Curs Nr. 10 Apoptoza Si Necroza

APOPTOZA ŞI NECROZAONCOGENEZA

APOPTOZAMOARTEA CELULARĂ

PROGRAMATĂPROGRAMMED CELL DEATH

APOPTOZA - DEFINIŢIE

• Formă stereotipă a morţii celulare active programate

• Moartea celulară normală, izolată şi programată, care asigură reînnoirea permanentă a ţesuturilor

APOPTOZA - INTRODUCERE

• Medicul roman Galenus se întreba de ce toamna copacii îşi abandonează frunzele

• El a numit procesul apoptoza - un fel de sinucidere necesară pentru a se relua ciclul vietii

• La fel se întamplă şi cu celulele care mor, acesta fiind un mecanism ce asigură existenţa vieţii pe Pământ

• Termenul de apoptoza a fost introdus în biologie de John Kerr şi colaboratorii săi în 1972

• Acesta provine din limba greacă veche: "apo" - din, de pe, departe de şi "ptosis" - cădere, în sensul căderii frunzelor din copaci sau a petalelor unei flori, sugerând încetarea funcţiilor vitale celulare


• În 2002 britanicii Sidney Branner, John Salstone şi americanul Robert Gorwitz au împarţit Premiul Nobel pentru Medicină

• Ei au descoperit genele care regleaza dezvoltarea organelor şi programeaza moartea celulelor, respectiv genele apoptozei


• Apoptoza se manifesta înca în embrionul uman - "dispar" celulele branhiilor, ale cozii şi ale altor organe rudimentare.

• În organismele adulte se distrug zilnic milioane de celule vechi, din materialul carora se construiesc celule noi

• Apoptoza este un mecanism reglator esenţial care intervine în homeostazia tisulară şi în cursul dezvoltării normale prin eliminarea celulelor nedorite


• Se caracterizează printr-o reorganizare nucleară (densificarea cromatinei), prin alterări ale membranei plasmatice şi prin fragmentarea celulei şi formarea de corpi apoptotici.

• Milioane de celule mor în câteva ore fără să producă inflamaţie sau leziuni în ţesuturile unde ele dispar, apoptoza fiind un mecanism la fel de important ca şi mitoza.


• Fenomen fiziologic fundamental al vieţii organismelor pluricelulare, apoptoza constituie în egală măsura un mod suicidar de răspuns celular la o agresiune externă de natură chimică sau fizică

• Apoptoza este un proces activ ce implică un program prestabilit de interactii moleculare

• Ea intervine în controlul dezvoltării normale a embrionului, dar şi în anumite maladii precum cancerul, bolile degenerative sau în îmbătrânire


• Moartea unei celule include schimbări morfologice şi biochimice, la nivel molecular, care nu numai că însoţesc acest fenomen, dar de asemenea predispun celula să răspundă la anumite semnale intrinseci sau din mediul înconjurător, reglează etapele iniţiale ce conduc la sentinţa ireversibilă de moarte şi activează post-mortem mecanismul celular de distrugere de care aceasta dispune

• Este greu de definit când o celulă a depăşit punctul de non- retur în procesul care o conduce la moarte şi mai ales care dintre modificările apărute pot fi restabilite

APOPTOZA - INTRODUCERE• Moartea celulară culminează cu încetarea ireversibilă

a activităţii biologice• Exisită două tipuri distincte, de moarte celulară, care

diferă prin morfologie, mecanism şi incidenţă, numite necroză şi apoptoză

• Între cele două maniere clasice, cel mai bine cunoscute în prezent şi care se exclud reciproc, s-a constatat existenţa unui larg spectru de moarte celulară

• Pentru a înţelege schimbările biologice care predispun, modulează, preced sau acompaniază moartea celulară precum şi consecinţele şi răspunsul ţesutului faţă de moartea celulei respective, a fost introdus termenul de "necrobiologie celulară"


• Apoptoza este un proces mult mai lent decât necroza, durata acestuia fiind cuprinsă între câteva ore şi câteva zile, în funcţie de stimul şi intensitatea acestuia

• Modificările morfologice şi biochimice sunt diferite de cele care apar în timpul necrozei

• Mecanismul molecular de apoptoză (aparatul execuţional, activator şi inhibitor) este conservat în marea majoritate a organismelor şi el joacă un rol important în derularea proceselor patologice

MECANISMELE MOLECULARE ALE

APOPTOZEI • Etapele finale ale apoptozei implică activarea specifică

a unor proteaze numite caspaze, activare ce are loc la nivelul citoplasmei

• Exista două căi principale de activare a acestor caspaze• O cale implică receptorii morţii prezenţi la suprafaţa

membranei plasmatice, cale care activează direct caspazele prezente în citoplasma.

