ENVEJECIMIENTO Y MUERTE CELULAR

ENVEJECIMIENTO Y MUERTE CELULAR
1. Introducción
2. Envejecimiento celular. Experiencias de Hayflick
3. Muerte celular. Tipos:
3.1. Necrosis
3.2. Apoptosis
4. Control de la apoptosis
Envejecimiento y muerte celular
1. Introducción
ETAPAS DEL CICLO VITAL
1. Fecundación
2. Desarrollo embrionario
3. Nacimiento
4. Desarrollo postnatal
5. Madurez
6. Envejecimiento
7. Muerte
Editor: Fisicanet ®
Envejecimiento y muerte celular
2. Envejecimiento celular
CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
1. Morfológicas (poco evidentes): Tamaño celular Forma y regularidad
Contacto
2. Acumulación de pigmentos de desgaste:
Lipofuscina (en neuronas y cardiomiocitos)
Ceroides (en hepatocitos)
Acumulación de lipofuscina
3. Acumulación de filamentos intermedios (queratinocitos)
2. Envejecimiento celular
Envejecimiento y muerte celular
Experiencias de Hayflick
Los fibroblastos humanos normales en cultivo, se dividen durante un tiempo y finalmente mueren. Parece que el envejecimiento es una propiedad intrínseca de las células.
Experiencia:
Cultivo de tejido pulmonar embrionario, al alcanzar la confluencia se subcultiva. Mientras las células se dividen, se sigue subcultivando.
Al cabo de unos 50 subcultivos ya no se dividen, degeneran y mueren
Antes hay signos de envejecimiento: tardan más en confluir, lo hacen irregularmente.
LÍMITE DE HAYFLICK: Número de divisiones necesarias para entrar en senescencia.
pase 20
Dr. Leonard Hayflick
pase 50
Células WI-38:
2. Envejecimiento celular
Envejecimiento y muerte celular
Experiencias de Hayflick
Experiencia A
¿Viven más las células viejas si se cultivan con céls jóvenes?
Se utilizan tres tipos de cultivo:
1. Células masculinas (XY) en pase 40 → se subcul van 10 veces más.
2. Células femeninas (XX) en pase 10 → se subcul van 40 veces más
3. Mezcla de ambos cul vos → se subcul van 20 veces más y sólo quedan células femeninas (XX)
Experiencia B
Las células pueden ser congeladas a temperaturas muy bajas (nitrógeno líquido) y volver a vivir cuando se descongelan.
Céls. congeladas en el pase 20→ se descongelan y se pueden subcul var 30 veces más.
Céls. congeladas en el pase 40→ se descongelan y se pueden subcul var 10 veces más.
Conclusión: la duración limitada de la vida de las células es una propiedad
intrínseca de las mismas
Envejecimiento y muerte celular
2. Envejecimiento celular
Experiencias de Hayflick
Hipótesis: El factor regulador del envejecimiento está en el núcleo celular
Experiencia
Tratando las células con citocalasina B, expulsan el núcleo y se convierten en citoplastos, viables varios días. Después podemos trasplantar núcleos a citoplastos:
Núcleos de céls. jóvenes + citoplastos viejos
Núcleos de céls. viejas + citoplastos jóvenes
Sobreviven más las células con núcleos jóvenes (los núcleos sobreviven 50 subcultivos, independientemente de en que célula se encuentren).
Conclusión: En el núcleo se encuentra el reloj mitótico que determina el límite de la vida celular
Envejecimiento y muerte celular
2. Envejecimiento celular
HIPÓTESIS EXPLICATIVAS
Acortamiento de los telómeros
(5' TTAGGG 3‘)
2. Envejecimiento celular
Envejecimiento y muerte celular
HIPÓTESIS EXPLICATIVAS
Acortamiento de los telómeros
A
3’
5’
5’
3’
Replicación de
Replicación
delADN
DNA
B
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
Eliminación de cebadores de ARN
Ligación de fragmentos de
Okazaki
C
El ADN sólo se sintetiza de 5’ a 3’ (de 3’ a 5’ de la cadena molde)
En cada replicación se pierde el extremo 5’ (donde está el cebador)
Telomerasa (cél. germinales y cancerosas)
5’
3’
3’
5’
5’
3’
3’
5’
ADN replicado
replicado
DNA
RNA
ARN primer
cebador
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2. Envejecimiento celular
HIPÓTESIS EXPLICATIVAS
Genes del envejecimiento
Patología degenerativa:
•Progeria (mutación gen laminas A/C)
•Síndrome de Werner (mutación gen WRN de la helicasa)
Envejecimiento y muerte celular
Tipos de muerte celular
CARACTERÍSTICAS GENERALES
NECROSIS
APOPTOSIS
1. Accidental
1. Fisiológica
2. Afecta a grupos de células
2. Afecta a células individuales
3. Se produce inflamación
3. No produce inflamación
4. Puede alterar la estructura y
4. No altera la estructura ni función
función del tejido
del tejido
Envejecimiento y muerte celular
Tipos de muerte celular
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS
NECROSIS
APOPTOSIS
5. Aumento del volumen celular
5. Disminución del volumen celular
6. Orgánulos alterados
6. Orgánulos bien conservados
7. Condensación anómala de la
7. Picnosis (marginación)
cromatina
8. Fragmentación del núcleo y de la
8. Rotura de la membrana plasmática
célula en cuerpos apoptóticos
9. Fagocitosis por céls. especializadas
9. Fagocitosis por células hermanas
Envejecimiento y muerte celular
Tipos de muerte celular
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS
NECROSIS
APOPTOSIS
Envejecimiento y muerte celular
Tipos de muerte celular
MUERTE CELULAR ‐ APOPTOSIS
Remodelación tisular durante el desarrollo embrionario de un ratón.
Las células interdigitales (marcadas con un colorante verde brillante)
mueren por apoptosis.
Envejecimiento y muerte celular
Control de la apoptosis
Activación de procaspasas por escisión
CASPASA: cisteín‐proteasa que hidroliza a su sustrato a nivel de un residuo de ácido aspártico
CASPASAS
activación de
procaspasas por
escisión
Mediadores de la apoptosis
caspasa
activa
subunidad
grande subunidad
pequeña
Sintetizadas como procaspasas
PROCASPASA: Tres dominios
asp
asp
2 sitios
de corte
CASPASA ACTIVA
Cuatro dominios (2+2)
Activación de procaspasas
asp
asp
procaspasas
inactivas
ESCISIÓN
caspasa
activa
Pro-dominios
N-terminales
Envejecimiento y muerte celular
Control de la apoptosis
Activación de las caspasas en cascada
cascada de las caspasas
caspasa
iniciadora
Tipos de caspasas:
Caspasas iniciadoras (8, 9, 10)
Caspasas ejecutoras (3)
caspasas ejecutoras
Desde las primeras etapas del desarrollo embrionario, las células sanas fabrican procaspasas y otras proteínas necesarias para la apoptosis
escisión de
proteínas citosólicas
escisión de laminas
nucleares
Envejecimiento y muerte celular
Control de la apoptosis
VÍA EXTRÍNSECA
linfocito T citotóxico
ligando Fas
célula diana
receptor Fas
proteínas
adaptadoras
procaspasa-8 o 10
complejo
de señalización
caspasa-8 o 10
activada
activación de
caspasas
ejecutoras
célula apoptótica
diana
Ligando Fas Receptor Fas Complejo de señalización (proteínas adaptadoras + caspasas iniciadoras) APOPTOSIS
Envejecimiento y muerte celular
Control de la apoptosis
VÍA INTRÍNSECA
Apaf: apoptotic protease activating factor 1