ЋЕЛИЈСКА СМРТ: ВРСТЕ И ЊИХОВЕ КАРАКТЕРИСТИКЕ - БИОЛОГИЈА - 2025

Ћелијска смрт је процес уништавања ћелијских компоненти доживљавају све живе организме на различитим фазама. У свим вишећелијским организмима мора постојати оптимална равнотежа између ћелијске смрти и пролиферације ћелија.

До ћелијске смрти долази од два главна механизма: некрозом или случајном ћелијском смрћу и апоптозом или програмираном ћелијском смрћу. Сваком механизму се приписује одређена ћелијска морфологија.

Разлике између апоптозе и некрозе.
Извор: Национални институт за злоупотребу алкохола и алкохолизам (НИААА)

Апоптоза или програмирана ћелијска смрт садржи пут који је високо регулисан генетским компонентама. Често када организам доживи патолошке околности (на пример, дегенеративне болести), апоптотски програм се може погрешно спровести, што резултира неумереним уништавањем ћелија.

Програмирана ћелијска смрт је важна компонента развојних путева и хомеостазе (контрола између ћелијске смрти и пролиферације) уопште.

Случајна ћелијска смрт или некроза је друга врста ћелијске смрти. Представља радикалне разлике ако га упоредимо са апоптозом. Ова појава се дешава када су ћелије изложене неповољном или екстремном окружењу, што доводи до оштећења ћелијских структура.

Програмирана ћелијска смрт или апоптоза

Историјска перспектива

1972. године први пут је коришћен израз апоптоза. Појавио се у класичном научном чланку који су написали аутори Керр, Виллие и Цуррие. За Керр ет ал., Термин апоптоза описује карактеристичан морфолошки облик ћелијске смрти.

Иако су ове особине већ неколико пута детаљно описане, ови аутори су први дали феномену име.

Дефиниција

Вишећелијски организам састоји се од више ћелија које морају успоставити везе једна са другом. Заједница мора бити строго организована, а то се постиже успостављањем контроле између пролиферације нових ћелија и елиминације већ присутних ћелија.

На тај начин ћелије које из више разлога више нису потребне подвргавају се врсти молекуларног „самоубиства“ званог апоптоза.

Програмирана ћелијска смрт је нормална физиолошка појава. То укључује контролисану елиминацију одређених ћелија. Овај механизам је кључан за правилно одржавање ткива одраслих. Такође игра улогу у развоју ембриона.

Карактеристике

Одржавајте равнотежу ширења

Главни циљ програмиране ћелијске смрти је одржавање равнотеже пролиферације ћелија. На пример, у нашем телу се готово 5 к 10 ¹¹ црвених крвних зрнаца или крвних ћелија елиминише свакодневно кроз ћелијску смрт.

Заштити ћелије

Уз то, омогућава успостављање механизма заштите против ћелија који потенцијално могу утицати на организам. У случају ћелија које су биле жртве вирусне инфекције, обично се убијају програмираном ћелијском смрћу. Стога вирус неће моћи да се шири унутар домаћина.

Програмирана ћелијска смрт не само да елиминише ћелије заражене спољашњим патогенима, већ је у стању да искључи ћелије организма које представљају штету на генетском материјалу. У овом случају се ћелије које носе мутације штетне за организам елиминишу.

У случају да се развој ових ненормалних ћелија може наставити и механизми ћелијске смрти не делују, могу се појавити тумори и развој различитих врста рака.

Координира развој ембриона

Програмирана ћелијска смрт игра пресудну улогу у развоју ембриона. Током формирања истих, потребно је елиминисати неколико непотребних ћелија.

На пример, одговорна је за елиминацију ткива ларви у организмима који су подвргнути метаморфози: ларви и водоземац. Поред тога, за неке малолетне облике је карактеристично да имају мембране између прстију, карактеристичне за водени живот.

Када организам постане одрастао, те мембране нестају, јер ћелије које га чине се подвргавају програмираном ћелијском смрти. Опћенито, процес апоптозе обликује удове људи и мишева: лопатасте структуре које завршавају добро обликованим знаменкама.

Током развоја сисара, програмирана ћелијска смрт учествује у формирању нервног система. Када се тело развија, ствара се прекомерни број нервних ћелија, које се касније елиминишу програмираном ћелијском смрћу.

