Apoptóza (grécky apoptóza - opad listov) je proces programovanej bunkovej smrti, je to úplne prirodzený jav, ktorý umožňuje odstránenie abnormálnych, poškodených a použitých buniek z tela. Stojí za to zistiť, čo to presne je, či je apoptóza škodlivá, kedy k nej dôjde a aké procesy k nej vedú.
Obsah:
- Začatie apoptózy
- Priebeh apoptózy
- Kontrola apoptózy
- Apoptóza a choroby
Apoptóza je fyziologický a prirodzený proces, ktorý nepretržite prebieha v každom zdravom organizme, je nevyhnutný pre správne fungovanie organizmu. Vďaka apoptóze má telo schopnosť kontrolovať počet a kvalitu buniek. Tento proces, známy ako programovaná bunková smrť, vedie k eliminácii poškodených, infikovaných alebo nepotrebných buniek, čo zaisťuje rovnováhu medzi tvorbou nových buniek a deštrukciou starých buniek.
Poruchy v priebehu apoptózy majú veľmi negatívny vplyv, existujú choroby, ktorých prevencia a liečba je veľmi ťažká - rakovina, autoimunitné ochorenia. Možno, že nové metódy liečby, ktoré umožnia proces apoptózy v rakovinových bunkách, sa stanú účinnou metódou liečby.
Celkový počet buniek v tele je prísne stanovený a konštantný, akákoľvek dlhodobejšia zmena ich počtu môže mať negatívny vplyv na naše zdravie, preto sa telo snaží udržiavať rovnováhu medzi zničením buniek a tvorbou nových. Proces bunkovej smrti môže prebiehať niekoľkými spôsobmi, z ktorých najdôležitejšie sú:
- Nekróza (nekróza) - je spôsobená vonkajšími faktormi: chemickými, mechanickými, fyzikálnymi. Je to patologický, abnormálny proces, nad ktorým nemá telo kontrolu. V jej priebehu sú zničené celé skupiny buniek a dôsledkom tohto poškodenia je vývoj zápalového procesu.
- Apoptóza (programovaná bunková smrť) je veľmi odlišná, proces je úplne normálny, fyziologický, ovplyvňuje jednotlivé bunky a je nevyhnutný pre normálne fungujúci organizmus.
- Autofágia - spočíva v tom, že sa bunka trávi vlastnými enzýmami.
Napriek negatívnym dopadom je apoptóza normálnym a pravidelným javom, zameriava sa na dobro celého organizmu a umožňuje výmenu neefektívnych opotrebovaných buniek za nové. Odstránené bunky sú hlavne tie, ktoré by sa pre hostiteľa mohli stať nebezpečnými, napríklad rakovinové alebo neoplastické.
Apoptóza teda pomáha udržiavať homeostázu, teda rovnováhu organizmu. Proces programovanej bunkovej smrti je veľmi zložitý jav zahŕňajúci desiatky enzýmov a bielkovín. Čas jeho výskytu tiež nie je náhodný, je určený mnohými signálnymi dráhami, ktoré sa aktivujú v dôsledku poškodenia buniek: jeho organelami alebo genetickým materiálom.
Prečítajte si tiež: Martwica - čo to je? Druhy nekrózy
Začatie apoptózy
Aktivácia apoptózy je spojená s aktiváciou alebo inhibíciou účinku určitých proteínov (pro a anti-apoptotických), ktoré sú v bunke neustále prítomné. Spôsob, akým proces prebieha, závisí od typu a stimulu, ktorý spúšťa apoptózu. Iniciácia je prvá, počiatočná fáza, počas ktorej sa aktivujú signálne dráhy vedúce k vývoju procesu programovanej smrti.
Najdôležitejšou z nich je takzvaná vnútorná dráha, v ktorej majú dominantnú úlohu mitochondrie, a vonkajšou dráhou, ktorej spúšťačom sú signály z vonkajšej strany bunky:
- nedostatok rastových faktorov, hormónov
- zvýšenie koncentrácie niektorých cytokínov (molekúl produkovaných lymfocytmi)
- interakcie so susednými bunkami
- fyzikálne faktory
- nedostatok živín.
V prípade vonkajšej cesty pôsobia podnety prostredia na receptory umiestnené v bunkovej membráne (takzvané receptory smrti), ktoré spúšťajú kaskádu intracelulárnych signálov vedúcich k apoptóze.
V prípade vnútornej dráhy hrajú mitochondrie kľúčovú úlohu. Po ich poškodení rôznymi faktormi sa v týchto organelách exprimujú proapoptotické proteíny, ktoré následne poškodzujú funkciu mitochondrií a zabraňujú tvorbe energie.
Toto poškodenie navyše spôsobuje uvoľnenie proteínu z mitochondrií - cytochrómu, ktorý prispieva k zvýšeniu koncentrácie iónov vápnika v bunke. Zvyšovanie množstva tohto iónu je spúšťačom apoptózy.
Priebeh apoptózy
Prechod bunky na apoptózu možno spozorovať pozorovaním jej oddelenia od ostatných, čo je prvý krok v tomto procese. Je dôsledkom posunov elektrolytov, dehydratácie buniek a zmien jeho tvaru. Potom sa bunkové jadro fragmentuje a vytvárajú sa takzvané apoptorické telieska, to sú bunkové zvyšky, ktoré budú absorbované susednými bunkami alebo „zožraté“ makrofágmi. Takýto priebeh apoptózy vedie k „tichému“ odstráneniu bunky a nespôsobuje vývoj všeobecnej reakcie - zápalu.
