Apoptoza (grč. apoptosis - opadanje lišća) je proces programirane smrti stanica, potpuno je prirodna pojava koja omogućuje uklanjanje abnormalnih, oštećenih i iskorištenih stanica iz tijela. Vrijedi saznati o čemu se točno radi, je li apoptoza štetna pojava, kada se javlja i koji procesi do nje dovode.
Sadržaj:
- Pokretanje apoptoze
- Tijek apoptoze
- Kontrola apoptoze
- Apoptoza i bolest
Apoptozaje fiziološki, prirodni proces koji kontinuirano teče u svakom zdravom organizmu, neophodan je za pravilno funkcioniranje organizma. Zahvaljujući apoptozi, tijelo ima sposobnost kontrolirati broj i kvalitetu stanica. Ovaj proces, poznat kao programirana stanična smrt, dovodi do eliminacije oštećenih, zaraženih ili nepotrebnih stanica, što osigurava ravnotežu između stvaranja novih stanica i uništavanja starih stanica.
Poremećaji u tijeku apoptoze imaju vrlo negativan učinak, postoje bolesti čija je prevencija i liječenje vrlo teško - rak, autoimune bolesti. Možda će nove metode liječenja koje omogućuju proces apoptoze u stanicama raka postati učinkovit tretman.
Ukupan broj stanica u tijelu strogo je određen i konstantan, svaka dugotrajnija promjena njihovog broja može negativno utjecati na naše zdravlje, stoga tijelo nastoji održati ravnotežu između uništavanja stanica i formiranje novih. Proces stanične smrti može se dogoditi na nekoliko načina, od kojih su najvažniji:
- Nekroza (nekroza)- uzrokovana je vanjskim čimbenicima: kemijskim, mehaničkim, fizičkim. To je patološki, abnormalni proces nad kojim tijelo nema kontrolu. Pri tome se uništavaju čitave skupine stanica, a posljedica tog oštećenja je razvoj upalnog procesa.
- Apoptoza (programirana stanična smrt)je potpuno drugačiji, proces je potpuno normalan, fiziološki, jednoćelijski i bitan u organizmu koji normalno funkcionira.
- Autofagija- sastoji se u probavljanju stanice vlastitim enzimima.
Unatočnegativan prizvuk, apoptoza je normalna pojava, odvija se redovito, usmjerena je na dobrobit cijelog organizma, omogućavajući zamjenu neučinkovitih, istrošenih stanica novima. Uklonjene stanice su uglavnom one koje bi mogle postati opasne za domaćina, npr. kancerogene ili neoplastične.
Apoptoza vam omogućuje održavanje homeostaze, tj. ravnoteže tijela. Proces programirane stanične smrti vrlo je složen fenomen, koji uključuje desetke enzima i proteina. Vrijeme njegovog nastanka također nije slučajno, ono je određeno mnogim signalnim putevima koji se aktiviraju kao posljedica oštećenja stanice: njezinih organela ili genetskog materijala.
Pokretanje apoptoze
Aktivacija apoptoze povezana je s aktivacijom ili inhibicijom djelovanja određenih proteina (pro i anti-apoptotičkih) koji su stalno prisutni u stanici. Način na koji se proces odvija ovisi o vrsti i podražaju koji pokreće apoptozu. Inicijacija je prva, početna faza, tijekom koje se aktiviraju signalni putovi koji vode do razvoja procesa programirane smrti.
Najvažniji od njih je tzv. unutarnji put, u kojem dominantnu ulogu imaju mitohondriji, a vanjski, njegovi okidači su signali izvan stanice:
- nedostatak faktora rasta, hormona
- povećanje koncentracije nekih citokina (molekula koje proizvode limfociti)
- interakcija iz susjednih ćelija
- fizički čimbenici
- nedostatak hranjivih tvari.
U slučaju ekstrinzičnog puta, podražaji iz okoline utječu na receptore smještene u staničnoj membrani (tzv. receptori smrti), koji pokreću kaskadu unutarstaničnih signala koji vode do apoptoze.
Mitohondrije igraju ključnu ulogu u endogenom putu. Kada su oštećeni raznim čimbenicima, pro-apoptotički proteini se eksprimiraju u tim organelama, koji zauzvrat oštećuju funkciju mitohondrija, sprječavajući proizvodnju energije.
Dodatno, ovo oštećenje uzrokuje oslobađanje proteina iz mitohondrija - citokroma, što doprinosi povećanju koncentracije kalcijevih iona u stanici. Povećanje količine ovog iona okidač je apoptoze.
Tijek apoptoze
Prijelaz stanice u apoptozu može se prepoznati po odvajanju od drugih i to je prvi korak u ovom procesu. To je posljedica pomaka elektrolita, dehidracije stanice i promjene njenog oblika. Tada se stanična jezgra fragmentira i formiraju takozvana apoptorična tijela, to su ostaci stanice koji će se apsorbiratisusjednim stanicama ili ih "pojedu" makrofagi. Takav tijek apoptoze uzrokuje uklanjanje stanice "tiho", ne izaziva razvoj opće reakcije - upale.
