Apoptoze (grieķu valodas apoptoze - lapu krišana) ir ieprogrammēta šūnu nāve, tā ir pilnīgi dabiska parādība, kas ļauj no organisma izņemt patoloģiskas, bojātas un izmantotas šūnas. Ir vērts uzzināt, kas tas īsti ir, vai apoptoze ir kaitīga, kad tā notiek un kādi procesi to noved.
Satura rādītājs:
- Apoptozes ierosināšana
- Apoptozes gaita
- Apoptozes kontrole
- Apoptoze un slimības
Apoptoze ir fizioloģisks un dabisks process, kas nepārtraukti norisinās katrā veselīgā organismā, un tas ir būtiski pareizai organisma darbībai. Pateicoties apoptozei, ķermenim ir spēja kontrolēt šūnu skaitu un kvalitāti. Šis process, kas pazīstams kā ieprogrammēta šūnu nāve, noved pie bojāto, inficēto vai nevajadzīgo šūnu likvidēšanas, nodrošinot līdzsvaru starp jaunu šūnu veidošanos un veco šūnu iznīcināšanu.
Traucējumiem apoptozes gaitā ir ļoti negatīva ietekme, ir slimības, kuru profilakse un ārstēšana ir ļoti sarežģīta - vēzis, autoimūnas slimības. Varbūt jaunas ārstēšanas metodes, kas ļauj apoptozes procesu vēža šūnās, kļūs par efektīvu ārstēšanas metodi.
Kopējais šūnu skaits organismā ir stingri noteikts un nemainīgs, jebkuras ilgstošākas to skaita izmaiņas var negatīvi ietekmēt mūsu veselību, tāpēc organisms cenšas saglabāt līdzsvaru starp šūnu iznīcināšanu un jaunu veidošanos. Šūnu nāves process var notikt vairākos veidos, no kuriem vissvarīgākie ir:
- Nekroze (nekroze) - izraisa ārējie faktori: ķīmiski, mehāniski, fiziski. Tas ir patoloģisks, patoloģisks process, kuru ķermenis nekontrolē. Tās gaitā tiek iznīcinātas veselas šūnu grupas, un šī bojājuma sekas ir iekaisuma procesa attīstība.
- Apoptoze (ieprogrammēta šūnu nāve) ir ļoti atšķirīga, process ir pilnīgi normāls, fizioloģisks, viens šūna un būtisks normāli funkcionējošā organismā.
- Autofāgija - ietver šūnas gremošanu ar saviem fermentiem.
Neskatoties uz negatīvo ietekmi, apoptoze ir normāla, regulāra parādība, tā ir vērsta uz visa organisma labā, ļaujot neefektīvās, nolietotās šūnas aizstāt ar jaunām. Noņemtās šūnas galvenokārt ir tās, kas var kļūt bīstamas saimniekam, piemēram, vēža vai neoplastiskas.
Tādējādi apoptoze palīdz uzturēt homeostāzi, t.i., organisma līdzsvaru. Programmētās šūnu nāves process ir ļoti sarežģīta parādība, kurā iesaistīti desmitiem enzīmu un olbaltumvielu. Arī tā rašanās laiks nav nejaušs, to nosaka daudzi signālu ceļi, kas tiek aktivizēti šūnu bojājumu rezultātā: tā organelli vai ģenētiskais materiāls.
Lasiet arī: Martwica - kas tas ir? Nekrozes veidi
Apoptozes ierosināšana
Apoptozes aktivizēšana ir saistīta ar noteiktu olbaltumvielu (pro un anti-apoptotisko) aktivāciju vai inhibīciju, kas pastāvīgi atrodas šūnā. Procesa rašanās veids ir atkarīgs no veida un stimula, kas izraisa apoptozi. Iniciācija ir pirmā, sākotnējā fāze, kuras laikā tiek aktivizēti signālu ceļi, kas ved uz ieprogrammētās nāves procesa attīstību.
Vissvarīgākais no tiem ir tā sauktais iekšējais ceļš, kurā mitohondrijiem ir dominējošā loma, un ārējais ceļš, tā izraisītāji ir signāli no šūnas ārpusē:
- augšanas faktoru, hormonu deficīts
- dažu citokīnu (limfocītu ražoto molekulu) koncentrācijas palielināšanās
- mijiedarbība ar kaimiņu šūnām
- fiziskie faktori
- barības vielu deficīts.
Ārējā ceļa gadījumā vides stimuli darbojas uz receptoriem, kas atrodas šūnu membrānā (tā sauktie nāves receptori), kas izraisa intracelulāro signālu kaskādi, kas noved pie apoptozes.
Iekšējā ceļa gadījumā mitohondrijiem ir galvenā loma. Pēc dažādu faktoru bojājumiem šajos organoļos tiek izteikti pro-apoptotiski proteīni, kas savukārt sabojā mitohondriju darbību, novēršot enerģijas ražošanu.
Turklāt šis bojājums izraisa olbaltumvielu izdalīšanos no mitohondrija - citohroma, kas veicina kalcija jonu koncentrācijas palielināšanos šūnā. Šī jona daudzuma palielināšana ir apoptozes izraisītājs.
Apoptozes gaita
Šūnas pāreju uz apoptozi var atpazīt pēc tās atdalīšanas no citiem, un tā ir pirmais solis šajā procesā. Tas rodas elektrolītu nobīdes, šūnas dehidratācijas un tās formas izmaiņu dēļ. Tad šūnas kodols tiek sadrumstalots un veidojas tā sauktie apoptori ķermeņi, tie ir šūnu atliekas, kuras absorbēs kaimiņu šūnas vai "apēdīs" makrofāgi. Šāds apoptozes kurss izraisa šūnas noņemšanu "klusi", tas neizraisa vispārējas reakcijas - iekaisuma - attīstību.
