Απόπτωση ή προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος. Πώς πάει?

Η απόπτωση (ελληνική απόπτωση - πτώση φύλλων) είναι μια διαδικασία προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, είναι ένα εντελώς φυσικό φαινόμενο που επιτρέπει την απομάκρυνση μη φυσιολογικών, κατεστραμμένων και χρησιμοποιημένων κυττάρων από το σώμα. Αξίζει να μάθετε τι ακριβώς είναι, εάν η απόπτωση είναι επιβλαβής, πότε συμβαίνει και ποιες διαδικασίες οδηγούν σε αυτήν.

Πίνακας περιεχομένων:

1. Έναρξη απόπτωσης
2. Η πορεία της απόπτωσης
3. Έλεγχος απόπτωσης
4. Απόπτωση και ασθένειες

Η απόπτωση είναι μια φυσιολογική και φυσική διαδικασία που εκτελείται συνεχώς σε κάθε υγιή οργανισμό, είναι απαραίτητο για την ορθή λειτουργία του οργανισμού. Χάρη στην απόπτωση, το σώμα έχει τη δυνατότητα να ελέγχει τον αριθμό και την ποιότητα των κυττάρων. Αυτή η διαδικασία, γνωστή ως προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος, οδηγεί στην εξάλειψη κατεστραμμένων, μολυσμένων ή περιττών κυττάρων, η οποία εξασφαλίζει την ισορροπία μεταξύ του σχηματισμού νέων κυττάρων και της καταστροφής των παλαιών κυττάρων.

Οι διαταραχές κατά την απόπτωση έχουν πολύ αρνητικό αποτέλεσμα, υπάρχουν ασθένειες των οποίων η πρόληψη και η θεραπεία είναι πολύ δύσκολη - καρκίνος, αυτοάνοσες ασθένειες. Ίσως νέες μέθοδοι θεραπείας που επιτρέπουν τη διαδικασία απόπτωσης στα καρκινικά κύτταρα θα γίνουν μια αποτελεσματική μέθοδος θεραπείας.

Ο συνολικός αριθμός κυττάρων στο σώμα είναι αυστηρά προσδιορισμένος και σταθερός, οποιαδήποτε μακροχρόνια αλλαγή στον αριθμό τους μπορεί να έχει αρνητικό αντίκτυπο στην υγεία μας, επομένως το σώμα προσπαθεί να διατηρήσει μια ισορροπία μεταξύ της καταστροφής των κυττάρων και του σχηματισμού νέων. Η διαδικασία κυτταρικού θανάτου μπορεί να συμβεί με διάφορους τρόπους, οι σημαντικότεροι από τους οποίους είναι:

• Νέκρωση (νέκρωση) - προκαλείται από εξωτερικούς παράγοντες: χημικούς, μηχανικούς, φυσικούς. Είναι μια παθολογική, ανώμαλη διαδικασία κατά την οποία το σώμα δεν έχει έλεγχο. Στην πορεία του, ολόκληρες ομάδες κυττάρων καταστρέφονται και η συνέπεια αυτής της βλάβης είναι η ανάπτυξη της φλεγμονώδους διαδικασίας.

• Η απόπτωση (προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος) είναι πολύ διαφορετική, η διαδικασία είναι εντελώς φυσιολογική, φυσιολογική, μεμονωμένο κύτταρο και απαραίτητη σε έναν κανονικά λειτουργούμενο οργανισμό.

• Autophagy - περιλαμβάνει την πέψη των κυττάρων από τα δικά του ένζυμα.

Παρά την αρνητική της επίδραση, η απόπτωση είναι ένα φυσιολογικό, κανονικό φαινόμενο, στοχεύει στο καλό ολόκληρου του οργανισμού, επιτρέποντας την αντικατάσταση αναποτελεσματικών, φθαρμένων κυττάρων με νέα. Τα κύτταρα που αφαιρούνται είναι κυρίως εκείνα που θα μπορούσαν να γίνουν επικίνδυνα για τον ξενιστή, π.χ. καρκινικά ή νεοπλασματικά.

