Tipovi stanica smrti i njihove karakteristike



stanična smrt to je proces uništavanja staničnih komponenti koje svi živi organizmi prolaze u različitim fazama. U svim višestaničnim organizmima mora postojati optimalna ravnoteža između smrti stanice i proliferacije.

Stanična smrt nastaje zbog dva glavna mehanizma: nekrozom ili slučajnom staničnom smrću, te apoptozom ili programiranom staničnom smrću. Svakom mehanizmu pripisuje se određena morfologija stanica.

Apoptoza ili programirana stanična smrt obuhvaća visoko regulirani put genetskih komponenti. Često, kada organizam doživljava patološka stanja (npr. Degenerativne bolesti), apoptotički program može se provesti pogrešno, što rezultira nepotrebnim uništavanjem stanica..

Programirana smrt stanica važna je komponenta razvojnih putova i homeostaze (kontrola između smrti i proliferacije stanica) općenito.

Nekroza ili slučajna stanična smrt je drugi tip stanične smrti. On predstavlja radikalne razlike ako ga usporedimo s apoptozom. Ta se pojava događa kada su stanice izložene nepovoljnom ili ekstremnom okruženju, što rezultira oštećenjem staničnih struktura.

indeks

  • 1 programirana stanična smrt ili apoptoza
    • 1.1. Povijesna perspektiva
    • 1.2 Definicija
    • 1.3 Funkcije
    • 1.4 Stanične značajke apoptoze
    • 1.5 Genetski aspekti
    • 1.6 Otklanjanje apoptoze
  • 2 Slučajna stanična smrt ili nekroza
    • 2.1 Definicija
    • 2.2 Stanične značajke nekroze
    • 2.3 Mehanizmi
  • 3 Usporedba između apoptoze i nekroze
    • 3.1 Razlike
    • 3.2 Možemo li razlikovati apoptozu i nekrozu?
  • 4 Citotoksična smrt
  • 5 Reference

Programirana stanična smrt ili apoptoza

Povijesna perspektiva

Godine 1972. po prvi put je korišten izraz apoptoza. Pojavio se u klasičnom znanstvenom radu autora Kerra, Wylliea i Currieja. Za Kerra i sur., pojam apoptoza opisuje poseban morfološki oblik stanične smrti.

Iako su ove značajke već bile detaljno opisane, ti su autori prvi koji daju naziv toj pojavi.

definicija

Multicelularni organizam sastoji se od više stanica koje moraju uspostaviti međusobne veze. Zajednica mora biti strogo organizirana, a to se postiže uspostavom kontrole između proliferacije novih stanica i eliminacije već prisutnih stanica..

Na taj način, stanice koje iz više razloga više nisu potrebne, doživljavaju neku vrstu molekularnog "samoubojstva" zvanog apoptoza.

Programirana smrt stanice je normalna fiziološka pojava. To uključuje kontroliranu eliminaciju određenih stanica. Taj je mehanizam ključan za pravilno funkcioniranje tkiva odraslih. Ona također igra ulogu u razvoju embrija.

funkcije

Održavati ravnotežu proliferacije

Glavni cilj programirane stanične smrti je održavanje ravnoteže stanične proliferacije. Na primjer, u našem tijelu gotovo 5 x 10 se eliminira dnevno11 eritrociti ili krvne stanice putem stanične smrti.

Zaštitite stanice

Osim toga, omogućuje uspostavljanje zaštitnog mehanizma protiv stanica koje mogu potencijalno utjecati na organizam. U slučaju stanica koje su bile žrtve virusne infekcije, one se obično eliminiraju programiranom staničnom smrću. Dakle, virus se ne može nastaviti širiti unutar domaćina.

Programirana smrt stanice ne samo da eliminira stanice zaražene vanjskim patogenima, već je i sposobna odbaciti vlastite stanice tijela koje oštećuju genetski materijal. U ovom slučaju, stanice koje nose mutacije štetne za organizam su eliminirane.

U slučaju da se razvoj ovih abnormalnih stanica može nastaviti i mehanizmi stanične smrti ne djeluju, mogu se pojaviti tumori i razvoj različitih vrsta raka.

Koordinira razvoj embrija

Programirana stanična smrt igra ključnu ulogu u razvoju embrija. Tijekom formiranja istih, mora se ukloniti nekoliko stanica koje su nepotrebne.

Na primjer, odgovoran je za uklanjanje ličinki u organizmima koji prolaze kroz metamorfozu: ličinke i vodozemce. Osim toga, neki oblici mladih karakterizirani su predstavljanjem membrana između prstiju, što je svojstvo vodenog života.

