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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Acortamiento de los telómerosHIPÓTESIS EXPLICATIVAS
(5' TTAGGG 3‘)
Envejecimiento y muerte celular 2. Envejecimiento celular
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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
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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
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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
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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
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APOPTOSISNECROSIS
CARACTERÍSTICAS MORFOLÓGICAS
Envejecimiento y muerte celular Tipos de muerte celular
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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
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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
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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
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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
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VÍA INTRÍNSECA
Envejecimiento y muerte celular Control de la apoptosis
apoptotic protease activating factor 1Apaf: