Kuoleman solutyypit ja niiden ominaisuudet

solukuolema se on solukomponenttien tuhoamisprosessi, jonka kaikki elävät organismit käyvät läpi eri vaiheissa. Kaikissa monisoluisissa organismeissa on oltava optimaalinen tasapaino solun kuoleman ja niiden lisääntymisen välillä.

Solukuolema tapahtuu kahdella päämekanismilla: nekroosin tai vahingossa tapahtuneen solukuoleman ja apoptoosin tai ohjelmoidun solukuoleman kautta. Jokaisella mekanismilla on tietty solumorfologia.

Apoptoosi tai ohjelmoitu solukuolema käsittää hyvin säännellyn reitin geneettisten komponenttien avulla. Usein, kun organismi kokee patologisia tiloja (esimerkiksi degeneratiivisia sairauksia), apoptoottinen ohjelma voidaan toteuttaa väärin, mikä johtaa tarpeettomaan solujen tuhoutumiseen.

Ohjelmoitu solukuolema on tärkeä osa kehityspolkuja ja homeostaasia (kuoleman ja solujen lisääntymisen kontrollointi) yleensä.

Nekroosi tai sattumanvarainen solukuolema on toinen solukuoleman tyyppi. Siinä esitetään radikaaleja eroja, jos vertaamme sitä apoptoosiin. Tämä ilmiö ilmenee, kun solut altistuvat epäsuotuisalle tai äärimmäiselle ympäristölle, mikä johtaa solurakenteiden vaurioitumiseen.

indeksi

• 1 ohjelmoitu solukuolema tai apoptoosi
  • 1.1 Historiallinen näkökulma
  • 1.2 Määritelmä
  • 1.3 Toiminnot
  • 1.4 Apoptoosin soluominaisuudet
  • 1.5 Geneettiset näkökohdat
  • 1.6 Apoptoosin katoaminen
• 2 Satunnainen solukuolema tai nekroosi
  • 2.1 Määritelmä
  • 2.2 nekroosin soluominaisuudet
  • 2.3 Mekanismit
• 3 Apoptoosin ja nekroosin vertailu
  • 3.1 Erot
  • 3.2 Voimmeko erottaa apoptoosin ja nekroosin?
• 4 Sytotoksinen kuolema
• 5 Viitteet

Ohjelmoitu solukuolema tai apoptoosi

Historiallinen näkökulma

Vuonna 1972 termiä apoptoosi käytettiin ensimmäistä kertaa. Se esiintyi klassisen tieteellisen paperin, jonka kirjoittivat tekijät Kerr, Wyllie ja Currie. Kerrille et ai., termi apoptoosi kuvaa solukuoleman erottuvaa morfologista muotoa.

Vaikka nämä ominaisuudet olivat jo monta kertaa yksityiskohtaisia, nämä tekijät ovat ensimmäinen, joka antaa nimen ilmiölle.

määritelmä

Monisoluinen organismi koostuu useista soluista, joiden on muodostettava yhteydet toisiinsa. Yhteisö on pidettävä tiukasti järjestettynä, ja tämä saavutetaan luomalla valvonta uusien solujen lisääntymisen ja jo olemassa olevien solujen poistamisen välillä..

Tällä tavoin solut, joita useista syistä ei enää tarvita, kokevat eräänlaista molekyylistä "itsemurhaa", jota kutsutaan apoptoosiksi.

Ohjelmoitu solukuolema on normaali fysiologinen ilmiö. Se sisältää tiettyjen solujen kontrolloidun eliminoinnin. Tämä mekanismi on ratkaiseva, jotta aikuisten kudokset toimivat oikein. Se osallistuu myös alkion kehitykseen.

tehtävät

Säilytetään leviämisen tasapaino

Ohjelmoidun solukuoleman päätavoitteena on ylläpitää solujen proliferaation tasapainoa. Esimerkiksi kehossamme eliminoidaan päivittäin lähes 5 x 10¹¹ erytrosyytit tai verisolut solukuoleman kautta.

Suojaa soluja

Lisäksi sen avulla voidaan luoda suojamekanismi soluja vastaan, jotka voivat vaikuttaa organismin. Niiden solujen kohdalla, jotka ovat olleet virusinfektion uhreja, ne poistetaan yleensä ohjelmoidulla solukuolemalla. Siten virus ei voi jatkaa leviämistä isännän sisällä.

