Necroptosi

LA MORTE CELLULARE PU0’ ESSERE CLASSIFICATA:
1. CARATTERISTICHE MORFOLOGICHE
apoptotica, necrotica, autofagica o associata alla
mitosi
2. CRITERI ENZIMATICI
con o senza coinvolgimento di nucleasi o di distinti
classi di proteasi come caspasi, calpaine, catepsine e
transglutaminasi
3. ASPETTI FUNZIONALI
programmata o accidentale, fisiologica o patologica
4. CARATTERISTICHE IMMUNOLOGICHE
immunogenica o non-immunogenica
LA NCCD (Nomenclature Committee on
Cell Death) È STATA FORMULATA PER
LA PRIMA VOLTA NEL 2005 e POI NEL
2009 ed INFINE NEL 2012.
Nella NCCD sono valutate le distinte
modalità di morte cellulare e sono
formulate definizioni allo scopo di
facilitare la comunicazione tra i diversi
scienziati ed accelerare la velocità delle
scoperte.
QUANDO UNA CELLULA E’
MORTA?
Morte cellulare programmata
(Programmed Cell Death, PCD)
Tipo I: apoptosi
Tipo II: autofagia
Tipo III: necroptosi
DEFINIZIONI DI MODALITA’ ATIPICHE DI
MORTE CELLULARE
•Cornification
•Catastrofe mitotica
• Anoikis
• Excitotoxicity
• Degenerazione Walleriana
• Paraptosis
• Pyroptosis
• Pyronecrosi
• Entosis
Cornification
Riguarda i cheratinociti
È funzionalmente legata alla generazione di uno strato corneo
dell’epidermide
È alterata ma non bloccata da inibitori della caspasi 14 e delle TG
EXCITOTOXICITY
Morte cellulare che avviene nei neuroni in presenza di
aminoacidi eccitatori, come il glutammato, che portano
all’apertura del canale N-metil-D-aspartato Ca2+
permeabile, seguita da aumento del Ca citosolico ed
attivazione di pathways letali di attivazione.
L’excitotoxicity si sovrappone ad altri tipi di morte come
apoptosi e necrosi (in relazione all’intensità dello stimolo
di innesco) e coinvolge l’MMP come evento critico.
DEGENERAZIONE WALLERIANA
Nel sistema nervoso ci sono forme addizionali meno
caratterizzate di catabolismo cellulare, come la
degenerazione Walleriana, in cui parte di un neurone o
assone degenerano senza coinvolgimento del corpo
cellulare.
Non è una forma di morte cellulare sensu stricto poiché
i neuroni degenerati rimangono vivi.
PARAPTOSIS
Il termine è stato originariamente introdotto per
descrivere una forma di PCD morfologicamente e
biochimicamente distinta dall’apoptosi.
È innescata dall’espressione dall’insulin-like growth
factor receptor I.
È
associata
ad
un’estensiva
vacuolizzazione
citoplasmatica e a rigonfiamento mitocondriale ma
senza altre caratteristiche morfologiche dell’apoptosi.
Non è inibita né dagli inibitori delle caspasi né
dall’overespressione delle proteine anti-apoptotiche
Bcl-2-like.
È regolata dalle MAPchinasi.
PYROPTOSIS
È stata descritta per la prima volta (2000, Brennan and Cookson)
nei macrofagi infettati con S. typhimurium
Forma di morte cellulare caspasi-1-dipendente associata con la
generazione di IL-1β e IL18.
I macrofagi trattati con LPS attivano la pyroptosis mediata dalla
proteina adattatrice ASC, che insieme con la caspasi-1 forma un
complesso citoplasmatico sopramolecolare conosciuto come
pyroptosoma.
Come si arrivi al rilascio di IL-1β e IL18 potrebbe essere
importante nelle reazioni immunitarie sia locali che sistemiche.
I
macrofagi
in
pyroptosis
esibiscono
caratteristiche
morfologiche tipiche sia dell’apoptosi che della necrosi.
PYRONECROSIS
Forma di morte cellulare necrotica indotta da Nalp3 e
ASC indotta nei macrofagi infettati con S. flexneri
associata con il rilascio di HMGB-1, caspasi-1 e IL-1β.
È implicata RIP1?
È importante nel sistema immunitario innato?
ENTOSIS
Originariamente descritta (2007, Overholtzer) come forma di
cannibalismo cellulare (cell in cell) nei linfoblasti di pazienti con
la malattia di Huntington.
Nuova modalità di morte cellulare in cui una cellula internalizza
una delle sue cellule vitali vicine, che quindi moriranno
all’interno del fagosoma.
Le cellule MCF-7, apoptosi e autofagia incompetenti perché
caspasi-3 e beclin-1 negative, sono le più efficienti
nell’attivarla.
Probabilmente è un pathway smascherato quando altre reazioni
cataboliche sono soppresse.
Non è inibita né da Bcl-2 né da z-VAD-fmk.
Le cellule internalizzate appaiono normali, scompaiono
successivamente attraverso degradazione lisosomale.
In alcuni casi esse si dividono o sono rilasciate.
