Τύποι κυττάρων θανάτου και τα χαρακτηριστικά τους



Το κυτταρικό θάνατο είναι η διαδικασία καταστροφής των κυτταρικών συστατικών που υποβάλλονται σε όλους τους ζώντες οργανισμούς σε διαφορετικά στάδια. Σε όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς πρέπει να υπάρχει μια βέλτιστη ισορροπία μεταξύ του θανάτου του κυττάρου και του πολλαπλασιασμού του.

Ο κυτταρικός θάνατος συμβαίνει με δύο κύριους μηχανισμούς: με νέκρωση ή τυχαίο κυτταρικό θάνατο και με απόπτωση ή προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο. Κάθε μηχανισμός αποδίδεται σε μια συγκεκριμένη κυτταρική μορφολογία.

Η απόπτωση ή προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος περιλαμβάνει μια πολύ καλά ρυθμισμένη μέσω γενετικές συνιστώσες. Συχνά, όταν ο οργανισμός βιώνει παθολογικές καταστάσεις (εκφυλιστικές ασθένειες, για παράδειγμα), το αποπτωτικό πρόγραμμα μπορεί να εφαρμοστεί λανθασμένα, με αποτέλεσμα την αδικαιολόγητη καταστροφή κυττάρων.

Ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος αποτελεί σημαντικό συστατικό των οδών ανάπτυξης και της ομοιόστασης (έλεγχος μεταξύ θανάτου και πολλαπλασιασμού κυττάρων) γενικά.

Η νέκρωση ή ο τυχαίος κυτταρικός θάνατος είναι ο δεύτερος τύπος κυτταρικού θανάτου. Παρουσιάζει ριζικές διαφορές αν το συγκρίνουμε με την απόπτωση. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν τα κύτταρα εκτίθενται σε ένα δυσμενές ή ακραίο περιβάλλον, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα την καταστροφή κυτταρικών δομών.

Ευρετήριο

  • 1 προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο ή απόπτωση
    • 1.1 Ιστορική προοπτική
    • 1.2 Ορισμός
    • 1.3 Λειτουργίες
    • 1.4 Κυτταρικά χαρακτηριστικά της απόπτωσης
    • 1.5 Γενετικές πτυχές
    • 1.6 Απομάκρυνση της απόπτωσης
  • 2 Τυχαίος κυτταρικός θάνατος ή νέκρωση
    • 2.1 Ορισμός
    • 2.2 Κυτταρικά χαρακτηριστικά νέκρωσης
    • 2.3 Μηχανισμοί
  • 3 Σύγκριση μεταξύ απόπτωσης και νέκρωσης
    • 3.1 Διαφορές
    • 3.2 Μπορούμε να διαφοροποιήσουμε μεταξύ της απόπτωσης και της νέκρωσης?
  • 4 Κυτταροτοξικός θάνατος
  • 5 Αναφορές

Προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος ή απόπτωση

Ιστορική προοπτική

Το 1972 ο όρος απόπτωση χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά. Εμφανίστηκε σε ένα κλασικό επιστημονικό βιβλίο που γράφτηκε από τους συγγραφείς Kerr, Wyllie και Currie. Για τον Kerr et αϊ., ο όρος απόπτωση περιγράφει μια χαρακτηριστική μορφολογική μορφή κυτταρικού θανάτου.

Αν και αυτά τα χαρακτηριστικά είχαν ήδη αναλυθεί πολλές φορές, αυτοί οι συγγραφείς είναι οι πρώτοι που δίνουν ένα όνομα στο φαινόμενο.

Ορισμός

Ένας πολύκυκλος οργανισμός αποτελείται από πολλαπλά κύτταρα που πρέπει να δημιουργήσουν συνδέσεις μεταξύ τους. Η κοινότητα πρέπει να διατηρείται αυστηρά οργανωμένη και αυτό επιτυγχάνεται με την καθιέρωση ενός ελέγχου μεταξύ του πολλαπλασιασμού των νέων κυττάρων και της εξάλειψης των κυττάρων που υπάρχουν ήδη.

Με αυτό τον τρόπο, τα κύτταρα που για πολλούς λόγους δεν χρειάζονται πια εμπειρία ενός είδους μοριακής «αυτοκτονίας» αποκαλούμενης απόπτωσης.

Ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος είναι ένα φυσιολογικό φυσιολογικό φαινόμενο. Περιλαμβάνει την ελεγχόμενη εξάλειψη ορισμένων κυττάρων. Αυτός ο μηχανισμός είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία των ιστών ενηλίκων. Παίζει επίσης ρόλο στην ανάπτυξη του εμβρύου.

