Typy smrtelných buněk a jejich charakteristiky



buněčná smrt je to proces destrukce buněčných složek, které všechny živé organismy procházejí v různých stádiích. Ve všech mnohobuněčných organismech musí být optimální rovnováha mezi smrtí buňky a jejich množením.

K buněčné smrti dochází dvěma hlavními mechanismy: nekrózou nebo náhodnou buněčnou smrtí a apoptózou nebo programovanou buněčnou smrtí. Každému mechanismu je přiřazena určitá morfologie buněk.

Apoptóza nebo programovaná buněčná smrt zahrnuje vysoce regulovanou cestu genetickými složkami. Často, když organismus zažívá patologické stavy (například degenerativní onemocnění), může být apoptotický program implementován nesprávně, což má za následek nepřiměřené zničení buněk..

Programovaná buněčná smrt je důležitou složkou vývojových cest a homeostázy (kontrola mezi smrtí a buněčnou proliferací) obecně.

Nekróza nebo náhodná buněčná smrt je druhým typem buněčné smrti. Pokud porovnáme s apoptózou, představuje radikální rozdíly. K tomuto jevu dochází, když jsou buňky vystaveny nepříznivému nebo extrémnímu prostředí, což má za následek poškození buněčných struktur.

Index

  • 1 programovaná buněčná smrt nebo apoptóza
    • 1.1 Historická perspektiva
    • 1.2 Definice
    • 1.3 Funkce
    • 1.4 Buněčné charakteristiky apoptózy
    • 1.5 Genetické aspekty
    • 1.6 Zachycení apoptózy
  • 2 Náhodná buněčná smrt nebo nekróza
    • 2.1 Definice
    • 2.2 Buněčné charakteristiky nekrózy
    • 2.3 Mechanismy
  • 3 Srovnání apoptózy a nekrózy
    • 3.1 Rozdíly
    • 3.2 Můžeme rozlišovat mezi apoptózou a nekrózou?
  • 4 Cytotoxická smrt
  • 5 Odkazy

Programovaná buněčná smrt nebo apoptóza

Historická perspektiva

V roce 1972 byl poprvé použit termín apoptóza. Objevila se v klasickém vědeckém příspěvku autorů Kerr, Wyllie a Currie. Pro Kerra et al., termín apoptóza popisuje výraznou morfologickou formu buněčné smrti.

Ačkoliv tyto funkce již byly podrobně popsány několikrát, tito autoři jsou první, kdo tomuto fenoménu dá jméno.

Definice

Mnohobuněčný organismus se skládá z více buněk, které musí navazovat spojení. Komunita musí být přísně organizována a toho je dosaženo zavedením kontroly mezi proliferací nových buněk a eliminací již přítomných buněk..

Tímto způsobem, buňky, které již z více důvodů nejsou potřeba, zažívají určitý druh molekulární "sebevraždy" zvané apoptóza.

Programovaná buněčná smrt je normální fyziologický jev. Zahrnuje řízenou eliminaci určitých buněk. Tento mechanismus má zásadní význam pro správné fungování dospělých tkání. To také hraje roli ve vývoji embrya.

Funkce

Udržet rovnováhu proliferace

Hlavním cílem programované buněčné smrti je udržení rovnováhy buněčné proliferace. Například v našem těle je téměř 5 x 10 denně vyloučeno11 erytrocyty nebo krevní buňky prostřednictvím buněčné smrti.

Chraňte buňky

Navíc umožňuje vytvořit ochranný mechanismus proti buňkám, které by mohly potenciálně ovlivnit organismus. V případě buněk, které byly oběťmi virové infekce, jsou obvykle eliminovány programovanou buněčnou smrtí. Tak virus nemůže pokračovat v šíření uvnitř hostitele.

Naprogramovaná buněčná smrt nejen eliminuje buňky infikované vnějšími patogeny, ale je také schopna odhodit vlastní buňky těla, které poškozují genetický materiál. V tomto případě jsou buňky, které nesou mutace škodlivé pro organismus, eliminovány.

V případě, že vývoj těchto abnormálních buněk může pokračovat a mechanismus buněčné smrti nečiní, mohou se objevit nádory a vývoj různých typů rakoviny..

Koordinujte vývoj embrya

Programovaná buněčná smrt hraje klíčovou roli ve vývoji embrya. Během tvorby stejného musí být vyloučeno několik buněk, které jsou zbytečné.

Například je zodpovědný za eliminaci tkání v larvách v organismech, které podléhají metamorfóze: larvám a obojživelníkům. Kromě toho jsou některé juvenilní formy charakterizovány prezentací membrán mezi prsty, které jsou charakteristické pro vodní život.

