Apoptoze (grieķu: apoptosis - lapu krišana) ir ieprogrammētas šūnu nāves process, tā ir pilnīgi dabiska parādība, kas ļauj izvadīt no organisma patoloģiskas, bojātas un lietotas šūnas. Ir vērts noskaidrot, kas tas īsti ir, vai apoptoze ir kaitīga parādība, kad tā notiek un kādi procesi pie tās noved
Saturs:
- Apoptozes uzsākšana
- Apoptozes kurss
- Apoptozes kontrole
- Apoptoze un slimības
Apoptozeir fizioloģisks, dabisks process, kas nepārtraukti norisinās ikvienā veselā organismā, tas ir nepieciešams pareizai organisma funkcionēšanai. Pateicoties apoptozei, ķermenim ir iespēja kontrolēt šūnu skaitu un kvalitāti. Šis process, ko sauc par ieprogrammētu šūnu nāvi, noved pie bojātu, inficētu vai nevajadzīgu šūnu likvidēšanas, kas nodrošina līdzsvaru starp jaunu šūnu veidošanos un veco šūnu iznīcināšanu.
Apoptozes norises traucējumi ļoti negatīvi ietekmē, ir slimības, kuru profilakse un ārstēšana ir ļoti apgrūtināta - vēzis, autoimūnas slimības. Iespējams, ka jaunas ārstēšanas metodes, kas nodrošina vēža šūnu apoptozes procesu, kļūs par efektīvu ārstēšanu.
Kopējais šūnu skaits organismā ir stingri noteikts un nemainīgs, jebkuras ilgstošākas to skaita izmaiņas var negatīvi ietekmēt mūsu veselību, tāpēc organisms cenšas saglabāt līdzsvaru starp šūnu iznīcināšanu un jaunu veidošanās. Šūnu nāves process var notikt vairākos veidos, no kuriem svarīgākie ir:
- Nekroze (nekroze)- izraisa ārējie faktori: ķīmiskie, mehāniskie, fizikālie. Tas ir patoloģisks, patoloģisks process, pār kuru ķermenis nevar kontrolēt. Tās gaitā tiek iznīcinātas veselas šūnu grupas, un šī bojājuma sekas ir iekaisuma procesa attīstība.
- Apoptoze (ieprogrammēta šūnu nāve)ir pavisam citādāka, process ir pilnīgi normāls, fizioloģisks, vienšūnas un būtisks normāli funkcionējošam organismam
- Autofagija- sastāv no šūnas sagremošanas ar tās fermentiem.
Neskatotiesnegatīvs virstonis, apoptoze ir normāla parādība, kas notiek regulāri, tā ir vērsta uz visa organisma labumu, ļaujot neefektīvās, nolietotās šūnas aizstāt ar jaunām. Izņemtās šūnas galvenokārt ir tās, kas var kļūt bīstamas saimniekam, piemēram, vēža vai neoplastiskas.
Apoptoze ļauj uzturēt homeostāzi, t.i., ķermeņa līdzsvaru. Programmētas šūnu nāves process ir ļoti sarežģīta parādība, kas ietver desmitiem fermentu un proteīnu. Arī tā rašanās laiks nav nejaušs, to nosaka daudzi signalizācijas ceļi, kas aktivizējas šūnu bojājumu rezultātā: tās organoīdi vai ģenētiskais materiāls.
Apoptozes uzsākšana
Apoptozes aktivācija ir saistīta ar noteiktu proteīnu (pro un anti-apoptotisku), kas pastāvīgi atrodas šūnā, aktivāciju vai inhibīciju. Procesa norises veids ir atkarīgs no veida un stimula, kas izraisa apoptozi. Iniciācija ir pirmā, sākotnējā fāze, kuras laikā tiek aktivizēti signalizācijas ceļi, kas ved uz ieprogrammētas nāves procesa attīstību.
Svarīgākais no tiem ir tā sauktais iekšējais ceļš, kurā dominējošo lomu spēlē mitohondriji un ārējais, tā trigeri ir signāli no šūnas ārpuses:
- augšanas faktoru, hormonu deficīts
- dažu citokīnu (limfocītu ražoto molekulu) koncentrācijas palielināšanās
- mijiedarbības no blakus esošajām šūnām
- fiziski faktori
- uzturvielu trūkums.
Ārējā ceļa gadījumā vides stimuli ietekmē receptorus, kas atrodas šūnu membrānā (tā sauktos nāves receptorus), kas izraisa intracelulāro signālu kaskādi, kas noved pie apoptozes.
Mitohondrijiem ir galvenā loma endogēnajā ceļā. Ja tos bojā dažādi faktori, šajās organellās tiek ekspresēti proapoptotiskie proteīni, kas savukārt bojā mitohondriju darbību, novēršot enerģijas ražošanu.
Turklāt šis bojājums izraisa proteīna izdalīšanos no mitohondrija - citohroma, kas veicina kalcija jonu koncentrācijas palielināšanos šūnā. Šī jona daudzuma palielināšanās ir apoptozes izraisītājs.
Apoptozes kurss
Šūnas pāreju uz apoptozi var atpazīt pēc tās atdalīšanas no citām, un tas ir pirmais solis šajā procesā. Tas rodas no elektrolītu maiņas, šūnas dehidratācijas un tās formas izmaiņām. Tad šūnas kodols tiek sadrumstalots un veidojas tā saucamie apoptozes ķermeņi, tās ir šūnas paliekas, kuras tiks absorbētasar blakus esošajām šūnām vai "apēd" makrofāgi. Šāda apoptozes gaita izraisa šūnas izvadīšanu "klusi", neizraisa vispārējas reakcijas - iekaisuma attīstību.
