Apoptoza (greacă: apoptoza - căderea frunzelor) este un proces de moarte celulară programată, este un fenomen complet natural care vă permite să eliminați din organism celulele anormale, deteriorate și uzate. Merită să aflați ce anume este, dacă apoptoza este un fenomen dăunător, când apare și ce procese conduc la acesta.
Conținut:
- Inițierea apoptozei
- Curs de apoptoză
- Controlul apoptozei
- Apoptoză și boală
Apoptozaeste un proces fiziologic, natural, care se desfășoară continuu în fiecare organism sănătos, este esențial pentru buna funcționare a organismului. Datorită apoptozei, organismul are capacitatea de a controla numărul și calitatea celulelor. Acest proces, cunoscut sub numele de moarte celulară programată, duce la eliminarea celulelor deteriorate, infectate sau inutile, ceea ce asigură un echilibru între formarea de noi celule și distrugerea celulelor vechi.
Tulburările în cursul apoptozei au un efect foarte negativ, existând boli a căror prevenire și tratament sunt foarte dificile – cancer, boli autoimune. Poate că noi metode de tratament care permit procesul de apoptoză în celulele canceroase vor deveni un tratament eficient.
Numărul total de celule din organism este strict determinat și constant, orice modificare de durată a numărului acestora poate avea un impact negativ asupra sănătății noastre, prin urmare organismul se străduiește să mențină un echilibru între distrugerea celulelor și formarea altora noi. Procesul de moarte celulară poate avea loc în mai multe moduri, dintre care cele mai importante sunt:
- Necroza (necroza)- este cauzată de factori externi: chimici, mecanici, fizici. Este un proces patologic, anormal asupra căruia organismul nu are control. În cursul său, grupuri întregi de celule sunt distruse, iar consecința acestei leziuni este dezvoltarea procesului inflamator.
- Apoptoza (moartea celulară programată)este complet diferit, procesul este complet normal, fiziologic, unicelular și esențial într-un organism care funcționează normal.
- Autofagia- constă în digerarea celulei de către propriile enzime.
În ciudatentă negativă, apoptoza este un fenomen normal, având loc cu regularitate, vizează binele întregului organism, permițând înlocuirea celulelor ineficiente, uzate, cu altele noi. Celulele îndepărtate sunt în principal cele care ar putea deveni periculoase pentru gazdă, de exemplu, canceroase sau neoplazice.
Apoptoza vă permite să mențineți homeostazia, adică echilibrul corpului. Procesul de moarte celulară programată este un fenomen foarte complex, care implică zeci de enzime și proteine. Momentul apariției sale nu este, de asemenea, întâmplător, este determinat de multe căi de semnalizare care sunt activate ca urmare a leziunilor celulare: organele sau materialul genetic al acesteia.
Inițierea apoptozei
Activarea apoptozei este asociată cu activarea sau inhibarea acțiunii anumitor proteine (pro și anti-apoptotice) care sunt prezente în mod constant în celulă. Modul în care are loc procesul depinde de tipul și stimulul care declanșează apoptoza. Inițierea este prima fază, inițială, în care sunt activate căile de semnalizare care conduc la dezvoltarea procesului morții programate.
Cea mai importantă dintre ele este așa-numita cale internă, în care rolul dominant este jucat de mitocondrii și cel extern, declanșatorii săi sunt semnale din exteriorul celulei:
- deficit de factori de creștere, hormoni
- creșterea concentrației unor citokine (molecule produse de limfocite)
- interacțiuni din celulele adiacente
- factori fizici
- deficit de nutrienți.
În cazul căii extrinseci, stimulii de mediu afectează receptorii localizați în membrana celulară (așa-numiții receptori de moarte), care declanșează o cascadă de semnale intracelulare care duc la apoptoză.
Mitocondriile joacă un rol cheie în calea endogenă. Atunci când sunt deteriorate de diverși factori, proteinele pro-apoptotice sunt exprimate în aceste organite, care, la rândul lor, dăunează funcției mitocondriilor, împiedicând producerea de energie.
În plus, această deteriorare provoacă eliberarea unei proteine din mitocondrie - citocromul, care contribuie la creșterea concentrației ionilor de calciu în celulă. Creșterea cantității acestui ion este un declanșator al apoptozei.
Curs de apoptoză
Tranziția unei celule la apoptoză poate fi recunoscută prin separarea ei de altele și este primul pas în acest proces. Rezultă din deplasările electroliților, deshidratarea celulei și modificările formei acesteia. Apoi nucleul celular este fragmentat și se formează așa-numitele corpuri apoptorice, acestea sunt rămășițele celulei care vor fi absorbite.de celulele adiacente sau „mâncate” de macrofage. Un astfel de curs de apoptoză face ca celula să fie îndepărtată „în tăcere”, nu provoacă dezvoltarea unei reacții generale - inflamație.