Έτσι, η απόπτωση βοηθά στη διατήρηση της ομοιόστασης, δηλαδή της ισορροπίας του οργανισμού. Η διαδικασία προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου είναι ένα πολύ περίπλοκο φαινόμενο, που περιλαμβάνει δεκάδες ένζυμα και πρωτεΐνες. Ο χρόνος εμφάνισής του δεν είναι επίσης τυχαίος, καθορίζεται από πολλές οδούς σηματοδότησης που ενεργοποιούνται ως αποτέλεσμα κυτταρικής βλάβης: τα οργανίδια ή το γενετικό υλικό του.

Διαβάστε επίσης: Martwica - τι είναι αυτό; Τύποι νέκρωσης

Έναρξη απόπτωσης

Η ενεργοποίηση της απόπτωσης σχετίζεται με την ενεργοποίηση ή την αναστολή της δράσης ορισμένων πρωτεϊνών (pro και anti-αποπτωτικών) που υπάρχουν συνεχώς στο κύτταρο. Ο τρόπος που συμβαίνει η διαδικασία εξαρτάται από τον τύπο και το ερέθισμα που ενεργοποιεί την απόπτωση. Η έναρξη είναι η πρώτη, αρχική φάση, κατά την οποία ενεργοποιούνται οι οδικές σηματοδοτήσεις που οδηγούν στην ανάπτυξη της διαδικασίας προγραμματισμένου θανάτου.

Το πιο σημαντικό από αυτά είναι το λεγόμενο εσωτερικό μονοπάτι, στο οποίο τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν κυρίαρχο ρόλο και το εξωτερικό μονοπάτι, τα σκανδάλη του είναι σήματα έξω από το κελί:

• ανεπάρκεια αυξητικών παραγόντων, ορμονών
• αύξηση της συγκέντρωσης ορισμένων κυτοκινών (μόρια που παράγονται από λεμφοκύτταρα)
• αλληλεπιδράσεις με γειτονικά κύτταρα
• φυσικοί παράγοντες
• έλλειψη θρεπτικών συστατικών.

Στην περίπτωση της εξωγενούς οδού, τα περιβαλλοντικά ερεθίσματα δρουν στους υποδοχείς που βρίσκονται στην κυτταρική μεμβράνη (οι λεγόμενοι θάνατοι υποδοχείς), οι οποίοι πυροδοτούν έναν καταρράκτη ενδοκυτταρικών σημάτων που οδηγούν σε απόπτωση.

Στην περίπτωση της εγγενούς οδού, τα μιτοχόνδρια διαδραματίζουν βασικό ρόλο. Μετά από τη βλάβη τους από διάφορους παράγοντες, οι προ-αποπτωτικές πρωτεΐνες εκφράζονται σε αυτά τα οργανίδια, τα οποία με τη σειρά τους βλάπτουν τη λειτουργία των μιτοχονδρίων, εμποδίζοντας την παραγωγή ενέργειας.

Επιπλέον, αυτή η βλάβη προκαλεί την απελευθέρωση μιας πρωτεΐνης από το μιτοχόνδριο - κυτόχρωμα, η οποία συμβάλλει στην αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων ασβεστίου στο κύτταρο. Η αύξηση της ποσότητας αυτού του ιόντος προκαλεί απόπτωση.

Η πορεία της απόπτωσης

Η μετάβαση ενός κυττάρου στην απόπτωση μπορεί να αναγνωριστεί από τον διαχωρισμό του από άλλα και είναι το πρώτο βήμα σε αυτήν τη διαδικασία. Προκύπτει από μεταβολές ηλεκτρολυτών, αφυδάτωση του κυττάρου και αλλαγές στο σχήμα του. Στη συνέχεια, ο κυτταρικός πυρήνας είναι κατακερματισμένος και σχηματίζονται τα αποκαλούμενα αποπτωτικά σώματα, αυτά είναι κυτταρικά συντρίμμια που θα απορροφηθούν από γειτονικά κύτταρα ή θα «καταναλωθούν» από μακροφάγα. Μια τέτοια πορεία απόπτωσης αναγκάζει το κύτταρο να αφαιρεθεί σιωπηλά και δεν προκαλεί την ανάπτυξη μιας γενικής αντίδρασης - φλεγμονής.