Λειτουργίες

Διατηρήστε την ισορροπία της διάδοσης

Ο κύριος στόχος του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου είναι η διατήρηση της ισορροπίας του πολλαπλασιασμού των κυττάρων. Για παράδειγμα, στο σώμα μας σχεδόν 5 x 10 εξαλείφονται καθημερινά11 ερυθροκυττάρων ή κυττάρων αίματος μέσω κυτταρικού θανάτου.

Προστατεύστε τα κύτταρα

Επιπροσθέτως, επιτρέπει την καθιέρωση μηχανισμού προστασίας κατά των κυττάρων που θα μπορούσαν ενδεχομένως να επηρεάσουν τον οργανισμό. Στην περίπτωση των κυττάρων που έχουν πέσει θύμα λοίμωξης από ιό, συνήθως εξαλείφονται με προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο. Έτσι, ο ιός δεν μπορεί να συνεχίσει να εξαπλώνεται μέσα στο host.

Ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος όχι μόνο εξαλείφει τα κύτταρα που έχουν μολυνθεί από εξωτερικά παθογόνα, είναι επίσης ικανός να απορρίπτει τα ίδια τα κύτταρα του σώματος που έχουν βλάβη στο γενετικό υλικό. Σε αυτή την περίπτωση, τα κύτταρα που φέρουν μεταλλάξεις επιβλαβείς για τον οργανισμό εξαλείφονται.

Στην περίπτωση που η ανάπτυξη αυτών των μη φυσιολογικών κυττάρων μπορεί να συνεχιστεί και οι μηχανισμοί κυτταρικού θανάτου δεν ενεργούν, μπορεί να εμφανιστούν όγκοι και η ανάπτυξη διαφορετικών τύπων καρκίνου.

Συντονίστε την ανάπτυξη του εμβρύου

Ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στην ανάπτυξη ενός εμβρύου. Κατά τη διάρκεια του σχηματισμού τους, πρέπει να εξαλειφθούν αρκετά κύτταρα που δεν είναι απαραίτητα.

Για παράδειγμα, είναι υπεύθυνη για την εξάλειψη των ιστών σε προνύμφες σε οργανισμούς που υποβάλλονται σε μεταμόρφωση: προνύμφες και αμφίβια. Επιπλέον, ορισμένες νεανικές μορφές χαρακτηρίζονται από την παρουσία μεμβρανών μεταξύ των δακτύλων, χαρακτηριστικές της υδρόβιας ζωής.

Όταν ο οργανισμός γίνει ενήλικας, αυτές οι μεμβράνες εξαφανίζονται, αφού τα κύτταρα που το συνθέτουν υφίστανται προγραμματισμένο γεγονός κυτταρικού θανάτου. Γενικά, η διαδικασία της απόπτωσης σχηματίζει τα άκρα των ανθρώπων και των ποντικιών: οι δομές σχήματος φτυάρι τελειώνουν με καλά διαμορφωμένα ψηφία.

Κατά την ανάπτυξη των θηλαστικών, ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος συμμετέχει στο σχηματισμό του νευρικού συστήματος. Όταν ο οργανισμός αναπτύσσεται, παράγεται ένας υπερβολικός αριθμός νευρικών κυττάρων, ο οποίος στη συνέχεια εξαλείφεται με προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο.

Οι νευρώνες που καταφέρνουν να επιβιώσουν (κοντά στο 50%) δημιουργούν σωστές συνδέσεις με τα κύτταρα-στόχους. Όταν δημιουργηθεί η σύνδεση, αρχίζει η έκκριση μιας σειράς παραγόντων ανάπτυξης που επιτρέπουν την επιβίωση του κυττάρου, καθώς αναστέλλει το πρόγραμμα κυτταρικού θανάτου.

Κυτταρικά χαρακτηριστικά της απόπτωσης

Κατά τη διάρκεια του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου, το κύτταρο εμφανίζει ένα συγκεκριμένο φαινότυπο. Το πρώτο χαρακτηριστικό γνώρισμα είναι ο κατακερματισμός του χρωμοσωμικού DNA.

Σε αυτό το γεγονός συμβαίνει η θραύση των νουκλεοσωμάτων, οι δομές που σχηματίζονται από το DNA και τις πρωτεΐνες. Με τη συμπύκνωση της χρωματίνης, ο πυρήνας σπάει σε μικρά κομμάτια.

