SEJTHALÁL: TÍPUSOK ÉS JELLEMZŐIK - BIOLÓGIA - 2024

A sejthalál a sejtkomponensek pusztulásának folyamata, amely az összes élő szervezetet különböző szakaszokban megtapasztalja. Minden többsejtű szervezetben optimális egyensúlynak kell lennie a sejthalál és a sejtproliferáció között.

A sejthalálnak két fő mechanizmusa van: nekrózis vagy véletlen sejthalál, apoptózis vagy programozott sejthalál. Minden mechanizmushoz egy adott sejt morfológiát tulajdonítanak.

Az apoptózis és a nekrózis közötti különbségek.

Forrás: Az alkoholfogyasztással és alkoholizmussal foglalkozó nemzeti intézet (NIAAA)

Az apoptózis vagy a programozott sejthalál olyan utat foglal magában, amelyet a genetikai komponensek erősen szabályoznak. Gyakran, amikor a szervezet kóros körülményeket tapasztal (például degeneratív betegségek), az apoptotikus program helytelenül hajtható végre, ami indokolatlan sejtpusztulást eredményez.

A programozott sejthalál általában a fejlődési útvonalak és a homeosztázis (a sejthalál és a proliferáció közötti kontroll) fontos eleme.

A véletlen sejthalál vagy nekrózis a sejthalál második típusa. Radikális különbségeket mutat, ha összehasonlítjuk az apoptózissal. Ez a jelenség akkor fordul elő, amikor a sejteket kedvezőtlen vagy szélsőséges környezetnek teszik ki, ami a sejtszerkezetek károsodását eredményezi.

Programozott sejthalál vagy apoptózis

Történelmi perspektíva

1972-ben az apoptózis kifejezést használták először. Megjelent egy klasszikus tudományos cikkben, amelyet Kerr, Wyllie és Currie szerzők írtak. Kerr és munkatársai esetében az apoptózis kifejezés a sejthalál jellegzetes morfológiai formáját írja le.

Noha ezeket a vonásokat már többször részletezték, ezek a szerzők adják először a jelenségnek a nevét.

Meghatározás

A többsejtű organizmus több sejtből áll, amelyeknek kapcsolatba kell hozniuk egymással. A közösségnek szigorúan szervezettnek kell maradnia, és ezt úgy lehet elérni, hogy ellenőrzést valósítanak meg az új sejtek elterjedése és a már jelenlévő sejtek eltávolítása között.

Ily módon a sejtekre, amelyek több okból már nem szükségesek, egyfajta molekuláris "öngyilkosság" megy keresztül, az úgynevezett apoptózis.

A programozott sejthalál normális élettani jelenség. Ez magában foglalja bizonyos sejtek ellenőrzött eltávolítását. Ez a mechanizmus elengedhetetlen a felnőtt szövetek megfelelő működésének fenntartásához. Ez is szerepet játszik az embrió fejlődésében.

Jellemzők

Tartsa fenn a proliferáció egyensúlyát

A programozott sejthalál fő célja a sejtproliferáció egyensúlyának fenntartása. Például a testünkben napi 5 x 10 ¹¹ vörösvértest vagy vérsejt kerül ki a sejthalál útján.

Védje a sejteket

Ezenkívül lehetővé teszi egy védelmi mechanizmus létrehozását a sejtek ellen, amelyek potenciálisan befolyásolhatják a testet. Olyan sejtek esetében, amelyek vírusfertőzés áldozatává váltak, általában a programozott sejthalál által elpusztulnak. Így a vírus nem lesz képes tovább terjedni a gazdaszervezetben.

A programozott sejthalál nem csak a külső kórokozókkal fertőzött sejteket távolítja el, hanem a szervezet azon sejtjeit is kizárja, amelyek károsítják a genetikai anyagot. Ebben az esetben a sejteket, amelyek a szervezetre ártalmas mutációkat hordozzák, eltávolítják.

Abban az esetben, ha ezen rendellenes sejtek fejlődése folytatódhat, és a sejthalál mechanizmusai nem működnek, akkor megjelenhetnek daganatok és különféle típusú rák kialakulása.

Koordinálja az embrió fejlődését

A programozott sejthalál döntő szerepet játszik az embrió fejlődésében. Ugyanezen képződés során több, szükségtelen sejtet el kell távolítani.

Például felelõs a szövetek eltávolításáért a lárvákban az organizmusokban, amelyek metamorfózison mennek keresztül: lárvák és kétéltûek. Ezenkívül néhány fiatalkori formát az ujjak közötti membránok jellemeznek, amelyek a vízi élővilágra jellemzőek.

Amikor a szervezet felnőtté válik, ezek a membránok eltűnnek, mivel az azt alkotó sejtek programozott sejthalál eseményen mennek keresztül. Általánosságban az apoptózis folyamata az emberek és az egerek végtagjait formálja: lapát alakú struktúrákat, jól kialakított számjegyekkel véget érve.

Az emlősök fejlődése során a programozott sejthalál részt vesz az idegrendszer kialakulásában. Amikor a test fejlődik, túl sok idegsejt képződik, amelyeket később a programozott sejthalál eliminál.

A túlélő idegsejtek (körülbelül 50%) megfelelő kapcsolatot létesítenek a célsejtekkel. Ha a létrejött kapcsolat megfelelő, akkor megkezdődik egy növekedési faktor kiválasztása, amely lehetővé teszi a sejt túlélését, mivel gátolja a sejthalál programot.

Az apoptózis sejtjellemzői

A programozott sejthalál során a sejt egy adott fenotípust mutat. Az első megkülönböztethető tulajdonság a kromoszóma-DNS fragmentáció.

Ebben az esetben a nukleoszómák, a DNS és a fehérjék által felépített struktúrák bomlanak le. A kromatin kondenzációjával a mag apró darabbá szakad meg.

A folyamat előrehaladtával a cella mérete jelentősen csökken. Végül a sejt több szegmensre bomlik, amelyeket a sejtmembrán vesz körül. Ezen darabok mindegyike apoptotikus testek.

Később az immunrendszer makrofágoknak nevezett sejtjei felelősek e haldokló struktúrák felismeréséért és fagocitizálásáért.

Így az apoptózison átesett sejt "holtteste" hatékonyan eltűnik azon szervezetből, amelyhez tartozott - ellentétben azzal, ami akkor történik, amikor a sejt meghal, és megsérül. Az utóbbi esetben a sejtek duzzadnak és végül lizálnak, meggyulladva a kérdéses területet.

Az apoptosis során károsodás történik a mitokondriumokban, melyeket egy sor molekulának, például a citokróm c, az Smac / Diablo proteinek, például a citokróm c, az Smac / Diablo proteinek, amelyek ösztönzik a halál mechanizmusát, felszabadítása.

Genetikai szempontok

A programozott sejthalál szigorú szabályozása a különböző gének irányított működésének köszönhető.

Az apoptózis genetikai mechanizmusával kapcsolatos első vizsgálatokat a Caenorhabditis elegans fonálféreggel végezték. Ebben a szervezetben 3 gént azonosítottak, amelyek a teljes apoptotikus folyamat végrehajtásával és szabályozásával kapcsolatosak.

Az emlősökben a fonálférgekhez nagyon hasonló géneket találtak. Ezért rendkívül konzerváltak egységek az evolúció során.

A Ced-3 egy olyan család példája, amelyet több mint tucat proteáz (enzimek hidrolizálnak proteineket) alkotnak, amelyek kaszpázok néven ismertek.

A programozott halál esetén a kaszpázok több mint 100 fehérjét hidrolizálnak a kérdéses sejtben. A kaszpázok célfehérjék között találunk DNSáz-gátlókat, amelyek a DNS lebontását okozják a sejtmagban.

A kaszpázok felelősek a magréteg rétegének repedéséért is, ami a mag és általában a citoszkeleton fragmentálódásához vezet. Ezen degradációs események közvetlen következményei a sejtek fragmentációja.

Apoptózis kiváltása

Az ingerek sorozata az apoptotikus mechanizmusokat váltja ki. Ezek az ingerek lehetnek fiziológiás vagy kóros. Érdekes, hogy nem minden sejt reagál ugyanolyan módon az ingerekre.

A rákkezeléshez használt besugárzás és gyógyszerek (kemoterápia) apoptózist eredményeznek egy olyan útról, amelyet p53-függő útnak hívnak.

Egyes hormonok, például a kortikoszteroidok - a szteroidok és származékaikból származó hormonok - egyes sejtekben apoptotikus úthoz vezethetnek. A legtöbb sejtet azonban nem érinti a jelenléte.

Véletlen sejthalál vagy nekrózis

Meghatározás

Véletlen sejthalál vagy nekrózis akkor fordul elő, amikor a sejteket olyan kedvezőtlen környezetnek teszik ki, amely súlyosan károsítja a sejtszerkezeteket.

A traumát okozó tényezők között szerepel többek között a nagyon magas vagy nagyon alacsony hőmérséklet, a rendellenes oxigénszint, a toxinoknak való kitettség, a reaktív oxigén metabolitoknak való kitettség, a tápanyagok hiánya, a normál pH-szint.

A különféle egészségügyi állapotok magukban foglalják a nekrózist, ideértve a neurodegeneratív betegségeket, mint például Alzheimer-kór, Huntington-kór, Parkinson-kór, amyotrophiás laterális szklerózis és epilepszia.

Noha a nekrotikus folyamat különféle betegségekben szenved, az esemény mögött meghúzódó mechanizmust még nem sikerült tisztázni. A nekrózist történelmileg egyszerűen kaotikus reakciónak tekintik, amely elpusztítja a sejtet.

A Caenorhabditis elegans és a Drosophila organizmusok jelenlegi bizonyítékai azonban megkérdőjelezték ezt a „dogmát”.

A nekrózison átesett különböző sejttípusok nagyon specifikus morfológiai sejtjellemzőket mutatnak a sérülésre adott válaszként, ami arra utal, hogy a nekrozis központi végrehajtási programja létezik.

A nekrotikus folyamat teljes és részletes megértése új módszerek kifejlesztéséhez vezethet a nekrotikus sejthalálhoz kapcsolódó betegségek kezelésére.

A nekrózis sejtjellemzői

Az apoptózishoz hasonlóan a nekrózisnak jellegzetes morfológiai tulajdonságai vannak. Ezenkívül ezek teljesen különböznek attól, amit egy apoptotikus úton elpusztuló sejtben figyelünk meg.

A halálhoz a sejtben jelentős gyulladás, vákuumok kialakulása a citoplazmában, az endoplazmatikus retikulum eloszlása, a citoplazma hólyagosodása, mitokondriumok kondenzációja, riboszómák szétesése és széttöredése, membránok repedése, gyulladt lizoszomák és törött, többek között.

A nekrózis "passzív" folyamat, mivel nem igényel további fehérjeszintézist, ennek bekövetkezéséhez szükséges energiaigény minimális, és nincs további homeosztatikus szabályozási mechanizmusa.

mechanizmusok

A nekrotikus sejtben okozott sérüléseket két fő mechanizmus közvetíti: az energiaellátás zavarása és a sejt közvetlen fenyegetése a fent említett tényezők által.

Az apoptózis és a nekrózis összehasonlítása

Különbségek

Folyamatvezérlés: Összehasonlítva: az apoptózis egy erősen szabályozott aktív folyamat, míg a nekrózis toxikus folyamat, ahol a sejt passzív áldozata az energiafüggetlen halálnak. Mint már említettük, a jelenlegi bizonyítékok megkérdőjelezték a nekrózis szabályozásának hiányát.

A halál helye: Az apoptózis általában egyetlen sejtben vagy kicsi sejtcsoportban fordul elő, míg a nekrózis a sejtek folytonosságában fordul elő.

Plazmamembrán állapot: Apoptózisban a sejtmembrán ép és a citoplazma megtartja az apoptotikus testeket. Nekrózis esetén a plazmamembrán megreped és a citoplazma felszabadul.

Gyulladásos folyamatok: apoptózisban semmilyen típusú gyulladást nem figyelnek meg, míg a nekrózis egyik legszembetűnőbb tulajdonsága az infláció. A membrán és a sejt integritásának elvesztése kemotaktikus jeleket továbbít, amelyek a gyulladásos folyamattal összefüggő sejteket toboroznak.

Meg lehet különböztetni az apoptózist és a nekrózist?

Mi függ attól, hogy egy sejt meghal-e apoptózisban vagy nekrózisban? Különböző tényezők vesznek részt ebben a döntésben, ideértve többek között a haláljel jellegét, a kérdéses szövet típusát, a szervezet fejlettségi szintjét.

A szokásos szövettani módszerekkel nem könnyű megkülönböztetni az apoptózisból vagy a nekrózisból elhaló szöveteket. A halál morfológiai eredményei, amelyeket a nekrotikus és apoptotikus útvonalak okoznak, több szempontból különböznek, másutt átfedik egymást.

A bizonyítékok azt mutatják, hogy az apoptózis és nekrózis egy megosztott biokémiai út morfológiai expresszióját képviseli, az úgynevezett apoptózis-nekrózis folytonosságot. Például két tényezőt vonnak be az apoptózis út nek nekózisgá történő átalakításában: a kaszpázok és az ATP alacsonyabb elérhetősége a sejtben.

Citotoxikus halál

A többsejtű organizmusokban az immunrendszerhez tartozó specifikus sejttípusok - vagy az általuk előállított szekréciók - toxikusak más sejtekre.

Ezek a sejtek felelősek a célsejtek (amelyek lehetnek kórokozóval fertőzött vagy rákos sejtek) megsemmisítéséért felelős útvonalak kezdeményezéséért. A szerzők azonban inkább nem foglalják magukban a két említett kategóriát (nekrózis vagy apoptózis), mivel ez nem egy meghatározott mechanizmuson keresztül történik.

Vegyük a sejthalál sajátos esetét, amelyet citotoxikus CD8 ⁺ T limfocitáknak nevezett sejttípus közvetít. Ebben a példában a cella egyesíti a véletlenszerű és a programozott sejthalál aspektusait.

Irodalom

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… és Walter, P. (2013). Alapvető sejtbiológia. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE, és Hausman, RE (2000). A sejt: molekuláris megközelítés. Washington, DC: ASM sajtó.
3. Elmore, S. (2007). Apoptózis: a beprogramozott sejthalál áttekintése. Toxikológiai patológia, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH és Pawlina, W. (2006). Szövettan. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P. és Tavernarakis, N. (2002). Halál nekrózis miatt. Nem ellenőrizhetetlen katasztrófa, vagy van rend a káosz mögött? EMBO jelentések, 3 (7), 604-9.