Όπως αναφέρθηκε, διάφορα ένζυμα εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία: κασπάσες που αφομοιώνουν πρωτεΐνες που περιέχονται στον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα, τις τρανσγλουταμινάσες και τα ενδονουκλεολυτικά ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την κοπή του DNA. Η πορεία ολόκληρης της διαδικασίας καταστροφής (εκτέλεση απόπτωσης) μπορεί να χωριστεί σε διάφορα στάδια:

1. Η φάση ελέγχου-απόφασης - συνίσταται στη μετάδοση πληροφοριών στον πυρήνα του κυττάρου σχετικά με την ενεργοποίηση των μηχανισμών επιδιόρθωσης ή την παράλειψή τους και την έναρξη της διαδικασίας αποσύνθεσης των κυττάρων. Οι κασπάσες, οι πρωτεΐνες BID και BAX συμμετέχουν σε αυτήν τη διαδικασία και τα Τ λεμφοκύτταρα απελευθερώνουν γρανζύματα μέσα στα κύτταρα, τα οποία, μεταξύ άλλων, απελευθερώνουν ιόντα ασβεστίου που διεγείρουν την απόπτωση.

2. Εκτελεστική φάση - σε αυτό το στάδιο, οι κασπάσες αναπτύσσουν την πλήρη λειτουργία τους - καταστρέφουν τις κυτταρικές πρωτεΐνες - δομικές και ενζυματικές:

• DNA πολυμεράση και DNA κινάση, εμποδίζοντας την επιδιόρθωση νουκλεϊκών οξέων
• ελασμάτων, καταστρέφοντας την πυρηνική μεμβράνη.

Σε αυτήν τη φάση, λαμβάνει χώρα η αφυδάτωση του κυττάρου, περαιτέρω αλλαγές στο σχήμα και το μέγεθος, κατακερματισμός DNA (με ενδονουκλεάση), μετά κατακερματισμός κυττάρων και σχηματισμός αποπτωτικών σωμάτων. Αυτές οι κασπάσες είναι ενδοκυτταρικά ένζυμα που κόβουν τις πρωτεΐνες σε συγκεκριμένα μέρη - μια δεδομένη αλληλουχία αμινοξέων. Η ενεργοποίησή τους γίνεται με χιονοστιβάδα - η ενεργοποιημένη κασπάση ενεργοποιεί την επόμενη.

Είναι ενδιαφέρον, παρά την διάσπαση πολλών κυτταρικών πρωτεϊνών, τα κυτταρικά οργανίδια παραμένουν άθικτα και διεισδύουν πλήρως σε αποπτωτικά σώματα.

3. Η φάση καθαρισμού βασίζεται στην φαγοκυττάρωση, δηλαδή στην απορρόφηση κυτταρικών υπολειμμάτων, συνήθως από τα φανταστικά κύτταρα - μακροφάγα.

Έλεγχος απόπτωσης

Η απόπτωση είναι μια αυστηρά ρυθμισμένη διαδικασία - τόσο η έναρξη όσο και η πορεία της. Ο έλεγχος είναι κυρίως η οικογένεια πρωτεϊνών Bcl-2, περιλαμβάνουν αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες - εξουδετερώνουν την ανάπτυξη απόπτωσης (π.χ. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) και προ-αποπτωτική - προάγοντας την εμφάνισή της καταστρέφοντας τη μιτοχονδριακή μεμβράνη (Bid, Bak, Κακό).

Η έκφραση ή η δράση αυτών των πρωτεϊνών εξαρτάται από τις συνθήκες υπό τις οποίες υπάρχει το κύτταρο, καθώς και από την κατάστασή του - εάν η βλάβη είναι μεγάλη ή οι εξωτερικές συνθήκες δεν είναι ευνοϊκές, ενεργοποιούνται οι προ-αποπτωτικές πρωτεΐνες.

