LĄSTELIŲ MIRTIS: TIPAI IR JŲ YPATYBĖS - BIOLOGIJA - 2025

Ląstelių mirtis yra sunaikinti korinio komponentų patiria visi gyvi organizmai skirtinguose etapuose procesas. Visuose daugialąsteliniuose organizmuose turi būti optimali pusiausvyra tarp ląstelių žūties ir ląstelių dauginimosi.

Ląstelių mirtis vyksta dviem pagrindiniais mechanizmais: nekrozės ar atsitiktinės ląstelių mirties priežastimi ir apoptozės arba užprogramuotosios ląstelių mirties atvejais. Kiekvienam mechanizmui priskiriama tam tikra ląstelių morfologija.

Apoptozės ir nekrozės skirtumai.
Šaltinis: Nacionalinis piktnaudžiavimo alkoholiu ir alkoholizmo institutas (NIAAA)

Apoptozė arba užprogramuota ląstelių mirtis apima kelią, kurį labai gerai reguliuoja genetiniai komponentai. Dažnai, kai organizmas patiria patologines aplinkybes (pavyzdžiui, degeneracines ligas), apoptotinė programa gali būti neteisingai įgyvendinta, todėl nepagrįstai sunaikinamos ląstelės.

Užprogramuota ląstelių mirtis yra svarbus vystymosi kelių ir homeostazės komponentas (kontrolė tarp ląstelių mirties ir proliferacijos).

Atsitiktinė ląstelių mirtis ar nekrozė yra antroji ląstelių mirties rūšis. Tai pateikia radikalius skirtumus, jei lygintume jį su apoptoze. Šis reiškinys atsiranda, kai ląstelės yra veikiamos nepalankios ar ekstremalios aplinkos, dėl ko pažeidžiamos ląstelių struktūros.

Užprogramuota ląstelių mirtis ar apoptozė

Istorinė perspektyva

1972 m. Pirmą kartą buvo naudojamas terminas apoptozė. Jis pasirodė klasikiniame moksliniame straipsnyje, kurį parašė autoriai Kerr, Wyllie ir Currie. Kerr et al. Terminas apoptozė apibūdina savitą morfologinę ląstelių mirties formą.

Nors šie bruožai jau buvo aprašyti kelis kartus, šie autoriai pirmieji suteikė reiškiniui pavadinimą.

Apibrėžimas

Daugialąstelį organizmą sudaro daugybė ląstelių, kurios turi užmegzti ryšius viena su kita. Bendruomenė turi būti griežtai organizuota, ir to galima pasiekti sukuriant kontrolę tarp naujų ląstelių dauginimo ir jau esančių ląstelių pašalinimo.

Tokiu būdu ląstelės, kurioms dėl daugelio priežasčių nebereikia, patiria savotišką molekulinį „savižudybę“, vadinamą apoptoze.

Užprogramuota ląstelių mirtis yra normalus fiziologinis reiškinys. Tai apima kontroliuojamą tam tikrų ląstelių pašalinimą. Šis mechanizmas yra nepaprastai svarbus norint, kad suaugusiųjų audiniai veiktų tinkamai. Tai taip pat vaidina vaidmenį embriono vystymesi.

funkcijos

Išlaikyti platinimo pusiausvyrą

Pagrindinis užprogramuotos ląstelių mirties tikslas yra išlaikyti ląstelių proliferacijos pusiausvyrą. Pavyzdžiui, mūsų kūne per mirtį ląstelės pašalinama beveik 5 x 10 ¹¹ eritrocitų arba kraujo ląstelių.

Apsaugokite ląsteles

Be to, tai leidžia sukurti apsaugos nuo ląstelių, kurios potencialiai gali paveikti organizmą, mechanizmą. Ląstelės, kurios buvo virusinės infekcijos aukos, paprastai žūva užprogramuotos ląstelių mirties dėka. Taigi virusas negalės toliau plisti šeimininko viduje.