• Cealaltă cale implică mitocondria care eliberează în citoplasmă citocromul C şi proteina Apaf-1 (Apoptosis protease activating factor-1), care la rândul lor, vor activa proteazele

CASPAZELE• Proteaze cisteinice cu rol esenţial în apoptoză.

Sintetizate ca precursori latenţi sau procaspaze, acesta sunt tansformate în proteaze active printr-un proces proteolitic intrinsec

• Acest proces duce la reziduuri de acid aspartic care reprezintă substratul de recunoaştere al caspazelor, care funcţionează în cascadă

CASPAZELE• Într-o astfel de cascadă, un iniţiator caspazic

este activat prin interacţiunea cu o altă moleculă

• Acest proces reprezintă cheia reglării apoptozei şi este controlat de proteine pro şi anti apoptotice

• Caspaza iniţiatoare odată activată, va activa la rândul ei mai multe caspaze efectoare, ducând la clivarea proteinelor celulare şi inducând apoptoza

CASPAZELE• Prima caspază (ICE-interleukin 1ß converting

enzime) a fost identificată datorită posibilităţii sale de a converti precursorul IL-1ß în forma activă (un potent mediator al inflamaţiei)

• Caspazele pot fi împărţite în trei grupuri: unul inflamator, altul efector şi al treilea iniţiator.

• Primul rol al caspazelor este de a inactiva proteinele care protejează celulele vii de apoptoză

CASPAZELE• Contribuie la apoptoză prin dezasamblarea

structurilor celulare• Ele clivează proteine implicate în formarea

citoscheletului, cum ar fi de exemplu gelsolina• Strategia caspazelor este de a distruge legăturile

intercelulare, de a dezorganiza citoscheletul, de a afecta replicarea şi repararea ADN, de a rupe membrana celulară, de a transmite mesaje legate de fagocitoză şi de formarea corpilor apoptotici

• Caracteristica esenţială a apoptozei o reprezintă clivajul ADN dublu catenar la nivelul linker-ilor intra-nucleozomici

CASPAZELE

• În funcţie de omologia structurală caspazele se împart în subfamilii:

• a) caspazele 1 (1 şi 4)

• b) caspazele 2 (2 şi 5)

• c) caspazele 3 (3, 6-10)

MECANISMUL DE ACŢIUNE AL

CASPAZELOR

• Activarea procaspazelor, cu formarea caspazelor• Scindarea proteinelor antiapoptozice din familia Bcl-2• Hidroliza laminelor, ce stabilizeaza membrana nucleara, cu

condensarea cromatinei• Distrugerea proteinelor participante la reglarea functiei

citoscheletului• Inactivarea şi dereglarea reglarii proteinelor ce iau parte în

repararea sau replicarea ADN-ului ori a ARN-m • Ţinta caspazelor este poli-ADP-ribozo-polimeraza (PARP)• Aceasta enzima participa la repararea ADN-ului,

catalizand poli-ADP-ribozilaze, proteine legate de ADN

RECEPTORII MORŢII CELULARE• Celulele mamiferelor au receptori localizaţi pe

membrana plasmatică• Fixarea de liganţi pe aceşti receptori declanşează

activarea caspazelor şi o cascadă de reacţii care duc la moartea celulară

• - Fas (APO-1/CD95)– Fas (45 kDa), proteină de tip I a membranei plasmatice,

este unul dintre cei mai importanţi receptori ai căii apoptotice

• -TNF-R1 (tumor necrosis factor - receptor)• - DR3/WL-1 (death receptor-3 )• Toţi aceşti receptori prezintă în teritoriul

intracelular o regiune denumită „domeniul morţii”

