Apoptose eller programmeret celledød. Hvordan går det?

Apoptose (græsk apoptose - bladfald) er en proces med programmeret celledød, det er et helt naturligt fænomen, der tillader fjernelse af unormale, beskadigede og brugte celler fra kroppen. Det er værd at finde ud af, hvad det præcist er, om apoptose er skadeligt, hvornår det opstår, og hvilke processer der fører til det.

Indholdsfortegnelse:

1. Indledning af apoptose
2. Forløbet af apoptose
3. Apoptosekontrol
4. Apoptose og sygdomme

Apoptose er en fysiologisk og naturlig proces, der løber kontinuerligt i enhver sund organisme, den er afgørende for, at organismen fungerer korrekt. Takket være apoptose har kroppen evnen til at kontrollere antallet og kvaliteten af ​​celler. Denne proces, kendt som programmeret celledød, fører til eliminering af beskadigede, inficerede eller unødvendige celler, hvilket sikrer en balance mellem dannelsen af ​​nye celler og ødelæggelsen af ​​gamle celler.

Forstyrrelser i løbet af apoptose har en meget negativ effekt, der er sygdomme, hvis forebyggelse og behandling er meget vanskelig - kræft, autoimmune sygdomme. Måske bliver nye behandlingsmetoder, der muliggør processen med apoptose i kræftceller, en effektiv behandlingsmetode.

Det samlede antal celler i kroppen er strengt bestemt og konstant, enhver længerevarende ændring i deres antal kan have en negativ indvirkning på vores helbred, hvorfor kroppen stræber efter at opretholde en balance mellem ødelæggelsen af ​​celler og dannelsen af ​​nye. Celledødsprocessen kan forekomme på flere måder, hvoraf de vigtigste er:

• Nekrose (nekrose) - er forårsaget af eksterne faktorer: kemisk, mekanisk, fysisk. Det er en patologisk, unormal proces, som kroppen ikke har kontrol over. I løbet af dette ødelægges hele grupper af celler, og konsekvensen af ​​denne skade er udviklingen af ​​den inflammatoriske proces.

• Apoptose (programmeret celledød) er meget forskellig, processen er helt normal, fysiologisk, påvirker individuelle celler og er vigtig i en normalt fungerende organisme.

• Autophagy - involverer cellen fordøje sig selv med sine egne enzymer.

På trods af sin negative indvirkning er apoptose et normalt, regelmæssigt fænomen, det sigter mod hele organismen, hvilket tillader udskiftning af ineffektive, udslidte celler med nye. De fjernede celler er hovedsageligt celler, der kan blive farlige for værten, fx kræft eller neoplastisk.

Således hjælper apoptose med at opretholde homeostase, dvs. organismens balance. Processen med programmeret celledød er et meget komplekst fænomen, der involverer snesevis af enzymer og proteiner. Tidspunktet for dets forekomst er heller ikke utilsigtet, det bestemmes af mange signalveje, der aktiveres som et resultat af celleskader: dets organeller eller genetisk materiale.

Læs også: Martwica - hvad er det? Typer af nekrose

Indledning af apoptose

Aktivering af apoptose er forbundet med aktivering eller inhibering af virkningen af ​​visse proteiner (pro og anti-apoptotiske), der konstant er til stede i cellen. Den måde, processen foregår på, afhænger af typen og stimulus, der udløser apoptose. Indvielse er den første indledende fase, hvor signalveje, der fører til udviklingen af ​​processen med programmeret død, aktiveres.

Den vigtigste af dem er den såkaldte interne vej, hvor mitokondrier spiller en dominerende rolle, og den eksterne, dens udløsere er signaler uden for cellen:

• mangel på vækstfaktorer, hormoner
• stigning i koncentrationen af ​​nogle cytokiner (molekyler produceret af lymfocytter)
• interaktioner med naboceller
• fysiske faktorer
• næringsstofmangel.

I tilfælde af den eksterne vej virker miljømæssige stimuli på receptorer placeret i cellemembranen (de såkaldte dødsreceptorer), som udløser en kaskade af intracellulære signaler, der fører til apoptose.

I tilfælde af den indre vej spiller mitokondrier en nøglerolle. Efter deres skade af forskellige faktorer udtrykkes pro-apoptotiske proteiner i disse organeller, som igen beskadiger mitokondriernes funktion og forhindrer energiproduktion.

Derudover forårsager denne skade frigivelse af et protein fra mitochondrion - cytochrom, hvilket bidrager til en stigning i koncentrationen af ​​calciumioner i cellen. At øge mængden af ​​denne ion er en udløser for apoptose.

Forløbet af apoptose

Overgangen fra en celle til apoptose kan genkendes ved at observere dens adskillelse fra andre, det er det første trin i denne proces. Det skyldes elektrolytskift, celle dehydrering og ændringer i dens form. Derefter er cellekernen fragmenteret, og de såkaldte apoptoriske legemer dannes, disse er celleaffald, der vil blive absorberet af naboceller eller "spist" af makrofager. Et sådant apoptoseforløb får cellen til at blive "lydløst" fjernet og forårsager ikke udviklingen af ​​en generel reaktion - betændelse.

