Tipi smrtnih celic in njihove značilnosti



The celična smrt gre za proces uničenja celičnih komponent, ki jih vsi živi organizmi opravijo v različnih fazah. V vseh večceličnih organizmih mora obstajati optimalno ravnovesje med smrtjo celice in širjenjem celic.

Do smrti celic pride zaradi dveh glavnih mehanizmov: nekroze ali nenamerne celične smrti ter apoptoze ali programirane celične smrti. Vsakemu mehanizmu je pripisana določena morfologija celic.

Apoptoza ali programirana celična smrt obsega visoko regulirano pot genetskih komponent. Pogosto, ko se v organizmu pojavijo patološka stanja (npr. Degenerativne bolezni), se lahko apoptotični program izvaja nepravilno, kar povzroči nepotrebno uničenje celic..

Programirana smrt celic je pomembna sestavina razvojnih poti in homeostaze (nadzor med smrtjo in celično proliferacijo) na splošno..

Nekroza ali nenamerna celična smrt je druga vrsta celične smrti. Predstavlja radikalne razlike, če jih primerjamo z apoptozo. Ta pojav se pojavi, ko so celice izpostavljene neugodnemu ali ekstremnemu okolju, kar povzroča poškodbe celičnih struktur.

Indeks

  • 1 programirana celična smrt ali apoptoza
    • 1.1 Zgodovinska perspektiva
    • 1.2 Opredelitev
    • 1.3 Funkcije
    • 1.4 Celične lastnosti apoptoze
    • 1.5 Genetski vidiki
    • 1.6 Razkroj apoptoze
  • 2 Nenamerna celična smrt ali nekroza
    • 2.1 Opredelitev
    • 2.2 Celične značilnosti nekroze
    • 2.3 Mehanizmi
  • 3 Primerjava med apoptozo in nekrozo
    • 3.1 Razlike
    • 3.2 Ali lahko razlikujemo apoptozo in nekrozo?
  • 4 Citotoksična smrt
  • 5 Reference

Programirana celična smrt ali apoptoza

Zgodovinska perspektiva

Leta 1972 je bil prvič uporabljen izraz apoptoza. Pojavil se je v klasičnem znanstvenem članku, ki so ga napisali avtorji Kerr, Wyllie in Currie. Za Kerra et al., izraz apoptoza opisuje značilno morfološko obliko celične smrti.

Čeprav so bile te značilnosti že večkrat podrobno opisane, so ti avtorji prvi, ki temu pojavu dajejo ime.

Opredelitev

Večcelični organizem je sestavljen iz več celic, ki morajo vzpostaviti medsebojne povezave. Skupnost mora biti strogo organizirana, kar se doseže z vzpostavitvijo nadzora med širjenjem novih celic in odpravo že prisotnih celic..

Na ta način celice, ki iz več razlogov niso več potrebne, doživljajo neke vrste molekularni "samomor", imenovan apoptoza.

Programirana smrt celic je normalen fiziološki pojav. Vključuje nadzorovano izločanje nekaterih celic. Ta mehanizem je ključnega pomena za pravilno delovanje tkiv odraslih. Prav tako igra vlogo pri razvoju zarodka.

Funkcije

Ohraniti ravnotežje širjenja

Glavni cilj programirane celične smrti je ohraniti ravnotežje celične proliferacije. V našem telesu se na primer izloči skoraj 5 x 10 dnevno11 eritrociti ali krvne celice skozi celično smrt.

Zaščitite celice

Poleg tega omogoča vzpostavitev zaščitnega mehanizma proti celicam, ki bi lahko vplivale na organizem. V primeru celic, ki so bile žrtve okužbe z virusom, se običajno izločijo s programirano celično smrtjo. Tako se virus ne more širiti znotraj gostitelja.

Programirana celična smrt ne samo da odpravlja celice, okužene z zunanjimi patogeni, temveč je tudi sposobna zavreči lastne celice telesa, ki poškodujejo genski material. V tem primeru se izločijo celice, ki nosijo mutacije, ki so škodljive za organizem.

V primeru, da se lahko razvoj teh nenormalnih celic nadaljuje in mehanizmi celične smrti ne delujejo, se lahko pojavijo tumorji in razvoj različnih vrst raka..

Usklajuje razvoj zarodka

Programirana smrt celic ima ključno vlogo pri razvoju zarodka. Med nastankom enake, je treba odpraviti več celic, ki so nepotrebne.

Na primer, odgovoren je za odstranjevanje tkiv ličink v organizmih, ki se preobrazijo: ličinke in dvoživke. Poleg tega so za nekatere oblike mladičev značilne membrane med prsti, ki so značilne za vodno življenje.