Když se organismus stane dospělým, tyto membrány zmizí, protože buňky, které ho tvoří, procházejí naprogramovanou událostí buněčné smrti. Obecně platí, že proces apoptózy formuje končetiny lidí a myší: lopatkovité struktury končí dobře tvarovanými číslicemi..

Během vývoje savců se programovaná buněčná smrt účastní tvorby nervového systému. Když se organismus vyvíjí, vzniká nadměrný počet nervových buněk, které jsou následně eliminovány programovanou buněčnou smrtí.

Neurony, které dokážou přežít (téměř 50%), navazují správné spojení s cílovými buňkami. Když je navázáno spojení, začíná vylučování řady růstových faktorů, které umožňují přežití buňky, protože inhibuje program buněčné smrti..

Buněčné charakteristiky apoptózy

Během programované buněčné smrti vykazuje buňka určitý fenotyp. Prvním rozlišujícím znakem je fragmentace chromozomální DNA.

V tomto případě dochází k porušení nukleosomů, struktur tvořených DNA a proteiny. S kondenzací chromatinu se jádro rozpadne na malé kousky.

Jak proces pokračuje, buňka významně zmenšuje velikost. Nakonec se buňka rozpadne na více segmentů obklopených buněčnou membránou. Každý z těchto kusů je známý jako apoptotická těla.

Následně jsou buňky imunitního systému zvané makrofágy zodpovědné za rozpoznávání a fagocytózu těchto umírajících struktur.

Tak, "mrtvola" buňky trpící apoptózou účinně zmizí z organismu, ke kterému patřila - na rozdíl od toho, co se děje, když buňka zemře na zranění. V tomto posledním scénáři buňky nabobtnají a nakonec lýzou zapálí dotyčnou oblast.

Během apoptózy dochází k mitochondriálnímu poškození, které je charakterizováno uvolňováním řady molekul, které stimulují mechanismus smrti, jako jsou například cytochrom c, proteiny Smac / Diablo..

Genetické aspekty

Přísná regulace programované buněčné smrti probíhá díky řízenému fungování různých genů.

První studie týkající se genetického mechanismu apoptózy byly provedeny v nematodu Caenorhabditis elegans. V tomto organismu byly identifikovány 3 geny související s prováděním a regulací celého apoptotického procesu.

U savců byly nalezeny velmi podobné geny nematodů. Z tohoto důvodu byly v průběhu evoluce velmi konzervativními subjekty.

Ced-3 je příkladem rodiny tvořené více než tuctem proteáz (enzymy v hydrolyzovaných proteinech), známé jako kaspázy.

Během naprogramované smrti, kaspázy hydrolyzují více než 100 proteinů nalezených v dané buňce. Mezi bílými proteiny kaspáz nalézáme inhibitory DNAáz, které způsobují rozpad DNA buněčného jádra..

Kaspázy jsou také zodpovědné za rozbití jaderného listu, což vede k fragmentaci jádra a cytoskeletu obecně. Bezprostředním důsledkem všech těchto degradačních událostí je fragmentace buňky.

Nezajištění apoptózy

Existuje řada podnětů, které spouštějí apoptotické mechanismy. Tyto podněty mohou být fyziologické nebo patologické. Je zajímavé, že ne všechny buňky reagují stejným způsobem na podněty.

Ozařování a léky používané k léčbě rakoviny (chemoterapie) mají za následek apoptózu z dráhy nazývané cesta závislá na p53.

Některé hormony, jako jsou kortikosteroidy - hormony ze skupiny steroidů a derivátů - mohou v některých buňkách vést k apoptické dráze. Většina buněk však není ovlivněna jejich přítomností.

Náhodná buněčná smrt nebo nekróza

Definice

Náhodná buněčná smrt nebo nekróza nastává, když jsou buňky vystaveny nepříznivému prostředí, které způsobuje vážné poškození buněčných struktur.

Tyto faktory, které způsobují traumatu, zahrnují velmi vysoké nebo velmi nízké teploty, abnormální hladiny kyslíku, expozici toxinům, expozici reaktivním metabolitům kyslíku, deprivaci živin, abnormální hodnoty pH, mimo jiné..

Různé zdravotní stavy zahrnují nekrózu, včetně neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba, Parkinsonova choroba, amyotrofická laterální skleróza a epilepsie..

I když je nekrotický proces zapojen do různých zdravotních stavů, mechanismus po události nebyl zcela objasněn. Historicky, nekróza byla zvažována jednoduše jako chaotické reakce, které zničí buňku.