Неурони који преживе (око 50%) праве исправне везе са циљаним ћелијама. Када је успостављена веза исправна, почиње излучивање низа фактора раста који омогућавају опстанак ћелије, јер инхибира програм смрти ћелије.

Ћелијске карактеристике апоптозе

Током програмиране ћелијске смрти ћелија показује одређени фенотип. Прво одликује се фрагментација хромозомске ДНК.

У овом случају долази до распада нуклеозома, структура формираних од ДНК и протеина. Кондензацијом хроматина језгра се разграђује у мале комаде.

Како процес пролази, ћелија значајно смањује величину. На крају, ћелија се разбија у више сегмената окружених ћелијском мембраном. Сваки од ових комада познат је као апоптотичка тела.

Касније ћелије имунолошког система зване макрофаги одговорне су за препознавање и фагоцитизацију тих умирећих структура.

Дакле, "леш" ћелије која је подвргнута апоптози ефективно нестаје из организма којем је припадао - супротно ономе што се догоди када ћелија умре од повреде. У последњем сценарију, ћелије набубре и на крају лизирају, упаљајући подручје о коме је реч.

Током апоптозе долази до оштећења у митохондријама које карактерише ослобађање низа молекула који стимулишу механизам смрти, као што су цитокром ц, Смац / Диабло протеини, између осталих.

Генетски аспекти

Строга регулација програмиране ћелијске смрти дешава се захваљујући оркестрираном функционисању различитих гена.

Прва испитивања везана за генетски механизам апоптозе изведена су у нематоди Цаенорхабдитис елеганс. У овом организму су идентификована 3 гена везана за извршење и регулисање целог апоптотичког процеса.

Код сисара су пронађени гени врло слични генима нематоде. Стога су током еволуције били веома очувани ентитети.

Цед-3 је пример породице која се састоји од више десетина протеаза (ензима који хидролизују протеине), познатих под именом каспазе.

У случају програмиране смрти, каспазе хидролизирају више од 100 протеина који се налазе у предметној ћелији. Међу циљним протеинима каспаза налазимо инхибиторе ДНАасе који изазивају разбијање ДНК у ћелијском језгру.

Каспазе су такође одговорне за руптура нуклеарне ламине, што доводи до фрагментације језгре и цитоскелета уопште. Непосредне последице свих ових деградационих догађаја је фрагментација ћелија.

Покретање апоптозе

Постоји низ стимулуса који покрећу апоптотичке механизме. Ови подражаји могу бити физиолошки или патолошки. Занимљиво је да све ћелије не реагују на исти начин на подражаје.

Озрачивање и лекови који се користе за лечење рака (хемотерапија) доводе до апоптозе са путање која се назива п53-зависна путања.

Неки хормони, попут кортикостероида - хормона из групе стероида и деривата - могу довести до апоптотичког пута у неким ћелијама. Међутим, на његово присуство не утиче већина ћелија.

Случајна ћелијска смрт или некроза

Дефиниција

Случајна ћелијска смрт или некроза настају када су ћелије изложене неповољном окружењу које узрокује озбиљна оштећења ћелијских структура.

Ови фактори који изазивају трауму укључују веома високе или веома ниске температуре, ненормалне нивое кисеоника, изложеност токсинима, изложеност реактивним реакцијама кисеоника, ускраћивање хранљивих састојака, ненормалне вредности пХ, између осталог.

Различита медицинска стања укључују некрозу, укључујући неуродегенеративне болести попут Алзхеимерове болести, Хунтингтон-ове, Паркинсонове болести, латералне амиотрофичне склерозе и епилепсије.

Иако је некротични процес укључен у разна медицинска стања, механизам који стоји иза овог догађаја није до краја расветљен. Историјски гледано, некроза се посматра као хаотичне реакције које уништавају ћелију.

Међутим, тренутни докази из Цаенорхабдитис елеганс и организама Дросопхила поставили су сумњу у ову 'догму'.

Различите врсте ћелија које су подвргнуте некрози показују врло специфичне морфолошке карактеристике ћелија као одговор на повреде, што сугерише да постоји централни програм извршења некрозе.

Потпуно и детаљно разумевање некротичног процеса могло би довести до развоја нових методологија за контролу болести које укључују некротичну ћелијску смрт.