Kada organizam postane odrasla osoba, te membrane nestaju, jer stanice koje ga sastavljaju prolaze programirani događaj stanične smrti. Općenito, proces apoptoze oblikuje ekstremitete ljudi i miševa: strukture u obliku lopate završavaju dobro oblikovanim znamenkama.

Tijekom razvoja sisavaca, programirana stanična smrt sudjeluje u formiranju živčanog sustava. Kada se organizam razvija, nastaje prekomjeran broj živčanih stanica koje se naknadno eliminiraju programiranom staničnom smrću.

Neuroni koji uspijevaju preživjeti (blizu 50%) uspostavljaju ispravne veze s ciljnim stanicama. Kada se uspostavi veza, počinje sekrecija niza faktora rasta koji omogućuju preživljavanje stanice, jer inhibira program stanične smrti.

Stanične značajke apoptoze

Tijekom programirane stanične smrti, stanica pokazuje određeni fenotip. Prva prepoznatljiva značajka je fragmentacija kromosomske DNA.

U ovom slučaju dolazi do loma nukleosoma, struktura koje formiraju DNA i proteini. Kondenzacijom kromatina, jezgra se razbija na male komadiće.

Kako se proces odvija, stanica se značajno smanjuje. Na kraju, stanica se raspada u više segmenata okruženih staničnom membranom. Svaki od ovih komada poznat je kao apoptotska tijela.

Nakon toga, stanice imunološkog sustava nazvane makrofagi su odgovorne za prepoznavanje i fagocitiranje tih umirućih struktura.

Dakle, "leš" stanice koja pati od apoptoze učinkovito nestaje iz organizma kojem je pripadao - suprotno onome što se događa kada stanica umre od ozljede. U ovom posljednjem scenariju, stanice se nabubre i konačno se liziraju, zapaljujući dotično područje.

Tijekom apoptoze dolazi do mitohondrijskog oštećenja koje karakterizira oslobađanje niza molekula koje stimuliraju mehanizam smrti, poput citokroma c, Smac / Diablo proteina, između ostalih..

Genetski aspekti

Stroga regulacija programirane stanične smrti događa se zahvaljujući orkestriranom funkcioniranju različitih gena.

Prva istraživanja vezana uz genetski mehanizam apoptoze provedena su u nematodi Caenorhabditis elegans. U ovom organizmu identificirana su 3 gena povezana s izvršenjem i regulacijom cjelokupnog apoptotskog procesa.

Kod sisavaca su pronađeni geni vrlo slični onima iz nematoda. Iz tog razloga, oni su bili vrlo konzervirani entiteti tijekom evolucije.

Ced-3 je primjer obitelji koju čini više od desetak proteaza (enzima u hidroliznim proteinima), poznatih kao kaspaze.

Za vrijeme programirane smrti kaspaze hidroliziraju više od 100 bjelančevina koje se nalaze u dotičnoj stanici. Među bijelim proteinima kaspaza nalazimo inhibitore DNAaza, koji uzrokuju razgradnju DNK stanične jezgre..

Kaspaze su također odgovorne za lom nuklearnog lista, što dovodi do fragmentacije jezgre i citoskeleta općenito. Neposredne posljedice svih ovih degradacijskih događaja je fragmentacija stanice.

Otkrivanje apoptoze

Postoji niz podražaja koji pokreću apoptotičke mehanizme. Ovi podražaji mogu biti fiziološki ili patološki. Zanimljivo je da sve stanice ne reagiraju na isti način na podražaje.

Zračenje i lijekovi koji se koriste za liječenje raka (kemoterapija) rezultiraju apoptozom s puta koji se naziva p53-ovisni put.

Neki hormoni, kao što su kortikosteroidi - hormoni iz skupine steroida i derivati ​​- mogu dovesti do apoptotskog puta u nekim stanicama. Međutim, većina stanica nije pod utjecajem njihove prisutnosti.

Slučajna stanična smrt ili nekroza

definicija

Slučajna stanična smrt ili nekroza nastaju kada su stanice izložene nepovoljnom okruženju koje uzrokuje ozbiljno oštećenje staničnih struktura.

Ti čimbenici koji uzrokuju traumu uključuju vrlo visoke ili vrlo niske temperature, abnormalne razine kisika, izlaganje toksinima, izloženost reaktivnim kisikovim metabolitima, nedostatak hranjivih tvari, abnormalne razine pH, među ostalima..

Različita medicinska stanja uključuju nekrozu, uključujući neurodegenerativne bolesti kao što su Alzheimerova bolest, Huntingtonova bolest, Parkinsonova bolest, amiotrofna lateralna skleroza i epilepsija..

Iako je nekrotični proces uključen u različita medicinska stanja, mehanizam nakon događaja nije u potpunosti razjašnjen. Povijesno gledano, nekroza se smatrala jednostavno kaotičnim reakcijama koje uništavaju stanicu.