Som nævnt er forskellige enzymer involveret i denne proces: caspaser, der fordøjer proteiner indeholdt i kernen og cytoplasmaet, transglutaminaser og endonukleolytiske enzymer, der er ansvarlige for at skære DNA. Forløbet af hele destruktionsprocessen (udførelse af apoptose) kan opdeles i flere faser:

1. Kontrolbeslutningsfasen - den består i at overføre information til cellekernen om aktiveringen af ​​reparationsmekanismer eller deres opgivelse og påbegyndelsen af ​​celledisintegrationsprocessen. Caspases, BID og BAX proteiner deltager i denne proces, og T-lymfocytter frigiver granzymer inde i cellerne, som blandt andet frigiver calciumioner, der stimulerer apoptose.

2. Eksekutiv fase - i dette trin udvikler caspaser deres fulde funktion - de ødelægger cellulære proteiner - strukturelle og enzymatiske:

• DNA-polymerase og DNA-kinase, der forhindrer reparation af nukleinsyrer
• laminer, der beskadiger kernemembranen.

I denne fase finder dehydrering af cellen sted, yderligere ændringer i form og størrelse, DNA-fragmentering (ved endonuklease), derefter cellefragmentering og dannelse af apoptotiske kroppe. Disse caspaser er intracellulære enzymer, der skærer proteiner på bestemte steder - en given sekvens af aminosyrer. Deres aktivering sker på en lavine-lignende måde - den aktiverede caspase aktiverer den næste.

Interessant, på trods af nedbrydningen af ​​mange cellulære proteiner, forbliver cellulære organeller ubeskadigede og trænger helt ind i apoptoriske kroppe.

3. Oprydningsfasen er baseret på fagocytose, dvs. absorption af celleaffald, oftest af fantomcellerne - makrofager.

Apoptosekontrol

Apoptose er en strengt reguleret proces - både dens indledning og forløb. Kontrol udføres primært af Bcl-2-familien af ​​proteiner, de inkluderer anti-apoptotiske proteiner - de modvirker udviklingen af ​​apoptose (f.eks. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) og pro-apoptotisk - hvilket fremmer dets forekomst ved at beskadige mitokondrie-membranen (Bid, Bak, Dårligt).

Ekspressionen eller aktiviteten af ​​disse proteiner afhænger af de betingelser, hvor cellen er til stede, såvel som dens tilstand - hvis skaden er stor, eller de ydre forhold ikke er gunstige, aktiveres pro-apoptotiske proteiner.

Under normale forhold dominerer og hæmmer anti-apoptotiske proteiner processen med programmeret celledød. Desuden er det bevist, at apoptose også kontrolleres af gener, hvoraf den ene er p53-genet, der hører til de pro-apoptotiske faktorer. Dets produkt, p53-proteinet, udløser processen med selvmordscelledød, hvis skaden på det genetiske materiale er så alvorlig, at DNA ikke kan repareres.

Derfor betegnes dette protein undertiden som "genomets vogter", fordi det bestemmer, om en celle vil stoppe celledeling for at reparere skader, der er opstået, eller om det vil apoptose.

Apoptose og sygdomme

Det er bevist, at ubalancen mellem dannelsen af ​​nye celler og eliminering af gamle celler er årsagen til mange sygdomme, derfor er cellulær kontrol af apoptose ekstremt vigtig, og dens forstyrrelse kan have meget alvorlige konsekvenser.

Hvis celler er resistente over for død ved apoptose, kan kræft eller en autoimmun sygdom (fx reumatoid arthritis) udvikle sig. I begge disse tilfælde gennemgår syge celler ikke den apoptotiske proces, de er "resistente" over for den på grund af genetiske mutationer eller unormal aktivitet af pro- og anti-apoptotiske proteiner. På den anden side kan overdreven overholdelse og eliminering af for mange celler føre til degenerative sygdomme og organskader.

I øjeblikket testet virker de nyeste onkologiske lægemidler på apoptose-stadiet - virkningsmekanismen er at fremme tilstedeværelsen af ​​pro-apoptotiske proteiner - fremme forekomsten af ​​apoptose i tumorceller. Strålebehandling og "standard" kemoterapi fungerer på en lignende måde for at inducere apoptose. Begge disse behandlinger forårsager cellulær stress, hvilket fører til tumorcelledød. Desværre er sådan behandling ikke altid effektiv, fordi aktiviteten af ​​faktorer, der hæmmer apoptose, ikke sjældent øges i tumorceller, hvilket ikke kun hindrer kampen mod dem, men også fører til ukontrolleret vækst og multiplikation.

Læs også: Kræftudvikling, eller hvordan kræft opstår

Anbefalet artikel:

Tumorudvikling - hvordan kræft dannes om forfatteren

Sløjfe. Maciej Grymuza En kandidat fra Det Medicinske Fakultet ved Medical University of K. Marcinkowski i Poznań. Han dimitterede med et for godt resultat. I øjeblikket er han læge inden for kardiologi og doktorand. Han er især interesseret i invasiv kardiologi og implanterbare enheder (stimulatorer).