Ohjelmoitu solukuolema ei ainoastaan ​​eliminoi ulkoisten taudinaiheuttajien tartunnan saaneita soluja, vaan se kykenee myös hävittämään kehon omat solut, joilla on vahinkoa geneettiselle materiaalille. Tällöin elimistöön haitallisia mutaatioita kantavat solut eliminoidaan.

Siinä tapauksessa, että näiden epänormaalien solujen kehittyminen voi jatkua ja solukuoleman mekanismit eivät toimi, voi esiintyä kasvaimia ja kehittää erilaisia ​​syöpätyyppejä..

Koordinoi alkion kehitystä

Ohjelmoidulla solukuolemalla on ratkaiseva merkitys alkion kehityksessä. Saman muodostumisen aikana on poistettava useita soluja, jotka ovat tarpeettomia.

Se on esimerkiksi vastuussa kudosten poistamisesta toukkien organismeissa, jotka käyvät läpi metamorfoosin: toukat ja sammakkoeläimet. Lisäksi joillekin nuorille muodoille on tunnusomaista, että ne esittävät sormien välisiä kalvoja, jotka ovat ominaista vesieliöille.

Kun organismi tulee aikuiseksi, nämä kalvot häviävät, koska solut, jotka muodostavat sen, käyvät läpi ohjelmoidun solukuoleman tapahtuman. Yleensä apoptoosin prosessi muodostaa ihmisten ja hiirten raajat: lapio-muotoiset rakenteet päättyvät hyvin muotoiltuihin numeroihin.

Nisäkkäiden kehityksen aikana ohjelmoitu solukuolema osallistuu hermoston muodostumiseen. Kun organismi kehittyy, syntyy liiallinen määrä hermosoluja, jotka poistetaan myöhemmin ohjelmoidulla solukuolemalla.

Ne neuronit, jotka onnistuvat selviytymään (lähes 50%), muodostavat oikeat yhteydet kohdesoluihin. Kun yhteys muodostetaan, solun eloonjäämisen mahdollistavien kasvutekijöiden sarjan erittyminen alkaa, koska se estää solukuoleman ohjelmaa.

Apoptoosin soluominaisuudet

Ohjelmoidun solukuoleman aikana solulla on tietty fenotyyppi. Ensimmäinen erottava piirre on kromosomaalisen DNA: n fragmentoituminen.

Tässä tapauksessa tapahtuu nukleosomien, DNA: n ja proteiinien muodostamien rakenteiden rikkoutuminen. Kromatiinin kondensoimalla ydin hajoaa pieniksi paloiksi.

Kun prosessi etenee, solu pienenee merkittävästi. Lopulta solu hajoaa useisiin segmentteihin, joita ympäröi solukalvo. Kukin näistä kappaleista tunnetaan apoptoottisina kappaleina.

Tämän jälkeen immuunijärjestelmän, jota kutsutaan makrofageiksi, solut ovat vastuussa näiden kuolevien rakenteiden tunnistamisesta ja fagosyyttistä.

Siten apoptoosista kärsivän solun "ruumis" häviää tehokkaasti organismista, johon se kuului - toisin kuin tapahtuu, kun solu kuolee vammasta. Tässä viimeisessä skenaariossa solut turpoavat ja lopulta hajoavat, tulehtelemalla kyseistä aluetta.

Apoptoosin aikana esiintyy mitokondriaalisia vaurioita, joille on tunnusomaista se, että vapautuu joukko molekyylejä, jotka stimuloivat kuoleman mekanismia, kuten sytokromi c, Smac / Diablo-proteiinit..

Geneettiset näkökohdat

Ohjelmoidun solukuoleman tiukka säätely tapahtuu eri geenien järjestäytyneen toiminnan ansiosta.

Ensimmäiset apoptoosin geneettiseen mekanismiin liittyvät tutkimukset tehtiin nematodissa Caenorhabditis elegans. Tässä organismissa tunnistettiin 3 geeniä, jotka liittyvät koko apoptoottisen prosessin toteuttamiseen ja säätelyyn.