Međutim, postojeći dokazi dobiveni od organizama Caenorhabditis elegans i Drosophila doveli u pitanje ovu "dogmu".

Različite vrste stanica koje doživljavaju nekrozu pokazuju vrlo specifične morfološke stanične karakteristike kao odgovor na leziju, što sugerira da postoji središnji program izvođenja nekroze.

Potpuna i detaljna kompresija nekrotičnog procesa može rezultirati razvojem novih metodologija za kontrolu bolesti koje uključuju nekrotičnu staničnu smrt.

Stanične značajke nekroze

Kao i kod apoptoze, nekroza ima karakteristične morfološke značajke. Osim toga, oni su potpuno različiti od onih koje promatramo u ćeliji koja umire apoptotičkim putem.

Smrt je praćena značajnom upalom u stanici, stvaranjem vakuola u citoplazmi, rastezanjem endoplazmatskog retikuluma, stvaranjem mjehurića u citoplazmi, kondenzacijom mitohondrija, disagregacijom i odvajanjem ribosoma, rupturom membrana, upalom lizosoma. i slomljena, među ostalima.

Nekroza je "pasivni" proces, budući da ne zahtijeva sintezu dodatnih proteina, energetska potreba koja je potrebna da se dogodi je minimalna i nema nikakav homeostatski mehanizam dodatne regulacije.

mehanizmi

Lezije prouzročene u nekrotičnoj stanici mogu biti posredovane s dva glavna mehanizma: interferencijom opskrbe energijom i izravnim oštećenjem ćelije zbog gore navedenih faktora..

Usporedba apoptoze i nekroze

razlike

Kontrola procesaKomparativno, apoptoza je visoko kontrolirani aktivni proces, dok je nekroza toksičan proces u kojem je stanica pasivna žrtva režima smrti neovisnog o energiji. Kao što smo spomenuli, postojeći dokazi dovode u pitanje neregulaciju nekroze.

Mjesto smrti: Uobičajeno, apoptoza se javlja u jednoj stanici ili u maloj staničnoj skupini, dok se nekroza nalazi u kontinuumu stanica..

Stanje plazma membrane: u apoptozi stanična membrana ostaje netaknuta, a citoplazma zadržava apoptotična tijela. Kod nekroze se plazmatska membrana raspada i citoplazma se otpušta.

Upalni procesi: kod apoptoze se ne opaža nikakav tip upale, dok je inflacija jedna od najupečatljivijih značajki nekroze. Gubitak membranskog i staničnog integriteta šalje kemotaktičke signale koji regrutiraju stanične agense povezane s upalnim procesom.

Možete li razlikovati apoptozu i nekrozu?

O čemu ovisi hoće li stanica umrijeti zbog apoptoze ili nekroze? Različiti čimbenici uključeni su u ovu odluku, uključujući prirodu signala smrti, vrstu dotičnog tkiva, stanje razvoja organizma, između ostalog.

Primjenom konvencionalnih histoloških tehnika nije lako razlikovati tkivo koje umire apoptozom ili nekrozom. Morfološki rezultati smrti nastali nekrotičnim putem i apoptotski put razlikuju se u nekoliko aspekata i preklapaju se u drugim.

Dokazi ukazuju da apoptoza i nekroza predstavljaju morfološku ekspresiju zajedničkog biokemijskog puta nazvanog kontinuirana apoptoza-nekroza. Na primjer, dva faktora sudjeluju u pretvorbi puta apoptoze u nekrozu: smanjenje dostupnosti kaspaza i ATP unutar stanice.

Citotoksična smrt

U višestaničnim organizmima postoje određene vrste stanica koje pripadaju imunološkom sustavu - ili izlučevine koje proizvode - koje su toksične za druge stanice.

Te su stanice odgovorne za pokretanje putova odgovornih za uništavanje ciljnih stanica (koje mogu biti stanice inficirane patogenom ili stanicom raka). Međutim, autori radije ne uključuju niti jednu od dvije spomenute kategorije (nekroza ili apoptoza), budući da se ne pojavljuje kroz specifičan mehanizam..

Uzmite specifičan slučaj stanične smrti koji je posredovan tipom stanica zvanim CD8 T limfociti+ Citotoksični. U ovom primjeru, stanica kombinira aspekte i slučajne i programirane smrti stanice.

reference

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... i Walter, P. (2013). Bitna biologija stanice. Znanost o Garlandu.
  2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Stanica: molekularni pristup. Washington, DC: ASM press.
  3. Elmore, S. (2007). Apoptoza: pregled programirane stanične smrti. Toksikološka patologija, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M.H. & Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Smrt zbog nekroze. Nekontrolirana katastrofa ili postoji red iza kaosa?. EMBO izvješća, 3(7), 604-9.