Kao što je spomenuto, različiti enzimi su uključeni u ovaj proces: kaspaze koje probavljaju proteine sadržane u jezgri i citoplazmi, transglutaminaze i endonukleolitičke enzime odgovorne za rezanje DNK. Tijek cjelokupnog procesa destrukcije (izvršenje apoptoze) može se podijeliti u nekoliko faza:
1. Faza kontrole-odluke- sastoji se u prijenosu informacija jezgri o aktivaciji mehanizama popravka ili njihovom napuštanju i početku procesa propadanja stanice. U tom procesu sudjeluju kaspaze, BID i BAX proteini, a T limfociti oslobađaju granzime unutar stanica, koji, između ostalog, oslobađaju ione kalcija kako bi stimulirali apoptozu.
2. Izvršna faza- u ovoj fazi kaspaze razvijaju svoju punu funkciju - uništavaju stanične proteine - strukturne i enzimske:
- DNA polimeraza i DNK kinaza, sprječavaju popravak nukleinskih kiselina
- lamina, oštećujući nuklearnu membranu.
U ovoj fazi dolazi do dehidracije stanice, daljnjih promjena oblika i veličine, fragmentacije DNA (endonukleazom), zatim fragmentacije stanice i formiranja apoptotičkih tijela. Ove kaspaze su intracelularni enzimi koji režu proteine na određenim mjestima – zadani slijed aminokiselina. Njihova se aktivacija događa na način poput lavine - aktivirana kaspaza aktivira još jednu.
Zanimljivo je da unatoč razgradnji mnogih staničnih proteina, stanične organele ostaju netaknute i pronalaze svoj put u potpunosti u apoptorička tijela.
3.faza čišćenja sastoji se od fagocitoze, tj. apsorpcije staničnih ostataka, najčešće od strane fantomskih stanica - makrofaga.
Kontrola apoptoze
Apoptoza je strogo reguliran proces - i njegovo pokretanje i njegov tijek. Kontrola je prvenstveno Bcl-2 obitelj proteina, uključujući anti-apoptotičke proteine - oni suzbijaju razvoj apoptoze (npr. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) i pro-apoptotski - promiču njenu pojavu oštećujući mitohondrij membrana (Bid, Bak, Bad).
Ekspresija ili aktivnost ovih proteina ovisi o uvjetima u kojima je stanica prisutna, kao i o njenom stanju - ako su oštećenja velika ili vanjski uvjeti nisu povoljni, aktiviraju se pro-apoptotički proteini.
U normalnim uvjetima, anti-apoptotički proteini dominiraju i inhibiraju proces programirane stanične smrti. Štoviše, dokazano je da apoptozu također kontroliraju geni, jedan od njih je gen p53, on pripada faktorimapro-apoptotički. Njegov proizvod, protein p53, pokreće proces suicidalne stanične smrti ako je oštećenje genetskog materijala toliko ozbiljno da se DNK ne može popraviti.
Stoga se ovaj protein ponekad naziva "čuvarom genoma" jer određuje hoće li stanica zaustaviti diobu stanice kako bi popravila nastalu štetu ili će izvršiti apoptozu.
Apoptoza i bolest
Dokazano je da je neravnoteža između stvaranja novih i eliminacije starih stanica uzrok mnogih bolesti, stoga je stanična kontrola apoptoze iznimno važna, a njezino narušavanje može imati vrlo ozbiljne posljedice.
Ako su stanice otporne na smrt apoptozom, mogu razviti rak ili autoimunu bolest (kao što je reumatoidni artritis). U oba ova slučaja bolesne stanice ne prolaze kroz proces apoptoze, već su na njega „otporne“ zbog genetskih mutacija ili abnormalne aktivnosti pro i anti-apoptotičkih proteina. S druge strane, pretjerana usklađenost i eliminacija previše stanica može dovesti do degenerativnih bolesti i oštećenja organa.
Trenutno testirani, najnoviji onkološki lijekovi djeluju u fazi apoptoze - mehanizam djelovanja je promicanje prisutnosti pro-apoptotičkih proteina - promicanje pojave apoptoze u tumorskim stanicama. Radioterapija i "standardna" kemoterapija djeluju na sličan način da induciraju apoptozu. Oba ova tretmana uzrokuju stanični stres koji ubija tumorske stanice. Nažalost, takva terapija nije uvijek učinkovita, jer je u tumorskim stanicama često povećana aktivnost čimbenika koji inhibiraju apoptozu, što ne samo da otežava borbu protiv njih, već dovodi i do nekontroliranog rasta i razmnožavanja.
O autoru
Nakloniti se. Maciej GrymuzaDiplomirala je na Medicinskom fakultetu Medicinskog fakulteta u K. Marcinkowskog u Poznańu. Diplomirao je na sveučilištu s dobrim uspjehom. Trenutno je doktor kardiologije i doktorand. Posebno ga zanima invazivna kardiologija i implantabilni uređaji (stimulatori).