Ko postane organizem odrasla oseba, te membrane izginejo, saj celice, ki jo sestavljajo, doživijo programirano celično smrt. V splošnem proces apoptoze oblikuje skrajne dele ljudi in miši: strukture v obliki lopate se končajo z dobro oblikovanimi številkami.

Med razvojem sesalcev programirana celična smrt sodeluje pri oblikovanju živčnega sistema. Ko se organizem razvija, nastane prekomerno število živčnih celic, ki se nato izločijo s programirano celično smrtjo.

Nevroni, ki uspejo preživeti (blizu 50%), vzpostavijo pravilne povezave s ciljnimi celicami. Ko je povezava vzpostavljena, se začne izločanje vrste rastnih faktorjev, ki omogočajo preživetje celice, saj zavira program celične smrti..

Celične lastnosti apoptoze

Med programirano celično smrtjo celica kaže poseben fenotip. Prva značilnost je razdrobljenost kromosomske DNA.

V tem primeru pride do razbitja nukleosomov, struktur, ki jih tvorijo DNA in proteini. Z kondenzacijo kromatina se jedro razbije na majhne koščke.

Ker se postopek nadaljuje, se velikost celice bistveno zmanjša. Na koncu se celica razgradi v več segmentov, ki jih obdaja celična membrana. Vsak od teh kosov je znan kot apoptotična telesa.

Kasneje so celice imunskega sistema, imenovane makrofagi, odgovorne za prepoznavanje in fagocitiranje teh umirajočih struktur.

Tako "truplo" celice, ki trpi zaradi apoptoze, učinkovito izgine iz organizma, ki mu je pripadalo - v nasprotju s tem, kar se zgodi, ko celica umre zaradi poškodbe. V tem zadnjem scenariju se celice nabreknejo in končno lizirajo, pri tem pa vnesejo poplavo na zadevno območje.

Med apoptozo se pojavi mitohondrijska poškodba, za katero je značilno sproščanje vrste molekul, ki stimulirajo mehanizem smrti, kot so citokrom c, proteini Smac / Diablo in drugi..

Genetski vidiki

Stroga ureditev programirane celične smrti je posledica orkestriranega delovanja različnih genov.

Prve študije, povezane z genetskim mehanizmom apoptoze, so bile izvedene v ogorčici Caenorhabditis elegans. V tem organizmu smo identificirali 3 gene, povezane z izvajanjem in regulacijo celotnega apoptotičnega procesa.

Pri sesalcih so našli gene, ki so zelo podobni tistim iz ogorčic. Zato so bili ves čas razvoja zelo ohranjeni subjekti.

Ced-3 je primer družine, ki jo sestavlja več kot ducat proteaz (encimov v hidroliznih beljakovinah), znanih kot kaspaze..

V primeru programirane smrti kaspaze hidrolizirajo več kot 100 beljakovin v zadevni celici. Med belimi beljakovinami kaspaz najdemo inhibitorje DNAaza, ki povzročajo razgradnjo DNA celičnega jedra..

Kaspaze so tudi odgovorne za razbitje jedrskega lista, kar vodi do razdrobljenosti jedra in citoskeleta na splošno. Neposredne posledice vseh teh degradacijskih dogodkov je razdrobljenost celice.

Odstranitev apoptoze

Obstaja vrsta dražljajev, ki sprožijo apoptotične mehanizme. Ti dražljaji so lahko fiziološki ali patološki. Zanimivo je, da se vse celice ne odzivajo enako na dražljaje.

Obsevanje in zdravila, ki se uporabljajo za zdravljenje raka (kemoterapija), povzročijo apoptozo s poti, ki se imenuje p53-odvisna pot.

Nekateri hormoni, kot so kortikosteroidi - hormoni iz skupine steroidov in derivati ​​- lahko povzročijo apoptotično pot v nekaterih celicah. Vendar pa njihova prisotnost ne vpliva na večino celic.

Nenamerna celična smrt ali nekroza

Opredelitev

Nenamerna celična smrt ali nekroza se pojavi, ko so celice izpostavljene neugodnemu okolju, ki povzroča resno poškodbo celičnih struktur.

Ti dejavniki, ki povzročajo travme, vključujejo zelo visoke ali zelo nizke temperature, nenormalne ravni kisika, izpostavljenost toksinom, izpostavljenost reaktivnim kisikovim presnovkom, pomanjkanje hranil, nenormalne pH vrednosti..

Različna zdravstvena stanja vključujejo nekrozo, vključno z nevrodegenerativnimi boleznimi, kot so Alzheimerjeva bolezen, Huntingtonova bolezen, Parkinsonova bolezen, amiotrofna lateralna skleroza in epilepsija..

Čeprav je nekrotični proces vpleten v različna zdravstvena stanja, mehanizem po dogodku ni popolnoma pojasnjen. Zgodovinsko gledano je nekroza veljala za kaotične reakcije, ki uničujejo celico.

