Apoptóza. Veronika Žižková. Ústav klinické a molekulární patologie a Laboratoř molekulární patologie

HTML
DOWNLOAD

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Apoptóza. Veronika Žižková. Ústav klinické a molekulární patologie a Laboratoř molekulární patologie"

Miloslava Machová
před 9 lety
Počet zobrazení:

1 Apoptóza Veronika Žižková Ústav klinické a molekulární patologie a Laboratoř molekulární patologie

2 Apoptóza Úvod Apoptóza vs nekróza Role apoptózy v organismu Mechanismus apoptózy Metody detekce

3 Úvod - apoptóza Aktivní proces sebedestrukce, který je závislý na energii a vyžadující čas (12-24 h), byl definovaný morfologicky v roce 1972, geneticky v 80. letech Charakterizována: morfologicky jako karyorhexe, karyopyknóza degradací cytoskeletu + následnou změnou tvaru cytoplasmatické membrány (tzv. blebbing) kondenzací chromatinu fragmentací DNA (na 180 bp úseky) rozpadem buňky na apoptotická tělíska

letech Charakterizována: morfologicky jako karyorhexe, karyopyknóza degradací cytoskeletu + následnou

4 Úvod - apoptóza Apoptotická tělíska jsou fagocytována (okolními buňkami a makrofágy) a nedochází k zánětlivé reakci Geneticky regulovaný proces, při kterém dochází k aktivaci specifických proteas a nukleas Signály pro indukci apoptózy mohou být: vnější (hormonální impuls, nutriční deficience) vnitřní (fyzikální nebo chemické poškození DNA či endoplasmatického retikula UV, volné radikály, cytostatika, hypoxie, )

nukleas Signály pro indukci apoptózy mohou být: vnější (hormonální impuls, nutriční deficience) vnitřní

5 Nekróza Patologický a spontánní proces, který vyvolává zánětlivé odpovědi a je významný během mikrobiálních infekcí Příčiny vzniku mohou být např. mechanické, termické, elektrické, rentgenové, chemické, Chakterizována: jako rychlý proces (několik hodin), který je nezávislý na energii není geneticky regulována rychlým praskáním buněčné membrány atypickým tvarem jádra

mechanické, termické, elektrické, rentgenové, chemické, Chakterizována: jako rychlý proces

6 Apoptóza vs nekróza Kerr JF, Winterford CM, Harmon BV (1994): Apoptosis. Its significance in cancer and cancer therapy. Cancer 73(12): 3108

7 Apoptóza vs nekróza Apoptóza Děj fyziologický i patologický Aktivní proces vyžadující E Nástup je pomalý (hodiny) Nevyvolává zánět Aktivace kaspas Buňka se smršťuje Nekróza Děj vždy patologický Děj nezavislý na E Nástup je rychlý (sekundy, minuty) Způsobuje zánět okolí Bez aktivace kaspas Zvětšování objemu buněk

se smršťuje Nekróza Děj vždy patologický Děj nezavislý na E Nástup je rychlý

8 Apoptóza vs nekróza Normální buňka (a); Nekrotická buňka (b); Apoptotická buňka (c)

9 Apoptóza vs nekróza Syndaktylie porucha apoptózy Nekróza

10 Role apoptózy v organismu 1. Fyziologická funkce Ontogeneze, tvorba orgánů (a); kontrola počtu buněk (c); odstraňování některých orgánů (ztráta ocásku u žab, slinné žlázy u housenek) (b) a poškozených buněk (d) Baehrecke EH (2002): How death shapes life during development. Nature Reviews Molecular Cell Biology 3;

odstraňování některých orgánů (ztráta ocásku u žab, slinné žlázy u housenek) (b)

11 Role apoptózy v organismu 2. Patologická funkce Nadměrná apoptóza Degenerativní neurologické choroby (Parkinsonova choroba, Alzheimerova choroba) ischemické poruchy (infarkt myokardu) Toxické poškození jater AIDS Některé vývojové vady Nedostatečná apoptóza Nádorová onemocnění (karcinomy s mutací p53) Imunitní abnormality (alergie) Autoimunitní choroby (revmatoidní artritida) Infekce bakterie TBC, poxviry, herpesviry Některé vývojové vady

choroba) ischemické poruchy (infarkt myokardu) Toxické poškození jater AIDS Některé vývojové vady Nedostatečná

12 Mechanismus apoptózy VNITŘNÍ (mitochondriální) VNĚJŠÍ (receptorová) Cytochrom C modulátory Receptory smrti Kaspasa 9 efektory Kaspasa 8 Proteiny, DNA substrát Proteiny, DNA Smrt buňky výsledek Smrt buňky

13 Prokaspasa 8 Prokaspasa 8 Mechanismus apoptózy Kaspasy (Cysteinyl aspartate-specific protease) Neaktivní prekurzory jsou prokaspázy Aktivní forma vzniká proteolytickým štěpením prokaspas (v místě Asp) Prokaspasy se aktivují návzájem - kaskáda Mají specifické substráty Kaspasa 8

Aktivní forma vzniká proteolytickým štěpením prokaspas (v místě Asp)

14 Mechanismus apoptózy Proteiny rodiny Bcl-2 (klíčové regulátory apoptózy) Klasifikace dle počtu společných domén s Bcl-2 (BH: Bcl-2 homology) Podle aktivity se člení na antiapoptotické a proapoptotické Bcl-2 první nalezený člen této rodiny, antiapoptotický efekt Bax objeven na základě asociace s Bcl-2, proapoptotický efekt

aktivity se člení na antiapoptotické a proapoptotické Bcl-2 první nalezený člen

15 Mechanismus apoptózy Proteiny rodiny Bcl-2 (klíčové regulátory apoptózy)

16 Metody detekce apoptózy Světelná, fluorescenční a elektronová mikroskopie Zaměřená na detekci morfologických změn - apoptotická tělíska, kondenzace chromatinu, puchýřkování membrány

