Apoptos (grekisk apoptos - bladfall) är en process med programmerad celldöd, det är ett helt naturligt fenomen som gör det möjligt att avlägsna onormala, skadade och använda celler från kroppen. Det är värt att ta reda på vad det exakt är, om apoptos är skadligt, när det inträffar och vilka processer som leder till det.
Innehållsförteckning:
- Initiering av apoptos
- Förloppet av apoptos
- Apoptos kontroll
- Apoptos och sjukdomar
Apoptos är en fysiologisk, naturlig process som löper kontinuerligt i varje hälsosam organism, det är viktigt för att organismen ska fungera korrekt. Tack vare apoptos har kroppen förmågan att kontrollera antalet celler och kvaliteten. Denna process, känd som programmerad celldöd, leder till eliminering av skadade, infekterade eller onödiga celler, vilket säkerställer en balans mellan bildandet av nya celler och förstörelsen av gamla celler.
Störningar under apoptos har en mycket negativ effekt, det finns sjukdomar vars förebyggande och behandling är mycket svårt - cancer, autoimmuna sjukdomar. Kanske kommer nya behandlingsmetoder som möjliggör apoptosprocessen i cancerceller att bli en effektiv behandlingsmetod.
Det totala antalet celler i kroppen är strikt bestämt och konstant, varje längrevarig förändring av deras antal kan ha en negativ inverkan på vår hälsa, varför kroppen strävar efter att upprätthålla en balans mellan förstörelsen av celler och bildandet av nya. Celldödsprocessen kan ske på flera sätt, varav de viktigaste är:
- Nekros (nekros) - orsakas av externa faktorer: kemiska, mekaniska, fysiska. Det är en patologisk, onormal process som kroppen inte har kontroll över. Under sin tid förstörs hela grupper av celler, och konsekvensen av denna skada är utvecklingen av den inflammatoriska processen.
- Apoptos (programmerad celldöd) är väldigt annorlunda, processen är helt normal, fysiologisk, enda cell och väsentlig i en normalt fungerande organism.
- Autophagy - innebär att cellen smälter av sig själv genom sina egna enzymer.
Trots dess negativa inverkan är apoptos ett normalt, regelbundet fenomen, det riktar sig till hela organismen, vilket möjliggör ersättning av ineffektiva, utslitna celler med nya. De celler som tas bort är främst de som kan bli farliga för värden, t.ex. cancer eller neoplast.
Således hjälper apoptos till att upprätthålla homeostas, dvs. organismens balans. Processen med programmerad celldöd är ett mycket komplext fenomen som involverar dussintals enzymer och proteiner. Tidpunkten för dess förekomst är inte heller oavsiktlig, den bestäms av många signalvägar som aktiveras som ett resultat av cellskador: dess organeller eller genetiskt material.
Läs också: Martwica - vad är det? Typer av nekros
Initiering av apoptos
Aktivering av apoptos är associerad med aktivering eller hämning av verkan av vissa proteiner (pro och anti-apoptotiska) som är ständigt närvarande i cellen. Hur processen sker beror på vilken typ och stimulans som utlöser apoptos. Initiering är den första inledande fasen, under vilken signalvägar som leder till utvecklingen av processen för programmerad död aktiveras.
Den viktigaste av dem är den så kallade interna vägen, där mitokondrier spelar en dominerande roll, och den yttre vägen, dess utlösare är signaler från utsidan av cellen:
- brist på tillväxtfaktorer, hormoner
- ökning av koncentrationen av vissa cytokiner (molekyler producerade av lymfocyter)
- interaktioner med angränsande celler
- fysiska faktorer
- näringsbrist.
När det gäller den yttre vägen verkar miljöstimuli på receptorer som finns i cellmembranet (de så kallade dödsreceptorerna), vilket utlöser en kaskad av intracellulära signaler som leder till apoptos.
När det gäller den inneboende vägen spelar mitokondrier en nyckelroll. Efter deras skada av olika faktorer uttrycks pro-apoptotiska proteiner i dessa organeller, vilket i sin tur skadar mitokondriernas funktion och förhindrar energiproduktion.
Dessutom orsakar denna skada frisättning av ett protein från mitokondrion - cytokrom, vilket bidrar till en ökning av koncentrationen av kalciumjoner i cellen. Att öka mängden av denna jon är en utlösare för apoptos.
Förloppet av apoptos
Övergången från en cell till apoptos kan erkännas genom att observera dess separering från andra, det är det första steget i denna process. Det härrör från elektrolytförskjutningar, uttorkning av cellen och förändringar i dess form. Sedan fragmenteras cellkärnan och de så kallade apoptoriska kropparna bildas, dessa är cellrester som kommer att absorberas av angränsande celler eller "ätas" av makrofager. Ett sådant apoptosförlopp gör att cellen tas bort "tyst", det orsakar inte utvecklingen av en allmän reaktion - inflammation.