După cum am menționat, în acest proces sunt implicate diverse enzime: caspazele care digeră proteinele conținute în nucleu și citoplasmă, transglutaminaze și enzime endonucleolitice responsabile de tăierea ADN-ului. Cursul întregului proces de distrugere (execuția apoptozei) poate fi împărțit în mai multe etape:
1. Faza de control-decizie- constă în transmiterea nucleului de informații despre activarea mecanismelor de reparare sau abandonarea acestora și începerea procesului de degradare celulară. Caspazele, proteinele BID și BAX participă la acest proces, iar limfocitele T eliberează granzime în interiorul celulelor, care, printre altele, eliberează ioni de calciu pentru a stimula apoptoza.
2. Faza executivă- în această etapă caspazele își dezvoltă întreaga funcție - distrug proteinele celulare - structurale și enzimatice:
- ADN polimerază și ADN kinază, împiedicând repararea acizilor nucleici
- lamine, care afectează membrana nucleară.
În această fază are loc deshidratarea celulei, modificări ulterioare de formă și dimensiune, fragmentarea ADN-ului (prin endonuclează), apoi fragmentarea celulelor și formarea corpurilor apoptotice. Aceste caspaze sunt enzime intracelulare care taie proteinele în locuri specifice - o anumită secvență de aminoacizi. Activarea lor are loc într-o manieră asemănătoare unei avalanșe - caspaza activată activează o alta.
Interesant, în ciuda descompunerii multor proteine celulare, organitele celulare rămân intacte și își găsesc drumul complet în corpurile apoptorice.
3. Faza de curățareconstă în fagocitoză, adică absorbția resturilor celulare, cel mai adesea de către celulele fantomă - macrofage.
Controlul apoptozei
Apoptoza este un proces strict reglementat - atât inițierea, cât și cursul său. Controlul este în primul rând familia de proteine Bcl-2, inclusiv proteinele anti-apoptotice - acestea contracarează dezvoltarea apoptozei (de exemplu, Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) și pro-apoptotice - promovând apariția acesteia prin deteriorarea mitocondrială. membrană (Bid, Bak, Bad).
Exprimarea sau activitatea acestor proteine depinde de condițiile în care este prezentă celula, precum și de starea acesteia - dacă deteriorarea este mare sau condițiile externe nu sunt favorabile, proteinele pro-apoptotice sunt activate.
În condiții normale, proteinele anti-apoptotice domină și inhibă procesul de moarte celulară programată. Mai mult, s-a dovedit că apoptoza este controlată și de gene, una dintre ele este gena p53, aparține factorilorpro-apoptotic. Produsul său, proteina p53, declanșează procesul de moarte celulară suicidară dacă deteriorarea materialului genetic este atât de gravă încât ADN-ul nu poate fi reparat.
Prin urmare, această proteină este uneori denumită „gardianul genomului”, deoarece determină dacă o celulă va opri diviziunea celulară pentru a repara daunele care a avut loc sau dacă va apoptoza.
Apoptoză și boală
S-a dovedit că dezechilibrul dintre formarea de noi celule și eliminarea celulelor vechi este cauza multor boli, prin urmare controlul celular al apoptozei este extrem de important, iar perturbarea acesteia poate avea consecințe foarte grave.
Dacă celulele sunt rezistente la moarte prin apoptoză, pot dezvolta cancer sau o boală autoimună (cum ar fi artrita reumatoidă). În ambele cazuri, celulele bolnave nu suferă procesul de apoptoză, ele sunt „rezistente” la acesta datorită mutațiilor genetice sau activității anormale a proteinelor pro și anti-apoptotice. Pe de altă parte, respectarea excesivă și eliminarea prea multor celule pot duce la boli degenerative și leziuni ale organelor.
Testate în prezent, cele mai recente medicamente oncologice acționează în stadiul de apoptoză – mecanismul de acțiune este de a promova prezența proteinelor pro-apoptotice – favorizând apariția apoptozei în celulele tumorale. Radioterapia și chimioterapia „standard” funcționează într-un mod similar pentru a induce apoptoza. Ambele tratamente provoacă stres celular care ucide celulele tumorale. Din păcate, o astfel de terapie nu este întotdeauna eficientă, deoarece în celulele tumorale activitatea factorilor care inhibă apoptoza este adesea crescută, ceea ce nu numai că îngreunează combaterea lor, dar duce și la creșterea și multiplicarea necontrolată.
Despre autor
Arc. Maciej GrymuzaAbsolvent al Facultății de Medicină din cadrul Universității de Medicină din K. Marcinkowski la Poznań. A absolvit facultatea cu un rezultat prea bun. În prezent, este doctor în domeniul cardiologiei și doctorand. Este interesat în special de cardiologia invazivă și dispozitivele implantabile (stimulatoare).