Apoptosis, atau kematian sel yang diprogramkan. Bagaimana keadaannya?

Apoptosis (apoptosis Yunani - jatuh daun) adalah proses kematian sel yang diprogramkan, ini adalah fenomena semula jadi yang membolehkan anda membuang sel-sel yang tidak normal, rosak dan terpakai dari badan. Perlu mengetahui apa sebenarnya, sama ada apoptosis berbahaya, kapan ia berlaku dan proses apa yang menyebabkannya.

Isi kandungan:

1. Permulaan apoptosis
2. Kursus apoptosis
3. Kawalan apoptosis
4. Apoptosis dan penyakit

Apoptosis adalah proses fisiologi dan semula jadi yang berjalan secara berterusan dalam setiap organisma yang sihat, sangat penting untuk fungsi organisma yang betul. Berkat apoptosis, tubuh mempunyai kemampuan untuk mengawal bilangan dan kualiti sel. Proses ini, yang dikenali sebagai kematian sel yang diprogramkan, menyebabkan penghapusan sel yang rosak, dijangkiti atau tidak perlu, memastikan keseimbangan antara pembentukan sel baru dan pemusnahan sel lama.

Gangguan dalam proses apoptosis mempunyai kesan yang sangat negatif, ada penyakit yang pencegahan dan rawatannya sangat sukar - barah, penyakit autoimun. Mungkin kaedah rawatan baru yang memungkinkan proses apoptosis pada sel barah akan menjadi kaedah rawatan yang berkesan.

Jumlah sel dalam tubuh ditentukan dengan ketat dan tetap, setiap perubahan dalam jangka masa panjangnya mungkin memberi kesan negatif kepada kesihatan kita, oleh itu tubuh berusaha untuk menjaga keseimbangan antara pemusnahan sel dan pembentukan sel baru. Proses kematian sel boleh berlaku dalam beberapa cara, yang paling penting adalah:

• Nekrosis (nekrosis) - disebabkan oleh faktor luaran: kimia, mekanikal, fizikal. Ini adalah proses patologi dan tidak normal di mana badan tidak mempunyai kawalan. Dalam perjalanannya, seluruh kumpulan sel musnah, dan akibat dari kerosakan ini adalah perkembangan proses keradangan.

• Apoptosis (kematian sel yang diprogramkan) sangat berbeza, prosesnya benar-benar normal, fisiologis, mempengaruhi sel-sel individu, dan penting dalam organisma yang berfungsi normal.

• Autophagy - melibatkan sel mencerna sendiri oleh enzimnya sendiri.

Walaupun kesan negatifnya, apoptosis adalah fenomena biasa dan biasa, ia bertujuan untuk kebaikan seluruh organisma, yang memungkinkan penggantian sel-sel yang sudah tidak usang dengan yang baru. Sel-sel yang dikeluarkan terutamanya adalah sel-sel yang boleh membahayakan inang, misalnya barah atau neoplastik.

Oleh itu, apoptosis membantu mengekalkan homeostasis, iaitu keseimbangan organisma. Proses kematian sel yang diprogramkan adalah fenomena yang sangat kompleks, yang melibatkan puluhan enzim dan protein. Waktu kejadiannya juga tidak disengaja, ditentukan oleh banyak jalur isyarat yang diaktifkan sebagai akibat kerosakan sel: organel atau bahan genetiknya.

Baca juga: Martwica - apa itu? Jenis nekrosis

Permulaan apoptosis

Pengaktifan apoptosis dikaitkan dengan pengaktifan atau penghambatan tindakan protein tertentu (pro dan anti-apoptosis) yang selalu ada di dalam sel. Cara proses berlaku bergantung pada jenis dan rangsangan yang mencetuskan apoptosis. Permulaan adalah fasa pertama, awal, di mana jalur isyarat yang mengarah ke pengembangan proses kematian yang diprogram diaktifkan.

Yang paling penting dari mereka adalah jalan dalaman yang disebut, di mana mitokondria memainkan peranan yang dominan, dan jalur luaran, pencetusnya adalah isyarat dari luar sel:

• kekurangan faktor pertumbuhan, hormon
• peningkatan kepekatan beberapa sitokin (molekul yang dihasilkan oleh limfosit)
• interaksi dengan sel jiran
• faktor fizikal
• kekurangan nutrien.

Dalam kes laluan ekstrinsik, rangsangan persekitaran bertindak pada reseptor yang terletak di membran sel (yang disebut reseptor kematian), yang memicu lata isyarat intraselular yang membawa kepada apoptosis.

Dalam kes laluan intrinsik, mitokondria memainkan peranan penting. Setelah kerosakan oleh pelbagai faktor, protein pro-apoptosis dinyatakan dalam organel ini, yang seterusnya merosakkan fungsi mitokondria, mencegah pengeluaran tenaga.

Sebagai tambahan, kerosakan ini menyebabkan pelepasan protein dari mitokondria - sitokrom, yang menyumbang kepada peningkatan kepekatan ion kalsium dalam sel. Meningkatkan jumlah ion ini adalah pencetus apoptosis.

Kursus apoptosis

Peralihan sel ke apoptosis dapat dikenali dengan pemisahannya dari yang lain, dan merupakan langkah pertama dalam proses ini. Ia berlaku akibat pergeseran elektrolit, penyahhidratan sel dan perubahan bentuknya. Kemudian inti sel terpecah-pecah dan badan apoptorik yang disebut terbentuk, ini adalah serpihan sel yang akan diserap oleh sel-sel yang berdekatan atau "dimakan" oleh makrofag. Jalan apoptosis seperti itu menyebabkan sel "diam-diam" dikeluarkan, dan tidak menyebabkan perkembangan reaksi umum - keradangan.