Ako už bolo spomenuté, do tohto procesu sú zapojené rôzne enzýmy: kaspázy tráviace proteíny obsiahnuté v jadre a cytoplazme, transglutaminázy a endonukleolytické enzýmy zodpovedné za delenie DNA. Priebeh celého procesu ničenia (vykonania apoptózy) možno rozdeliť do niekoľkých etáp:
1. Fáza kontroly a rozhodovania - spočíva v prenose informácií do bunkového jadra o aktivácii opravných mechanizmov alebo o ich opustení a začatí procesu rozpadu bunky. Na tomto procese sa zúčastňujú kaspázy, proteíny BID a BAX a T lymfocyty uvoľňujú vo vnútri buniek granzymy, ktoré okrem iného uvoľňujú ióny vápnika stimulujúce apoptózu.
2. Výkonná fáza - v tomto štádiu kaspázy rozvíjajú svoju úplnú funkciu - ničia bunkové proteíny - štrukturálne a enzymatické:
- DNA polymeráza a DNA kináza, ktoré zabraňujú oprave nukleových kyselín
- lamináty, poškodzujúce jadrovú membránu.
V tejto fáze prebieha dehydratácia bunky, ďalšie zmeny tvaru a veľkosti, fragmentácia DNA (endonukleázou), potom fragmentácia buniek a tvorba apoptotických teliesok. Tieto kaspázy sú intracelulárne enzýmy, ktoré štiepia proteíny na konkrétnych miestach - v danom poradí aminokyselín. K ich aktivácii dochádza lavínovým spôsobom - aktivovaná kaspáza aktivuje ďalšiu.
Je zaujímavé, že aj napriek rozpadu mnohých bunkových proteínov bunkové organely zostávajú nepoškodené a vstupujú úplne do apoptorických telies.
3. Fáza čistenia je založená na fagocytóze, to znamená absorpcii bunkových zvyškov, najčastejšie fantómovými bunkami - makrofágmi.
Kontrola apoptózy
Apoptóza je prísne regulovaný proces - jeho zahájenie aj priebeh. Kontrolou je predovšetkým rodina proteínov Bcl-2, zahŕňajú antiapoptotické proteíny - pôsobia proti rozvoju apoptózy (napr. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) a pro-apoptotické - podporujú jej výskyt poškodením mitochondriálnej membrány (Bid, Bak, Zlý).
Expresia alebo aktivita týchto proteínov závisí od podmienok, v ktorých je bunka prítomná, ako aj od ich stavu - ak je poškodenie veľké alebo vonkajšie podmienky nie sú priaznivé, aktivujú sa proapoptotické proteíny.
Za normálnych podmienok anti-apoptotické proteíny dominujú a inhibujú proces programovanej bunkovej smrti. Ďalej sa preukázalo, že apoptózu riadia aj gény, jedným z nich je gén p53, ktorý patrí k pro-apoptotickým faktorom. Jeho produkt, proteín p53, spúšťa proces samovražednej bunkovej smrti, ak je poškodenie genetického materiálu také závažné, že oprava DNA nie je možná.
Preto sa tento proteín niekedy označuje ako „strážca genómu“, pretože určuje, či bunka zastaví bunkové delenie, aby napravila vzniknuté škody, alebo či dôjde k apoptóze.
Apoptóza a choroby
Je dokázané, že nerovnováha medzi tvorbou nových buniek a elimináciou starých buniek je príčinou mnohých chorôb, preto je bunková kontrola apoptózy mimoriadne dôležitá a jej narušenie môže mať veľmi vážne následky.
Ak sú bunky rezistentné na smrť apoptózou, môže sa vyvinúť rakovina alebo autoimunitné ochorenie (napr. Reumatoidná artritída). V obidvoch týchto prípadoch choré bunky nepodstupujú apoptotický proces, sú voči nemu „rezistentné“ v dôsledku genetických mutácií alebo abnormálnej aktivity pro a anti-apoptotických proteínov. Na druhej strane nadmerné dodržiavanie a vylučovanie príliš veľa buniek môže viesť k degeneratívnym ochoreniam a poškodeniu orgánov.
V súčasnosti testované najnovšie onkologické lieky pôsobia v štádiu apoptózy - mechanizmom účinku je podpora prítomnosti pro-apoptotických proteínov - podpora výskytu apoptózy v nádorových bunkách. Rádioterapia a „štandardná“ chemoterapia fungujú podobne na vyvolanie apoptózy. Obe tieto liečby spôsobujú bunkový stres, ktorý vedie k smrti nádorových buniek. Bohužiaľ, takáto terapia nie je vždy účinná, pretože aktivita faktorov inhibujúcich apoptózu sa v nádorových bunkách nezriedka zvyšuje, čo nielen sťažuje boj proti nim, ale vedie aj k nekontrolovanému rastu a množeniu.
Prečítajte si tiež: Vývoj rakoviny alebo ako rakovina vzniká
Odporúčaný článok:
Vývoj nádoru - Ako sa rakovina formuje O autorovi