RECEPTORII MORŢII CELULARE

• Aparţin familiei TNFR (tumor ncrosis factor receptor), cu domnii bogate în cisteină

• Cei mai cunoscuţi receptori sunt: CD95 (Fas) şi TNFR1 (p55)

• Familia TNFR cuprinde elemente capabile de a se uni cu citokine TNF, dar şi cu alţi liganzi cu semnificaţie clinică importantă

• Unii declanşează apoptoza, alţii proliferarea celulelor, iar alţii ambele procese

• Fas şi TNFR1 au domenii de recunoaştere a momentului morţii (death domain) pentru 80 de aminoacizi citoplasmatici omologi

FAS sau CD95• Proteină transmembranară ce are un capăt amino-

teminal citoplasmatic şi un capăt carboxi-terminal extra-citoplasmatic

• Receptorii Fas se găsec în număr mare pe timocite, hepatocite, miocard, ovar sau pe suprafaţa celulelor tumorale

• Fas are un rol important în trei tipuri de situaţii de moarte prin apoptoză: – deleţia periferică a limfocitelor T mature la

sfârsitul unui răspuns imun– în distrugeea unor celule infectate cu virusuri sau

a unor celule canceroase (de către limfocitele citotoxice şi NK)

– în distrugerea unor celule inflamatorii

TNF - Tumor Necrosis Factor• TNF este o citokină cu rol în necroza tumorilor şi secundar

cu rol în inflamaţie şi în răspunsul imun, acţionând pe limfocite T sau B, neutrofile, fibroblaşti

• Are două forme, α şi ß, codificate de două gene diferite • TNF induce după legarea de ligand asocierea domeniilor

morţii, iar proteina TRADD (TNFR associated death domain) activează mai multe molecule semnal: TRAF2 (TNFR associated factor 2), RIP (receptor interacting protein).

• Limfocitele T citotoxice recunosc antigenele străine de pe suprafaţa celulelor infectate declanşând activarea ligantului Fas de pe suprafaţa lor şi „ucid” celulele legându-se de receptorii Fas

• Limfocitele T pot induce apoptoza şi prin secreţia unei molecule (perforina) capabilă să formeze pori transmembranari

GENA p53 - GENĂ SUPRESOARE DE TUMORI

• Expunerea celulelor la radiaţii sau chimioterapie induce apoptoza printr-un mecanism care declanşează „stressul genotoxic” (lezarea ADN-ului)

• În cazul alterării ADN-ului, se intensifică activitatea proteinei p53, care are rolul să blocheze ciclul celular la sfârşitul fazei G1, pentru a da posibilitatea refacerii acidului nucleic

• Dacă procesul de refacere este insuficient, p53 declanşează apoptoza

GENA p53 - GENĂ SUPRESOARE DE TUMORI

• Gena p53 este o genă tumoro-supresoare cu un mod complex de acţiune ea având rol inductor al apopozei

• Se implică în apoptoza declanşată de absenţa factorilor de supravieţuire

• Ea scade transcripţia genelor anti-apoptotice (bcl-2) şi o creşte pe cea a antagoniştilor

• Prin stimularea Bcl-2 se protejează celulele de moartea indusă de p53

PROTEINELE Bcl-2

• Cuprind proteine care stimulează supravieţuirea celulară (Bcl-2, Bcl-XL), precum şi proteine pro-apoptotice (Bax şi Bik)

• Expresia genei este crescută în limfoamele non-hodgkiniene, dar şi în unele procese benigne

• În celule nealterate, aceste proteine se găsesc în învelişul nuclear, precum şi la nivelul membranelor mitocondiale şi ale reticulului endoplasmic

• Dacă Bcl-2 tinde să inhibe apoptoza, alte gene cum ar fi Bax sau Bcl-XS, se opun acţiunii Bcl-2 şi o stimulează

• Se pare că apoptoza este reglată şi de raportul dintre Bcl-2 şi Bax (în celule unde acestea coexistă)

ONCOGENA myc

• Poate determina diviziunea, dar şi moartea celulară• Acest comportament contradictoriu este determinat

de prezenţa sau absenţa factorilor mitogeni (care influenţează creşterea şi diferenţierea celulară) care pot induce un conflict între semnalele de proliferare provenite de la myc şi alte semnale de încetare a apoptozei