Καθώς προχωρά η διαδικασία, το κύτταρο μειώνεται σημαντικά σε μέγεθος. Στο τέλος, το κύτταρο διασπάται σε πολλαπλά τμήματα που περιβάλλουν μια κυτταρική μεμβράνη. Κάθε ένα από αυτά τα κομμάτια είναι γνωστό ως αποπτωτικά σώματα.

Στη συνέχεια, τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που ονομάζονται μακροφάγα είναι υπεύθυνα για την αναγνώριση και τη φαγοκυττάρωση αυτών των δομών θανάτωσης.

Έτσι, το «σώμα» του υφίστανται απόπτωση των κυττάρων φύγει αποτελεσματικά από το σώμα ανήκουν - σε αντίθεση με ό, τι συμβαίνει όταν το κύτταρο πεθαίνει από τραυματισμό. Σε αυτό το τελευταίο σενάριο, τα κύτταρα διογκώνονται και τέλος λύονται, φλεγμονώνοντας την περιοχή.

Κατά τη διάρκεια της απόπτωσης, εμφανίζεται μιτοχονδριακή βλάβη, που χαρακτηρίζεται από την απελευθέρωση μίας σειράς μορίων που διεγείρουν τον μηχανισμό θανάτου, όπως το cytochrome c, τις πρωτεΐνες Smac / Diablo, μεταξύ άλλων..

Γενετικές πτυχές

Η αυστηρή ρύθμιση του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου συμβαίνει χάρη στην ενορχηστρωμένη λειτουργία διαφορετικών γονιδίων.

Οι πρώτες μελέτες που σχετίζονται με τον γενετικό μηχανισμό της απόπτωσης διεξήχθησαν στο νηματοειδές Caenorhabditis elegans. Στον οργανισμό αυτό εντοπίστηκαν 3 γονίδια που σχετίζονται με την εκτέλεση και ρύθμιση ολόκληρης της αποπτωτικής διαδικασίας.

Στα θηλαστικά βρέθηκαν γονίδια πολύ παρόμοια με εκείνα του νηματώδους. Για το λόγο αυτό, υπήρξαν πολύ διατηρημένες οντότητες σε όλη την εξέλιξη.

Το Ced-3 είναι το παράδειγμα μιας οικογένειας που σχηματίζεται από περισσότερες από δώδεκα πρωτεάσες (ένζυμα σε πρωτεΐνες υδρολύσεως), γνωστές ως κασπάσες.

Κατά τη διάρκεια του προγραμματισμένου θανάτου, οι κασπάσες υδρολύουν περισσότερες από 100 πρωτεΐνες που βρίσκονται στο εν λόγω κύτταρο. Μεταξύ των λευκών πρωτεϊνών των κασπασών βρίσκουμε τους αναστολείς των ϋΝΑάσεων, οι οποίοι προκαλούν την διάσπαση του ϋΝΑ του κυτταρικού πυρήνα.

Οι κασπάσες είναι επίσης υπεύθυνες για τη θραύση του πυρηνικού φύλλου, οδηγώντας σε κατακερματισμό του πυρήνα και του κυτταροσκελετού εν γένει. Οι άμεσες συνέπειες όλων αυτών των γεγονότων υποβάθμισης είναι ο κατακερματισμός του κυττάρου.

Απελευθέρωση της απόπτωσης

Υπάρχει μια σειρά από ερεθίσματα που ενεργοποιούν αποπτωτικούς μηχανισμούς. Αυτά τα ερεθίσματα μπορεί να είναι φυσιολογικά ή παθολογικά. Είναι ενδιαφέρον ότι δεν είναι όλα τα κύτταρα να ανταποκρίνονται με τον ίδιο τρόπο στα ερεθίσματα.

Η ακτινοβόληση και τα φάρμακα που χρησιμοποιούνται για την θεραπεία του καρκίνου (χημειοθεραπεία) οδηγούν σε απόπτωση από μια οδό που ονομάζεται οδός εξαρτώμενη από το ρ53.

Ορισμένες ορμόνες, όπως τα κορτικοστεροειδή - ορμόνες από την ομάδα των στεροειδών και των παραγώγων τους - μπορούν να οδηγήσουν στην αποπτωτική οδό σε ορισμένα κύτταρα. Ωστόσο, τα περισσότερα κύτταρα δεν επηρεάζονται από την παρουσία τους.

Τυχαίο κυτταρικό θάνατο ή νέκρωση

Ορισμός

Τυχαίος κυτταρικός θάνατος ή νέκρωση εμφανίζεται όταν τα κύτταρα εκτίθενται σε δυσμενή περιβάλλον που προκαλεί σοβαρή βλάβη στις κυτταρικές δομές.

