Apoptoosi tai ohjelmoitu solukuolema. Miten menee?

Apoptoosi (kreikkalainen apoptoosi - lehtien pudotus) on ohjelmoitu solukuoleman prosessi, se on täysin luonnollinen ilmiö, joka sallii poikkeavien, vaurioituneiden ja käytettyjen solujen poistamisen kehosta. On syytä selvittää, mikä se on, onko apoptoosi haitallinen, milloin se tapahtuu ja mitkä prosessit johtavat siihen.

Sisällysluettelo:

1. Apoptoosin aloittaminen
2. Apoptoosin kulku
3. Apoptoosin hallinta
4. Apoptoosi ja sairaudet

Apoptoosi on fysiologinen ja luonnollinen prosessi, joka kulkee jatkuvasti jokaisessa terveessä organismissa, ja se on välttämätöntä organismin moitteettomalle toiminnalle. Apoptoosin ansiosta keholla on kyky hallita solujen määrää ja laatua. Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä ohjelmoitu solukuolema, johtaa vaurioituneiden, tartunnan saaneiden tai tarpeettomien solujen eliminointiin, mikä varmistaa tasapainon uusien solujen muodostumisen ja vanhojen solujen tuhoutumisen välillä.

Apoptoosin aikana esiintyvillä häiriöillä on erittäin kielteinen vaikutus, on sairauksia, joiden ehkäisy ja hoito ovat erittäin vaikeita - syöpä, autoimmuunisairaudet. Ehkä uusista hoitomenetelmistä, jotka mahdollistavat apoptoosin prosessin syöpäsoluissa, tulee tehokas hoitomenetelmä.

Kehon solujen kokonaismäärä on tiukasti määritelty ja vakio, kaikilla pidemmillä muutoksilla niiden lukumäärällä voi olla kielteinen vaikutus terveyteemme, joten keho pyrkii ylläpitämään tasapainoa solujen tuhoutumisen ja uusien muodostumisen välillä. Solukuolemaprosessi voi tapahtua monella tapaa, joista tärkeimmät ovat:

• Nekroosi (nekroosi) - johtuu ulkoisista tekijöistä: kemiallisista, mekaanisista, fysikaalisista. Se on patologinen, epänormaali prosessi, jota keho ei voi hallita. Sen aikana kokonaiset soluryhmät tuhoutuvat, ja tämän vaurion seurauksena on tulehdusprosessin kehittyminen.

• Apoptoosi (ohjelmoitu solukuolema) on hyvin erilainen, prosessi on täysin normaali, fysiologinen, yksisoluinen ja välttämätön normaalisti toimivassa organismissa.

• Autofagia - solu sulattaa itsensä omilla entsyymeillä.

Negatiivisesta vaikutuksestaan ​​huolimatta apoptoosi on normaali, säännöllinen ilmiö, ja se pyrkii koko organismin hyväksi, jolloin tehottomat, kuluneet solut voidaan korvata uusilla. Poistetut solut ovat pääasiassa sellaisia, joista voi tulla vaarallisia isännälle, esimerkiksi syöpä tai neoplastinen.

Siten apoptoosi auttaa ylläpitämään homeostaasia eli organismin tasapainoa. Ohjelmoidun solukuoleman prosessi on hyvin monimutkainen ilmiö, johon liittyy kymmeniä entsyymejä ja proteiineja. Sen esiintymisaika ei myöskään ole vahingossa, sen määräävät monet solun vaurioitumisen seurauksena aktivoituvat signalointireitit: sen organellit tai geneettinen materiaali.

Lue myös: Martwica - mikä se on? Nekroosityypit

Apoptoosin aloittaminen

Apoptoosin aktivoituminen liittyy tiettyjen solussa jatkuvasti läsnä olevien proteiinien (pro- ja anti-apoptoottisten) aktivoitumiseen tai estämiseen. Tapa, jolla prosessi tapahtuu, riippuu tyypistä ja ärsykkeestä, joka laukaisee apoptoosin. Aloitus on ensimmäinen, alkuvaihe, jonka aikana aktivoidaan ohjelmoidun kuoleman prosessin kehittymiseen johtavat signalointireitit.