• Astfel expresia crescută a myc, în prezenţa factorilor de creştere stimulează proliferarea, iar în absenţa lor induce apoptoza

ETAPELE APOPTOZEI

• 1. Faza iniţiatoare • 2. Faza de decizie• 3. Faza de executie• 4. Faza de fagocitare

ETAPELE APOPTOZEI• 1. Faza iniţiatoare - apoptoza este declanşată

de cuplara liganzilor la receptori, alterarea semnalizării celulare pentru supravieţuire, incapacitatea refacerii ADN-ului

• În cazul în care repararea ADN-ului este incompletă, are loc blocarea ciclului celular şi după caz declanşarea distrugerii celulare prin apoptoză

• 2. Faza de decizie - transducţia mesajului apoptotic prin intermediul mesagerilor (ceramid, IP3, kinaze) duce la activarea genelor apoptotice, mai ales a celor Bcl-2

ETAPELE APOPTOZEI• 3. Faza de executie - caspazele induc degradarea

organitelor citoplasmatice şi activează alte molecule cu rol efector

• Activarea endonucleazelor duce la degradarea ADN-ului

• Fragmentarea ADN-ului în unităţile nucleozomale este indusă de enzima numită CAD (ADN-aza activată de caspaze) care în mod obişnuit împreună cu ICAD (inhibitorul CAD sau factorul 45 de fragmentare ADN) formează un complex inactiv

• În apoptoză ICAD este clivat de caspaze şi se eliberează CAD care este o ADN-ază cu activitate specifică intensă ce va duce la fragmentarea rapidă a ADN-ului nuclear

ETAPELE APOPTOZEI• 4. Faza de fagocitare• Organitele se condensează şi se aglutinează• Celula se fragmentează în final în vezicule

delimitate de o membrană, formând corpii apoptotici care prezintă marcheri pe suprafaţa lor şi provoacă o fagocitoză rapidă

• Vor fi digeraţi de celulele vecine sau de celule specializate, în urma semnalelor profagocitare emise de celula apoptotică

• Acest tip de moarte celulară diferită de alte tipuri şi nu este însoţit de fenomene inflamatorii

APOPTOZA ŞI NECROZA• La nivelul membranei celulare fosfatidil-serina trece

din stratul intern în cel extern• Această translocaţie nu este specifică, fiindcă are loc

şi în necroza celulară• Anexina, o proteină capabilă să se combine cu

fosfatidil-serina, permite punerea în evidenţă a translocaţiei.

• Deosebirea cardinală între apoptoză şi necroză, constă în faptul ca, pâna la faza cea mai matura morfologic deosebita – formarea compuşilor apoptozei şi fagocitoza lor – membrana celulara işi pastreaza integritatea sa

APOPTOZA ŞI NECROZA

• Care va fi calea de moarte celulara se hotaraste dupa analiza multiplilor factori; unul din ei e şi actiunea lezanta a formelor active de oxigen

• Un fenomen timpuriu în apoptoza sunt dereglarile oxidante între relatiile citoscheletului cu bistratul membranar, pentru care sunt responsabile proteinele citoscheletului (anexinele)

• Ca rezultat creste mobilitatea fosfatidil-serinei, care normal se gaseste în stratul citozolic al membranei, însă după dereglarile relaţiilor membrană/schelet are loc difuzie de tipul “flip-flop” şi sunt găsite în partea externă a bistratului

• Activarea prelungita a receptorilor glutamici, care are loc în dereglarile functiei neuronilor, prezinta un factor ce provoaca moartea celulara

NECROZA

• Moartea unor celule sau porţiuni dintr-un ţesut sau organ în organismul viu

• Se carcaterizează print-o reacţie intensă (inflamatorie) din partea organismului viu împotriva componentelor sale moarte

• Este întotdeauna patologică, neprevăzută şi cu mecanisme foarte variate

• Factori fizici, chimici, biologici care afectează de la început membrana plamsmatică sau toate componentele celulare

