Az apoptózis (görögül: apoptosis - levélhullás) a programozott sejthalál folyamata, teljesen természetes jelenség, amely lehetővé teszi a kóros, sérült és használt sejtek eltávolítását a szervezetből. Érdemes utánajárni, hogy miről is van szó pontosan, káros jelenség-e az apoptózis, mikor következik be és milyen folyamatok vezetnek hozzá
Tartalom:
- Apoptózis beindítása
- Apoptózis lefolyása
- Apoptózis szabályozás
- Apoptózis és betegségek
Az apoptózisegy élettani, természetes folyamat, amely minden egészséges szervezetben folyamatosan lezajlik, elengedhetetlen a szervezet megfelelő működéséhez. Az apoptózisnak köszönhetően a szervezet képes szabályozni a sejtek számát és minőségét. Ez a programozott sejthalálnak nevezett folyamat a sérült, fertőzött vagy szükségtelen sejtek eltávolításához vezet, ami biztosítja az egyensúlyt az új sejtek képződése és a régi sejtek pusztulása között.
Az apoptózis során fellépő zavarok nagyon negatívan hatnak, vannak olyan betegségek, amelyek megelőzése és kezelése nagyon nehézkes - rák, autoimmun betegségek. Talán az új kezelési módszerek, amelyek lehetővé teszik a rákos sejtekben az apoptózis folyamatát, hatékony kezeléssé válnak.
A szervezet sejtjeinek összlétszáma szigorúan meghatározott és állandó, számuk hosszabb ideig tartó változása negatívan hathat egészségünkre, ezért a szervezet arra törekszik, hogy egyensúlyt tartson a sejtek pusztulása, ill. újak kialakulása. A sejthalál folyamata többféleképpen is bekövetkezhet, ezek közül a legfontosabbak:
- Nekrózis (nekrózis)- külső tényezők okozzák: kémiai, mechanikai, fizikai. Ez egy kóros, abnormális folyamat, amely felett a szervezetnek nincs kontrollja. Ennek során egész sejtcsoportok pusztulnak el, és ennek a károsodásnak a következménye a gyulladásos folyamat kialakulása
- Apoptózis (programozott sejthalál)teljesen más, a folyamat teljesen normális, fiziológiás, egysejtű és elengedhetetlen egy normálisan működő szervezetben
- Autofágia- a sejt saját enzimjei általi emésztéséből áll.
Annak ellenérenegatív felhang, az apoptózis normális jelenség, rendszeresen lezajlik, az egész szervezet javát célozza, lehetővé téve a nem hatékony, elhasználódott sejtek újakkal való helyettesítését. Az eltávolított sejtek főként azok, amelyek veszélyesek lehetnek a gazdaszervezetre, például rákos vagy daganatos.
Az apoptózis lehetővé teszi a homeosztázis, azaz a test egyensúlyának fenntartását. A programozott sejthalál folyamata nagyon összetett jelenség, több tucat enzimet és fehérjét érint. Előfordulásának időpontja sem véletlen, ezt számos jelátviteli út határozza meg, amelyek a sejtkárosodás következtében aktiválódnak: sejtszervecskéi vagy genetikai anyaga
Apoptózis beindítása
Az apoptózis aktiválása bizonyos, a sejtben folyamatosan jelen lévő fehérjék (pro és anti-apoptotikus) aktiválásával vagy gátlásával jár. A folyamat lefolyásának módja az apoptózist kiváltó típustól és ingertől függ. A beavatás az első, kezdeti fázis, amely során aktiválódnak a programozott halál folyamatának kialakulásához vezető jelzőpályák.
Közülük a legfontosabb az úgynevezett belső út, melyben a mitokondriumok dominálnak, a külső pedig, triggerei a sejten kívülről érkező jelek:
- növekedési faktorok, hormonok hiánya
- egyes citokinek (limfociták által termelt molekulák) koncentrációjának növekedése
- interakciók a szomszédos cellákból
- fizikai tényezők
- tápanyaghiány.
Az extrinsic útvonal esetében a környezeti ingerek a sejtmembránban elhelyezkedő receptorokra (az úgynevezett halálreceptorokra) hatnak, amelyek apoptózishoz vezető intracelluláris jelek kaszkádját váltják ki.
A mitokondriumok kulcsszerepet játszanak az endogén folyamatban. Ha különböző tényezők károsítják, ezekben az organellumokban pro-apoptotikus fehérjék expresszálódnak, amelyek viszont károsítják a mitokondriumok működését, megakadályozva az energiatermelést.
Ezenkívül ez a károsodás egy fehérje felszabadulását okozza a mitokondriumból - a citokrómból, ami hozzájárul a kalciumionok koncentrációjának növekedéséhez a sejtben. Ennek az ionnak a növekedése apoptózist vált ki.
Apoptózis lefolyása
Egy sejt apoptózisba való átmenete felismerhető a többitől való elválasztásáról, és ez az első lépés ebben a folyamatban. Ez az elektrolit eltolódásából, a sejt kiszáradásából és alakváltozásából adódik. Ezután a sejtmag feldarabolódik, és úgynevezett apoptotikus testek keletkeznek, ezek a sejtmaradványok, amelyek felszívódnak.a szomszédos sejtek vagy a makrofágok "megeszik". Az apoptózis ilyen lefolyása a sejt „néma” eltávolítását okozza, nem okoz általános reakciót - gyulladást.