Užprogramuota ląstelių žūtis ne tik pašalina išorinių patogenų užkrėstas ląsteles, bet ir pašalina organizmo ląsteles, kurios pažeidžia genetinę medžiagą. Tokiu atveju pašalinamos ląstelės, kurios vykdo kenksmingas organizmui mutacijas.

Tuo atveju, kai šių nenormalių ląstelių vystymasis gali tęstis ir ląstelių mirties mechanizmai neveikia, gali atsirasti navikų ir išsivystyti įvairių rūšių vėžys.

Koordinuoti embriono vystymąsi

Užprogramuota ląstelių mirtis vaidina lemiamą vaidmenį embriono vystymesi. Susiformavus, reikia pašalinti keletą nereikalingų ląstelių.

Pvz., Jis yra atsakingas už audinių pašalinimą iš organizmo, kuriam vyksta metamorfozė, lervų: lervų ir varliagyvių. Be to, kai kurioms nepilnamečių formoms būdingos membranos tarp pirštų, būdingos vandens gyvūnijai.

Organizmui suaugus, šios membranos išnyksta, nes jį sudarančios ląstelės patiria užprogramuotą ląstelių žūtį. Apskritai, apoptozės procesas formuoja žmonių ir pelių galūnes: kastuvo formos struktūros, kurios baigiasi gerai suformuotais skaitmenimis.

Žinduolių vystymosi metu užprogramuota ląstelių mirtis dalyvauja formuojant nervų sistemą. Kai kūnas vystosi, susidaro per daug nervų ląstelių, kurios vėliau pašalinamos užprogramuotos ląstelių mirties dėka.

Neigonai, išgyvenantys (apie 50%), užmezga teisingą ryšį su tikslinėmis ląstelėmis. Kai nustatytas ryšys yra nurodytas, prasideda augimo faktorių serijos sekrecija, leidžianti ląstelei išgyventi, nes ji slopina ląstelės mirties programą.

Ląstelių apoptozės ypatybės

Užprogramuotos ląstelės mirties metu ląstelė turi tam tikrą fenotipą. Pirmasis skiriamasis bruožas yra chromosomų DNR suskaidymas.

Tokiu atveju nutrūksta nukleosomos, struktūros, kurias sudaro DNR ir baltymai. Susikondensavus chromatinui, branduolys suskaidomas į mažus gabalėlius.

Proceso eigoje ląstelės dydis smarkiai sumažėja. Galų gale ląstelė suskaidoma į kelis segmentus, apsuptus ląstelės membranos. Kiekvienas iš šių kūrinių yra žinomas kaip apoptoziniai kūnai.

Vėliau imuninės sistemos ląstelės, vadinamos makrofagais, yra atsakingos už šių mirštančių struktūrų atpažinimą ir fagocitizavimą.

Taigi ląstelės, kuriai atliekama apoptozė, „lavonas“ veiksmingai išnyksta iš organizmo, kuriam ji priklausė - priešingai, nei nutinka, kai ląstelė miršta nuo sužalojimo. Pastaruoju atveju ląstelės išsipučia ir galiausiai lizuoja, uždegdamos minėtą sritį.

Apoptozės metu pažeidimai yra daromi mitochondrijose, kuriai būdingas daugybės molekulių, kurios stimuliuoja mirties mechanizmą, tokių kaip citochromas c, Smac / Diablo baltymai, išsiskyrimas.

Genetiniai aspektai

Griežtas užprogramuotų ląstelių žūties reguliavimas atsiranda dėl skirtingų genų suorganizuoto veikimo.

Pirmieji tyrimai, susiję su apoptozės genetiniu mechanizmu, buvo atlikti su nematodu Caenorhabditis elegans. Šiame organizme buvo nustatyti 3 genai, susiję su viso apoptozinio proceso vykdymu ir reguliavimu.

Žinduoliuose buvo rasta genų, labai panašių į nematodų. Todėl per evoliuciją jie buvo labai konservuoti subjektai.

