Apoptosi e antitumorali

Corso in Basi biochimiche dell’azione dei farmaci
Chimica e Tecnologia Farmaceutiche (DM 270)
Dipartimento di Farmacia di Pisa
L’APOPTOSI E I FARMACI ANTITUMORALI
Alessandro Finucci
Matricola 470284
Pisa,
Pisa, 27/03/2014
APOPTOSI: DEFINIZIONE
L’apoptosi
L’apoptosi costituisce una sequenza di eventi che, una volta innescati, conducono
a morte una cellula. La cellula stessa partecipa attivamente a determinare gli eventi
Che ne producono la morte. L’apoptosi
L’apoptosi si può quindi definire come MORTE CELLULARE
PROGRAMMATA,
PROGRAMMATA, la quale contribuisce al mantenimento del numero di cellule di un
Sistema, preservandone quindi l’omeostasi.
esempi del ruolo svolto dall’apoptosi
dall’apoptosi:
apoptosi
• Ontogenesi del sistema nervoso centrale
• Sviluppo embrionale
DIFFERENZE CON LA NECROSI
La necrosi consiste nella morte cellulare dovuta a un trauma subito dalla cellula
(quindi la cellula non partecipa attivamente al processo). La necrosi è quindi una
morte cellulare non naturale e causa effetti nocivi all’organismo. Può essere
causata da:
• Anossia
• Ischemia
• Esposizione al calore
• Azione di veleni e tossine
Una cellula che muore per necrosi va incontro a un rigonfiamento rapido e
Incontrollato, finendo per scoppiare. Il suo contenuto intracellulare fuoriesce
nell’ambiente extracellulare dando luogo a una risposta antiinfiammatoria,
caratterizzata dall’aumento del flusso sanguigno nell’area interessata, dall’afflusso
di leucociti e dal rilascio e dal rilascio di molecole che mediano la risposta
Antiinfiammatoria. Tutto questo non avviene nel processo apoptotico.
apoptotico.
La cellula apoptotica perde contatto
con le cellule circostanti (azione dovuta
alle CASPASI;
CASPASI;
Il nucleo subisce una degradazione, si
hanno il taglio della lamina e della
cromatina (questa a opera delle
endonucleasi)
endonucleasi) e la condensazione in
corpi addossati al nucleolemma.
nucleolemma.
Granuli di cromatina degradata si
spostano verso la periferia;
raggiungendo la membrana plasmatica.
Qui vengono circondati da evaginazioni
della stessa membrana, conferendo alla
cellula un aspetto a bolle (BLEBS
(BLEBS);
BLEBS);
Queste BLEBS si staccano dal corpo
cellulare dando origine ai CORPI
APOPTOTICI.
APOPTOTICI.
Questi vengono poi fagocitati dai
macrofagi delle cellule vicine.
Processo biochimico dell’apoptosi
Un ruolo fondamentale nel processo apoptotico è svolto dalle caspasi .
Queste rappresentano una famiglia di enzimi caratterizzati dalla capacità
di tagliare i loro substrati polipeptidici al livello di un residuo di acido aspartico.
Sono quindi delle proteasi e nel loro sito attivo presentano un residuo di cisteina.
Normalmente le caspasi sono normalmente soppresse
dalla proteina IAP.
Apoptosi
Via Estrinseca
TNF (Tumor
(Tumor
Necrosis Factor)
Factor)
FasFas-L (recettore
appartenente
alla famiglia dei
TNF)
Via Intrinseca
Ruolo svolto
dalla famiglia
proteica BclBcl-2
Via Estrinseca e Via Intrinseca dell’apoptosi
Recettore Fas
•
Il Fas presenta un DD (death domain);
domain);
•
L’interazione ligando – recettore fa si che il DD si vada a legare con alcune
proteine adattatrici (FADD,
(FADD, TRADD, RIP)
RIP)
•
Queste proteine presentano, nella regione N-terminale,
terminale, un dominio DED
(death effector domain), il quale, dopo il legame delle proteine al DD, va ad attivare,
tramite taglio proteolitico, le procaspasi -8 e -10;
•
Queste sono caspasi INIZIATRICI,
INIZIATRICI, non degradano direttamente i substrati proteici
cellulari, bensì si occupano di attivare le caspasi ESECUTRICI,
ESECUTRICI, le “vere” responsabili
della morte cellulare.
•
Prende così vita un processo di amplificazione enzimatica che rende la morte
rapida ed efficiente.
Proteine Bcl-2
La famiglia proteica BclBcl-2 (B-cell limphoma 2) è la protagonista della via intrinseca
dell’apoptosi
dell’apoptosi.
apoptosi. Questa regola la permeabilità della membrana mitocondriale esterna e
Comprende membri propro- ed antiapoptotici.
antiapoptotici.
• Quando i segnali di sopravvivenza prevalgono le proteine trans membrana
proapoptotiche (BAX, BAK)
BAK) vengono legate ed inibite dai membri antianti-apoptotici (BclBcl-XL,
XL,
BclBcl-2, BclBcl-w);
• Quando prevalgono i segnali di morte BAX e BAK questi formano oligomeri che
apoptosi,
permettono la fuoriuscita di fattori in grado di innescare l’l’apoptosi
apoptosi, quali: citocromo c,
SMAC/DIABLO, endonucleasi G.
Il citocromo c lega APAFAPAF-1 e la procaspasiprocaspasi-9 in un complesso chiamato apoptosoma.
apoptosoma.
La formazione dell’apoptosoma
dell’apoptosoma fa si che la caspasicaspasi-9 vada ad attivare la caspasi
effettrice caspasicaspasi-3.
Terapia Neuroblastoma
• Tumore neuroendocrino maligno che colpisce soprattutto neonati e bambini.
bambini
deriva da cellule della cresta neurale, da cui prendono origine la midollare del surrene
e i gangli del sistema nervoso e simpatico.
simpatico
• I farmaci usati in terapia sono la DOXORUBICINA e l’ETOPOSIDE, i quali generano una
rapida apoptosi nelle cellule del neuroblastoma. Questa loro azione è dovuta al fatto che
inibiscono la TOPOISOMERASI II di queste cellule.
Inibizione topoisomerasi
Danno cellulare
P53
La P53 favorisce il rilascio del citocromo c dal mitocondrio e permette così che
l’apoptosi
l’apoptosi abbia il suo corso tramite la via intrinseca.
intrinseca
Sarcoma di Ewing
Sarcoma delle ossa, compare in età
adolescenziale e nei giovani adulti. Molto
raro dopo i 30 anni e nell’età neonatale.
Esiste una terapia chemioterapica con
ACTINOMICINA D ed ETOPOSIDE prima di
effettuare un intervento chirurgico.
Lo studio cercava di capire se i due farmaci
avessero un meccanismo che fosse
dipendente dalle caspasi.
caspasi.
Anticancer Research 24 (2004); 145-150
Complessità del meccanismo apoptotico
Bibliografia
• Acta Pharm.
Pharm. 53 (2003) 151151-164
• Anaesthesia,
Anaesthesia, 55 (2000) 10811081-1093
• Cardiovascular Research 45 (2000) 528528-537
• Anticancer Research 24 (2004) 145145-150
• Molecular Cancer Therapeutics 1 (2002) 679679-686