Kā jau minēts, šajā procesā ir iesaistīti dažādi fermenti: kaspāzes, kas sagremo kodolā un citoplazmā esošās olbaltumvielas, transglutamināzes un endonukleolītiskie fermenti, kas atbildīgi par DNS sagriešanu. Visa iznīcināšanas procesa (apoptozes izpildes) gaitu var sadalīt vairākos posmos:
1. Kontroles lēmuma fāze - tā sastāv no informācijas nodošanas šūnas kodolam par remonta mehānismu aktivizēšanu vai to izlaišanu un šūnu dezintegrācijas procesa sākumu. Šajā procesā piedalās kaspāzes, BID un BAX proteīni, un T limfocīti šūnu iekšienē izdala granzīmus, kas cita starpā atbrīvo kalcija jonus, stimulējot apoptozi.
2. Izpildes fāze - šajā posmā kaspāzes pilnveido savu funkciju - iznīcina šūnu olbaltumvielas - strukturālās un fermentatīvās:
- DNS polimerāze un DNS kināze, novēršot nukleīnskābju atjaunošanos
- slāņi, sabojājot kodola membrānu.
Šajā fāzē notiek šūnu dehidratācija, turpmākas formas un izmēru izmaiņas, DNS fragmentācija (endonukleāzes ceļā), pēc tam šūnu fragmentācija un apoptotisko ķermeņu veidošanās. Šīs kaspāzes ir intracelulāri fermenti, kas sagriež olbaltumvielas noteiktās vietās - noteiktā aminoskābju secībā. Viņu aktivizēšana notiek lavīnai līdzīgā veidā - aktivētā kaspāze aktivizē nākamo.
Interesanti, ka, neskatoties uz daudzu šūnu olbaltumvielu sadalīšanos, šūnu organoīdi paliek nesabojāti un pilnībā nonāk apoptoros ķermeņos.
3. Attīrīšanas fāzes pamatā ir fagocitoze, tas ir, šūnu atlieku absorbcija, ko visbiežāk veic fantoma šūnas - makrofāgi.
Apoptozes kontrole
Apoptoze ir stingri regulēts process - gan tā uzsākšana, gan norise. Kontroli galvenokārt veic Bcl-2 olbaltumvielu ģimene, tajos ietilpst anti-apoptotiski proteīni - tie neitralizē apoptozes (piemēram, Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) un pro-apoptozes attīstību - veicinot tā rašanos, sabojājot mitohondriju membrānu (Bid, Bak, Slikti).
Šo olbaltumvielu ekspresija vai aktivitāte ir atkarīga no apstākļiem, kādos atrodas šūna, kā arī no tā stāvokļa - ja bojājums ir liels vai ārējie apstākļi nav labvēlīgi, tiek aktivizēti pro-apoptotiskie proteīni.
Normālos apstākļos anti-apoptotiskie proteīni dominē un kavē ieprogrammēto šūnu nāves procesu. Turklāt ir pierādīts, ka apoptozi kontrolē arī gēni, no kuriem viens ir p53 gēns, kas pieder pro-apoptotiskajiem faktoriem. Tā produkts p53 olbaltumviela izraisa pašnāvniecisku šūnu nāves procesu, ja ģenētiskā materiāla bojājumi ir tik nopietni, ka DNS atjaunošana nav iespējama.
Līdz ar to šo olbaltumvielu dažreiz dēvē par "genoma sargu", jo tas nosaka, vai šūna pārtrauks šūnu dalīšanos, lai izlabotu radušos bojājumus, vai arī tā apoptozes.
Apoptoze un slimības
Ir pierādīts, ka nelīdzsvarotība starp jaunu šūnu veidošanos un veco šūnu izvadīšanu ir daudzu slimību cēlonis, tāpēc apoptozes šūnu kontrole ir ārkārtīgi svarīga, un tās traucējumiem var būt ļoti nopietnas sekas.
Ja šūnas ir izturīgas pret nāvi ar apoptozi, var attīstīties vēzis vai autoimūna slimība (piemēram, reimatoīdais artrīts). Abos šajos gadījumos slimās šūnas nav pakļautas apoptotiskajam procesam, tās ir "izturīgas" pret to ģenētisko mutāciju vai pro un anti-apoptotisko olbaltumvielu patoloģiskas aktivitātes dēļ. No otras puses, pārmērīga atbilstība un pārāk daudzu šūnu likvidēšana var izraisīt deģeneratīvas slimības un orgānu bojājumus.
Pašlaik pārbaudītie jaunākie onkoloģiskie medikamenti darbojas apoptozes stadijā - darbības mehānisms ir veicināt pro-apoptotisko olbaltumvielu klātbūtni - veicināt apoptozes rašanos audzēja šūnās. Radioterapija un "standarta" ķīmijterapija darbojas līdzīgā veidā, lai izraisītu apoptozi. Abas šīs procedūras izraisa šūnu stresu, kas izraisa audzēja šūnu nāvi. Diemžēl šāda terapija ne vienmēr ir efektīva, jo audzēju šūnās apoptozi inhibējošo faktoru aktivitāte nereti palielinās, kas ne tikai apgrūtina cīņu ar tām, bet arī noved pie nekontrolētas augšanas un pavairošanas.
Lasiet arī: Vēža attīstība jeb kā vēzis rodas
Ieteicamais raksts:
Audzēja attīstība - kā vēzis veidojas par autoru
