Apoptoza (apoptoza greacă - căderea frunzelor) este un proces de moarte celulară programată, este un fenomen complet natural care permite îndepărtarea celulelor anormale, deteriorate și utilizate din corp. Merită să aflăm ce anume este, dacă apoptoza este dăunătoare, când apare și ce procese duc la aceasta.
Cuprins:
- Inițierea apoptozei
- Cursul apoptozei
- Controlul apoptozei
- Apoptoza și bolile
Apoptoza este un proces fiziologic și natural care rulează continuu în fiecare organism sănătos, este esențial pentru buna funcționare a organismului. Datorită apoptozei, organismul are capacitatea de a controla numărul și calitatea celulelor. Acest proces, cunoscut sub numele de moarte celulară programată, duce la eliminarea celulelor deteriorate, infectate sau inutile, asigurând un echilibru între formarea de celule noi și distrugerea celulelor vechi.
Tulburările în cursul apoptozei au un efect foarte negativ, există boli a căror prevenire și tratament sunt foarte dificile - cancer, boli autoimune. Poate că noile metode de tratament care permit procesul de apoptoză în celulele canceroase vor deveni o metodă eficientă de tratament.
Numărul total de celule din corp este strict determinat și constant, orice modificare mai lungă a numărului lor poate avea un impact negativ asupra sănătății noastre, motiv pentru care organismul se străduiește să mențină un echilibru între distrugerea celulelor și formarea altora noi. Procesul de moarte celulară poate avea loc în mai multe moduri, dintre care cele mai importante sunt:
- Necroza (necroza) - este cauzată de factori externi: chimici, mecanici, fizici. Este un proces patologic, anormal, asupra căruia organismul nu are control. În cursul său, grupuri întregi de celule sunt distruse, iar consecința acestei leziuni este dezvoltarea procesului inflamator.
- Apoptoza (moartea celulară programată) este foarte diferită, procesul este complet normal, fiziologic, afectează celulele individuale și este esențial într-un organism care funcționează normal.
- Autofagie - implică celula care se digeră singură prin propriile sale enzime.
În ciuda impactului său negativ, apoptoza este un fenomen normal, regulat, vizează binele întregului organism, permițând înlocuirea celulelor ineficiente, uzate cu altele noi. Celulele îndepărtate sunt în principal cele care ar putea deveni periculoase pentru gazdă, de exemplu canceroase sau neoplazice.
Astfel, apoptoza ajută la menținerea homeostaziei, adică la echilibrul organismului. Procesul morții celulare programate este un fenomen foarte complex, implicând zeci de enzime și proteine. Momentul apariției sale nu este, de asemenea, accidental, este determinat de multe căi de semnalizare care sunt activate ca urmare a deteriorării celulare: organitele sau materialul genetic.
Citește și: Martwica - ce este? Tipuri de necroză
Inițierea apoptozei
Activarea apoptozei este asociată cu activarea sau inhibarea acțiunii anumitor proteine (pro și anti-apoptotice) care sunt prezente în mod constant în celulă. Modul în care are loc procesul depinde de tipul și stimulul care declanșează apoptoza. Inițierea este prima fază inițială, în timpul căreia sunt activate căile de semnalizare care duc la dezvoltarea procesului de moarte programată.
Cea mai importantă dintre ele este așa-numita cale internă, în care mitocondriile joacă un rol dominant, iar calea externă, declanșatoarele sale sunt semnale din afara celulei:
- deficit de factori de creștere, hormoni
- creșterea concentrației unor citokine (molecule produse de limfocite)
- interacțiunile cu celulele vecine
- factori fizici
- deficit de nutrienți.
În cazul căii extrinseci, stimulii de mediu acționează asupra receptorilor situați în membrana celulară (așa-numiții receptori ai morții), care declanșează o cascadă de semnale intracelulare care duc la apoptoză.
În cazul căii intrinseci, mitocondriile joacă un rol cheie. După deteriorarea lor de diverși factori, proteinele pro-apoptotice sunt exprimate în aceste organite, care la rândul lor afectează funcția mitocondriilor, împiedicând producerea de energie.
În plus, această afectare determină eliberarea unei proteine din mitocondrie - citocrom, ceea ce contribuie la creșterea concentrației ionilor de calciu din celulă. Creșterea cantității acestui ion este un factor declanșator al apoptozei.
Cursul apoptozei
Tranziția unei celule către apoptoză poate fi recunoscută prin separarea sa de ceilalți și este primul pas în acest proces. Rezultă din schimbări de electroliți, deshidratare a celulelor și schimbări de formă. Apoi nucleul celular este fragmentat și se formează așa-numitele corpuri apoptorice, acestea sunt resturi celulare care vor fi absorbite de celulele învecinate sau „mâncate” de macrofage. Un astfel de curs de apoptoză determină îndepărtarea celulei „în tăcere”, nu provoacă dezvoltarea unei reacții generale - inflamație.
După cum sa menționat, diferite enzime sunt implicate în acest proces: caspaze care digeră proteinele conținute în nucleu și citoplasmă, transglutaminaze și enzime endonucleolitice responsabile de tăierea ADN-ului. Cursul întregului proces de distrugere (execuția apoptozei) poate fi împărțit în mai multe etape:
1. Faza de control-decizie - constă în transmiterea informațiilor către nucleul celulei despre activarea mecanismelor de reparare sau omiterea acestora și începerea procesului de dezintegrare a celulei. Caspaze, proteine BID și BAX participă la acest proces, iar limfocitele T eliberează granzime în interiorul celulelor, care, printre altele, eliberează ioni de calciu stimulând apoptoza.
2. Faza executivă - în această etapă, caspazele își dezvoltă funcția completă - distrug proteinele celulare - structurale și enzimatice:
- ADN polimeraza și ADN kinaza, împiedicând repararea acizilor nucleici
- laminate, deteriorând membrana nucleară.
În această fază are loc deshidratarea celulei, schimbări ulterioare de formă și dimensiune, fragmentarea ADN-ului (prin endonuclează), apoi fragmentarea celulei și formarea corpurilor apoptotice. Aceste caspaze sunt enzime intracelulare care taie proteinele în locuri specifice - o secvență dată de aminoacizi. Activarea lor are loc într-o manieră asemănătoare avalanșei - caspaza activată activează următoarea.
Interesant este că, în ciuda descompunerii multor proteine celulare, organitele celulare rămân nedeteriorate și pătrund pe deplin în corpurile apoptorice.
3. Faza de curățare se bazează pe fagocitoză, adică absorbția resturilor celulare, cel mai adesea de către celulele fantomă - macrofage.
Controlul apoptozei
Apoptoza este un proces strict reglementat - atât inițierea, cât și cursul său. Controlul este efectuat în primul rând de familia de proteine Bcl-2, acestea includ proteine anti-apoptotice - contracarează dezvoltarea apoptozei (de exemplu, Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) și pro-apoptotice - promovând apariția acestuia prin deteriorarea membranei mitocondriale (Bid, Bak, Rău).
Expresia sau activitatea acestor proteine depinde de condițiile în care este prezentă celula, precum și de starea acesteia - dacă deteriorarea este mare sau condițiile externe nu sunt favorabile, proteinele pro-apoptotice sunt activate.
În condiții normale, proteinele anti-apoptotice domină și inhibă procesul de moarte celulară programată. Mai mult, s-a dovedit că apoptoza este controlată și de gene, dintre care una este gena p53, care aparține factorilor pro-apoptotici. Produsul său, proteina p53, declanșează procesul de moarte a celulelor suicidare dacă deteriorarea materialului genetic este atât de severă încât repararea ADN-ului este imposibilă.
În consecință, această proteină este uneori denumită „gardianul genomului”, deoarece determină dacă o celulă oprește diviziunea celulară pentru a repara daunele care au avut loc sau dacă apare apoptoza.
Apoptoza și bolile
S-a dovedit că dezechilibrul dintre formarea de celule noi și eliminarea celulelor vechi este cauza multor boli, prin urmare controlul celular al apoptozei este extrem de important, iar perturbarea acestuia poate avea consecințe foarte grave.
Dacă celulele sunt rezistente la moarte prin apoptoză, se poate dezvolta cancer sau o boală autoimună (de exemplu, artrita reumatoidă). În ambele cazuri, celulele bolnave nu sunt supuse procesului de apoptoză, sunt „rezistente” la acesta datorită mutațiilor genetice sau activității anormale a proteinelor pro și anti-apoptotice. Pe de altă parte, conformarea excesivă și eliminarea a prea multe celule pot duce la boli degenerative și la deteriorarea organelor.
Testate în prezent, cele mai recente medicamente oncologice acționează în stadiul apoptozei - mecanismul de acțiune este de a promova prezența proteinelor pro-apoptotice - promovând apariția apoptozei în celulele tumorale. Radioterapia și chimioterapia „standard” funcționează într-un mod similar pentru a induce apoptoza. Ambele tratamente provoacă stres celular care duce la moartea celulelor tumorale. Din păcate, o astfel de terapie nu este întotdeauna eficientă, deoarece activitatea factorilor care inhibă apoptoza nu este rareori crescută în celulele tumorale, ceea ce nu numai că face dificilă combaterea acestora, dar duce și la creșterea și multiplicarea necontrolată.
Citește și: Dezvoltarea cancerului sau cum apare cancerul
Articol recomandat:
Dezvoltarea tumorii - Cum se formează cancerul despre autor