Kā minēts, šajā procesā tiek iesaistīti dažādi fermenti: kaspāzes, kas sagremo kodolā un citoplazmā esošās olb altumvielas, transglutamināzes un endonukleolītiskie enzīmi, kas atbild par DNS griešanu. Visa iznīcināšanas procesa (apoptozes izpildes) gaitu var iedalīt vairākos posmos:
1. Kontroles-lēmuma fāze- tā sastāv no informācijas nosūtīšanas uz kodolu par remonta mehānismu aktivizēšanos vai to atteikšanos un šūnu sabrukšanas procesa sākšanos. Šajā procesā piedalās kaspāzes, BID un BAX proteīni, un T limfocīti šūnās atbrīvo granzīmus, kas, cita starpā, atbrīvo kalcija jonus, lai stimulētu apoptozi.
2. Izpildfāze- šajā posmā kaspāzes pilnībā attīsta savu funkciju - tās iznīcina šūnu proteīnus - strukturāli un fermentatīvi:
- DNS polimerāze un DNS kināze, kas novērš nukleīnskābju atjaunošanos
- laminētas, bojājot kodola membrānu.
Šajā fāzē notiek šūnas dehidratācija, tālākas formas un izmēra izmaiņas, DNS fragmentācija (ar endonukleāzi), tad šūnu fragmentācija un apoptotisko ķermeņu veidošanās. Šīs kaspāzes ir intracelulāri fermenti, kas sagriež olb altumvielas noteiktās vietās - noteiktā aminoskābju secībā. To aktivizēšanās notiek lavīnai līdzīgā veidā – aktivētā kaspāze aktivizē vēl vienu.
Interesanti, ka, neskatoties uz daudzu šūnu proteīnu sadalīšanos, šūnu organellas paliek neskartas un pilnībā nonāk apoptozes ķermeņos.
3.attīrīšanas fāze sastāv no fagocitozes, t.i., šūnu atlieku absorbcijas, visbiežāk no fantoma šūnām – makrofāgiem.
Apoptozes kontrole
Apoptoze ir stingri regulēts process – gan tā uzsākšana, gan norise. Kontrole galvenokārt ir Bcl-2 proteīnu saime, tostarp anti-apoptotiskie proteīni - tie neitralizē apoptozes attīstību (piemēram, Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) un pro-apoptotisku - veicina tās rašanos, bojājot mitohondriju. membrāna (Bid, Bak, Bad).
Šo proteīnu ekspresija vai aktivitāte ir atkarīga no apstākļiem, kādos šūna atrodas, kā arī no tās stāvokļa – ja bojājums ir liels vai ārējie apstākļi nav labvēlīgi, aktivizējas proapoptotiskie proteīni.
Normālos apstākļos dominē antiapoptotiskie proteīni un kavē ieprogrammētās šūnu nāves procesu. Turklāt ir pierādīts, ka apoptozi kontrolē arī gēni, viens no tiem ir p53 gēns, tas pieder pie faktoriempro-apoptotisks. Tās produkts, proteīns p53, izraisa pašnāvnieciskas šūnu nāves procesu, ja ģenētiskā materiāla bojājums ir tik nopietns, ka DNS nevar labot.
Tāpēc šo proteīnu dažkārt dēvē par "genoma sargu", jo tas nosaka, vai šūna apturēs šūnu dalīšanos, lai labotu radušos bojājumus, vai arī tā veiks apoptozi.
Apoptoze un slimības
Ir pierādīts, ka nelīdzsvarotība starp jaunu šūnu veidošanos un veco šūnu izvadīšanu ir daudzu slimību cēlonis, tāpēc šūnu apoptozes kontrole ir ārkārtīgi svarīga, un tās traucējumam var būt ļoti nopietnas sekas.
Ja šūnas ir izturīgas pret nāvi, ko izraisa apoptoze, tām var attīstīties vēzis vai autoimūna slimība (piemēram, reimatoīdais artrīts). Abos šajos gadījumos slimās šūnas nepakļaujas apoptozes procesam, tās ir pret to "rezistentas" ģenētisku mutāciju vai pro un anti-apoptotisko proteīnu patoloģiskas aktivitātes dēļ. No otras puses, pārmērīga atbilstība un pārāk daudzu šūnu likvidēšana var izraisīt deģeneratīvas slimības un orgānu bojājumus.
Šobrīd pārbaudītās jaunākās onkoloģiskās zāles iedarbojas apoptozes stadijā - darbības mehānisms ir veicināt proapoptotisko proteīnu klātbūtni - veicinot apoptozes rašanos audzēja šūnās. Radioterapija un "standarta" ķīmijterapija darbojas līdzīgi, lai izraisītu apoptozi. Abas šīs ārstēšanas metodes izraisa šūnu stresu, kas nogalina audzēja šūnas. Diemžēl šāda terapija ne vienmēr ir efektīva, jo audzēja šūnās bieži tiek palielināta apoptozi inhibējošo faktoru aktivitāte, kas ne tikai apgrūtina cīņu ar tiem, bet arī noved pie nekontrolētas augšanas un vairošanās
Par autoru
Priekšgala. Macejs GrymuzaMedicīnas universitātes Medicīnas fakultātes absolvents K. Marcinkovskis Poznaņā. Viņš absolvēja universitāti ar pārāk labiem rezultātiem. Šobrīd viņš ir ārsts kardioloģijas jomā un doktorants. Viņu īpaši interesē invazīvā kardioloģija un implantējamās ierīces (stimulatori).