Апоптоза (грч. апоптосис - опадање листова) је процес програмиране ћелијске смрти, потпуно је природна појава која омогућава уклањање абнормалних, оштећених и искоришћених ћелија из тела. Вреди сазнати шта је тачно, да ли је апоптоза штетна појава, када се јавља и који процеси до ње доводе.
Садржај:
- Покретање апоптозе
- Ток апоптозе
- Контрола апоптозе
- Апоптоза и болест
Апоптозаје физиолошки, природни процес који континуирано тече у сваком здравом организму, неопходан је за правилно функционисање организма. Захваљујући апоптози, тело има способност да контролише број и квалитет ћелија. Овај процес, познат као програмирана ћелијска смрт, доводи до елиминације оштећених, инфицираних или непотребних ћелија, чиме се обезбеђује равнотежа између формирања нових ћелија и уништавања старих ћелија.
Поремећаји у току апоптозе имају веома негативан ефекат, постоје болести чија је превенција и лечење веома тешко - рак, аутоимуне болести. Можда ће нове методе лечења које омогућавају процес апоптозе у ћелијама рака постати ефикасан третман.
Укупан број ћелија у телу је стриктно одређен и константан, свака дуготрајнија промена њиховог броја може негативно утицати на наше здравље, стога тело настоји да одржи равнотежу између уништавања ћелија и формирање нових. Процес смрти ћелије може се десити на неколико начина, од којих су најважнији:
- Некроза (некроза)- узрокована је спољним факторима: хемијским, механичким, физичким. То је патолошки, абнормални процес над којим тело нема контролу. У његовом току уништавају се читаве групе ћелија, а последица овог оштећења је развој инфламаторног процеса.
- Апоптоза (програмирана ћелијска смрт)је потпуно другачији, процес је потпуно нормалан, физиолошки, једноћелијски и неопходан за организам који нормално функционише.
- Аутофагија- састоји се у варењу ћелије помоћу сопствених ензима.
Упркоснегативан призвук, апоптоза је нормална појава, одвија се редовно, усмерена је на добробит целог организма, омогућавајући замену неефикасних, истрошених ћелија новим. Уклоњене ћелије су углавном оне које би могле постати опасне за домаћина, на пример канцерогене или неопластичне.
Апоптоза вам омогућава да одржите хомеостазу, односно равнотежу тела. Процес програмиране ћелијске смрти је веома сложен феномен, који укључује десетине ензима и протеина. Време његовог настанка такође није случајно, оно је одређено многим сигналним путевима који се активирају као резултат оштећења ћелије: њених органела или генетског материјала.
Покретање апоптозе
Активација апоптозе је повезана са активацијом или инхибицијом деловања одређених протеина (про и анти-апоптотичких) који су стално присутни у ћелији. Начин на који се процес одвија зависи од врсте и стимулуса који покреће апоптозу. Иницијација је прва, почетна фаза, током које се активирају сигнални путеви који воде ка развоју процеса програмиране смрти.
Најважнији од њих је тзв. унутрашњи пут, у коме доминантну улогу имају митохондрије, а спољашњи, њени покретачи су сигнали изван ћелије:
- недостатак фактора раста, хормона
- повећање концентрације неких цитокина (молекула које производе лимфоцити)
- интеракција из суседних ћелија
- физички фактори
- недостатак хранљивих материја.
У случају екстринзичног пута, стимуланси из околине утичу на рецепторе који се налазе у ћелијској мембрани (тзв. рецептори смрти), који покрећу каскаду интрацелуларних сигнала који доводе до апоптозе.
Митохондрије играју кључну улогу у ендогеном путу. Када су оштећени различитим факторима, про-апоптотички протеини се експримирају у овим органелама, што заузврат оштећује функцију митохондрија, спречавајући производњу енергије.
Додатно, ово оштећење изазива ослобађање протеина из митохондрија - цитохрома, што доприноси повећању концентрације јона калцијума у ћелији. Повећање количине овог јона је покретач апоптозе.
Ток апоптозе
Прелазак ћелије у апоптозу може се препознати по њеном одвајању од других, и то је први корак у овом процесу. То је последица померања електролита, дехидрације ћелије и промене њеног облика. Тада се језгро ћелије фрагментира и формирају такозвана апопторна тела, то су остаци ћелије који ће се апсорбовати.суседним ћелијама или „поједу” макрофагима. Такав ток апоптозе доводи до уклањања ћелије „тихо“, не изазива развој опште реакције – упале.
Као што је поменуто, различити ензими су укључени у овај процес: каспазе које варе протеине садржане у језгру и цитоплазми, трансглутаминазе и ендонуклеолитичке ензиме одговорне за резање ДНК. Ток целокупног процеса деструкције (извршење апоптозе) може се поделити у неколико фаза:
1. Фаза контроле-одлуке- састоји се у преношењу информација језгру о активирању механизама поправке или њиховом напуштању и почетку процеса пропадања ћелије. У овом процесу учествују каспазе, БИД и БАКС протеини, а Т лимфоцити ослобађају гранзиме унутар ћелија, који, између осталог, ослобађају јоне калцијума да би стимулисали апоптозу.
2. Извршна фаза- у овој фази каспазе развијају своју пуну функцију - уништавају ћелијске протеине - структурне и ензимске:
- ДНК полимераза и ДНК киназа, спречавају поправку нуклеинских киселина
- ламина, оштећујући нуклеарну мембрану.
У овој фази се одвија дехидрација ћелије, даље промене облика и величине, фрагментација ДНК (ендонуклеазом), затим фрагментација ћелије и формирање апоптотичких тела. Ове каспазе су интрацелуларни ензими који секу протеине на одређеним местима - дати низ аминокиселина. Њихова активација се дешава на начин попут лавине - активирана каспаза активира још једну.
Занимљиво је да упркос разградњи многих ћелијских протеина, ћелијске органеле остају нетакнуте и проналазе свој пут у потпуности у апопторична тела.
3.фаза чишћења се састоји од фагоцитозе, односно апсорпције ћелијских остатака, најчешће од стране фантомских ћелија - макрофага.
Контрола апоптозе
Апоптоза је стриктно регулисан процес - и његово покретање и ток. Контрола је првенствено Бцл-2 породица протеина, укључујући анти-апоптотичке протеине - они се супротстављају развоју апоптозе (нпр. Бцл-2, Бцл-КСЛ, Бцл-в) и про-апоптотички - промовишу њену појаву оштећивањем митохондрија мембрана (Бид, Бак, Бад).
Експресија или активност ових протеина зависи од услова у којима је ћелија присутна, као и њеног стања - ако је оштећење велико или спољашњи услови нису повољни, активирају се про-апоптотички протеини.
У нормалним условима, анти-апоптотички протеини доминирају и инхибирају процес програмиране смрти ћелије. Штавише, доказано је да апоптозу контролишу и гени, један од њих је ген п53, он припада факторимапро-апоптотички. Његов производ, протеин п53, покреће процес самоубилачке ћелијске смрти ако је оштећење генетског материјала толико озбиљно да се ДНК не може поправити.
Отуда се овај протеин понекад назива "чуваром генома" јер одређује да ли ће ћелија зауставити ћелијску деобу да поправи оштећење које је настало, или ће извршити апоптозу.
Апоптоза и болест
Доказано је да је неравнотежа између формирања нових и елиминације старих ћелија узрок многих болести, стога је ћелијска контрола апоптозе изузетно важна, а њено нарушавање може имати веома озбиљне последице.
Ако су ћелије отпорне на смрт услед апоптозе, могу развити рак или аутоимуну болест (као што је реуматоидни артритис). У оба ова случаја, оболеле ћелије не пролазе кроз процес апоптозе, оне су на њега „отпорне” због генетских мутација или абнормалне активности про и анти-апоптотичких протеина. С друге стране, прекомерно придржавање и елиминација превише ћелија може довести до дегенеративних болести и оштећења органа.
Тренутно тестирани, најновији онколошки лекови делују у фази апоптозе – механизам деловања је да промовише присуство про-апоптотичких протеина – промовишући појаву апоптозе у туморским ћелијама. Радиотерапија и "стандардна" хемотерапија делују на сличан начин да индукују апоптозу. Оба ова третмана изазивају ћелијски стрес који убија туморске ћелије. Нажалост, таква терапија није увек ефикасна, јер је у туморским ћелијама често повећана активност фактора који инхибирају апоптозу, што не само да отежава борбу против њих, већ и доводи до неконтролисаног раста и размножавања.
О аутору
Лук. Мациеј ГримузаДипломирала на Медицинском факултету Медицинског универзитета у К. Марцинковског у Познању. Завршио је факултет са добрим успехом. Тренутно је доктор кардиологије и докторант. Посебно се интересује за инвазивну кардиологију и имплантабилне уређаје (стимулаторе).