Апоптоза или програмирана клетъчна смърт. Как върви?

Апоптозата (гръцка апоптоза - падане на листа) е процес на програмирана клетъчна смърт, това е напълно естествен феномен, който позволява отстраняването на анормални, повредени и използвани клетки от тялото. Струва си да разберете какво точно представлява, дали апоптозата е вредна, кога се случва и какви процеси водят до нея.

Съдържание:

1. Иницииране на апоптоза
2. Курсът на апоптоза
3. Контрол на апоптозата
4. Апоптоза и болести

Апоптозата е физиологичен, естествен процес, който протича непрекъснато във всеки здрав организъм, той е от съществено значение за правилното функциониране на организма. Благодарение на апоптозата тялото има способността да контролира броя и качеството на клетките. Този процес, известен като програмирана клетъчна смърт, води до елиминиране на повредени, заразени или ненужни клетки, което осигурява баланс между образуването на нови клетки и унищожаването на старите клетки.

Нарушенията в хода на апоптозата имат много негативен ефект, има заболявания, чиято профилактика и лечение са много трудни - рак, автоимунни заболявания. Може би новите методи за лечение, които позволяват процеса на апоптоза в раковите клетки, ще се превърнат в ефективен метод за лечение.

Общият брой на клетките в тялото е строго определен и постоянен, всяка по-продължителна промяна в техния брой може да има отрицателно въздействие върху здравето ни, поради което тялото се стреми да поддържа баланс между разрушаването на клетките и образуването на нови. Процесът на клетъчна смърт може да протече по няколко начина, най-важните от които са:

• Некроза (некроза) - причинява се от външни фактори: химични, механични, физични. Това е патологичен, ненормален процес, върху който тялото няма контрол. В нейния ход се унищожават цели групи клетки и последицата от това увреждане е развитието на възпалителния процес.

• Апоптозата (програмирана клетъчна смърт) е много различна, процесът е напълно нормален, физиологичен, едноклетъчен и от съществено значение за нормално функциониращ организъм.

• Автофагия - включва клетъчното смилане от собствените си ензими.

Въпреки негативното си въздействие, апоптозата е нормално, редовно явление, тя цели доброто на целия организъм, като позволява заместването на неефективни, износени клетки с нови. Отстранените клетки са главно тези, които могат да станат опасни за гостоприемника, например ракови или неопластични.

По този начин апоптозата помага да се поддържа хомеостазата, т.е.балансът на организма. Процесът на програмирана клетъчна смърт е много сложен феномен, включващ десетки ензими и протеини. Времето на възникването му също не е случайно, то се определя от много сигнални пътища, които се активират в резултат на увреждане на клетките: нейните органели или генетичен материал.

Прочетете също: Martwica - какво е това? Видове некроза

Иницииране на апоптоза

Активирането на апоптозата е свързано с активирането или инхибирането на действието на някои протеини (про и антиапоптотични), които постоянно присъстват в клетката. Начинът, по който протича процесът, зависи от вида и стимула, който предизвиква апоптоза. Инициирането е първата, начална фаза, през която се активират сигналните пътища, водещи до развитието на процеса на програмирана смърт.

Най-важният от тях е така нареченият вътрешен път, при който митохондриите играят доминираща роля, а външният път, неговите задействащи сигнали са извън клетката:

• дефицит на растежни фактори, хормони
• повишаване на концентрацията на някои цитокини (молекули, произведени от лимфоцити)
• взаимодействия със съседни клетки
• физически фактори
• недостиг на хранителни вещества.

В случай на външния път, стимулите от околната среда действат върху рецепторите, разположени в клетъчната мембрана (така наречените рецептори на смъртта), които задействат каскада от вътреклетъчни сигнали, водещи до апоптоза.

В случая на вътрешния път митохондриите играят ключова роля. След тяхното увреждане от различни фактори, проапоптотични протеини се експресират в тези органели, които от своя страна увреждат функцията на митохондриите, предотвратявайки производството на енергия.

В допълнение, това увреждане причинява освобождаването на протеин от митохондрията - цитохром, което допринася за увеличаване на концентрацията на калциеви йони в клетката. Увеличаването на количеството на този йон е причина за апоптоза.

Курсът на апоптоза

Преходът на клетката към апоптоза може да бъде разпознат по отделянето й от другите и е първата стъпка в този процес. Това е резултат от електролитни измествания, дехидратация на клетките и промени във формата му. Тогава клетъчното ядро ​​се фрагментира и се образуват така наречените апопторични тела, това са клетъчни отломки, които ще бъдат абсорбирани от съседните клетки или „изядени“ от макрофагите. Такъв ход на апоптоза кара клетката да се отстранява „безшумно“, не предизвиква развитие на обща реакция - възпаление.