Současné důkazy získané z těchto organismů Caenorhabditis elegans a Drosophila zpochybnili toto "dogma".

Různé typy buněk, u kterých dochází k nekróze, vykazují velmi specifické morfologické buněčné charakteristiky v reakci na lézi, což naznačuje, že existuje centrální prováděcí program nekrózy.

Úplná a podrobná komprese nekrotického procesu by mohla vyústit ve vývoj nových metodik pro kontrolu nemocí zahrnujících nekrotickou buněčnou smrt..

Buněčné charakteristiky nekrózy

Stejně jako u apoptózy má nekróza charakteristické morfologické znaky. Navíc jsou naprosto odlišné od těch, které pozorujeme v buňce, která umírá apoptotickou cestou.

Smrt je doprovázena významným zánětem v buňce, tvorbou vakuol v cytoplazmě, distenzí endoplazmatického retikula, tvorbou puchýřů v cytoplazmě, kondenzací mitochondrií, disagregací a oddělením ribozomů, rupturou membrán, zapálenými lysozomy a rozbité, mimo jiné.

Nekróza je "pasivní" proces, protože nevyžaduje syntézu dalších proteinů, energetická náročnost, která je nutná k dosažení, je minimální a nemá žádný homeostatický mechanismus další regulace..

Mechanismy

Léze způsobené v nekrotické buňce mohou být zprostředkovány dvěma hlavními mechanismy: interferencí dodávky energie a přímým poškozením buňky v důsledku výše uvedených faktorů..

Srovnání apoptózy a nekrózy

Rozdíly

Řízení procesuSrovnatelně, apoptóza je vysoce kontrolovaný aktivní proces, zatímco nekróza je toxický proces kde buňka je pasivní oběť smrti režim nezávislý na energii. Jak jsme zmínili, současné důkazy zpochybňují neregulaci nekrózy.

Umístění smrtiNormálně se apoptóza vyskytuje v jedné buňce nebo v malém buněčném shluku, zatímco nekróza se nachází v kontinuu buněk..

Stav plazmatické membrány: Při apoptóze zůstává buněčná membrána nedotčena a cytoplazma si zachovává apoptická těla. Při nekróze dochází k rozpadu plazmatické membrány a uvolnění cytoplazmy.

Zánětlivé procesy: při apoptóze není pozorován žádný typ zánětu, zatímco inflace je jedním z nejvýraznějších rysů nekrózy. Ztráta membránové a buněčné integrity posílá chemotaktické signály, které rekrutují buněčná činidla související se zánětlivým procesem.

Můžete rozlišovat mezi apoptózou a nekrózou?

Co závisí na tom, zda buňka zemře apoptózou nebo nekrózou? Do tohoto rozhodnutí se zapojuje celá řada faktorů, včetně povahy signálu smrti, typu dotyčné tkáně, stavu vývoje organismu, mimo jiné..

Použitím konvenčních histologických technik není snadné rozlišovat mezi tkání, která umírá apoptózou nebo nekrózou. Morfologické výsledky smrti vyvolané nekrotickou cestou a apoptotickou cestou se liší v několika aspektech a překrývají se v jiných oblastech..

Důkazy ukazují, že apoptóza a nekróza představují morfologickou expresi sdílené biochemické dráhy nazývané kontinuální apoptóza-nekróza. Například dva faktory se podílejí na přeměně dráhy apoptózy na nekrózu: snížení dostupnosti kaspáz a ATP v buňce.

Cytotoxická smrt

V mnohobuněčných organismech existují specifické typy buněk patřících do imunitního systému - nebo sekrece, které produkují - které jsou toxické pro ostatní buňky.

Tyto buňky jsou zodpovědné za iniciační cesty zodpovědné za destrukci cílových buněk (což může být buňka infikovaná patogenem nebo rakovinnou buňkou). Autoři však raději nezahrnují žádnou z uvedených dvou kategorií (nekróza nebo apoptóza), protože se nevyskytují prostřednictvím specifického mechanismu..

Vezměte specifický případ buněčné smrti, který je zprostředkován buněčným typem zvaným CD8 T lymfocyty+ cytotoxické V tomto příkladu buňka kombinuje aspekty náhodné i naprogramované buněčné smrti.

Odkazy

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Základní buněčná biologie. Garland věda.
  2. Cooper, G. M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Buňka: molekulární přístup. Washington, DC: tisk ASM.
  3. Elmore, S. (2007). Apoptóza: přehled programované buněčné smrti. Toxikologická patologie, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). Histologie. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Smrt nekrózou. Nekontrolovatelná katastrofa, nebo je tu pořádek za chaosem?. EMBO zprávy, 3(7), 604-9.