Apoptoza (grško apoptoza - padanje listov) je proces programirane celične smrti, je povsem naraven pojav, ki omogoča odstranjevanje nenormalnih, poškodovanih in rabljenih celic iz telesa. Vredno je ugotoviti, za kaj točno gre, ali je apoptoza škodljiva, kdaj se pojavi in kateri procesi vodijo do nje.
Kazalo:
- Začetek apoptoze
- Potek apoptoze
- Nadzor apoptoze
- Apoptoza in bolezni
Apoptoza je fiziološki, naravni proces, ki neprekinjeno teče v vsakem zdravem organizmu, bistvenega pomena za pravilno delovanje organizma. Zahvaljujoč apoptozi ima telo sposobnost nadzora nad številom in kakovostjo celic. Ta postopek, znan kot programirana celična smrt, vodi do odstranjevanja poškodovanih, okuženih ali nepotrebnih celic, kar zagotavlja ravnovesje med tvorbo novih celic in uničenjem starih celic.
Motnje v toku apoptoze imajo zelo negativen učinek, obstajajo bolezni, katerih preprečevanje in zdravljenje je zelo težko - rak, avtoimunske bolezni. Morda bodo nove metode zdravljenja, ki omogočajo proces apoptoze v rakavih celicah, postale učinkovita metoda zdravljenja.
Skupno število celic v telesu je strogo določeno in stalno, vsaka dolgotrajnejša sprememba njihovega števila lahko negativno vpliva na naše zdravje, zato si telo prizadeva vzdrževati ravnovesje med uničenjem celic in nastankom novih. Proces celične smrti lahko poteka na več načinov, med katerimi so najpomembnejši:
- Nekroza (nekroza) - povzročajo jo zunanji dejavniki: kemični, mehanski, fizični. To je patološki, nenormalen proces, nad katerim telo nima nadzora. V njenem toku se uničijo cele skupine celic, posledica te škode pa je razvoj vnetnega procesa.
- Apoptoza (programirana celična smrt) je zelo različna, postopek je povsem normalen, fiziološki, enocelični in bistven za normalno delujoč organizem.
- Avtofagija - vključuje prebavo celic z lastnimi encimi.
Kljub negativnemu vplivu je apoptoza običajen, reden pojav, njen cilj je dobro celotnega organizma in omogoča nadomestitev neučinkovitih, obrabljenih celic z novimi. Odstranjene celice so v glavnem tiste, ki bi lahko postale nevarne za gostitelja, na primer rakave ali neoplastične.
Tako apoptoza pomaga vzdrževati homeostazo, torej ravnovesje organizma. Proces programirane celične smrti je zelo zapleten pojav, ki vključuje ducate encimov in beljakovin. Tudi čas njegovega nastanka ni naključen, določajo ga številne signalne poti, ki se aktivirajo kot posledica poškodbe celic: njeni organeli ali genski material.
Preberite tudi: Martwica - kaj je to? Vrste nekroze
Začetek apoptoze
Aktivacija apoptoze je povezana z aktivacijo ali zaviranjem delovanja nekaterih beljakovin (pro in anti-apoptotičnih), ki so nenehno prisotne v celici. Način poteka procesa je odvisen od vrste in dražljaja, ki sproži apoptozo. Iniciacija je prva, začetna faza, med katero se aktivirajo signalne poti, ki vodijo do razvoja procesa programirane smrti.
Najpomembnejša med njimi je tako imenovana notranja pot, pri kateri imajo mitohondriji prevladujočo vlogo, zunanja pot pa so njeni sprožilci signali zunaj celice:
- pomanjkanje rastnih faktorjev, hormonov
- povečanje koncentracije nekaterih citokinov (molekul, ki jih proizvajajo limfociti)
- interakcije s sosednjimi celicami
- fizični dejavniki
- pomanjkanje hranil.
V primeru zunanje poti okoljski dražljaji delujejo na receptorje, ki se nahajajo v celični membrani (tako imenovani smrtni receptorji), ki sprožijo kaskado znotrajceličnih signalov, ki vodijo v apoptozo.
V primeru notranje poti imajo mitohondriji ključno vlogo. Po njihovi poškodbi z različnimi dejavniki se v teh organelah izrazijo proapoptotični proteini, ki posledično poškodujejo delovanje mitohondrijev in preprečujejo proizvodnjo energije.
Poleg tega ta škoda povzroči sproščanje beljakovin iz mitohondrija - citokroma, kar prispeva k povečanju koncentracije kalcijevih ionov v celici. Povečanje količine tega iona je sprožilec apoptoze.
Potek apoptoze
Prehod celice v apoptozo je mogoče prepoznati po njeni ločitvi od drugih in je prvi korak v tem procesu. Izhaja iz premikov elektrolitov, dehidracije celic in sprememb v njihovi obliki. Nato se celično jedro razdrobi in nastanejo tako imenovana apoptorična telesa, to so celični ostanki, ki jih bodo absorbirale sosednje celice ali jih "pojedli" makrofagi. Takšen potek apoptoze povzroči, da se celica "tiho" odstrani in ne povzroči razvoja splošne reakcije - vnetja.