CONCLUDENDO………
Sulla base di criteri morfologici ci sono 3 distinte vie di
catabolismo cellulare:
I. Apoptosi (forma di morte cellulare)
II. Autofagia (causa la distruzione di una parte di
citoplasma, ma principalmente evita la morte cellulare)
III. Necroptosi (forma di morte cellulare)
CRITICHE A QUESTA CLASSIFICAZIONE
1. Rilevanza fisiopatologica. Originariamente introdotta
sulla base di osservazioni su animali in sviluppo è stata
adottata per descrivere risultati di studi in vitro.
2. Cross-talk tra differenti tipi di morte cellulare. Ci
sono numerosi esempi in cui la morte cellulare mostra
caratteristiche sia dell’apoptosi che della necrosi. Allo
stesso modo nelle ghiandole salivari di D.
melanogaster la vacuolizzazione autofagica è
sincronizzata con i segni dell’apoptosi.
3. Criteri biochimico-funzionali dovrebbero sostituire i
criteri morfologici per classificare le modalità di
morte cellulare.
MECCANISMI DI MORTE
CELLULARE COINVOLTI
NEL PROCESSO TUMORALE
1. APOPTOSI
2. AUTOFAGIA
3. NECROPTOSI
4. ANOIKIS
5. CATASTROFE MITOTICA
3. NECROPTOSI
NECROPTOSI
INIZIATORI: RECETTORI DI MORTE (TNFR1, TNFR2, Fas)
FORMAZIONE DEL COMPLESSO I
-TNFα lega a TNFR1 e causa cambi nella porzione intracellulare, tra cui
il rilascio del silenziatore dei domini di morte (SODD);
-A livello intracellulare si forma il complesso i con l’ausilio di proteine
contenenti il DD (Death Domain) come TRADD, RIP1, FADD, diverse E3
ubiquitina ligasi (TRAF2/5) e inibitori dell’apoptosi (IAPs);
FORMAZIONE DEL COMPLESSO II
-Dopo deubiquitinazione RIP1 è rilasciato nel citosol e reclutato al
complesso II. TNFR1 è internalizzato.
-Il complesso II è formato da FADD, TRADD, RIP1 e caspasi-8
-Il complesso II può attivare apoptosi o necroptosi in relazione a RIP1.
FORMAZIONE DEL COMPLESSO NECROSOMA
-Composto da RIP1 e RIP3
-fosforilazione di RIP1 e RIP3
-Interazione RIP1 e RIP3 attraverso motivi omotipici (RHIM)
Il pathway di segnalamento della necroptosi
Esecuzione della necroptosi
Cross-talk tra apoptosi, necroptosi e autofagia
Necroptosi nei processi fisiologici e patologici
Ruolo regolatorio nello sviluppo del sistema immunitario:
regolazione della proliferazione delle cellule T e
sopravvivenza dei macrofagi
Risposta alle infezioni virali
Danno ai tessuti: pancreatite, ipossia, ischemia, infarto
del miocardio, tossicità (excitotossicity) nei neuroni.
Necroptosi e cancro: work in progress…..
Necroptosi difettosa in cellule di leucemia linfocitica
cronica.
Polimorfismi a singolo nucleotide di RIP3 sono stati
identificati nei pazienti con linfoma non-Hodgkin.
Mutazioni di CYLD (ubiquitin carboxyl- terminal
hydrolase) accellerano proliferazione e migrazione nelle
cellule cancerose epidermiche.
Accellera o aumenta la sensibilità delle cellule tumorali
ai trattamenti.
In conclusione….
La necroptosi svolge un ruolo importante
nella regolazione del sistema immunitario,
nel danno ai tessuti e nello sviluppo del
cancro.
L’induzione della necroptosi può fornire una
valida strada alternativa alla morte cellulare
nelle cellule tumorali, rappresentando quindi
uno ‘’strumento’’ per le terapie antitumorali
CATASTROFE MITOTICA
Modalità di morte cellulare che
• avviene durante o immediatamente dopo una mitosi
disregolata o fallita;
• può essere accompagnata da alterazioni morfologiche
come micronucleazione (cromosomi o frammenti di
cromosomi non ben distribuiti tra i nuclei fratelli) o
multinucleazione (presenza di due o più nuclei di taglia
simile o diversa, derivante da una deficiente separazione
durante la citocinesi);
• può avere sia morfologia apoptotica o necrotica;
Recentemente…. La catastrofe mitotica
potrebbe essere un pathway oncosoppressore
che precede ed è distinto dalla morte cellulare
o senescenza.
1. Iniziato da perturbazioni dell’apparato
mitotico;
2. Iniziato durante la fase M del ciclo cellulare
3. È parallelo all’arresto mitotico
4. Induce morte cellulare o senescenza
Markers cellulari e molecolari della catastrofe mitotica
Current Pharmaceutical Design 2010; 16:69-78
Il ruolo della catastrofe mitotica nel
trattamento clinico del cancro
ANOIKIS
Termine introdotto da Frish and Francis nel 1994 per
descrivere la risposta apoptotica delle cellule adese
all’assenza delle interazioni cellula-matrice.
Apoptosi indotta dalla perdita dell’adesione al substrato
o ad altre cellule.
I meccanismi molecolari di morte cellulare anoikisassociata corrispondono a quelli attivati durante la
classica apoptosi.
Resistenza all’anoikis: prerequisito
essenziale per la metastasi tumorale