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.
Bibliografia:
1. http://www.dbc.wroc.pl/Content/2100/a05-3-19_Hord.pdf,
2. http://dl.cm-uj.krakow.pl:8080/Content/939/doktorska.pdf,
3. https://www.pum.edu.pl/__data/assets/pdf_file/0015/111723/PomJLifeSci_61-04_411-418.pdf.