NECROZA – FORME MACROSCOPICE ŞI MICROSCOPICE

• Necroza umedă – de lichefiere sau de colicvaţie• Necroza uscată – de coagulare• Necroză cazeoasă• Necroză ceroasă Zenker• Necroză fibrinoidă• Necroză crustoasă• Necroză grasă – steatonecroza• Necroza gangrenoasă – gangrena• Necroza de decubit - escara


• Necroza umedă – de lichefiere sau de colicvaţie– În ţesuturile bogate în apă – creier – ramolisment cerebral– În tumori maligne– Feţi morţi reţinuţi intrauterin şi maceraţi

• Necroza uscată – de coagulare– În organele cu structruă compactă (miocard) în zonele de

infarct

• Necroză cazeoasă– Specifică tuberculozei (cazeum – material albicios,

sfărâmicios, asemănător brânzei)

• Necroză ceroasă Zenker– În cadrul febrei tifoide la nivelul muşchilor abdominali


• Necroză fibrinoidă– Asemănătoare distrofie fibrinoide

• Necroză crustoasă– În cadrul febrei tifoide la nivelul plăcilor Peyer

• Necroză grasă – steatonecroza– În pancreatita acută– Lipogranulomul sau granulomul lipofagic în glanda mamară

• Necroza gangrenoasă – gangrena– Gangrena uscată sau mumificarea– Gangrena umedă – Noma– Gangrena gazoasă produsă de anaerobi

• Necroza de decubit – escara– La pacienţii imobilizaţi mult timp

APOPTOZA ŞI ONCOGENEZA

• Studiul apoptozei ocupa un rol important în cercetarea biologica actuala avand în vedere implicarea acestui proces în controlul ciclului celular normal şi în procesul de transformare maligna

• Cunoasterea mecanismelor intime de modificare şi reglare ale componentelor ciclului celular, ale procesului de moarte celulara programata prezinta o mare importanta în terapia anticanceroasă

APOPTOZA ŞI ONCOGENEZA

• În mecanismele de scăpare a tumorii de sub controlul sistemului imun al gazdei un rol important îl au şi moleculele reglatoare ale sistemului complement, a căror expresie crescută determină inhibarea actiunii acestuia

• Cercetări considerabile s-au facut în scopul întelegerii atât a etapelor implicate în progresia tumorală şi împrastierea metastatică a celulelor canceroase, cât şi a mecanismelor moleculare ce stau la baza acestora

• Întelegerea bazei moleculare a metastazării este crucială pentru dezvoltarea şi utilizarea clinică potrivită a noilor terapii în scopul prevenirii metastazării şi a consecintelor sale pentru pacient

BOLI ASOCIATE CU CREŞTEREA RATEI APOPTOZEI (DUPĂ THOMPSON, 1995)

• INFECŢIA HIV/SIDABOLI NEURO-DEGENERATIVE

• - Alzheimer- Parkinson- scleroza laterala amiotrofica- degenerescenta cerebrala

• ANEMIE APLASTICA• LEZIUNI ISCHEMICE: • - infarctul miocardic• - alterari legate de reperfuzie

TOXICITATE HEPATICA (alcoolul)

BOLI ASOCIATE CU INHIBIŢIA APOPTOZEI (DUPĂ THOMPSON, 1995)

• CANCERE: • - limfoame foliculare

- cancere induse de mutaţii ale p53 - neoplasme(mamar,deprostatã,ovarian)

• BOLI AUTOIMUNE: • - lupus eritematos sistemic

- glomerulonefrita imunã• INFECTII VIRALE: • virusuri herpetice

- pox-virusuri- adenovirusuri

ONCOGENEZA CANCEROGENEZA

• FACTORI CARCINOGENI INTRINSECI– Genetici– Imunologici– Hormonali– Substanţe chimice– Grăsimi rezultate din metabolism– Vitamine

ONCOGENEZA CANCEROGENEZA

• FACTORI CARCINOGENI EXTERNI – Fizici (radiaţii UV, X, radio-nuclizi)

– Chimici (tutun, agenţi poluanţi industriali, insecticide, pesticide)

– Biologici (retrovirusuri şi adenovirusuri)

Factorii chimici sunt subîmpărţiţi:

în iniţiatori (preneoplaste sau preneoplazici, substanţe mutagene)