Seperti disebutkan, berbagai enzim terlibat dalam proses ini: caspases mencerna protein yang terkandung dalam nukleus dan sitoplasma, transglutaminases dan enzim endonukleolitik yang bertanggung jawab untuk memotong DNA. Proses keseluruhan proses pemusnahan (pelaksanaan apoptosis) dapat dibahagikan kepada beberapa peringkat:

1. Fasa kawalan-keputusan - ia terdiri dalam menyampaikan maklumat ke inti sel mengenai pengaktifan mekanisme pembaikan atau pengabaian mereka dan permulaan proses pembelahan sel. Protein Caspases, BID dan BAX mengambil bahagian dalam proses ini, dan limfosit T melepaskan granzim di dalam sel, yang antara lain melepaskan ion kalsium yang merangsang apoptosis.

2. Fasa eksekutif - pada tahap ini, caspases mengembangkan fungsi penuh mereka - mereka memusnahkan protein selular - struktur dan enzimatik:

• DNA polimerase dan DNA kinase, mencegah pembaikan asid nukleik
• lamina, merosakkan membran nuklear.

Pada fasa ini, dehidrasi sel berlaku, perubahan bentuk dan ukuran lebih lanjut, fragmentasi DNA (oleh endonuklease), kemudian fragmentasi sel dan pembentukan badan apoptosis. Caspases ini adalah enzim intraselular yang memotong protein di tempat tertentu - urutan asid amino yang diberikan. Pengaktifan mereka berlaku dengan cara seperti longsoran - caspase yang diaktifkan akan mengaktifkan yang seterusnya.

Menariknya, walaupun terdapat banyak protein selular yang pecah, organel sel tetap tidak rosak dan memasuki badan apoptorik sepenuhnya.

3. Fasa pembersihan didasarkan pada fagositosis, iaitu penyerapan serpihan sel, selalunya oleh sel-sel hantu - makrofag.

Kawalan apoptosis

Apoptosis adalah proses yang diatur dengan ketat - permulaan dan perjalanannya. Pengendalian terutama dilakukan oleh keluarga protein Bcl-2, mereka termasuk protein anti-apoptosis - mereka mengatasi perkembangan apoptosis (mis. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) dan pro-apoptosis - mempromosikan kejadiannya dengan merosakkan membran mitokondria (Bid, Bak, Buruk).

Ekspresi atau aktiviti protein ini bergantung pada keadaan di mana sel itu ada, dan juga keadaannya - jika kerosakan itu besar atau keadaan luaran tidak menguntungkan, protein pro-apoptosis diaktifkan.

Dalam keadaan normal, protein anti-apoptosis mendominasi dan menghalang proses kematian sel yang diprogramkan. Selain itu, telah terbukti bahawa apoptosis juga dikendalikan oleh gen, salah satunya adalah gen p53, yang termasuk dalam faktor pro-apoptosis. Produknya, protein p53, memicu proses kematian sel bunuh diri jika kerosakan pada bahan genetik begitu parah sehingga DNA tidak dapat diperbaiki.

Oleh itu, protein ini kadang-kadang disebut sebagai "penjaga genom" kerana ia menentukan sama ada sel akan menghentikan pembahagian sel untuk memperbaiki kerosakan yang telah berlaku, atau adakah ia akan berlaku.

Apoptosis dan penyakit

Telah terbukti bahawa ketidakseimbangan antara pembentukan sel baru dan penghapusan sel lama adalah penyebab banyak penyakit, oleh itu kawalan apoptosis sel sangat penting, dan gangguannya mungkin membawa akibat yang sangat serius.

Sekiranya sel-sel tahan terhadap kematian akibat apoptosis, barah atau penyakit autoimun (mis., Artritis reumatoid) boleh berkembang. Dalam kedua kes ini, sel yang berpenyakit tidak menjalani proses apoptosis, mereka "tahan" disebabkan oleh mutasi genetik atau aktiviti protein pro dan anti-apoptosis yang tidak normal. Sebaliknya, kepatuhan berlebihan dan penghapusan terlalu banyak sel boleh menyebabkan penyakit degeneratif dan kerosakan organ.

Pada masa ini diuji, ubat onkologi terbaru bertindak pada tahap apoptosis - mekanisme tindakannya adalah untuk mempromosikan kehadiran protein pro-apoptosis - mempromosikan kejadian apoptosis pada sel tumor. Terapi radiasi dan kemoterapi "standard" berfungsi dengan cara yang serupa untuk mendorong apoptosis. Kedua-dua rawatan ini menyebabkan tekanan sel yang membunuh sel-sel tumor. Malangnya, terapi seperti itu tidak selalu berkesan, kerana aktiviti faktor-faktor yang menghambat apoptosis tidak jarang meningkat pada sel-sel tumor, yang tidak hanya menghalang memerangi mereka, tetapi juga menyebabkan pertumbuhan dan pendaraban yang tidak terkawal.

Baca juga: Perkembangan barah, atau bagaimana barah timbul

Artikel yang disyorkan:

Perkembangan Tumor - Bagaimana Pembentukan Kanser Tentang Pengarang

Tunduk. Maciej Grymuza Lulusan Fakulti Perubatan di Universiti Perubatan K. Marcinkowski di Poznań. Dia lulus dari universiti dengan keputusan yang terlalu baik. Kini, dia adalah doktor dalam bidang kardiologi dan pelajar kedoktoran. Dia sangat berminat dengan kardiologi invasif dan alat implan (stimulator).