Vendar pa sedanji dokazi, pridobljeni iz organizmov Caenorhabditis elegans in Drosophila podvomili v to "dogmo".

Različne vrste celic, ki imajo nekrozo, kažejo zelo specifične morfološke celične značilnosti kot odziv na lezijo, kar kaže, da obstaja centralni program izvajanja nekroze..

Popolna in podrobna kompresija nekrotičnega procesa lahko povzroči razvoj novih metodologij za obvladovanje bolezni, ki vključujejo necrotično celično smrt..

Celične značilnosti nekroze

Tako kot pri apoptozi ima nekroza značilne morfološke značilnosti. Poleg tega so popolnoma drugačne od tistih, ki jih opazujemo v celici, ki umre po apoptotični poti.

Smrt spremlja pomembno vnetje v celici, tvorba vakuol v citoplazmi, raztezanje endoplazmatskega retikuluma, tvorba mehurjev v citoplazmi, kondenzacija mitohondrijev, razčlenitev in odmik ribosomov, ruptura membran, vnetni lizosomi in zdrobljen.

Nekroza je "pasivni" proces, saj ne zahteva sinteze dodatnih beljakovin, potrebna energija, ki je potrebna, je minimalna in nima nobenega homeostatskega mehanizma dodatne regulacije.

Mehanizmi

Lezije, povzročene v nekrotični celici, se lahko posredujejo z dvema glavnima mehanizmoma: interferenco oskrbe z energijo in neposredno poškodbo celice zaradi prej omenjenih dejavnikov..

Primerjava med apoptozo in nekrozo

Razlike

Nadzor procesaPrimerljivo je, da je apoptoza zelo nadzorovan aktiven proces, medtem ko je nekroza toksičen proces, kjer je celica pasivna žrtev smrti, ki je neodvisen od energije. Kot smo omenili, so sedanji dokazi postavili pod vprašaj neregulacijo nekroze.

Lokacija smrtiObičajno se apoptoza pojavi v eni celici ali v majhni celični skupini, medtem ko se nekroza nahaja v kontinuumu celic..

Stanje plazemske membrane: pri apoptozi celična membrana ostaja nepoškodovana in citoplazma zadrži apoptotična telesa. Pri nekrozi se plazemska membrana razgradi in citoplazma se sprosti.

Vnetni procesi: pri apoptozi ni opaziti nobene vrste vnetja, medtem ko je inflacija ena izmed najbolj presenetljivih značilnosti nekroze. Izguba membrane in celične celice pošlje kemotaktične signale, ki pridobivajo celična sredstva, povezana z vnetnim procesom.

Ali lahko razlikujete med apoptozo in nekrozo?

Od česa je odvisno, če celica umre zaradi apoptoze ali nekroze? Pri tej odločitvi so vključeni različni dejavniki, vključno z naravo signala smrti, vrsto zadevnega tkiva, razvojem organizma, med drugim.

Z običajnimi histološkimi tehnikami ni lahko razlikovati med tkivom, ki umre zaradi apoptoze ali nekrozo. Morfološki rezultati smrti, ki jih povzroči nekrotična pot in apoptotična pot, se v več pogledih razlikujejo in se prekrivajo v drugih..

Dokazi kažejo, da apoptoza in nekroza predstavljata morfološko izražanje skupne biokemične poti, imenovane kontinuirana apoptoza-nekroza. Na primer, pri pretvorbi poti apoptoze v nekrozo sodelujeta dva dejavnika: zmanjšanje razpoložljivosti kaspaz in ATP v celici.

Citotoksična smrt

V večceličnih organizmih obstajajo posebne vrste celic, ki pripadajo imunskemu sistemu - ali izločki, ki jih proizvajajo -, ki so strupeni za druge celice.

Te celice so odgovorne za iniciranje poti, ki so odgovorne za uničenje ciljnih celic (ki so lahko celice, okužene s patogenom ali rakavo celico). Vendar avtorji raje ne vključujejo nobene od omenjenih dveh kategorij (nekroza ali apoptoza), ker se ne pojavlja s posebnim mehanizmom..

Vzemite poseben primer celične smrti, ki je posredovan s celičnim tipom, imenovanim CD8 T limfociti+ citotoksično V tem primeru celica združuje vidike naključne in programirane celične smrti.

Reference

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Bistvena celična biologija. Garland Science.
  2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Celica: molekularni pristop. Washington, DC: ASM pritisnite.
  3. Elmore, S. (2007). Apoptoza: pregled programirane celične smrti. Toksikološka patologija, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Smrt zaradi nekroze. Nenadzorovana katastrofa, ali obstaja red za kaosom?. Poročila EMBO, 3(7), 604-9.