„Ced-3“ yra šeimos, sudarytos iš daugiau nei keliolikos proteazių (fermentų, hidrolizuojančių baltymus), žinomų kaspazių pavadinimu, pavyzdys.

Užprogramuotos mirties atveju kaspazės hidrolizuoja daugiau kaip 100 baltymų, esančių atitinkamoje ląstelėje. Tarp kaspazių tikslinių baltymų randame DNRázų inhibitorius, kurie sukelia DNR skaidymą ląstelės branduolyje.

Kaspazės taip pat yra atsakingos už branduolio sluoksnio plyšimą, dėl kurio branduolys ir citoskeletas suskaidomi. Visų šių skilimo įvykių tiesioginės pasekmės yra ląstelių suskaidymas.

Apoptozės sukėlimas

Yra nemažai stimulų, kurie sužadina apoptozinius mechanizmus. Šie dirgikliai gali būti fiziologiniai ar patologiniai. Įdomu tai, kad ne visos ląstelės į dirgiklius reaguoja vienodai.

Švitinimas ir vaistai, naudojami vėžio gydymui (chemoterapijai), sukelia apoptozę, vadinamą nuo p53 priklausomu keliu.

Kai kurie hormonai, tokie kaip kortikosteroidai - hormonai iš steroidų ir darinių grupės - kai kuriose ląstelėse gali sukelti apoptozinį kelią. Tačiau daugumai ląstelių jo nedaro.

Atsitiktinė ląstelių mirtis ar nekrozė

Apibrėžimas

Atsitiktinė ląstelių mirtis ar nekrozė įvyksta, kai ląstelės yra veikiamos nepalankios aplinkos, kuri daro didelę žalą ląstelių struktūroms.

Šie veiksniai, sukeliantys traumą, yra labai aukšta arba labai žema temperatūra, nenormalus deguonies lygis, toksinų poveikis, reaktyviųjų deguonies metabolitų poveikis, maistinių medžiagų trūkumas, nenormalus pH lygis, be kita ko.

Nekrozė yra įvairios medicininės būklės, įskaitant neurodegeneracines ligas, tokias kaip Alzheimerio liga, Huntingtono liga, Parkinsono liga, amiotrofinę šoninę sklerozę ir epilepsiją.

Nors nekrozinis procesas susijęs su įvairiomis ligomis, įvykio mechanizmas nėra iki galo išaiškintas. Istoriškai į nekrozę buvo žiūrima tiesiog kaip į chaotiškas reakcijas, kurios sunaikina ląstelę.

Tačiau dabartiniai Caenorhabditis elegans ir Drosophila organizmų įrodymai sukėlė abejonių šia „dogma“.

Skirtingi ląstelių tipai, kuriems atliekama nekrozė, pasižymi labai specifinėmis morfologinėmis ląstelių charakteristikomis, atsakydami į sužalojimus, ir tai rodo, kad yra centrinė nekrozės vykdymo programa.

Išsamus ir išsamus nekrozinio proceso supratimas gali padėti sukurti naujas metodikas, padedančius kontroliuoti ligas, susijusias su nekrozinių ląstelių mirtimi.

Ląstelių nekrozės ypatybės

Nekrozė, kaip ir apoptozė, turi būdingų morfologinių ypatybių. Be to, tai visiškai skiriasi nuo to, ką mes stebime ląstelėje, kuri miršta apoptozės keliu.

Mirtį lydi reikšmingas uždegimas ląstelėje, vakuolių susidarymas citoplazmoje, endoplazminio retikulo išsiskyrimas, citoplazmos pūtimas, mitochondrijų kondensacija, ribosomų išsiskyrimas ir išsiskyrimas, membranų plyšimas, uždegimas lizosomose. ir sulaužytas, be kita ko.

Nekrozė yra „pasyvus“ procesas, nes jai nereikia papildomos baltymų sintezės, energijos poreikis jai įvykti yra minimalus ir ji neturi jokio papildomo homeostatinio reguliavimo mechanizmo.