Αυτοί οι παράγοντες που προκαλούν τραυματισμό περιλαμβάνουν πολύ υψηλές ή πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, ανώμαλα επίπεδα οξυγόνου, έκθεση σε τοξίνες, έκθεση σε δραστικούς μεταβολίτες οξυγόνου, στέρηση θρεπτικών ουσιών, μη φυσιολογικά επίπεδα ρΗ, μεταξύ άλλων..

Διάφορες ιατρικές καταστάσεις περιλαμβάνουν νέκρωση, συμπεριλαμβανομένων των νευροεκφυλιστικών νόσων όπως η νόσος του Alzheimer, η ασθένεια του Huntington, η νόσος του Parkinson, η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση και η επιληψία..

Αν και η νεκρωτική διαδικασία εμπλέκεται σε διάφορες ιατρικές καταστάσεις, ο μηχανισμός μετά το συμβάν δεν έχει αποσαφηνιστεί πλήρως. Ιστορικά, η νέκρωση έχει θεωρηθεί απλά ως χαοτικές αντιδράσεις που καταστρέφουν το κύτταρο.

Ωστόσο, τα σημερινά στοιχεία που συλλέγονται από τους οργανισμούς Caenorhabditis elegans και Drosophila έχουν αμφισβητήσει αυτό το "δόγμα".

Διαφορετικοί τύποι κυττάρων υφίστανται νέκρωση εμφανίζουν πολύ ειδικά μορφολογικά χαρακτηριστικά σε απόκριση σε κυτταρική κάκωση, γεγονός που υποδηλώνει ότι υπάρχει μια κεντρική νέκρωση εκτέλεση του προγράμματος.

Η πλήρης και λεπτομερής συμπίεση της νεκρωτικής διαδικασίας θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων μεθοδολογιών για τον έλεγχο ασθενειών που περιλαμβάνουν νεκρωτικό κυτταρικό θάνατο.

Κυτταρικά χαρακτηριστικά νέκρωσης

Όπως και στην απόπτωση, η νέκρωση έχει χαρακτηριστικά μορφολογικά χαρακτηριστικά. Επιπλέον, αυτά είναι εντελώς διαφορετικά από αυτά που παρατηρούμε σε ένα κύτταρο που πεθαίνει από την αποπτωτική οδό.

Θάνατος συνοδεύεται από σημαντική φλεγμονή των κυττάρων κενοτόπια στο κυτόπλασμα, διάταση του ενδοπλασμικού δικτύου, φουσκάλες στο κυτταρόπλασμα, συμπύκνωση των μιτοχονδρίων, αποσυσσωμάτωση και αποκόλληση των ριβοσωμάτων, κατανομή των μεμβρανών, λυσοσώματα φλεγμονή και σπασμένα, μεταξύ άλλων.

Η νέκρωση είναι μια "παθητική" διαδικασία, δεδομένου ότι δεν απαιτεί τη σύνθεση πρόσθετων πρωτεϊνών, η απαίτηση για ενέργεια που απαιτείται να συμβεί είναι ελάχιστη και δεν έχει κανένα ομοιοστατικό μηχανισμό πρόσθετης ρύθμισης.

Μηχανισμοί

Τραυματισμοί σε νεκρωτικά κύτταρα μπορεί να διαμεσολαβείται από δύο κύριους μηχανισμούς: τροφοδοτικό παρεμβολές και άμεση βλάβη στο κύτταρο από τους παραπάνω παράγοντες.

Σύγκριση μεταξύ απόπτωσης και νέκρωσης

Διαφορές

Έλεγχος διαδικασίας: Συγκριτικά απόπτωση είναι μια ιδιαίτερα ελεγχόμενη ενεργή διαδικασία, ενώ νέκρωση είναι μια τοξική διεργασία όπου το κύτταρο είναι ένα παθητικό θύμα ενός τρόπου-ανεξάρτητο ενέργειας θάνατο. Όπως αναφέρθηκε, τα σημερινά αποδεικτικά στοιχεία αμφισβήτησαν τη μη ρύθμιση της νέκρωσης.

Θέση του θανάτου: Κανονικά, η απόπτωση συμβαίνει σε ένα μόνο κύτταρο ή σε ένα μικρό σύμπλεγμα κυττάρων, ενώ η νέκρωση εντοπίζεται σε μια συνέχεια κυττάρων.