în progresori tumorali (substanţe nemutagene), dar care stimulează atât creşterea şi dezvoltarea celulelor canceroase, cât şi expresia alterată a genelor

FACTORII COCANCERIGENI

• Factori de mediu sau genetici care îşi exercită acţiunea sinergic cu un virus tumoral de exemplu, pentru a determina conversia malignă a unei celule animale

• Sub acţiunea lor apar modificări mai ales la nivelul celulelor STEM (suşă sau cap de serie) ale diferitelor tipuri de celule ale organismului uman sau animal

FACTORII COCANCERIGENI

• În cadrul modificărilor genetice responsabile de dezvoltarea procesului neoplazic, evenimentul primordial este mutaţia somatică: mutaţie punctiformă, deleţie, inversare, inserţia unei sau mai multor nucleotide, amplificare, etc

• O mutaţie într-o genă normală protooncogenă o poate transforma într-o oncogenă activă

FENOMENELE EPIGENETICE (EPIMUTAŢIILE)

• Evenimente acumulate care pot duce la alterarea structurii şi funcţiei genelor fără modificări în secvenţa primară a nucleotidului

• Dintre aceste evenimente epigenetice cel mai cunoscut este hipo-metilarea ADN-ului care poate induce activarea unor protooncogene

FENOMENELE EPIGENETICE (EPIMUTAŢIILE)

• Modificările genetice şi epigenetice declanşează sinteza unor produşi oncogeni (de obicei proteine) foarte diferiţi din punct de vedere calitativ şi cantitativ, care sunt implicaţi în modificarea celulelor normale, cât şi transformarea acestora în celule cu fenotip malign, printr-un proces complex desfăşurat în mai multe etape

CELULELE NORMALE

• Într-un organism sănătos celulele normale au durată de viaţă limitată datorită unui număr limitat de cicluri de diviziune (in vitro, în culturi celulare, se formează un strat monocelular, apoi diviziunea se opreşte)

• Numărul limiat de diviziuni se datorează unei proprietăţi numite „inhibiţie de contact” conferită celulelor de moleculele de integrine

• Acestea sunt proteine de membrană extracelulară cu rol de transmitere a semnalelor din mediul extracelular către cel intracelular (citoschelet) intervenind astfel în comportamentul normal al celulei.

CELULELE MALIGNE

• - procesul de malignizare celulară evoluează în trepte şi se asociază cu modificări fenotipice

• durată de viaţă nelimitată• - creştere anarhică, cu pierderea rapidă a inhibiţiei

de contact, cu formare a unei densităţi celulare mari, de 5-10x faţă de normal, cu aşezarea pe straturi suprapuse

• - pierderea proprietăţii de apoptoză• - aportul de substanţe nutritive (glucoză,

aminoacizi, alte substanţe chimice) spre mediul intracelular creşte de 5-10x peste nivelul normal

CELULELE MALIGNE• - alterări ale suprafeţei celulare de tip pierderea

fibronectinei (moleculă de adeziune) şi creşterea mucopolizaharidelor, formarea pericelulară a unei reţele de antigene tumorale – oncofetale, neoplazice sau organ specifice

• - creşterea sintezei de ADN (de peste 10x peste normal), a ratei metabolice şi a ratei de difuzie

• - creşterea metabolismului anaerob al glucozei, a cantităţii de acid lactic, scăderea sintezei citocromilor, scăderea activităţii ciclului Krebs până la inhibiţie completă

• - mare instabilitate genetică (mutaţii frecvente, modificări cromozomiale, schimburi intercromazomiale, translocaţii).

GENE PROTOONCOGENE / GENE ONCOGENE CELULARE

• Se consideră că toate oncogenele cunoscute azi ar fi forme alterate ale genelor celulare normale

• Acestea pot influenţa circuitele moleculare care controlează creşterea şi dezvoltarea normală.

