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

CARACTERÍSTICAS FÍSICAS

1. Morfológicas (poco evidentes): 

Tamaño celular Forma y regularidadContacto

2. Acumulación de pigmentos de desgaste:

Lipofuscina (en neuronas y cardiomiocitos)Ceroides (en hepatocitos)

3. Acumulación de filamentos intermedios (queratinocitos)

2. Envejecimiento celularEnvejecimiento y muerte celular

Acumulación de lipofuscina

LÍMITE DE HAYFLICK: Número de divisiones necesarias para entrar en senescencia.

Experiencias de Hayflick

Células WI-38:

pase 20 pase 50Dr. Leonard 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

Envejecimiento y muerte celular

Antes hay signos de envejecimiento: tardan más en confluir, lo hacen irregularmente.

2. Envejecimiento celular

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.

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 más3. Mezcla de ambos cul vos → se subcul van 20 veces más y sólo quedan células femeninas (XX)

Conclusión: la duración limitada de la vida de las células es una propiedad intrínseca de las mismas

Envejecimiento y muerte celularExperiencias de Hayflick

Experiencia A

Experiencia B

¿Viven más las células viejas si se cultivan con céls jóvenes?

2. Envejecimiento celular

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

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 viejosNúcleos de céls. viejas + citoplastos jóvenes

Hipótesis: El factor regulador del envejecimiento está en el núcleo celular

Experiencias de HayflickEnvejecimiento y muerte celular

Experiencia

2. Envejecimiento celular

Acortamiento de los telómerosHIPÓTESIS EXPLICATIVAS

(5' TTAGGG 3‘)

Envejecimiento y muerte celular 2. Envejecimiento celular

3’5’

3’5’

3’5’

3’5’

3’5’

DNA replicadoRNA primer

A

B

C

Replicación del DNA

3’5’

3’5’

3’5’

3’5’

3’5’

Replicación de ADN

Eliminación de cebadores de ARNLigación de fragmentos de Okazaki

ADN replicadoARN cebador

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)

Acortamiento de los telómeros

2. Envejecimiento celularEnvejecimiento y muerte celular

HIPÓTESIS EXPLICATIVAS

Patología degenerativa:•Progeria (mutación gen laminas A/C)•Síndrome de Werner (mutación gen WRN de la helicasa)

Genes del envejecimiento

HIPÓTESIS EXPLICATIVAS

Envejecimiento y muerte celular 2. Envejecimiento celular

1. Fisiológica

2. Afecta a células individuales

3. No produce inflamación

4. No altera la estructura ni función

del tejido

APOPTOSIS

1. Accidental

2. Afecta a grupos de células

3. Se produce inflamación

4. Puede alterar la estructura y

función del tejido

NECROSIS

Tipos de muerte celular

CARACTERÍSTICAS GENERALES

Envejecimiento y muerte celular

5. Aumento del volumen celular

6. Orgánulos alterados

7. Condensación anómala de la

cromatina

8. Rotura de la membrana plasmática

9. Fagocitosis por céls. especializadas

NECROSIS

CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS

5. Disminución del volumen celular

6. Orgánulos bien conservados

7. Picnosis (marginación)

8. Fragmentación del núcleo y de la

célula en cuerpos apoptóticos

9. Fagocitosis por células hermanas

APOPTOSIS

Envejecimiento y muerte celular Tipos de muerte celular

APOPTOSISNECROSIS

CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS

Envejecimiento y muerte celular Tipos de muerte celular

Remodelación tisular durante el desarrollo embrionario de un ratón.Las células interdigitales (marcadas con un colorante verde brillante) mueren por apoptosis.

MUERTE CELULAR ‐ APOPTOSIS

Tipos de muerte celularEnvejecimiento y muerte celular

Activación de procaspasas por escisión

CASPASAS

Mediadores de la apoptosis

Sintetizadas como procaspasas

PROCASPASA:  Tres dominios

CASPASA ACTIVA

Cuatro dominios (2+2)

Activación de procaspasas

Control de la apoptosis

CASPASA: cisteín‐proteasa que hidroliza a su sustrato a nivel de un residuo de ácido aspártico

activación de procaspasas por escisión

procaspasas inactivas

caspasa activa

Pro-dominiosN-terminales

subunidad grande subunidad

pequeña

caspasaactiva

ESCISIÓN

2 sitios de corte

asp

asp

asp

asp

Envejecimiento y muerte celular

Tipos de caspasas:

Caspasas iniciadoras (8, 9, 10)Caspasas ejecutoras (3)

Desde las primeras etapas del desarrollo embrionario, las células sanas fabrican procaspasas y otras proteínas necesarias para la apoptosis

Activación de las caspasas en cascadacascada de las caspasas

caspasainiciadora

caspasas ejecutoras

escisión de laminas nucleares

escisión de proteínas citosólicas

Envejecimiento y muerte celular Control de la apoptosis

VÍA EXTRÍNSECA

Ligando Fas        Receptor Fas       Complejo de señalización (proteínas adaptadoras + caspasas iniciadoras)       APOPTOSIS

linfocito T citotóxico

ligando Fas

célula diana receptor Fas

procaspasa-8 o 10

proteínas adaptado-

ras

complejo de seña-lización caspasa-8 o 10

activada

activación de caspasas ejecutoras célula apoptótica

diana

Control de la apoptosisEnvejecimiento y muerte celular

VÍA INTRÍNSECA

Envejecimiento y muerte celular Control de la apoptosis

apoptotic protease activating factor 1Apaf: