Apoptoos (kreeka apoptoos - lehtede langemine) on programmeeritud rakusurma protsess, see on täiesti loomulik nähtus, mis võimaldab kehast eemaldada ebanormaalseid, kahjustatud ja kasutatud rakke. Tasub teada saada, mis see täpselt on, kas apoptoos on kahjulik, millal see toimub ja millised protsessid selleni viivad.
Sisukord:
- Apoptoosi algatamine
- Apoptoosi kulg
- Apoptoosi kontroll
- Apoptoos ja haigused
Apoptoos on füsioloogiline ja looduslik protsess, mis kulgeb pidevalt igas terves organismis, see on organismi nõuetekohaseks toimimiseks hädavajalik. Tänu apoptoosile on kehal võime kontrollida rakkude arvu ja kvaliteeti. See protsess, mida nimetatakse rakkude programmeeritud surmaks, viib kahjustatud, nakatunud või mittevajalike rakkude elimineerimiseni, mis tagab tasakaalu uute rakkude moodustumise ja vanade rakkude hävitamise vahel.
Apoptoosi käigus tekkivatel häiretel on väga negatiivne mõju, on haigusi, mille ennetamine ja ravi on väga keeruline - vähk, autoimmuunhaigused. Võib-olla saavad uutest ravimeetoditest, mis võimaldavad vähirakkudes apoptoosi, tõhusaks ravimeetodiks.
Keha rakkude koguarv on rangelt määratud ja püsiv, nende arvukuse pikemaajalisel muutumisel võib olla meie tervisele negatiivne mõju, seetõttu püüab keha säilitada tasakaalu rakkude hävimise ja uute moodustumise vahel. Rakusurma protsess võib toimuda mitmel viisil, millest olulisemad on:
- Nekroos (nekroos) - on põhjustatud välistest teguritest: keemilised, mehaanilised, füüsikalised. See on patoloogiline, ebanormaalne protsess, mille üle organismil puudub kontroll. Selle käigus hävitatakse terved rakkude rühmad ja selle kahjustuse tagajärg on põletikulise protsessi areng.
- Apoptoos (programmeeritud rakusurm) on väga erinev, protsess on täiesti normaalne, füsioloogiline, üksikrakuline ja hädavajalik normaalse toimimisega organismis.
- Autofaagia - hõlmab rakku seedimist enda ensüümide abil.
Hoolimata negatiivsest mõjust on apoptoos tavaline, korrapärane nähtus, selle eesmärk on kogu organismi hüvang, võimaldades ebaefektiivsed, kulunud rakud asendada uutega. Eemaldatud rakud on peamiselt need, mis võivad muutuda peremeesorganismile ohtlikuks, näiteks vähi- või neoplastilised.
Seega aitab apoptoos säilitada homöostaasi ehk organismi tasakaalu. Programmeeritud rakusurma protsess on väga keeruline nähtus, hõlmates kümneid ensüüme ja valke. Samuti ei ole selle esinemise aeg juhuslik, selle määravad paljud rakukahjustuste tagajärjel aktiveeruvad signaalirajad: selle organellid või geneetiline materjal.
Loe ka: Martwica - mis see on? Nekroosi tüübid
Apoptoosi algatamine
Apoptoosi aktiveerimine on seotud rakus pidevalt esinevate teatud valkude (pro ja anti-apoptootiline) aktiveerimise või pärssimisega. Protsessi toimumise viis sõltub apoptoosi käivitava tüübist ja stiimulist. Initsiatsioon on esimene, algfaas, mille käigus aktiveeritakse programmeeritud surma protsessi arenguni viivad signaalirajad.
Kõige olulisem neist on nn sisemine rada, milles mitokondrid mängivad domineerivat rolli, ja välimine rada, mille käivitajad on signaalid väljastpoolt rakku:
- kasvufaktorite, hormoonide puudus
- mõnede tsütokiinide (lümfotsüütide poolt toodetud molekulide) kontsentratsiooni suurenemine
- vastasmõjud naaberrakkudega
- füüsikalised tegurid
- toitainete puudus.
Välise raja korral toimivad keskkonnamõjud rakumembraanis paiknevatele retseptoritele (nn surmaretseptorid), mis käivitavad rakusiseste signaalide kaskaadi, mis viib apoptoosini.
Sisemise raja puhul on mitokondritel võtmeroll. Pärast nende kahjustamist erinevate tegurite poolt ekspresseeritakse nendes organellides proapoptootilisi valke, mis omakorda kahjustavad mitokondrite funktsiooni, takistades energia tootmist.
Lisaks põhjustab see kahjustus valgu vabanemist mitokondriumist - tsütokroomist, mis aitab kaasa kaltsiumioonide kontsentratsiooni suurenemisele rakus. Selle iooni koguse suurendamine on apoptoosi käivitaja.
Apoptoosi kulg
Rakkude üleminekut apoptoosile saab ära tunda teistest eraldumise järgi ja see on selle protsessi esimene samm. See tuleneb elektrolüütide nihkumisest, rakkude dehüdratsioonist ja selle kuju muutumisest. Seejärel killustatakse rakutuum ja moodustuvad niinimetatud apoptoorsed kehad, need on rakujäänused, mille naaberrakud neelavad või mida makrofaagid "söövad". Selline apoptoosi kulg põhjustab raku "vaikset" eemaldamist ega põhjusta üldise reaktsiooni - põletiku - arengut.