17 Metody detekce apoptózy Využití substrátů kaspas Detekce štěpení např. keratinu 18 (protilátka M30 proti štěpenému fragmentu), laminu B (inverzní průkazy) a transglutaminasy

18 Metody detekce apoptózy Změny DNA a změny na cytoplasmatické membráně Využití DNA žebříku nebo expozice fosfatidylserinu a vazby annexinu V

19 Aditivní materiály Patobiochemie buňky J. Masopust a kol., 2003 UK Praha Molekulární patologie Zdeněk Kolář a kol., Epava 2003 Článek Vesmír -

org/wiki/programmed_cell_death Patobiochemie buňky J. Masopust a kol.

20 Genová terapie

21 Genová terapie Genová terapie somatická genom nemocného je pozměněn, ale změna není přenášená do další generace Genová terapie zárodečná genom je změněn přímo ve vajíčku nebo spermii a změna je přenášená do dalších generací, zatím neprobíhá u vyšších obratlovců ani u člověka (celosvětové moratorium)

22 Genová terapie V současné době se většina úsilí orientuje na získané choroby, především na zhoubné nádory Genová terapie v léčbě nádorů: je jednodušší buňku zničit, než ji opravit (př. vyvoláním apoptózy) vzhledem k povaze onemocnění jsou pacienti ochotni podstoupit i nové postupy

23 Genová terapie Změna v jednom genu jednobodové mutace, např. srpkovitá anémie Multigenové poruchy mutace ve více genech, často se uplatňuje i vliv prostředí, např. cukrovka, rakovina Mitochondriální poruchy mutace v mitochondriální DNA je letální, např. poruchy řady orgánů Chromozomální abnormality ztráta či zmnožení celých či částí chromosomů, např. Downův syndrom

24 Metody doručení genu do tkáně Virální vektory Nevirální systémy Adenoviry Retroviry Lentiviry Herpes simplex virus Injekce čisté DNA přímo do nádoru Elektroporace Heat-shock Lipofekce Hybridní systémy

25 Metody doručení genu do tkáně

26 Nemoci léčené genovou terapií Onemocnění Defekt Cílové buňky Četnost Těžká imunodeficience (SCID) Hemofilie Cystická fibrosa Deficience na alfa antitrypsin adenin deaminasa buňky kostní dřeně 1: krevní faktor VIII a IX transmembránový regulátor CF játra, svaly 1: plicní alveoly 1:2 500 rozedma plic plicní alveoly 1:3 500 Rakovina nespecifický mnoho 1:4 Neurologické nemoci degradace neuronů neurony v mozku 1:250 Kardiovaskulární onemocnění arterosklerosa cévní endotel 1:2

27 Těžká imunodeficience (SCID) SCID (severe combined immunodeficiency) Jedna z forem se projevuje nedostatkem aktivního enzymu adenosin deaminasy (ADA) a to vede ke zpomalení dělení rychle proliferujících buněk (např. T-lymfocyty) U pacientů je omezena funkce imunitního systému Bubble boy David Vetter ( )

28 Těžká imunodeficience (SCID) Od 80.let se léčí transplantací kostní dřeně 1986 injekce hovězí ADA stabilizované PEG intramaskulárně (PEG-ADA, nutno opakovat každé 2 týdny), často končí hemofilií 1990 první pokus genové terapie na člověku 4 letá Ashanti DeSilva, její T-lymfocyty byly upraveny ex-vivo normálním ADA s využitím vektoru bio3400.nicerweb.com

29 Těžká imunodeficience (SCID) 2002 dalších 6 chlapců podstoupilo genovou terapii ex-vivo, u 4 z nich se stav výrazně zlepšil, u 2 z nich však propukla leukémie Pokusy jsou dnes pozastaveny a zdokonaluje se metodika, kdy transgen se zabudovává do genomu T-lymfocytu do blízkosti onkogenu

30 Hemofilie Je geneticky podmíněná choroba projevující se poruchou srážlivostí krve Existují 2 typy A (absence faktoru srážlivosti VIII; 1:10 000) a B (absence faktoru srážlivosti IX; 1:70 000) 2011 šesti mužům trpícím hemofilií typu B byl injikován adeno-asociovaný virus nesoucí transgen F9. Čtyři z nich mohli injekce se srážecími faktory vysadit úplně, u 2 došlo alespoň k prodloužení aplikace injekcí

31 Cystická fibróza 1989 objeven gen CFTR, jehož poškození vyvolává CF + objevena i 1. konkrétní mutace (dnes je známo asi různých typů) Chorobu vyvolává porucha iontového kanálu, který zajišťuje transport chloridových iontů přes epitely U lidí se zavedla jako pomocná léčba sprejování adenoviru nesoucího trangen CFTR do nosu

32 Rizika genové terapie 1999 první případ úmrtí po genové terapii Jesse Gelsinger ( ) trpěl deficiencí ornitin transkarbamylasy (OTC) 50 % dětí s OTC umírá do 1 měsíce po porodu J.G. měl lehčí formu OTC, kterou lze léčit medikamenty a dietou

33 Děkuji za pozornost!

Podobné dokumenty

Molekulární mechanismy diferenciace a programované buněčné smrti - vztah k patologickým procesům buněk. Aleš Hampl

Molekulární mechanismy diferenciace a programované buněčné smrti - vztah k patologickým procesům buněk Aleš Hampl Tkáně Orgány Živé buňky, které plní různé funkce (podpora struktury, přijímání živin, lokomoce,