Ћелијске карактеристике некрозе

Као и код апоптозе, некроза има карактеристична морфолошка својства. Даље, ови се потпуно разликују од онога што опажамо у ћелији која умре апоптотским путем.

Смрт је праћена значајном упалом у ћелији, стварањем вакуола у цитоплазми, дистанцијом ендоплазматског ретикулума, изливањем цитоплазме, кондензацијом митохондрија, рашчлањивањем и изливањем рибосома, руптуром мембрана, упаљеним лизосомима и сломљен, између осталог.

Некроза је "пасиван" процес, јер не захтева додатну синтезу протеина, енергетска потреба за настанак је минимална и нема додатног хомеостатског регулаторног механизма.

Механизми

Озљеде настале у некротичној ћелији могу бити посредоване са два главна механизма: ометање снабдевања енергијом и директно оштећење ћелије од стране горе наведених фактора.

Поређење апоптозе и некрозе

Разликама

Контрола процеса : Упоредно, апоптоза је високо контролисан активни процес, док је некроза токсичан процес где је ћелија пасивна жртва енергетски независног начина смрти. Као што смо споменули, тренутни докази поставили су сумњу у нерегулацију некрозе.

Локација смрти : Обично се апоптоза дешава у једној ћелији или у малом ћелијском кластеру, док се некроза догађа у континуитету ћелија.

Стање плазма мембране : Код апоптозе ћелијска мембрана остаје нетакнута и цитоплазма задржава апоптотичка тела. Код некрозе руши се плазма мембрана и цитоплазма се ослобађа.

Упални процеси : код апоптозе се не примећује врста упале, док је инфлација једна од најупечатљивијих карактеристика некрозе. Губитак мембранског и ћелијског интегритета шаље хемотактичке сигнале који регрутују ћелијске агенсе повезане са упалним процесом.

Можете ли разликовати апоптозу од некрозе?

Шта зависи од тога да ли ћелија умире од апоптозе или од некрозе? У ову одлуку су укључени различити фактори, укључујући природу сигнала смрти, врсту дотичног ткива, стање развоја организма, између осталог.

Користећи уобичајене хистолошке технике, није лако разабрати између ткива које умире од апоптозе или од некрозе. Морфолошки резултати смрти произведени некротичним и апоптотичким путевима разликују се у неколико аспеката, а у другима се преклапају.

Докази указују да апоптоза и некроза представљају морфолошки израз заједничког биохемијског пута који се назива континуитет апоптозе-некрозе. На пример, два фактора учествују у претворби пута апоптозе у некрозу: смањена доступност каспаза и АТП-а унутар ћелије.

Цитотоксична смрт

У вишећелијским организмима постоје специфичне врсте ћелија које припадају имунолошком систему - или излучевине које производе - које су токсичне за остале ћелије.

Ове ћелије су одговорне за покретање путева одговорних за уништавање циљних ћелија (која може бити ћелија заражена патогеном или ћелијом рака). Међутим, аутори радије не укључују ниједну од поменутих категорија (некроза или апоптоза), јер се то не одвија кроз одређени механизам.

Узмите посебан случај ћелијске смрти који посредује ћелијски тип који се зове цитотоксични ЦД8 ⁺ Т лимфоцити . У овом примеру ћелија комбинује аспекте случајне и програмиране ћелијске смрти.

Референце

1. Албертс, Б., Браи, Д., Хопкин, К., Јохнсон, АД, Левис, Ј., Рафф, М.,… и Валтер, П. (2013). Битна ћелијска биологија. Гарланд Сциенце.
2. Цоопер, ГМ, Хаусман, РЕ и Хаусман, РЕ (2000). Ћелија: молекуларни приступ. Васхингтон, ДЦ: АСМ пресс.
3. Елморе, С. (2007). Апоптоза: преглед програмиране ћелијске смрти. Токсиколошка патологија, 35 (4), 495-516.
4. Росс, МХ, и Павлина, В. (2006). Хистологија. Липпинцотт Виллиамс и Вилкинс.
5. Синтицхаки, П. и Тавернаракис, Н. (2002). Смрт од некрозе. Неконтролирана катастрофа, или постоји ред иза хаоса ?. ЕМБО извештаји, 3 (7), 604-9.