Apoptoza i nekroza, czyli śmierć komórek w organizmie

Apoptoza to niezwykle ważny, naturalny proces, doprowadzający do usunięcia z organizmu komórek zbędnych, zakażonych, zużytych, uszkodzonych bądź wadliwych. Apoptotyczną śmierć komórki można uznać za formę zaprogramowanego, kontrolowanego samobójstwa (PCD – programmed cell death). Za badania nad apoptozą grupa biologów – Sydney Brenner, Howard Robert Horvitz oraz John Edward Sulston – otrzymała w 2002 r. Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.

Co to jest apoptoza?

Słowo apoptoza pochodzi z greki. Apoptosis oznacza dosłownie ‘opadanie liści’. Określenie po razy pierwszy pojawiło się w latach 70. Apoptoza jest serią swoistych przemian morfologicznych oraz biochemicznych determinowanych ekspresją odpowiednich genów; w proces apoptozy zaangażowanych jest ponad 100 różnych białek. Ten uporządkowany proces umożliwia eliminację stanu zapalnego oraz zapobiega uszkodzeniom otaczających tkanek. Apoptoza pełni bardzo ważną rolę w przebiegu procesów patologicznych oraz fizjologicznych. Dzięki temu w ustroju utrzymuje się stan równowagi wielu parametrów. Pod względem fizjologicznym celem apoptozy jest utrzymanie w tkance homeostazy.

Apoptoza przebiega z udziałem:

szlaku wewnętrznego (w którym punktem centralnym są mitochondria),
szlaku zewnętrznego (który inicjuje ograniczona ilość czynników wzrostowych czy substancji odżywczych, a także lokalny wzrost stężenia hormonów oraz cytokin),
szlaku wykorzystującego perforyny i granzym B,
szlaku wykorzystującego retikulum endoplazmatyczne.

Apoptoza i nekroza

Apoptoza nie jest tym samym, co nekroza, czyli martwica (łac. necrosis). Apoptoza, w odróżnieniu od nekrozy, to proces kontrolowany, zaprogramowany, natomiast nekroza to proces pasywny, niekontrolowany, w którym dochodzi do ciągu zmian morfologicznych mających miejsce po śmierci komórki.

Główna różnica pomiędzy powyższymi procesami polega na tym, że apoptoza jest procesem naturalnym, natomiast nekroza ma miejsce w wyniku uszkodzenia komórki przez czynniki fizyczne bądź mechaniczne. Nasilenie czynników zewnętrznych działa na komórki destrukcyjnie. W nekrozie uszkodzenie jest na tyle duże, że nie może zostać wyleczone.

Charakterystyczne cechy śmierci apoptotycznej:

śmierć zaprogramowana,
obkurczanie się komórki ze zmianami w jądrze komórkowym,
brak stanu zapalnego,
DNA pocięte na fragmenty (o długości 180–200 par zasad),
rozpad cytoszkieletu, nienaruszone organelle komórkowe, powstawanie ciałek apoptotycznych,
proces dotyczący pojedynczych komórek,
proces fizjologiczny, czynny.

Charakterystyczne cechy śmierci nekrotycznej:

nabrzmienie komórki, perforacja błony komórkowej,
obecność stanu zapalnego,
przypadkowe cięcia DNA,
rozpad komórek (przy udziale enzymów lizosomalnych),
proces dotyczący całych grup komórek,
proces patologiczny, bierny.

Apoptoza komórek nowotworowych

Programowa śmierć komórki pełni bardzo ważną rolę w pozbywaniu się z organizmu zdrowych tkanek podczas rozwoju embrionalnego, a także bezużytecznych czy uszkodzonych komórek w dorosłym organizmie. Każdego dnia w ciele dorosłego człowieka apoptozie ulega ok. 10 bilionów komórek. Gdy komórka nie może wejść w mechanizm samobójczej śmierci, może to doprowadzić do procesu nowotworzenia.

Nadmierny wzrost częstości apoptozy jest charakterystyczny dla takich chorób, jak:

choroba Alzheimera,
choroba Parkinsona,
choroby zakaźne (np. wirusowe zapalenie wątroby),
AIDS.

Zanik procesu apoptozy bądź zmniejszenie jego częstotliwości jest charakterystyczne dla chorób:

nowotworowych,
autoimmunologicznych,
infekcji wirusowych.

Zaburzenia w procesie apoptozy mogą prowadzić do powstania nieprawidłowej blizny w procesie gojenia się rany. Apoptoza może występować w stanach patologicznych, takich jak zawał serca czy cukrzyca typu II. Różnorodność procesów obumierania komórek powoduje, że możliwym rozwiązaniem terapeutycznym staje się ukierunkowane uśmiercanie nieprawidłowych komórek (np. w zwalczaniu nowotworów).

Nekroptoza

Nekroptoza jest rodzajem zaprogramowanej śmierci komórki w organizmie wielokomórkowym występującym w odpowiedzi na konkretny sygnał środowiskowy. Morfologicznie nekroptoza (pochodzi od słów necrosis i apoptosis) to proces zbliżony do nekrozy. Od apoptozy różni się mechanizmem działania oraz znaczeniem fizjologicznym.

Autofagia

Autofagia jest procesem katabolicznym zachodzącym zarówno w organizmach zdrowych, jak i patologicznych. Polega na trawieniu obumarłych bądź uszkodzonych elementów struktury przez komórkę. Autofagia nazywana jest II typem programowanej śmierci komórek. Pojawia się w przypadku niedoboru czynników odżywczych albo uszkodzeń elementów składowych komórki. Celem tego procesu jest utrzymanie komórki przy życiu podczas narażenia na niekorzystne czynniki.

Zobacz film: Interpretacja wyników morfologii. Źródło: Dzień Dobry TVN