Apoptose (græsk: apoptosis - bladfald) er en proces med programmeret celledød, det er et helt naturligt fænomen, der giver dig mulighed for at fjerne unormale, beskadigede og brugte celler fra kroppen. Det er værd at finde ud af, hvad det præcist er, om apoptose er et skadeligt fænomen, hvornår det opstår, og hvilke processer der fører til det.
Indhold:
- Indleder apoptose
- Apoptoseforløb
- Apoptosekontrol
- Apoptose og sygdom
Apoptoseer en fysiologisk, naturlig proces, der kører 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
Lidelser i løbet af apoptose har en meget negativ effekt, der er sygdomme, hvis forebyggelse og behandling er meget vanskelig - kræft, autoimmune sygdomme. Måske vil nye behandlingsmetoder, der muliggør apoptoseprocessen i kræftceller, blive en effektiv behandling.
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, derfor stræber kroppen efter at opretholde en balance mellem ødelæggelse af celler og dannelsen af nye. Celledødsprocessen kan forekomme på flere måder, hvoraf de vigtigste er:
- Nekrose (nekrose)- er forårsaget af eksterne faktorer: kemiske, mekaniske, fysiske. Det er en patologisk, unormal proces, som kroppen ikke har kontrol over. I dets forløb ødelægges hele grupper af celler, og konsekvensen af denne skade er udviklingen af den inflammatoriske proces
- Apoptose (programmeret celledød)er helt anderledes, processen er helt normal, fysiologisk, encellet og essentiel i en norm alt fungerende organisme.
- Autofagi- består i at fordøje cellen ved hjælp af dens egne enzymer
Trodsnegativ overtone, apoptose er et norm alt fænomen, der finder sted regelmæssigt, det er rettet mod det bedste for hele organismen, hvilket tillader udskiftning af ineffektive, slidte celler med nye. De fjernede celler er hovedsageligt dem, der kan blive farlige for værten, f.eks. kræft eller neoplastiske.
Apoptose giver dig mulighed for at opretholde homeostase, dvs. kroppens balance. Processen med programmeret celledød er et meget komplekst fænomen, der involverer snesevis af enzymer og proteiner. Tidspunktet for dets forekomst er heller ikke tilfældigt, det bestemmes af mange signalveje, der aktiveres som følge af celleskade: dets organeller eller genetisk materiale.
Indleder apoptose
Aktiveringen af apoptose er forbundet med aktivering eller hæmning af virkningen af visse proteiner (pro og anti-apoptotiske), som konstant er til stede i cellen. Den måde, processen foregår på, afhænger af typen og stimulus, der udløser apoptose. Indledning er den første, indledende fase, hvorunder de signalveje, der fører til udviklingen af processen med programmeret død, aktiveres.
Den vigtigste af dem er den såkaldte interne vej, hvor den dominerende rolle spilles af mitokondrier og den ydre, dens udløsere er signaler udefra cellen:
- mangel på vækstfaktorer, hormoner
- stigning i koncentrationen af nogle cytokiner (molekyler produceret af lymfocytter)
- interaktioner fra tilstødende celler
- fysiske faktorer
- næringsstofmangel.
I tilfælde af den ydre vej påvirker miljøstimuli receptorer placeret i cellemembranen (de såkaldte dødsreceptorer), som udløser en kaskade af intracellulære signaler, der fører til apoptose.
Mitokondrier spiller en nøglerolle i den endogene vej. Når de er beskadiget af forskellige faktorer, udtrykkes pro-apoptotiske proteiner i disse organeller, som igen beskadiger mitokondriernes funktion og forhindrer energiproduktion.
Derudover forårsager denne skade frigivelsen af et protein fra mitokondriet - cytochromet, som bidrager til en stigning i koncentrationen af calciumioner i cellen. Stigningen i mængden af denne ion er en udløser af apoptose.
