apoptosi richiede un'ulteriore amplificazionemediante l'elaborazione mediata dalla caspasi-8 della proteina Bid della famiglia Bcl-2, che coinvolge la via mitocondriale intrinseca della cellulac-FLIP (proteina inibitoria FLICE) inibisce l'apoptosi mediata da DR competendo con lacaspasi-8 per il legame

inibire direttamente l'attivazione della caspasi-8. FasL e TNF- possono anche attivare JNK tramiteche può portare all'inibizione di Bcl-2 mediante fosforilazione.e JNK e p38 MAPK:

Attivazione delle vie NF-κB:

• NF-kB: citochine e chemochine proinfiammatorie nonché fattori anti apoptotici come cIAP e c-FLIP
• JNK e p38: regolazione della proliferazione, differenziazione, infiammazione o apoptosi.

Cross-talk tra adattatori di segnalazione DR:

• Complesso IIA: i cambiamenti conformazionali in RIP1 e TRAF2 facilitano la loro dissociazione da TRADD, quindi TRADD recluta la caspasi-8 attraverso FADD
• Complesso IIB: RIP1 può associarsi a FADD per attivare la caspasi-8 e innescare l'apoptosi

Via Intrinseca:

Apoptosi non mediata dal recettore ma dipende da eventi iniziati dai mitocondri.

I segnali per l'attivazione di questa via possono essere:

• segnali negativi: la deprivazione di determinati fattori di crescita, citochine

ormoni e indurre la cellula alla morte

• segnali positivi: cause estrinseche di danno (tossine, ipossia, infezioni virali, radiazioni).
• Abbiamo cambiamenti a livello della membrana mitocondriale (in termini di potenziale), rilascio di proteine che normalmente stanno dentro al mitocondrio attraverso il poro che si crea. Queste proteine si suddividono in quelle che servono ad attivare le caspasi (smac/diablo, citocromo c e serin proteasi HtrA2/Omi - proteina A2 richiesta ad alta temperatura) e un secondo gruppo che hanno un ruolo già ad apoptosi iniziata per frammentare in modo coordinato il DNA: apoptosis inducing factor (AIF), endonucleasi G e CAD.

Apoptosi dipendente da p53:

p53: laddove subentra un danno a DNA p53 ferma il ciclo cellulare affinché venga ripristinato il danno. Può decidere il destino cellulare e innescare il processo apoptotico, p53 è un fattore di trascrizione e tra le sue attività c'è anche l'innesco dell'apoptosi.

Perché trascrive le proteine pro apoptotiche BCL-2 di cui vi sono tre gruppi in base alla loro funzione primaria:

• proteine antiapoptotiche (con dominio BH1.2.3.4)
• proteine pro apoptotiche che permettono la formazione del poro (con dominio strutturale BH1.2.3.4)
• proteine pro apoptotiche BH3-only (unico dominio strutturale BH3)

Come prodotti della trascrizione PUMA e NOXA?

Aumenta p53: si ottengono PUMA e NOXA: proteine pro-apoptotiche BH3-only.

I contributi relativi di PUMA rispetto a NOXA all'induzione dell'apoptosi possono variare a seconda dell'insulto citotossico, della natura della cellula che risponde o di entrambi.

Vengono trascritte le proteine pro apoptotiche che inibiscono le proteine antiapoptotiche portando all'attivazione delle proteine adibite alla formazione del poro mitocondriale. Si ha il rilascio del citocromo c a livello citoplasmatico e si ha la formazione del cosiddetto apoptosoma costituito da citocromo c + APAF1.

Struttura