• Protooncogenele celulare (c-onc-gene) reprezintă o categorie specială de gene celulare normale, potenţial capabile, sub acţiunea inductoare a unor factori din mediu, să sufere modificări care să determine transformarea malignă a celulei

• În acest caz se consideră că protooncogena a devenit oncogenă (gena declaşatoare a transformării maligne a celulei)

GENE PROTOONCOGENE / GENE ONCOGENE CELULARE

• Protooncogenele sunt prezente la toate eucariotele de la levuri până la mamifere şi om

• În condiţii normale ele determină sinteza unor proteine membranare (integrinele) sau nucleare (proteine necesare sintezei sau reparării ADN-ului), cu rol major în procese celular-biologice fundamentale (creştere, proliferare, diferenţiere, senescenţă celulară)

• În genomul uman sunt descrise peste 50 de asemenea gene protooncogene cu localizare precisă pe diferiţi cromozomi

• Se pot transforma în oncogene prin diferite mecanisme de activare (mutaţii punctiforme, amplificare, modulare, translocaţie, deleţie)

VIRUSURI ONCOGENE

• Din totalul de 600 de virusuri descrise până în prezent (ARN – retrovirusuri şi ADN-virusuri), se consideră că 150 sunt potenţial oncogene

• Robert Gallo (descoperitorul virusului HIV) consideră că este posibilă integrarea provirusurilor oncogene (ADN-virusuri sau forma ADN a retrovirsurilor) în genomul ADN al celulei gazdă animală în apropierea unei protooncogene, pe care o vor activa şi vor declanşa astfel procesul de oncogeneză

• Exemple de virusuri oncogene: ARN (retrovirusuri) - virusul sarcomului Rous, virusul eritroblastozei aviare, virusul leucemiei umane HTLV 1, virusul leucemiei cu „celule păroase” HTLV 2, HIV, virusul Epstein-Barr, şi ADN-virusuri - virusul polioma, SV 40, virusul hepatitei B, anumite serotipuri de adenovirusuri umane

CLASIFICAREA GENERALĂ A GENELOR ONCOGENE LA OM

• Clasa I cuprinde gene– cu echivalenţă în retrovirusuri (abl, erb B, fos, jun, myc, mzb,

Ha-ras, sis, src)– fără corespondent viral (bcl, bcr, met, N-myc, N-ras) Acestea acţionează direct asupra celulei rezultând un fenotip

transformat. În prezent sunt descrise 30 asemenea geneÎn această categorie intră şi familia multigenică a oncogenei ras,

foarte răspândită la eucariote, de la drojdia de bere până la omLa om au fost identificate genele oncogene N-ras în cancerul

mamar, c-Ha-ras-2 în sarcoame şi c-K-ras-2 în cancerul de colon, rect şi plămâni

• Clasa a II-a (gene mutatorii şi înrudite) afectează indirect fenotipul celular prin acţiunea oncogenelor de clasa I sau a antioncogenelor, prin mecanisme încă insuficient cunoscute.

GENE ANTIONCOGENE (GENE SUPRESOARE DE TUMORI)

• Sunt gene care codifică sinteza unor proteine cu rol în menţinerea funcţiei celulare normale

• Sunt gene inactivatoare ale protooncogenelor• Proteina codificată de o asemenea genă se numeşte proteină

supresoare• Inactivarea genelor supresoare va duce la dezvoltarea unui

proces neoplazic• Se presupune că există peste 100 de gene supresoare, cele mai

bine studiate sunt genele p53, RB (implicate în retinoblastom la copil) şi genele TW (din tumora Wilms)

• În mod normal genele supresoare acţionează ca nişte bariere fiziologice împotriva mutaţiilor genomice şi a expansiunii unor clone celulare sau a metastazării celulelor maligne

GENA p53• Cea mai studiată genă supersoare în prezent este

gena p53 situată pe cromozomul 17• Această genă reprezintă prototipul de „ genă

supresoare de tumori”, fiind legătura moleculară dintre agenţii etiologici ai cancerului (fizici, chimici şi biologici) şi dezvoltarea procesului neoplazic

• În peste jumătate din toate tipurile de cancer apar mutaţii ale p53

• În mod normal proteina corespunzătoare genei p53 reglează punctele de control ale ciclului celular, repararea ADN-ului, plasticitatea genomică, diferenţierea celulară, moartea celulară programată (apoptoza)