Apoptoseforløb
En celles overgang til apoptose kan genkendes på dens adskillelse fra andre, og er det første trin i denne proces. Det skyldes elektrolytskift, dehydrering af cellen og ændringer i dens form. Derefter fragmenteres cellekernen og de såkaldte apoptoriske legemer dannes, det er resterne af cellen som vil blive absorberetaf tilstødende celler eller "spist" af makrofager. Et sådant apoptoseforløb får cellen til at blive fjernet "stille", det 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 ødelæggelsesprocessen (udførelse af apoptose) kan opdeles i flere stadier:
1. Kontrol-beslutningsfasen- den består i at overføre information til kernen om aktiveringen af reparationsmekanismer eller deres opgivelse og begyndelsen af celleforfaldsprocessen. Caspaser, BID og BAX proteiner deltager i denne proces, og T-lymfocytter frigiver granzymer inde i cellerne, som blandt andet frigiver calciumioner for at stimulere apoptose
2. Executive fase- i denne fase udvikler caspaser deres fulde funktion - de ødelægger cellulære proteiner - strukturelle og enzymatiske:
- DNA-polymerase og DNA-kinase, forhindrer reparation af nukleinsyrer
- laminer, der beskadiger den nukleare membran.
I denne fase finder dehydrering af cellen sted, yderligere ændringer i form og størrelse, DNA-fragmentering (ved endonuklease), derefter cellefragmentering og dannelse af apoptotiske legemer. 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 en anden.
Interessant nok, på trods af nedbrydningen af mange cellulære proteiner, forbliver cellulære organeller intakte og finder vej helt ind i de apoptoriske legemer.
3.oprydningsfasen består af fagocytose, dvs. absorption af cellerester, oftest af fantomcellerne - makrofager.
Apoptosekontrol
Apoptose er en strengt reguleret proces - både dens initiering og dens forløb. Kontrollen er primært Bcl-2-familien af proteiner, inklusive anti-apoptotiske proteiner - de modvirker udviklingen af apoptose (f.eks. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) og pro-apoptotisk - fremmer dens forekomst ved at beskadige mitokondrie membran (Bid, Bak, Bad).
Ekspression eller aktivitet af disse proteiner afhænger af de forhold, hvorunder cellen er til stede, samt dens tilstand - hvis skaden er stor, eller de ydre forhold ikke er gunstige, aktiveres pro-apoptotiske proteiner
Under normale forhold dominerer anti-apoptotiske proteiner og hæmmer processen med programmeret celledød. Desuden er det blevet bevist, at apoptose også styres af gener, en af dem er p53-genet, det hører til faktorernepro-apoptotisk. Dets produkt, p53-proteinet, udløser processen med selvmordscelledød, hvis skaden på det genetiske materiale er så alvorlig, at DNA ikke kan repareres.
Derfor omtales dette protein nogle gange som "genomets vogter", fordi det bestemmer, om en celle vil stoppe celledeling for at reparere skader, der er sket, eller om det vil apoptose.
Apoptose og sygdom
Det er blevet 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 de udvikle kræft eller en autoimmun sygdom (såsom leddegigt). I begge disse tilfælde gennemgår syge celler ikke processen med apoptose, de er "resistente" over for det på grund af genetiske mutationer eller unormal aktivitet af pro- og anti-apoptotiske proteiner. På den anden side kan overdreven compliance og eliminering af for mange celler føre til degenerative sygdomme og organskade
I øjeblikket testet, de seneste onkologiske lægemidler virker på stadiet af apoptose - virkningsmekanismen er at fremme tilstedeværelsen af pro-apoptotiske proteiner - fremme forekomsten af apoptose i tumorceller. Strålebehandling og "standard" kemoterapi virker på lignende måde for at inducere apoptose. Begge disse behandlinger forårsager cellulær stress, som dræber tumorcellerne. Desværre er en sådan terapi ikke altid effektiv, fordi aktiviteten af faktorer, der hæmmer apoptose i tumorceller, ofte øges, hvilket ikke kun gør det vanskeligt at bekæmpe dem, men også fører til ukontrolleret vækst og formering.
Om forfatteren
Sløjfe. Maciej Grymuza Uddannet fra Det Medicinske Fakultet ved Medicinsk Universitet i K. Marcinkowski i Poznań. Han dimitterede fra universitetet med et alt for godt resultat. I øjeblikket er han læge inden for kardiologi og ph.d.-studerende. Han er især interesseret i invasiv kardiologi og implanterbare anordninger (stimulatorer).