Κατάσταση μεμβράνης πλάσματος: σε απόπτωση, η κυτταρική μεμβράνη παραμένει άθικτη και το κυτταρόπλασμα διατηρεί αποπτωτικά σώματα. Στη νέκρωση, η μεμβράνη πλάσματος διασπάται και το κυτταρόπλασμα απελευθερώνεται.

Φλεγμονώδεις διεργασίες: σε απόπτωση δεν παρατηρείται κανένας τύπος φλεγμονής, ενώ ο πληθωρισμός είναι ένα από τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά της νέκρωσης. Η απώλεια της μεμβράνης και της κυτταρικής ακεραιότητας αποστέλλει χημειοτακτικά σήματα που προσλαμβάνουν κυτταρικούς παράγοντες που σχετίζονται με τη φλεγμονώδη διαδικασία.

Μπορείτε να διαφοροποιήσετε μεταξύ απόπτωσης και νέκρωσης?

Από τι εξαρτάται αν ένα κύτταρο πεθαίνει από απόπτωση ή από νέκρωση; Μια ποικιλία παραγόντων που εμπλέκονται σε αυτή την απόφαση, συμπεριλαμβανομένης της φύσης του σήματος θανάτου, τον τύπο του ιστού εν λόγω, την κατάσταση της ανάπτυξης του οργανισμού, μεταξύ άλλων.

Χρησιμοποιώντας συμβατικές τεχνικές ιστολογίας, δεν είναι εύκολο να γίνει διάκριση μεταξύ ενός ιστού που πεθαίνει από απόπτωση ή από νέκρωση. Τα μορφολογικά αποτελέσματα του θανάτου που παράγεται από τη νεκρωτική οδό και το αποπτωτικό μονοπάτι διαφέρουν σε διάφορες πτυχές και επικαλύπτονται σε άλλους.

Τα στοιχεία δείχνουν ότι η απόπτωση και η νέκρωση αντιπροσωπεύουν μια μορφολογική έκφραση μιας κοινής βιοχημικής οδού που ονομάζεται συνεχής απόπτωση - νέκρωση. Για παράδειγμα, δύο παράγοντες συμμετέχουν στη μετατροπή της οδού απόπτωσης σε νέκρωση: μείωση της διαθεσιμότητας κασπασών και ΑΤΡ εντός του κυττάρου.

Κυτταροτοξικός θάνατος

Σε πολυκύτταρους οργανισμούς είναι συγκεκριμένους τύπους κυττάρων που ανήκουν εις το ανοσοποιητικό σύστημα - ή εκκρίσεις που παράγουν - που είναι τοξικά για τα άλλα κύτταρα.

Αυτά τα κύτταρα είναι υπεύθυνα για την έναρξη οδούς υπεύθυνες για την καταστροφή των κυττάρων στόχων (η οποία μπορεί να μολυνθεί από ένα παθογόνο ή ένα κύτταρο καρκινικό κύτταρο). Ωστόσο, οι συγγραφείς προτιμούν να μην περιληφθούν καμία από τις δύο προαναφερθείσες κατηγορίες (νέκρωση ή απόπτωση), καθώς δεν εμφανίζεται μέσω ενός συγκεκριμένου μηχανισμού.

Πάρτε την ειδική περίπτωση του κυτταρικού θανάτου που προκαλείται από έναν τύπο κυττάρου που ονομάζεται CD8 Τ λεμφοκύτταρα+ κυτταροτοξικό Σε αυτό το παράδειγμα, το κύτταρο συνδυάζει πτυχές τόσο του τυχαίου όσο και του προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου.

Αναφορές

  1. Alberts, Β, Bray, D., Hopkin, Κ, Johnson, Α D., Lewis, J., Raff, Μ, ... & Walter, Ρ (2013). Βασική βιολογία των κυττάρων. Garland Science.
  2. Cooper, G. Μ., Hausman, R. Ε., & Hausman, R. Ε. (2000). Το κελί: μια μοριακή προσέγγιση. Ουάσινγκτον, DC: Πιέστε ASM.
  3. Elmore, S. (2007). Απόπτωση: ανασκόπηση προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου. Τοξικολογική παθολογία, 35(4), 495-516.
  4. Ross, Μ. Η., & Pawlina, W. (2006). Ιστολογία. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Συντιχάκη, Π. & Ταβερναράκης, Ν. (2002). Θάνατος από νέκρωση. Ανεξέλεγκτη καταστροφή, ή υπάρχει τάξη πίσω από το χάος?. Εκθέσεις EMBO, 3(7), 604-9.