Mint említettük, ebben a folyamatban különféle enzimek vesznek részt: a sejtmagban és a citoplazmában található fehérjéket emésztő kaszpázok, a DNS-vágásért felelős transzglutaminázok és endonukleolitikus enzimek. A teljes pusztítási folyamat (az apoptózis végrehajtása) lefolyása több szakaszra osztható:
1. A kontroll-döntési fázis- információ továbbításából áll a sejtmag felé a javító mechanizmusok aktiválásáról vagy azok elhagyásáról és a sejtpusztulási folyamat megindulásáról. Ebben a folyamatban a kaszpázok, a BID és a BAX fehérjék vesznek részt, a T-limfociták pedig granzimeket szabadítanak fel a sejteken belül, amelyek többek között kalciumionokat szabadítanak fel az apoptózis serkentésére
2. Végrehajtó fázis- ebben a szakaszban a kaszpázok kifejtik teljes funkciójukat - elpusztítják a sejtfehérjéket - szerkezeti és enzimatikus:
- DNS-polimeráz és DNS-kináz, amely megakadályozza a nukleinsavak helyreállítását
- laminátumok, károsítják a nukleáris membránt
Ebben a fázisban megy végbe a sejt kiszáradása, további alak- és méretváltozások, DNS fragmentáció (endonukleáz által), majd sejtfragmentáció és apoptotikus testek kialakulása. Ezek a kaszpázok olyan intracelluláris enzimek, amelyek meghatározott helyeken vágják le a fehérjéket - egy adott aminosav-szekvenciát. Aktiválásuk lavinaszerűen megy végbe – az aktivált kaszpáz egy másikat aktivál.
Érdekes módon számos sejtfehérje lebomlása ellenére a sejtszervecskék érintetlenek maradnak, és teljesen bejutnak az apoptotikus testekbe.
3. Atisztítási fázis a fagocitózisból, azaz a sejttörmelék felszívódásából áll, leggyakrabban a fantomsejtek - makrofágok által.
Apoptózis szabályozás
Az apoptózis szigorúan szabályozott folyamat - mind a kezdete, mind a lefolyása. A kontroll elsősorban a Bcl-2 fehérjecsalád, ezen belül az anti-apoptotikus fehérjék - ellensúlyozzák az apoptózis kialakulását (pl. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) és a pro-apoptotikus - elősegítik annak előfordulását a mitokondriális károsodással membrán (Bid, Bak, Bad).
Ezeknek a fehérjéknek a kifejeződése vagy aktivitása a sejt jelenléti körülményeitől, valamint állapotától függ – ha nagy a károsodás, vagy a külső körülmények nem kedvezőek, akkor a pro-apoptotikus fehérjék aktiválódnak.
Normál körülmények között az anti-apoptotikus fehérjék dominálnak és gátolják a programozott sejthalál folyamatát. Sőt, bebizonyosodott, hogy az apoptózist gének is szabályozzák, ezek közül az egyik a p53 gén, amely a faktorok közé tartozik.pro-apoptotikus. Terméke, a p53 fehérje az öngyilkos sejthalál folyamatát indítja el, ha a genetikai anyag károsodása olyan súlyos, hogy a DNS nem javítható.
Ezért ezt a fehérjét néha „a genom őrzőjének” is nevezik, mert ez határozza meg, hogy egy sejt leállítja-e a sejtosztódást, hogy helyrehozza a bekövetkezett károsodást, vagy apoptózist fog-e végezni.
Apoptózis és betegségek
Bebizonyosodott, hogy az új sejtek képződése és a régi sejtek eliminációja közötti egyensúlyhiány számos betegség kiváltó oka, ezért az apoptózis sejtszintű szabályozása rendkívül fontos, zavarának pedig nagyon súlyos következményei lehetnek.
Ha a sejtek ellenállnak az apoptózis okozta halálozásnak, rákot vagy autoimmun betegséget (például rheumatoid arthritist) alakíthatnak ki. Mindkét esetben a beteg sejtek nem mennek át az apoptózis folyamatán, genetikai mutációk vagy a pro és anti-apoptotikus fehérjék abnormális aktivitása miatt „rezisztensek” rá. Másrészt a túlzott mértékű megfelelés és a túl sok sejt eltávolítása degeneratív betegségekhez és szervkárosodásokhoz vezethet.
A jelenleg tesztelt legújabb onkológiai gyógyszerek az apoptózis stádiumában hatnak - a hatásmechanizmus a pro-apoptotikus fehérjék jelenlétének elősegítése - elősegíti az apoptózis kialakulását a tumorsejtekben. A sugárterápia és a "standard" kemoterápia hasonló módon fejti ki az apoptózist. Mindkét kezelés celluláris stresszt okoz, amely elpusztítja a daganatsejteket. Sajnos az ilyen terápia nem mindig hatásos, mert a daganatsejtekben gyakran megnő az apoptózist gátló faktorok aktivitása, ami nemcsak megnehezíti a leküzdést ellenük, hanem kontrollálatlan növekedéshez és szaporodáshoz is vezet
A szerzőről
Íj. Maciej GrymuzaAz Orvostudományi Egyetem Orvostudományi Karán végzett K. Marcinkowski Poznańban. Túl jó eredménnyel végzett az egyetemen. Jelenleg kardiológiai szakorvos, doktorandusz. Különösen érdekli az invazív kardiológia és a beültethető eszközök (stimulátorok).