Tärkein niistä on ns. Sisäinen reitti, jossa mitokondrioilla on hallitseva rooli, ja ulkoinen reitti, sen laukaisijat ovat signaaleja solun ulkopuolelta:

• kasvutekijöiden, hormonien puute
• joidenkin sytokiinien (lymfosyyttien tuottamat molekyylit) pitoisuuden kasvu
• vuorovaikutus naapurisolujen kanssa
• fyysiset tekijät
• ravinteiden puute.

Ulkoisen reitin tapauksessa ympäristöä stimuloivat aineet vaikuttavat solukalvossa oleviin reseptoreihin (ns. Kuoleman reseptorit), jotka laukaisevat solunsisäisten signaalien kaskadin, joka johtaa apoptoosiin.

Sisäisen reitin tapauksessa mitokondrioilla on keskeinen rooli. Eri tekijöiden aiheuttaman vahingon jälkeen pro-apoptoottiset proteiinit ilmentyvät näissä organelleissa, mikä puolestaan ​​vahingoittaa mitokondrioiden toimintaa estäen energiantuotannon.

Lisäksi tämä vaurio aiheuttaa proteiinin vapautumisen mitokondriosta - sytokromista, mikä osaltaan lisää kalsiumionien pitoisuuksia solussa. Tämän ionin määrän lisääminen on apoptoosin laukaisija.

Apoptoosin kulku

Solun siirtyminen apoptoosiin voidaan tunnistaa tarkkailemalla sen erottumista muista, se on tämän prosessin ensimmäinen vaihe. Se johtuu elektrolyyttimuutoksista, solujen kuivumisesta ja sen muodon muutoksista. Sitten soluydin sirpaloituu ja muodostetaan niin sanottuja apoptorisia kappaleita, nämä ovat solujätteitä, jotka naapurisolut absorboivat tai makrofagit "syövät". Tällainen apoptoosin kulku aiheuttaa solun poistamisen "hiljaa", se ei aiheuta yleisen reaktion - tulehduksen - kehittymistä.

Kuten mainittiin, tähän prosessiin osallistuu useita entsyymejä: kaspaasit, jotka pilkkovat ytimen ja sytoplasman sisältämiä proteiineja, transglutaminaasit ja endonukleolyyttiset entsyymit, jotka vastaavat DNA: n leikkaamisesta. Koko tuhoamisprosessin kulku (apoptoosin toteutus) voidaan jakaa useisiin vaiheisiin:

1. Ohjauspäätöksen vaihe - se koostuu tiedon välittämisestä solun ytimeen korjausmekanismien aktivoitumisesta tai niiden puuttumisesta ja solujen hajoamisprosessin aloittamisesta. Kaspaasit, BID- ja BAX-proteiinit osallistuvat tähän prosessiin, ja T-lymfosyytit vapauttavat solujen sisällä rakeita, jotka muun muassa vapauttavat apoptoosia stimuloivia kalsiumioneja.

2. Toimeenpanovaihe - tässä vaiheessa kaspaasit kehittävät täyden aktiivisuutensa - ne tuhoavat soluproteiinit - rakenteelliset ja entsymaattiset:

• DNA-polymeraasi ja DNA-kinaasi estävät nukleiinihappojen korjautumisen
• laminaatit vahingoittavat ydinkalvoa.

Tässä vaiheessa solun dehydraatio tapahtuu, muodon ja koon muutokset, DNA-fragmentit (endonukleaasilla), sitten solujen fragmentit ja apoptoottisten kappaleiden muodostuminen. Nämä kaspaasit ovat solunsisäisiä entsyymejä, jotka leikkaavat proteiineja tietyissä paikoissa - tietty aminohapposekvenssi. Niiden aktivointi tapahtuu lumivyöryllä - aktivoitu kaspaasi aktivoi seuraavan.

Mielenkiintoista on, että monien soluproteiinien hajoamisesta huolimatta soluorganellit pysyvät ehjinä ja pääsevät täysin apoptorisiin elimiin.