Kot smo že omenili, so v ta postopek vključeni različni encimi: kaspaze, ki prebavljajo beljakovine v jedru in citoplazmi, transglutaminaze in endonukleolitični encimi, odgovorni za rezanje DNA. Potek celotnega postopka uničenja (izvedba apoptoze) lahko razdelimo na več stopenj:
1. Faza nadzora in odločanja - sestoji iz posredovanja informacij celičnemu jedru o aktiviranju mehanizmov popravljanja ali njihovi opustitvi in začetku procesa razpada celic. V tem procesu sodelujejo proteini kaspaze, BID in BAX, limfociti T pa znotraj celic sproščajo grancime, ki med drugim sproščajo kalcijeve ione, ki spodbujajo apoptozo.
2. Izvršna faza - na tej stopnji kaspaze razvijejo svojo polno funkcijo - uničijo celične beljakovine - strukturne in encimske:
- DNA polimeraza in DNA kinaza, ki preprečujeta popravilo nukleinskih kislin
- lamine, ki poškodujejo jedrsko membrano.
V tej fazi pride do dehidracije celice, nadaljnjih sprememb oblike in velikosti, fragmentacije DNA (z endonukleazo), nato fragmentacije celic in tvorbe apoptotičnih teles. Te kaspaze so znotrajcelični encimi, ki beljakovine režejo na določenih mestih - v določenem zaporedju aminokislin. Njihova aktivacija se zgodi plazovito - aktivirana kaspaza aktivira naslednjo.
Zanimivo je, da kljub razgradnji številnih celičnih beljakovin celični organeli ostanejo nepoškodovani in v celoti prodrejo v apoptorična telesa.
3. Faza čiščenja temelji na fagocitozi, torej absorpciji celičnih ostankov, najpogosteje s fantomskimi celicami - makrofagi.
Nadzor apoptoze
Apoptoza je strogo urejen proces - tako njegov začetek kot tudi njegov potek. Kontrola je predvsem družina beljakovin Bcl-2, vključujejo antiapoptotične beljakovine - preprečujejo razvoj apoptoze (npr. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) in proapoptotične - spodbujajo njen pojav s poškodovanjem mitohondrijske membrane (Bid, Bak, Slab).
Izražanje ali aktivnost teh proteinov je odvisna od pogojev, v katerih je celica, pa tudi od njenega stanja - če je škoda velika ali zunanji pogoji niso ugodni, se proapoptotični proteini aktivirajo.
V normalnih pogojih antiapoptotični proteini prevladujejo in zavirajo proces programirane celične smrti. Poleg tega je dokazano, da apoptozo nadzorujejo tudi geni, eden izmed njih je gen p53, ki spada v pro-apoptotične dejavnike. Njegov proizvod, protein p53, sproži proces samomorilne celične smrti, če je poškodba genskega materiala tako velika, da je popravilo DNK nemogoče.
Zato se ta beljakovina včasih imenuje "varuh genoma", saj določa, ali bo celica ustavila delitev celic, da bi popravila nastalo škodo, ali pa apoptozo.
Apoptoza in bolezni
Dokazano je, da je neravnovesje med tvorbo novih celic in izločanjem starih celic vzrok za številne bolezni, zato je celični nadzor apoptoze izredno pomemben in ima lahko njegovo motenje zelo resne posledice.
Če so celice odporne na smrt zaradi apoptoze, se lahko razvije rak ali avtoimunska bolezen (npr. Revmatoidni artritis). V obeh primerih bolne celice ne opravijo apoptotskega procesa, so nanj "odporne" zaradi genskih mutacij ali nenormalne aktivnosti pro in antiapoptotičnih proteinov. Po drugi strani pa lahko prekomerna skladnost in izločanje preveč celic povzroči degenerativne bolezni in poškodbe organov.
Trenutno preizkušena najnovejša onkološka zdravila delujejo na stopnji apoptoze - mehanizem delovanja je spodbujati prisotnost pro-apoptotičnih proteinov - spodbujati pojav apoptoze v tumorskih celicah. Radioterapija in "standardna" kemoterapija delujeta na podoben način, da povzročita apoptozo. Oba načina zdravljenja povzročata celični stres, ki ubija tumorske celice. Na žalost takšna terapija ni vedno učinkovita, saj se dejavnost dejavnikov, ki zavirajo apoptozo, v tumorskih celicah neredko poveča, kar ne samo otežuje boj z njimi, temveč vodi tudi do nenadzorovane rasti in razmnoževanja.
Preberite tudi: Razvoj raka ali kako nastane rak
Priporočen članek:
Razvoj tumorja - Kako rak tvori avtorja
