Apoptoza

Apoptoza

Apoptoza jest biochemicznie i morfologicznie formą programowanej śmierci komórki. Ma ona kluczowe znaczenie zarówno dla normalnego rozwoju, jak i homeostazy organizmów wielokomórkowych.

U dorosłych apoptoza jest bardzo istotna, ponieważ przeciwdziała nieograniczonej nowotworowej poliferacji i cyklicznej inwolucji wielu tkanek zależnych od układu hormonalnego.

Apoptoza różni się od śmierci martwiczej tym, że zachodzą charakterystyczne i specyficzne zmiany morfologiczne oraz synteza energii i synteza białek są wymagane w umierającej komórce apoptotycznej do regulacji określonych genów i szlaków biochemicznych.

Morfologia apoptozy obejmuje zmiany w jądrze, w określonych organellach komórkowych (w szczególności w mitochondriach) i w błonie plazmatycznej. Chromatyna ulega kondensacji w jądrze. ponieważ DNA ulega najpierw degradacji do dużych fragmentów o wielkości od 30 do 50 kb, a następnie do mniejszych fragmentów nukleosomalnych o wielkości 180–200 pz. Te zmiany nie są jednak warunkiem konicznym apoptozy, bo ich hamowanie nie blokuje śmierci komórek.

Apoptoza prowadzi do odłączenia transportu elektronów od syntezy ATP w mitochondriach. W ten sposób prowadzi do wzrostu reaktywnych form tlenu i zmniejszenia potencjału błonowego. Zmiany w błonie plazmatycznej i cytoszkielecie prowadzą do kurczenia się komórek i tworzenia wypukłości lub pęcherzyków.

W miarę narastania apoptozy pęcherzyki otaczające resztki komórek odrywają się i stają się ciałami apoptotycznymi, które następnie są pochłaniane przez sąsiednie komórki fagocytujące. Przebieg procesu apoptotycznego jest krótki – trwa kilka godzin.

Apoptoza odgrywa ważną rolę we wzroście komórek, różnicowaniu i homeostazie. Pełni ważną rolę w fizjologii i patologii. Może być wywołana przez różne bodźce np. niedotlenienie, niedokrwienie, ekspozycję na niektóre leki i chemikalia, czynniki zakaźne, reakcje immunologiczne, wysoką temperaturę, promieniowanie, różne stany chorobowe.

Śmierć komórek neuronalnych pełni ważną funkcję w prawidłowym rozwoju neuronów. W kluczowym momencie rozwoju umiera znaczna ilość neuronów. To pozornie paradoksalne zjawisko ma miejsce z kilku powodów:

  • Niektóre aksony nie osiągają normalnego celu, a śmierć komórki staje się sposobem na ich wyeliminowanie
  • Śmierć komórki może być sposobem na zmniejszenie puli neuronowej, adekwatnie do wielkości celu
  • Podobnie śmierć komórki może zrekompensować presynaptyczny wkład, który jest zbyt mały, aby pomieścić dane neurony
  • Śmierć komórek neuronalnych może być sposobem na wyeliminowanie błędów w połączeniach między neuronami oraz w połączeniach między neuronami, a ich konkretnymi narządami końcowymi

Popularną hipotezą jest to, że komórki docelowe uwalniają chemiczne czynniki troficzne, które pochłaniają neuryty, zwykle przez wiązanie do określonych receptorów. Czynnik troficzny podtrzymuje wzrost neurytu. Przykładem czynnika troficznego jest czynnik wzrostu nerwów, który wspomaga wzrost i zapobiega śmierci neuronów czuciowych.

Śmierć komórek neuronalnych jest naturalnie występującym składnikiem uporządkowanej ontogenezy układu nerwowego. Około połowa wszystkich neuronów ostatecznie umiera podczas rozwoju. Czynnik wzrostu nerwów jest głównym elementem w regulacji tego procesu.

Apoptoza jest programowaną śmiercią komórki z wyzwalaczami, które obejmują nadmierne wytwarzanie wolnych rodników, aktywację receptorów śmierci, uszkodzenia DNA i aktywację proteaz lizosomalnych. Apoptoza to proces aktywny, który wymaga wysokoenergetycznych fosforanów, ekspresji genów i aktywności kaspazy. Zachodzi normalnie podczas rozwoju, w chorobach neurodegeneracyjnych, a zwłaszcza w chorobach niedokrwiennych.