Nisäkkäissä havaittiin geenit, jotka ovat hyvin samanlaisia ​​kuin sukkulamato. Tästä syystä he ovat olleet hyvin konservoituneita kokonaisuuksia koko evoluutiossa.

Ced-3 on esimerkki perheestä, jonka muodostavat yli tusinaa proteaasia (hydrolysoitujen proteiinien entsyymit), joka tunnetaan kaspaaseina.

Ohjelmoidun kuoleman aikana kaspaasit hydrolysoivat yli 100 proteiinia, jotka löytyvät kyseisestä solusta. Kaspaasien valkoisista proteiineista löydetään DNAaasien inhibiittorit, jotka aiheuttavat solunydin DNA: n hajoamisen.

Caspasit ovat myös vastuussa ydinkalvon rikkoutumisesta, mikä johtaa ytimen ja yleisesti sytoskeletin fragmentoitumiseen. Kaikkien näiden hajoamistapahtumien välittömät seuraukset ovat solun pirstoutuminen.

Apoptoosin katoaminen

On olemassa joukko ärsykkeitä, jotka käynnistävät apoptoottisia mekanismeja. Nämä ärsykkeet voivat olla fysiologisia tai patologisia. Mielenkiintoista, että kaikki solut eivät reagoi samalla tavalla ärsykkeisiin.

Säteilytys ja syövän hoitoon käytetyt lääkkeet (kemoterapia) johtavat apoptoosiin polusta, jota kutsutaan p53-riippuvaiseksi reitiksi.

Jotkut hormonit, kuten kortikosteroidit - hormonit steroidien ja johdannaisten ryhmästä, voivat johtaa apoptoottiseen reittiin joissakin soluissa. Useimmat solut eivät kuitenkaan vaikuta niiden läsnäoloon.

Satunnainen solukuolema tai nekroosi

määritelmä

Satunnainen solukuolema tai nekroosi ilmenee, kun solut altistuvat epäsuotuisalle ympäristölle, joka aiheuttaa vakavaa vahinkoa solurakenteille.

Näitä traumaa aiheuttavia tekijöitä ovat hyvin korkeat tai hyvin alhaiset lämpötilat, epänormaalit happitasot, altistuminen toksiineille, altistuminen reaktiivisille hapen metaboliiteille, ravinteiden puutteellisuus, epänormaalit pH-arvot..

Eri sairauksiin liittyy nekroosi, mukaan lukien neurodegeneratiiviset sairaudet, kuten Alzheimerin tauti, Huntingtonin tauti, Parkinsonin tauti, amyotrofinen lateraaliskleroosi ja epilepsia..

Vaikka nekroottinen prosessi on osallisena erilaisissa sairauksiin, mekanismia tapahtuman jälkeen ei ole täysin selvitetty. Historiallisesti nekroosia on pidetty yksinkertaisesti kaoottisina reaktioina, jotka tuhoavat solun.

Nykyiset todisteet saadaan kuitenkin organismeista Caenorhabditis elegans ja Drosophila ovat kyseenalaistaneet tämän "dogman".

Eri solutyypeillä, joilla esiintyy nekroosia, esiintyy hyvin spesifisiä morfologisia soluominaisuuksia vasteena leesioon, mikä viittaa siihen, että on olemassa nekroosin keskeinen suoritusohjelma..

Nekroottisen prosessin täydellinen ja yksityiskohtainen puristus voi johtaa uusien menetelmien kehittämiseen nekroottisten solujen kuolemaan liittyvien sairauksien torjumiseksi..

Nekroosin soluominaisuudet

Kuten apoptoosissa, nekroosilla on tunnusomaisia ​​morfologisia piirteitä. Lisäksi nämä ovat täysin erilaisia ​​kuin ne, joita havaitsemme solussa, joka kuolee apoptoottisella reitillä.

Kuolleeseen liittyy merkittävä solun tulehdus, vakuolien muodostuminen sytoplasmaan, endoplasmisen retikulumin tunkeutuminen, rakkuloiden muodostuminen sytoplasmaan, mitokondrioiden kondensoituminen, ribosomien hajoaminen ja irtoaminen, kalvojen repeämä, tulehdetut lysosomit ja rikki, muun muassa.