Υπό κανονικές συνθήκες, οι αντι-αποπτωτικές πρωτεΐνες κυριαρχούν και αναστέλλουν τη διαδικασία προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι η απόπτωση ελέγχεται επίσης από γονίδια, ένα από τα οποία είναι το γονίδιο ρ53, το οποίο ανήκει στους προ-αποπτωτικούς παράγοντες. Το προϊόν της, η πρωτεΐνη p53, ενεργοποιεί τη διαδικασία αυτοκτονικού κυτταρικού θανάτου εάν η βλάβη στο γενετικό υλικό είναι τόσο σοβαρή που δεν μπορεί να αποκατασταθεί το DNA.

Κατά συνέπεια, αυτή η πρωτεΐνη μερικές φορές αναφέρεται ως «φύλακας του γονιδιώματος» επειδή καθορίζει εάν ένα κύτταρο σταματά την κυτταρική διαίρεση για να επιδιορθώσει βλάβη που έχει συμβεί, ή εάν εμφανίζεται απόπτωση.

Απόπτωση και ασθένειες

Έχει αποδειχθεί ότι η ανισορροπία μεταξύ του σχηματισμού νέων κυττάρων και της εξάλειψης των παλαιών κυττάρων είναι η αιτία πολλών ασθενειών, επομένως ο κυτταρικός έλεγχος της απόπτωσης είναι εξαιρετικά σημαντικός και η διαταραχή του μπορεί να έχει πολύ σοβαρές συνέπειες.

Εάν τα κύτταρα είναι ανθεκτικά στον θάνατο από απόπτωση, μπορεί να αναπτυχθεί καρκίνος ή αυτοάνοση ασθένεια (π.χ. ρευματοειδής αρθρίτιδα). Και στις δύο αυτές περιπτώσεις, τα νοσούντα κύτταρα δεν υπόκεινται σε αποπτωτική διαδικασία, είναι «ανθεκτικά» σε αυτήν λόγω γενετικών μεταλλάξεων ή μη φυσιολογικής δραστηριότητας υπέρ και αντι-αποπτωτικών πρωτεϊνών. Από την άλλη πλευρά, η υπερβολική συμμόρφωση και η εξάλειψη πάρα πολλών κυττάρων μπορεί να οδηγήσει σε εκφυλιστικές ασθένειες και βλάβη οργάνων.

Επί του παρόντος δοκιμάζεται, τα τελευταία ογκολογικά φάρμακα δρουν στο στάδιο της απόπτωσης - ο μηχανισμός δράσης είναι να προωθήσει την παρουσία προ-αποπτωτικών πρωτεϊνών - προάγοντας την εμφάνιση απόπτωσης σε καρκινικά κύτταρα. Η ακτινοθεραπεία και η «τυπική» χημειοθεραπεία λειτουργούν με παρόμοιο τρόπο για να προκαλέσουν απόπτωση. Και οι δύο αυτές θεραπείες προκαλούν κυτταρικό στρες που σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα. Δυστυχώς, μια τέτοια θεραπεία δεν είναι πάντα αποτελεσματική, διότι η δραστηριότητα παραγόντων που αναστέλλουν την απόπτωση δεν αυξάνεται σπάνια στα καρκινικά κύτταρα, κάτι που όχι μόνο καθιστά δύσκολη την καταπολέμηση τους, αλλά επίσης οδηγεί σε ανεξέλεγκτη ανάπτυξη και πολλαπλασιασμό.

Διαβάστε επίσης: Ανάπτυξη του καρκίνου ή πώς προκύπτει ο καρκίνος

Προτεινόμενο άρθρο:

Ανάπτυξη όγκου - Πώς σχηματίζεται ο καρκίνος για τον συγγραφέα

Τόξο. Maciej Grymuza Απόφοιτος της Ιατρικής Σχολής του Ιατρικού Πανεπιστημίου K. Marcinkowski στο Πόζναν. Αποφοίτησε με πολύ καλό αποτέλεσμα. Επί του παρόντος, είναι γιατρός στον τομέα της καρδιολογίας και διδακτορικός φοιτητής. Ενδιαφέρεται ιδιαίτερα για επεμβατική καρδιολογία και εμφυτεύσιμες συσκευές (διεγέρτες).