Mechanizmai

Nekrotinėje ląstelėje padarytus sužalojimus gali lemti du pagrindiniai mechanizmai: energijos tiekimo trukdymas ir tiesioginė ląstelės žala dėl aukščiau paminėtų veiksnių.

Apoptozės ir nekrozės palyginimas

Skirtumai

Proceso kontrolė : Palyginti, apoptozė yra labai kontroliuojamas aktyvus procesas, tuo tarpu nekrozė yra toksinis procesas, kai ląstelė yra pasyvi aukos energija nepriklausoma mirties forma. Kaip minėjome, dabartiniai įrodymai sukėlė abejonių dėl nekrozės nereglamentavimo.

Mirties vieta : Paprastai apoptozė pasireiškia vienoje ląstelėje arba mažų ląstelių sankaupoje, o nekrozė - ląstelių kontinuume.

Plazminės membranos būsena : esant apoptozei, ląstelės membrana lieka nepažeista, o citoplazma išlaiko apoptozinius kūnus. Nekrozės metu plyšta plazmos membrana ir išsiskiria citoplazma.

Uždegiminiai procesai : esant apoptozei, nepastebėta jokio tipo uždegimo, o infliacija yra viena ryškiausių nekrozės ypatybių. Membranos ir ląstelių vientisumo praradimas siunčia chemotaksinius signalus, kurie įdarbina ląstelių agentus, susijusius su uždegiminiu procesu.

Ar galite atskirti apoptozę ir nekrozę?

Nuo ko priklauso, ar ląstelė miršta nuo apoptozės, ar nuo nekrozės? Priimant šį sprendimą atsižvelgiama į įvairius veiksnius, įskaitant mirties signalo pobūdį, aptariamo audinio tipą, organizmo išsivystymo būklę.

Taikant įprastus histologijos metodus, nėra lengva atskirti audinius, mirštančius nuo apoptozės ar nekrozės. Mirties morfologiniai rezultatai, atsirandantys dėl nekrozinių ir apoptozinių kelių, keletu aspektų skiriasi, o kitais - sutampa.

Įrodymai rodo, kad apoptozė ir nekrozė yra bendro biocheminio kelio, vadinamo apoptozės-nekrozės tęsiniu, morfologinė išraiška. Pavyzdžiui, apoptozės kelio virsmą nekroze keičia du veiksniai: sumažėjęs kaspazių ir ATP prieinamumas ląstelėje.

Citotoksinė mirtis

Daugialąsteliniuose organizmuose yra tam tikros rūšies ląstelės, priklausančios imuninei sistemai - arba jų išskiriamos sekrecijos -, kurios yra toksiškos kitoms ląstelėms.

Šios ląstelės yra atsakingos už takų ląstelių (kurios gali būti patogeno užkrėstos ląstelės arba vėžinės ląstelės) sunaikinimo kelius. Tačiau autoriai nori neįtraukti nė vienos iš dviejų paminėtų kategorijų (nekrozė ar apoptozė), nes ji neatsiranda dėl specifinio mechanizmo.

Paimkite konkretų ląstelės mirties atvejį, kurį sąlygoja ląstelių tipas, vadinamas citotoksiniais CD8 ⁺ T limfocitais . Šiame pavyzdyje ląstelė sujungia tiek atsitiktinės, tiek užprogramuotos ląstelės mirties aspektus.

Nuorodos

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… ir Walter, P. (2013). Esminė ląstelių biologija. Girlianda mokslas.
2. Cooperis, GM, Hausmanas, RE, ir Hausmanas, RE (2000). Ląstelė: molekulinis metodas. Vašingtonas, DC: ASM spauda.
3. Elmore, S. (2007). Apoptozė: užprogramuotos ląstelių mirties peržiūra. Toksikologinė patologija, 35 (4), 495–516.
4. Ross, MH ir Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams ir Wilkins.
5. Syntichaki, P., ir Tavernarakis, N. (2002). Mirtis dėl nekrozės. Nekontroliuojama katastrofa, ar už chaoso yra tvarka ?. EMBO ataskaitos, 3 (7), 604–9.