Universitatea Academiei de Ştiinţe a Moldovei

Facultatea : Ştiinte ale Naturii

Specialitatea: Biologie Moleculară

Referat la biologia celulara pe tema:

Senescenta celulara

A efectuat :

Profesor: L. Andronic

Chişinău, 2012

Senescenta celulara

Dupa maturarea totala a unui organism, incepe procesul imbatranirii, acesta reprezentand inexorabilul declin al capacitatii de mentinere a homeostaziei fiziologice. Imbatranirea reprezinta pierderea treptata a masei celulare dintr-un organism, prin apoptoza controlata genetic. Pierderea celulara prematura sau excesiva, in cursul unui proces de imbatranire precoce(de ex. Sindromul Werner), poate duce la disfunctie de organ sau boala.

Este un  fenomen prin care celulele diploide pierd capacitatea de a se divide, in culturi de celule acest numar de diviziune este in jur de 50, dar multe celule devin batrane inainte de aceasta, deoarece ADN este mutant si afectat de diferiti radicali. Acest fenomen de senescenta celulara este cunoscut si sub forma de limita lui Hayflick. Procesul normal de imbatranire evolueaza treptat catre senescenta, iar senescenta este stadiul final al imbatranirii, cand celulele nu mai prolifereaza, ele devenind rezistente atat la proliferare, cat si la apoptoza.

Imbatrinirea celulara:

• ¯ volumul celulei,

• ¯ ritmul mitotic

• coeficientul de celule moarte

• modificări nucleare:

– condensarea nucleilor

– hipercromie

– picnoze nucleare

– fragmentare – cariorexis

– carioliză

• Modificari citoplasmatice

– scaderea bazofiliei citoplasmei

– lipide si pigmenti

– vacuolizarea citoplasmei.

Viaţa majorităţii celulelor din organism poate fi împărţită în patru faze: funcţionare normală, îmbătrânire, agonie şi moarte celulară. Dintre modificările ce apar în perioada de îmbătrânire a unei celule, se numără: scade volumul celular, nucleul se retractă sau se poate fragmenta, se modifică numărul de organite celulare. Două evenimente importante sunt legate, în general, de îmbătrânirea unei celule: scăderea masei celulare şi scăderea potenţialului proliferativ. Moartea celulară se produce instantaneu, deci, se pot observa doar modificări post-mortem, datorate eliberării enzimelor celulare (lizozom).

Agonia celulară

• Modificări:

– nucleare

– ale organitelor citoplasmatice

– figuri mielinice

– modificări ale pseudopodelor

Moartea celulară

• Este instantanee.

• Post mortem celula are formă:

– rotundă

– retractarea pseudopodelor

– colorarea difuza a nucleului si citoplasmei

– umflarea şi dispariţia mitocondriilor

– pignoza ,cariorexis, carioliza nucleara

• Are loc eliberarea enzimelor lisosomale şi digestia lisosomală a componentelor celulare sunt semne certe a morţii celulare

Necroza

• Moarte accidentala care survine brutal in conditii de anoxiece apare in urma:

– Infarctelor:

• miocardic

• renal

• Intestinal

– Arsuri

– Degeraturi

• Activarea enzimelor lisosomale

– Distrug celula

– Distrug celulele invecinate - inflamatia

Ipoteze privind inbatranirea si moartea celulara

• Teoria erorilor:

• consideră că îmbătrânirea celulară este consecinţa acumulării unor defecte în replicarea ADN.

• Teoria virusului integrat care se activează în anumite condiţii. Nu poate explica durata de viaţă diferită a celulelor.

• Nu poate explica durata de viata diferita a celulelor:

– neuroni

– celule musculare

– celulele ce secreta zimogenul in stomac

Teoria morţii programate

• fiecare celulă are înscris în programul ei o anumită durată după care se declanşează apoptoza.

• culturile de fibrobaşti mor după 50 de diviziuni indiferent cât s-ar schimba mediul de cultură.

• la fiecare 10 ani nr. de diviziuni scad cam cu 0,2/ an.

• dacă se îngheaţă cultura în N2 lichid la dezgheţare cultura parcurge exact nr. de cicluri care iau mai rămas.

• fenomenul nu poate să fie explicat prin acumularea de produşi toxici.

• descifrarea mecanismelor apoptozei poate duce la declanşarea apoptozei la celulele maligne Þ moartea acestora.

Cauzele îmbătrânirii celulare

Cauzele pot fi extrinseci – influenţa mediului şi a stilului de viaţă şi intrinseci – proces de îmbătrânire determinat genetic. În funcţie de aceşti factori determinanţi au apărut diverse teorii privind cauzele îmbătrânirii celulare. Există teorii pasive, care consideră îmbătrânirea ca fiind consecinţa acumulării de erori în celulă, din pricina stilului de viaţă şi a mecanismelor ineficiente de reparare şi există teoriile active, care afirmă că îmbătrânirea este un proces activ, programat genetic.

Rata de supraviețuire este o teorie pasivă. Se bazează pe legătura dintre rata metabolică şi rata îmbătrânirii, la diferite specii de animale. Folosirea energiei pentru funcţionarea celulei este un proces biologic, esenţial vieţii, dar care are şi consecinţe mai puţin dorite. S-a demonstrat pe animalele de experienţă că rata metabolică este invers proporţională cu durata de viaţă.

O altă teorie, pasivă, sugerează implicarea radicalilor liberi în procesul îmbătrânirii. Deşi au o durată de viaţă scurtă (radicalii liberi de oxigen), se cunosc efectele negative pe care le au asupra nucleului şi a ADN-ului. Dintre efectele citotoxice ale radicalilor liberi, putem aminti oxidarea lipidelor, care poate altera membrana celulei. În mod normal, organismul dispune de sisteme de apărare împotriva radicalilor liberi, cele mai importante fiind situate intracelular. Aceste sisteme previn formarea radicalilor (cele primare) sau limitează efectele citotoxice ale acestora (cele secundare). Datorită situării intracelular a acestor sisteme, radicalii liberi formaţi în spaţiul extracelular, au o durată de viaţă mai lungă şi o posibilitate mai mare de a exercita efecte citotoxice.

Degradarea proteinelor alterate

În celulele senescente acest proces este diminuat, mai ales în unele ţesuturi precum muşchiul cardiac şi scheletic, ficat sau creier. Acumularea proteinelor alterate în celulă determină scăderea activităţii acesteia, iar în final, moartea celulară.

Teorii active

O teorie propusă de Olovnikov afirmă că celulele îşi replică complet cromozomii, dar după un anumit număr de diviziuni telomerele încep să se piardă (telomerele sunt situate la capetele cromozomilor).  Ipoteza scurtării telomerelor este un bun exemplu al faptului că teoriile pasive şi cele active sunt într-o legătură. Numărul de diviziuni celulare poate creşte datorită intensificării ratei metabolice.

O altă teorie afirmă existenţa unei anumite gene (sau mai multe), care este activată după un anumit număr de diviziuni celulare şi programează celula pentru îmbătrânire. 

Toate aceste teorii, încearcă să determine o cauză a îmbătrânirii organismului. Dacă se va putea determina o cauză exactă a îmbătrânirii celulare, atunci toate eforturile vor fi concentrate asupra găsirii unei metode de îndepărta acea cauză şi să rămânem tineri pentru totdeauna.