3. Siivousvaihe perustuu fagosytoosiin, toisin sanoen solujätteen imeytymiseen, useimmiten fantomisolujen - makrofagien.

Apoptoosin hallinta

Apoptoosi on tiukasti säännelty prosessi - sekä sen aloittaminen että sen kulku. Kontrolli on pääasiassa Bcl-2-proteiiniperhe, ne sisältävät anti-apoptoottisia proteiineja - ne vastustavat apoptoosin (esim.Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) ja pro-apoptoottisen kehitystä - edistävät sen esiintymistä vahingoittamalla mitokondrioiden kalvoa (Bid, Bak, Huono).

Näiden proteiinien ilmentyminen tai aktiivisuus riippuu olosuhteista, joissa solu on läsnä, samoin kuin sen tilasta - jos vaurio on suuri tai ulkoiset olosuhteet eivät ole suotuisat, pro-apoptoottiset proteiinit aktivoituvat.

Normaaleissa olosuhteissa anti-apoptoottiset proteiinit hallitsevat ja estävät ohjelmoidun solukuoleman prosessia. Lisäksi on osoitettu, että apoptoosia kontrolloivat myös geenit, joista yksi on pro-apoptoottisiin tekijöihin kuuluva p53-geeni. Sen tuote, p53-proteiini, laukaisee itsemurhasolukuoleman, jos geneettisen materiaalin vaurio on niin vakava, että DNA: n korjaaminen on mahdotonta.

Tästä syystä tätä proteiinia kutsutaan joskus "genomin vartijaksi", koska se määrittää, pysäyttääkö solu solujen jakautumisen korjaamaan tapahtuneet vauriot vai apoptoosin.

Apoptoosi ja sairaudet

On osoitettu, että epätasapaino uusien solujen muodostumisen ja vanhojen solujen eliminoinnin välillä on monien sairauksien syy, minkä vuoksi apoptoosin hallitseminen solulla on erittäin tärkeää, ja sen häiriöllä voi olla erittäin vakavia seurauksia.

Jos solut ovat resistenttejä apoptoosin aiheuttamalle kuolemalle, voi kehittyä syöpä tai autoimmuunisairaus (esim. Nivelreuma). Molemmissa näistä tapauksista sairaat solut eivät ole apoptoottisen prosessin alaisia, ne ovat "resistenttejä" sille geneettisten mutaatioiden tai pro- ja anti-apoptoottisten proteiinien epänormaalin aktiivisuuden vuoksi. Toisaalta liikaa soluja ja liian monien solujen eliminointi voi johtaa rappeuttaviin sairauksiin ja elinvaurioihin.

Tällä hetkellä testatut uusimmat onkologiset lääkkeet vaikuttavat apoptoosin vaiheeseen - toimintamekanismin on edistää proapoptoottisten proteiinien läsnäoloa - edistää apoptoosin esiintymistä kasvainsoluissa. Sädehoito ja "tavanomainen" kemoterapia toimivat samalla tavalla apoptoosin indusoimiseksi. Molemmat näistä hoidoista aiheuttavat solustressin, joka tappaa kasvainsolut. Valitettavasti tällainen hoito ei ole aina tehokasta, koska apoptoosia estävien tekijöiden aktiivisuus ei kasva harvoin kasvainsoluissa, mikä ei vain estä taistelua niitä vastaan, vaan johtaa myös hallitsemattomaan kasvuun ja lisääntymiseen.

Lue myös: Syövän kehitys tai miten syöpä syntyy

Suositeltava artikkeli:

Kasvaimen kehitys - kuinka syöpä muodostaa tekijän

Keula. Maciej Grymuza Valmistunut lääketieteellisestä tiedekunnasta K. Marcinkowski Poznańissa. Hän valmistui yli hyvällä tuloksella. Tällä hetkellä hän on kardiologian lääkäri ja jatko-opiskelija. Häntä kiinnostaa erityisesti invasiivinen kardiologia ja implantoitavat laitteet (stimulaattorit).