Nekroosi on "passiivinen" prosessi, koska se ei vaadi ylimääräisten proteiinien synteesiä, jolloin tarvittava energiavaatimus on minimaalinen eikä sillä ole mitään homeostaattista mekanismia lisäohjaukselle.

mekanismit

Nekroottisessa solussa esiintyviä vaurioita voidaan välittää kahdella päämekanismilla: energian syöttöhäiriö ja solujen suorat vauriot edellä mainituista tekijöistä johtuen..

Apoptoosin ja nekroosin vertailu

erot

Prosessin hallintaVertailevasti apoptoosi on erittäin kontrolloitu aktiivinen prosessi, kun taas nekroosi on myrkyllinen prosessi, jossa solu on passiivinen kuolemantapahtuma, joka on riippumaton energiasta. Kuten mainitsimme, nykyiset todisteet ovat kyseenalaistaneet nekroosin sääntelemättömyyden.

Kuoleman sijainti: Normaalisti, apoptoosi tapahtuu yhden solun tai pienisoluinen klusterin, kun taas nekroosi sijaitsee jatkumo soluja.

Plasman kalvotila: apoptoosissa solukalvo pysyy ehjänä ja sytoplasma säilyttää apoptoottiset kappaleet. Nekroosissa plasmamembraani hajoaa ja sytoplasma vapautuu.

Tulehdusprosessit: apoptoosissa ei havaita minkäänlaista tulehdusta, kun taas infektio on yksi nekroosin merkittävimmistä piirteistä. Kalvon ja solujen eheyden menetys lähettää kemotaktisia signaaleja, jotka palkkaavat tulehdukselliseen prosessiin liittyviä solu- aineita.

Voitteko erottaa apoptoosin ja nekroosin?

Mitä se riippuu siitä, kuolee solu apoptoosin tai nekroosin seurauksena? Monet tekijät ovat mukana tässä päätöksessä, mukaan lukien luonne kuoleman signaalin, kudosten kyseessä nykytilaa organismin, muun.

Käyttämällä tavanomaisia ​​histologisia tekniikoita ei ole helppoa erottaa kudoksen kuolee apoptoosin tai nekroosin. Morfologiset tulokset kuoleman nekroottisesta polku ja apoptoosireitin poikkeavat monessa suhteessa ja päällekkäin muiden.

Todisteet osoittavat, että apoptoosi ja nekroosi edustavat yhteisen biokemiallisen reitin morfologista ilmentymistä, jota kutsutaan jatkuvaksi apoptoosikroosiksi. Esimerkiksi kaksi tekijää osallistuu apoptoosireitin muuntamiseen nekroosiksi: kaspaasien ja ATP: n saatavuuden väheneminen solussa.

Sytotoksinen kuolema

Monisoluisista organismeista ovat tietyn tyyppisiä kuuluvien solujen immuunijärjestelmän - tai eritteistä, ne tuottavat - jotka ovat myrkyllisiä muita soluja.

Nämä solut ovat vastuussa aloittamisesta, jotka ovat vastuussa tuhoaminen kohdesoluja (joka voi olla tartunnan patogeenin tai syövän cell). Emme kuitenkaan halua sisältää minkä tahansa edellä mainituista luokista (nekroosi tai apoptoosi), koska ei esiinny erityisen mekanismin avulla.

Ota erityinen solukuoleman tapaus, jota välittää solutyyppi, jota kutsutaan CD8T-lymfosyyteiksi⁺ Sytotoksiset. Tässä esimerkissä solu yhdistää sekä tahattoman että ohjelmoidun solukuoleman näkökohdat.

viittaukset

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Oleellinen solubiologia. Garland Science.
2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E.. Solu: molekyylinen lähestymistapa. Washington, DC: ASM-lehdistö.
3. Elmore, S. (2007). Apoptoosi: katsaus ohjelmoituun solukuolemaan. Toksikologinen patologia, 35(4), 495-516.
4. Ross, M. H., ja Pawlina, W. (2006). histologia. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., ja Tavernarakis, N. (2002). Kuolema nekroosilla. Hallitsematon katastrofi, tai onko järjestys kaaoksen takana?. EMBO raportoi, 3(7), 604-9.