Nagu mainitud, osalevad selles protsessis erinevad ensüümid: kaspaasid, mis seedivad tuumas ja tsütoplasmas sisalduvaid valke, transglutaminaasid ja endonukleolüütilised ensüümid, mis vastutavad DNA lõikamise eest. Kogu hävitamisprotsessi (apoptoosi täitmise) kulgu saab jagada mitmeks etapiks:
1. Kontroll-otsustamise faas - see seisneb informatsiooni edastamises rakutuumasse remondimehhanismide aktiveerimise või nende hülgamise ja rakkude lagunemisprotsessi alustamise kohta. Kaspaasid, BID ja BAX valgud osalevad selles protsessis ning T-lümfotsüüdid vabastavad rakkude sees granzüüme, mis muu hulgas vabastavad apoptoosi stimuleerivaid kaltsiumiioone.
2. Täitevfaas - selles etapis arendavad kaspaasid oma täielikku funktsiooni - nad hävitavad rakuvalke - struktuurseid ja ensümaatilisi:
- DNA polümeraas ja DNA kinaas, takistades nukleiinhapete taastumist
- laminaadid, kahjustades tuumamembraani.
Selles faasis toimub raku dehüdratsioon, täiendavad kuju ja suuruse muutused, DNA fragmenteerumine (endonukleaasi abil), seejärel rakkude fragmentatsioon ja apoptootiliste kehade moodustumine. Need kaspaasid on rakusisesed ensüümid, mis lõikavad valke kindlates kohtades - antud aminohapete järjestuses. Nende aktiveerimine toimub laviinilaadsel viisil - aktiveeritud kaspaas aktiveerib järgmise.
Huvitav on see, et hoolimata paljude rakuvalkude lagunemisest jäävad rakuorganellid kahjustamata ja sisenevad täielikult apoptoorsetesse kehadesse.
3. Puhastusfaas koosneb fagotsütoosist, see tähendab rakujäänuste imendumisest, kõige sagedamini fagotsüütide rakkude - makrofaagide poolt.
Apoptoosi kontroll
Apoptoos on rangelt reguleeritud protsess - nii selle algatamine kui ka kulg. Kontroll on peamiselt Bcl-2 valkude perekond, need sisaldavad anti-apoptootilisi valke - need neutraliseerivad apoptoosi arengut (nt Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) ja pro-apoptootilist - soodustavad selle esinemist mitokondriaalse membraani kahjustamise kaudu (Bid, Bak, Halb).
Nende valkude ekspressioon või aktiivsus sõltub nii raku esinemise tingimustest kui ka selle seisundist - kui kahjustus on suur või välised tingimused pole soodsad, aktiveeruvad proapoptootilised valgud.
Normaalsetes tingimustes domineerivad apoptootilised valgud ja pärsivad programmeeritud rakusurma protsessi. Veelgi enam, on tõestatud, et apoptoosi kontrollivad ka geenid, millest üks on p-apeenide hulka kuuluv p53 geen. Selle toode, valk p53, käivitab suitsiidirakkude surma, kui geneetilise materjali kahjustus on nii tõsine, et DNA taastamine on võimatu.
Seetõttu nimetatakse seda valku mõnikord "genoomi valvuriks", kuna see määrab kindlaks, kas rakk peatab raku jagunemise tekkinud kahjustuste kõrvaldamiseks või apoptoosi.
Apoptoos ja haigused
On tõestatud, et tasakaalustamatus uute rakkude moodustumise ja vanade rakkude elimineerimise vahel on paljude haiguste põhjuseks, seetõttu on apoptoosi rakuline kontroll äärmiselt oluline ja selle häirimisel võivad olla väga tõsised tagajärjed.
Kui rakud on resistentsed surma vastu apoptoosi tõttu, võib tekkida vähk või autoimmuunhaigus (nt reumatoidartriit). Mõlemal juhul ei läbi haiged rakud apoptoosi, nad on selle suhtes "resistentsed" geneetiliste mutatsioonide või pro- ja apoptootiliste valkude ebanormaalse aktiivsuse tõttu. Teisalt võib liigne rakkude liigne järgimine ja elimineerimine põhjustada degeneratiivseid haigusi ja elundikahjustusi.
Praegu testitud uusimad onkoloogilised ravimid toimivad apoptoosi staadiumis - toimemehhanism on propageerida apoptootiliste valkude olemasolu - soodustada apoptoosi esinemist kasvajarakkudes. Kiiritusravi ja "tavaline" keemiaravi toimivad apoptoosi esilekutsumiseks sarnasel viisil. Mõlemad ravimeetodid põhjustavad rakustressi, mis viib kasvajarakkude surmani. Kahjuks pole selline teraapia alati efektiivne, sest kasvajarakkudes ei kasva apoptoosi pärssivate tegurite aktiivsus harva, mis mitte ainult ei takista võitlust nende vastu, vaid viib ka kontrollimatu kasvu ja paljunemiseni.
Loe ka: vähi areng ehk kuidas vähk tekib
Soovitatav artikkel:
Kasvaja areng - kuidas vähk autori kohta moodustab
---dziaanie-i-skutki-uboczne-stosowania.jpg)
