1. Bases Moleculares del Cáncer Aplicación a la Patología Tumoral Hospital Lluis Alcanyis Servicio de Patología Xátiva-Valencia Desregulación de Apoptosis en Cáncer Marcos Martínez Banaclocha

2. - Concepto de apoptosis - Mecanismos y vías de apoptosis - Funciones de la apoptosis - Otros tipos de muerte celular - Regulación de apoptosis - Desregulación de apoptosis en cáncer Apoptosis y Cáncer

3. Kerr y colaboradores: muerte celular morfológicamente distinta de la necrosis, que no provoca respuesta inflamatoria asociada. ¿ Apoptosis ? Br J Cancer 1972; 26: 239

4. Diferencias entre necrosis y apoptosis Necrosis Apoptosis

5. Condensación y marginación de la cromatina Condensación citoplasmática Formación de burbujas Fragmentación nuclear Fagocitosis Cuerpos apoptóticos Célula fagocítica Nucleo de la célula fagocítica

6. DAPI (4', 6- d i a midino-2- p henyl i ndole) Anti-phospho-Histone Anticuerpo H2B (Ser14) Características morfológicas de la apoptosis Sentido de la electroforesis Formación de burbujas citoplasmáticas Patrón en escalera Apoptosis The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

7. Degradación del ADN nuclear 1000 pb 800 600 400 200 Endonucleasas Nucleosomas ADN internucleosómico Nucleofilamento Mono-Oligonucleosomas ADN en escalera

8. Extracitoplasmática Intracitoplasmática Composición de los fosfolípidos de membrana Translocasa Flopasa Fosfatidilserina Espacio extracelular Translocación de PS al exterior de la membrana citoplasmática Anexina Calreticulina Fosfatidilserina

10. Principales vías de apoptosis Intrínseca (activada por estrés o mitocondrial): Depende de la liberación mitocondrial de citocromo c Extrínseca (vía de los receptores de la muerte): No depende de la liberación de citocromo c Vía citotóxica (Perforina/granzima): Utilizada por los linfocitos T citotóxicos y células NK

11. Vía extrínseca Vía intrínseca Citotóxica Degradación del ADN Ligando Proteínas intracelulares Citocromo c Granzima B Caspasas 3, 6, 7

13. Membrana externa Membrana interna Vía intrínseca (mitocondrial) Citocromo c Célula normal Progresión de la apoptosis The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

14. Formación del complejo Apaf-1, dATP , citocromo c y procaspasa 9 (Apoptosoma) Caspasa 9 The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

15. Vía extrínseca (receptores de muerte) Procaspasa 8 Caspasa 8 Vía común o de ejecución Caspasas -3, -6,-7 Fas L Apo2L TNF-  Apo3L Adaptadores

16. Vía citotóxica (Perforina/granzima) Célula tumoral Immunol Rev 2003; 193: 31 Canales de perforina Perforina polimerasa CD8 Monómeros perforina

17. Vía citotóxica (Perforina/granzima) Immunol Rev 2003; 193: 31 Granzima B Granzima B Caspasa 3 Bid Citocromo c Perforina

18. Funciones de la apoptosis a) Desarrollo embrionario b) Homeostasis del organismo c) Defensa frente a células dañadas o neoplásicas

19. La apoptosis permite eliminar el exceso de células que se produce en las fases tempranas del desarrollo embrionario. Su defecto puede conducir a malformaciones. a) Desarrollo embrionario The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

20. Participa en la continua remodelación y maduración de todos los órganos y tejidos. La apoptosis de las células que proliferan y pierden su contacto con la membrana basal, permiten el desarrollo y maduración de conductos mamarios. b) Homeostasis del organismo Membrana basal Células basales Caspasa 3 activada . The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

23. En la autofagia la célula digiere sus propias estructuras, mediante autofagolisosomas en respuesta a la ausencia de nutrientes esenciales La catástrofe mitótica media la autodestrucción celular cuando el daño en el material genético es muy severo. Nat Cell Biol 1999; 1: 461

24. DAPI B-tubulina Solapamiento Paraptosis Vacuolización citoplasmática con edema progresivo de las mitocondrias y del retículo endoplásmico sin condensación de la cromatina.

25. Apoptosis y cáncer En 1984, se descubre que los linfocitos B del linfoma folicular presentan la t(14;18) que extendía la vida media de los linfocitos B neoplásicos como consecuencia de la sobreexpresión de una proteína denominada Bcl-2 (B-cell lymphoma/leukemia-2). bcl-2 fue el primer gen anti-apoptótico clonado en una célula de mamífero, así como el primer oncogen que ejercía sus efectos sobre muerte celular en lugar de sobre proliferación celular. Además, el hecho de que el gen bcl-2 fuera homólogo del gen ced- 9 de un nematodo indicaba que el proceso de apoptosis se había conservado durante la evolución. C. elegans Science 1984; 226: 1097

26. CANCER Células normales Células con inestabilidad genética Células con excesiva inestabilidad Inhibición apoptosis Inhibición de apoptosis y cáncer Catástrofe mitótica The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

27. Regulación de apoptosis • Familia Bcl-2 • Familia IAPs • p53 y proteínas asociadas

28. Estructura y función de la familia Bcl-2 p53 upregulated Cierran Abren el canal The Biology of Cancer (Garland Science 2007) Anti-apoptosis Pro-apoptosis

29. Regulación de la vía mitocondrial Citocromo c Bax Bax Bax Bax Bak Bak Bak Bak BH3 BH3 Caspasas Apoptosoma BH3 BH3 Cell 2002; 111: 331 Bcl-2 BH3 Bcl-2 BH3

30. Bcl-2 Bcl-2+ BH3-only BH3-only Bax Regulación intermolecular e intramolecular de las proteínas de la familia Bcl-2 Bcl-2 Molecular Cell 2005; 17: 525

31. Las señales intracelulares que alteran el balance entre proteínas pro-apoptóticas ( Bax, Bak, Bim, BH3 ) y anti-apoptóticas ( Bcl-2, Bcl-xl, Bcl-w ) en la superficie de las mitocondrias pueden conducir a malformaciones y/o cáncer. Desregulación de la vía mitocondrial The Biology of Cancer (Garland Science 2007)

32. Estructura y función de las IAPs Survivina Procaspasas caspasas Annu Rev Cell Dev Biol 2005; 21: 35

33. Desregulación de la apoptosis: Familia Bcl-2 e IAPs Inhibidores de la apoptosis: IAPs caspasas -3, 6, 7 Anti-apoptosis: Bcl-2; BclXL Pro-apoptosis: Bax; Bad; Bim procaspasas -3, 6, 7 Mem. mitocondrial externa Mem. mitocondrial interna Citocromo c Apaf-1 canal cerrado canal abierto Smac/diablo procaspasa 9 caspasa 9 apoptosoma apoptosis /CANCER

34. membrana plasmática célula citotóxica citocromo c Granzima B Apaf-1 CANCER/ apoptosis Ligando Receptor procaspasas apoptosoma procaspasas caspasa 8 caspasa 10 caspasa 3 caspasa 8 Desregulación de apoptosis y cáncer

35. Survivina apoptosis /CANCER Parada celular G1/S p53 , survivina y familia Bcl-2 Daño del ADN X Nat Rev Cancer 2002; 2: 647