GENA p53• Inactivarea p53 duce la o diviziune celulară

necontrolată, ADN-ul fiind cel mai vulnerabil la mutaţii în timpul acestui proces (moment critic pentru mutageneză)

• O condiţie favorizantă a procesului de mutageneză este reprezentat de creşterea vitezei de diviziune în celulele STEM

• Factorii care cresc rata diviziunilor în celulele STEM se numără: hormonii, excesul de calorii, inflamaţia cronică, substanţele chimice la nivele ciotoxice, etc

GENA p53• La om creşterea frecvenţei cancerelor odată cu vârsta

s-ar explica prin creşterea numărului de evenimente mutaţionale, având drept consecinţă activarea oncogenelor simultan cu pierderea unui număr de gene antioncogene

• Trebuie subliniată legătura directă dintre procesul de oncogeneză, apoptoză, cronobiologie, degenerescenţă celulară, creştere, proliferare şi senescenţă celulară, alături de rolul proteinelor Chaperone, virusuri şi prioni

• În prezent cancerul se consideră a fi o boală multifactorială în care toate aceste mecanisme se intrică şi se influenţează reciproc

CONTROLUL CICLULUI CELULAR

• - Factori extracelulari:

-factori de crestere

-factori mitogeni

-factori antimitogeni

-inductori ai diferentierii celulare

• - Factori intracelulari:

-cicline

-cdk - kinaze ciclin dependente

-proteine codate de gene supresoare ale tumorii:-p53, Rb-1

-PCNA - proliferating cell nuclear antigen

-gena myc

CARACTERISTICILE FENOTIPICE ALE CELULELOR MALIGNE

• Imortalitatea– Majoritatea celulelor diploide au o limita de viata in

culturi; de exemplu liniile de fibroblasti umani pot trai pana la 50-60 de diviziuni succesive (generatii), apoi viabilitatea populatiei scade si celulele se pot transforma spontan

– Celulele maligne, odata stabilizate in culturi, vor trai pentru un numar indefinit de generatii, daca sunt aprovizionate cu factori de crestere si nutrienti

– De obicei, aceste celule se modifica in timp, suferind schimbari cariotipice (de ex. cresterea numarul de cromosomi -poliploidie).


• Scaderea inhibitiei cresterii dependente de densitate• Scaderea cerintelor de factori de crestere• Pierderea capacitatii celulelor de ancorare de

suprafete• Pierderea controlului asupra ciclului celular si

rezistenta la apoptoza• Schimbari in structura si functiile membranei

celulare


• Aglutinarea celulelor transformate– Pierderea dependentei de ancoraj este una din

proprietatile cele mai asociate cu tumorigenicitatea

– Nu se stie ce alterare a functiei celulare provoaca pierderea acestei proprietati, dar se pare ca este legata de anumite proprietati ale membranei celulare

ONCOGENELE IMPLICATE ÎN BIOLOGIA

MOLECULARĂ A CANCERULUI MAMAR CLASA GENA LOCALIZAREA

CROMOSOMIALAPROTEINA

CODIFICATA

Factori de crestere

Int-2 11q3 FGF-like (molecula similara factorului de crestere fibroblastic)

Receptori pentrufactori de

crestere

c-erbB2 7p11 Receptor-like pentru EGF(factor de crestere

epidermal)

Proteine semnal K-rasN-ras

11p151p22

GTP-azaGTP-aza

Factoride transcriptie

c-myc 8q24 Factor de transcriptie omonim

Proteine neclasificate

Bcl-2 18q21 Proteina cu actiune antiapoptotica

GENE SUPRESOARE DE TUMORI IMPLICATE ÎN

FORME DE CANCER MAMAR EREDITAR ANTIONCOGENE LOCALIZARE

CROMOSOMOIALAFUNCTIE FORMA DE

CANCERMAMAR

EREDITAR

p53 17p13 Factor de transcriptie

Reparatia ADN

Apoptoza

Sindrom Li-Fraumeni

BRCA1 17q21 Reparatia rupturilor bicatenare ale ADN

Cancerul mamar

familial tip 1

BRCA2 13q12 Cancerul mamar

familial tip 2

APOPTOZA ŞI NECROZAONCOGENEZA

Documents

Curs Nr. 10 Apoptoza Si Necroza