Както споменахме, в този процес участват различни ензими: каспази, смилащи протеини, съдържащи се в ядрото и цитоплазмата, трансглутаминази и ендонуклеолитични ензими, отговорни за нарязването на ДНК. Ходът на целия процес на унищожаване (изпълнение на апоптоза) може да бъде разделен на няколко етапа:

1. Фаза контрол-решение - тя се състои в предаване на информация на клетъчното ядро ​​за активирането на възстановителните механизми или тяхното пропускане и началото на процеса на клетъчно разпадане. Каспазите, BID и BAX протеините участват в този процес, а Т лимфоцитите освобождават гранзими вътре в клетките, които, наред с други, освобождават калциеви йони, стимулиращи апоптозата.

2. Изпълнителна фаза - на този етап каспазите развиват пълната си функция - унищожават клетъчните протеини - структурни и ензимни:

• ДНК полимераза и ДНК киназа, предотвратяващи възстановяването на нуклеинови киселини
• ламини, увреждащи ядрената мембрана.

В тази фаза се извършва дехидратацията на клетката, по-нататъшни промени във формата и размера, фрагментацията на ДНК (чрез ендонуклеаза), след това фрагментацията на клетките и образуването на апоптотични тела. Тези каспази са вътреклетъчни ензими, които разрязват протеините на определени места - дадена последователност от аминокиселини. Тяхното активиране става по лавинообразен начин - активираната каспаза активира следващата.

Интересното е, че въпреки разграждането на много клетъчни протеини, клетъчните органели остават невредими и навлизат напълно в апопторичните тела.

3. Фазата на почистване се основава на фагоцитоза, тоест абсорбиране на клетъчни остатъци, най-често от фантомните клетки - макрофагите.

Контрол на апоптозата

Апоптозата е строго регламентиран процес - както неговото иницииране, така и хода му. Контролът е предимно семейството на протеини Bcl-2, те включват антиапоптотични протеини - те противодействат на развитието на апоптоза (напр. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) и проапоптотични - насърчават появата му чрез увреждане на митохондриалната мембрана (Bid, Bak, Лошо).

Експресията или активността на тези протеини зависи от условията, в които се намира клетката, както и от нейното състояние - ако увреждането е голямо или външните условия не са благоприятни, активират се апо-апоптотични протеини.

При нормални условия антиапоптотичните протеини доминират и инхибират процеса на програмирана клетъчна смърт. Освен това е доказано, че апоптозата се контролира и от гени, един от които е p53 генът, който принадлежи към проапоптотичните фактори. Неговият продукт, протеинът p53, задейства процеса на суицидна клетъчна смърт, ако увреждането на генетичния материал е толкова тежко, че ДНК не може да бъде възстановена.

Следователно, този протеин понякога се нарича „пазител на генома“, тъй като той определя дали клетката ще спре клетъчното делене, за да възстанови настъпилите щети, или ще се апоптозира.

Апоптоза и болести

Доказано е, че дисбалансът между образуването на нови клетки и елиминирането на старите клетки е причина за много заболявания, поради което клетъчният контрол на апоптозата е изключително важен и нарушаването му може да има много сериозни последици.

Ако клетките са устойчиви на смърт от апоптоза, може да се развие рак или автоимунно заболяване (напр. Ревматоиден артрит). И в двата случая болните клетки не са обект на апоптотичния процес, те са „резистентни“ към него поради генетични мутации или анормална активност на про и анти-апоптотични протеини. От друга страна, прекомерното спазване и елиминиране на твърде много клетки може да доведе до дегенеративни заболявания и увреждане на органите.

В момента тествани, най-новите онкологични лекарства действат на етапа на апоптоза - механизмът на действие е да насърчава присъствието на про-апоптотични протеини - насърчаване на появата на апоптоза в туморните клетки. Лъчевата терапия и "стандартната" химиотерапия работят по подобен начин, за да предизвикат апоптоза. И двете лечения причиняват клетъчен стрес, който убива туморните клетки. За съжаление, такава терапия не винаги е ефективна, тъй като активността на факторите, инхибиращи апоптозата, не рядко се увеличава в туморните клетки, което не само затруднява борбата с тях, но и води до неконтролиран растеж и размножаване.

Прочетете също: Развитие на рака или как възниква ракът

Препоръчителна статия:

Развитие на тумора - как ракът се формира за автора

Лък. Maciej Grymuza Възпитаник на Медицинския факултет на Медицинския университет в К. Марчинковски в Познан. Дипломира се с прекалено добър резултат. В момента той е лекар в областта на кардиологията и докторант. Той се интересува особено от инвазивна кардиология и имплантируеми устройства (стимулатори).