Som nämnts är olika enzymer involverade i denna process: caspaser som smälter proteiner som finns i kärnan och cytoplasman, transglutaminaser och endonukleolytiska enzymer som är ansvariga för att skära DNA. Förloppet av hela förstörelseprocessen (apoptosutförande) kan delas in i flera steg:
1. Kontrollbeslutsfasen - den består i att överföra information till cellkärnan om aktiveringen av reparationsmekanismer eller deras utelämnande och påbörjandet av cellupplösningsprocessen. Caspaser, BID- och BAX-proteiner deltar i denna process, och T-lymfocyter frigör granzymer inuti cellerna, som bland annat frigör kalciumjoner som stimulerar apoptos.
2. Verkställande fas - i detta skede utvecklar caspaser sin fulla funktion - de förstör cellulära proteiner - strukturella och enzymatiska:
- DNA-polymeras och DNA-kinas, vilket förhindrar reparation av nukleinsyror
- laminer som skadar kärnmembranet.
I denna fas sker dehydrering av cellen, ytterligare förändringar i form och storlek, DNA-fragmentering (genom endonukleas), sedan cellfragmentering och bildandet av apoptotiska kroppar. Dessa caspaser är intracellulära enzymer som skär proteiner på specifika platser - en given sekvens av aminosyror. Deras aktivering sker på lavinliknande sätt - det aktiverade caspasen aktiverar nästa.
Intressant, trots nedbrytningen av många cellulära proteiner, förblir cellulära organeller oskadade och går helt in i apoptoriska kroppar.
3. Rensningsfasen baseras på fagocytos, det vill säga absorption av cellrester, oftast av fantomcellerna - makrofager.
Apoptos kontroll
Apoptos är en strikt reglerad process - både dess initiering och dess gång. Kontrollen är främst Bcl-2-familjen av proteiner, de inkluderar anti-apoptotiska proteiner - de motverkar utvecklingen av apoptos (t.ex. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) och pro-apoptotisk - främjar dess förekomst genom att skada mitokondriellt membran (Bid, Bak, Dålig).
Uttrycket eller aktiviteten hos dessa proteiner beror på förhållandena under vilka cellen är närvarande, liksom dess tillstånd - om skadan är stor eller de yttre förhållandena inte är gynnsamma, aktiveras pro-apoptotiska proteiner.
Under normala förhållanden dominerar anti-apoptotiska proteiner och hämmar processen för programmerad celldöd. Dessutom har det bevisats att apoptos också kontrolleras av gener, varav en är p53-genen, som tillhör de pro-apoptotiska faktorerna. Dess produkt, p53-proteinet, utlöser processen med självmordsdöd om skadan på det genetiska materialet är så allvarlig att DNA inte kan repareras.
Följaktligen kallas detta protein ibland som "genomets väktare" eftersom det avgör om en cell kommer att stoppa celldelning för att reparera skador som har inträffat eller om det kommer att apoptos.
Apoptos och sjukdomar
Det har bevisats att obalansen mellan bildandet av nya celler och eliminering av gamla celler är orsaken till många sjukdomar, därför är cellulär kontroll av apoptos extremt viktig och dess störning kan få mycket allvarliga konsekvenser.
Om celler är resistenta mot döden genom apoptos kan cancer eller en autoimmun sjukdom (t.ex. reumatoid artrit) utvecklas. I båda dessa fall genomgår sjuka celler inte den apoptotiska processen, de är "resistenta" mot den på grund av genetiska mutationer eller onormal aktivitet hos pro- och anti-apoptotiska proteiner. Å andra sidan kan överdriven efterlevnad och eliminering av för många celler leda till degenerativa sjukdomar och organskador.
För närvarande testat verkar de senaste onkologiska läkemedlen i apoptosstadiet - verkningsmekanismen är att främja förekomsten av pro-apoptotiska proteiner - främja förekomsten av apoptos i tumörceller. Strålterapi och "standard" kemoterapi fungerar på liknande sätt för att inducera apoptos. Båda dessa behandlingar orsakar cellulär stress vilket leder till tumörcellsdöd. Tyvärr är sådan behandling inte alltid effektiv, eftersom aktiviteten hos faktorer som hämmar apoptos inte sällan ökas i tumörceller, vilket inte bara gör det svårt att bekämpa dem utan också leder till okontrollerad tillväxt och multiplikation.
Läs också: Cancerutveckling, eller hur cancer uppstår
Rekommenderad artikel:
Tumörutveckling - Hur cancer bildar sig om författaren
