Apoptose (griechisch: Apoptose - Laubfall) ist ein Prozess des programmierten Zelltods, es ist ein völlig natürliches Phänomen, das es Ihnen ermöglicht, abnormale, beschädigte und verbrauchte Zellen aus dem Körper zu entfernen. Es lohnt sich herauszufinden, was genau das ist, ob Apoptose ein schädliches Phänomen ist, wann sie auftritt und welche Prozesse dazu führen.
Inh alt:
- Initiierung der Apoptose
- Ablauf der Apoptose
- Apoptosekontrolle
- Apoptose und Krankheit
Apoptoseist ein physiologischer, natürlicher Prozess, der in jedem gesunden Organismus kontinuierlich abläuft, er ist für das reibungslose Funktionieren des Organismus unerlässlich. Dank der Apoptose hat der Körper die Fähigkeit, die Anzahl und Qualität der Zellen zu kontrollieren. Dieser Prozess, der als programmierter Zelltod bekannt ist, führt zur Eliminierung beschädigter, infizierter oder unnötiger Zellen, wodurch ein Gleichgewicht zwischen der Bildung neuer Zellen und der Zerstörung alter Zellen gewährleistet wird.
Störungen im Verlauf der Apoptose wirken sich sehr negativ aus, es gibt Krankheiten, deren Vorbeugung und Behandlung sehr schwierig ist - Krebs, Autoimmunerkrankungen. Vielleicht werden neue Behandlungsmethoden, die den Prozess der Apoptose in Krebszellen ermöglichen, zu einer wirksamen Behandlung.
Die Gesamtzahl der Zellen im Körper ist streng determiniert und konstant, jede länger andauernde Veränderung ihrer Anzahl kann sich negativ auf unsere Gesundheit auswirken, daher ist der Körper bestrebt, ein Gleichgewicht zwischen Zellzerstörung und Zellzerstörung aufrechtzuerh alten die Neubildung. Der Zelltodprozess kann auf verschiedene Arten erfolgen, die wichtigsten davon sind:
- Nekrose (Nekrose)- wird durch äußere Faktoren verursacht: chemisch, mechanisch, physikalisch. Es ist ein pathologischer, abnormaler Prozess, über den der Körper keine Kontrolle hat. Dabei werden ganze Zellgruppen zerstört, und die Folge dieser Schädigung ist die Entwicklung des Entzündungsprozesses.
- Apoptose (programmierter Zelltod)ist völlig anders, der Vorgang ist völlig normal, physiologisch, einzelzellig und in einem normal funktionierenden Organismus essentiell.
- Autophagie- besteht darin, die Zelle durch ihre eigenen Enzyme zu verdauen.
Trotznegative Oberton, Apoptose ist ein normales Phänomen, das regelmäßig stattfindet, es zielt auf das Wohl des gesamten Organismus ab und ermöglicht den Ersatz ineffizienter, abgenutzter Zellen durch neue. Bei den entfernten Zellen handelt es sich hauptsächlich um solche, die für den Wirt gefährlich werden könnten, z. B. krebsartig oder neoplastisch.
Apoptose ermöglicht es Ihnen, die Homöostase, d. h. das Gleichgewicht des Körpers, aufrechtzuerh alten. Der Prozess des programmierten Zelltods ist ein sehr komplexes Phänomen, an dem Dutzende von Enzymen und Proteinen beteiligt sind. Auch der Zeitpunkt seines Auftretens ist kein Zufall, er wird von vielen Signalwegen bestimmt, die durch eine Zellschädigung aktiviert werden: ihre Organellen oder ihr Erbgut.
Initiierung der Apoptose
Die Aktivierung der Apoptose ist mit der Aktivierung oder Hemmung der Wirkung bestimmter Proteine (pro und anti-apoptotisch) verbunden, die ständig in der Zelle vorhanden sind. Die Art und Weise, wie der Prozess abläuft, hängt von der Art und dem Stimulus ab, der die Apoptose auslöst. Die Initiation ist die erste, initiale Phase, in der die Signalwege aktiviert werden, die zur Entwicklung des Prozesses des programmierten Todes führen.
Der wichtigste davon ist der sogenannte interne Weg, bei dem die Mitochondrien die dominierende Rolle spielen, und der externe, dessen Auslöser Signale von außerhalb der Zelle sind:
- Mangel an Wachstumsfaktoren, Hormonen
- Erhöhung der Konzentration einiger Zytokine (von Lymphozyten produzierte Moleküle)
- Interaktionen benachbarter Zellen
- physikalische Faktoren
- Nährstoffmangel
Beim extrinsischen Weg wirken Umweltreize auf Rezeptoren in der Zellmembran (die sogenannten Todesrezeptoren), die eine Kaskade intrazellulärer Signale auslösen, die zur Apoptose führt.
Mitochondrien spielen eine Schlüsselrolle im endogenen Signalweg. Wenn sie durch verschiedene Faktoren geschädigt werden, werden in diesen Organellen pro-apoptotische Proteine exprimiert, die wiederum die Funktion der Mitochondrien schädigen und die Energieproduktion verhindern.
Zusätzlich verursacht dieser Schaden die Freisetzung eines Proteins aus den Mitochondrien - des Cytochroms, das zu einer Erhöhung der Konzentration von Calciumionen in der Zelle beiträgt. Die Erhöhung der Menge dieses Ions ist ein Auslöser der Apoptose.
Ablauf der Apoptose
Der Übergang einer Zelle in die Apoptose kann an ihrer Trennung von anderen erkannt werden und ist der erste Schritt in diesem Prozess. Es resultiert aus Elektrolytverschiebungen, Austrocknung der Zelle und Veränderungen ihrer Form. Dann wird der Zellkern fragmentiert und es bilden sich die sogenannten Apoptoric Bodies, das sind die Reste der Zelle, die resorbiert werdenvon benachbarten Zellen oder von Makrophagen "gefressen". Ein solcher Verlauf der Apoptose führt dazu, dass die Zelle "lautlos" entfernt wird, es kommt nicht zur Entwicklung einer allgemeinen Reaktion - Entzündung.
Wie bereits erwähnt, sind verschiedene Enzyme an diesem Prozess beteiligt: Caspasen, die im Zellkern und Zytoplasma enth altene Proteine verdauen, Transglutaminasen und endonukleolytische Enzyme, die für das Schneiden von DNA verantwortlich sind. Der Ablauf des gesamten Zerstörungsprozesses (Durchführung der Apoptose) lässt sich in mehrere Stadien einteilen:
1. Die Kontroll-Entscheidungsphase- besteht darin, Informationen über die Aktivierung von Reparaturmechanismen oder deren Aufgabe und den Beginn des Zellzerfalls an den Zellkern zu übermitteln. Caspasen, BID- und BAX-Proteine sind an diesem Prozess beteiligt, und T-Lymphozyten setzen Granzyme in den Zellen frei, die unter anderem Calciumionen freisetzen, um die Apoptose zu stimulieren.
2. Ausführungsphase- in dieser Phase entf alten Caspasen ihre volle Funktion - sie zerstören zelluläre Proteine - strukturell und enzymatisch:
- DNA-Polymerase und DNA-Kinase, die die Reparatur von Nukleinsäuren verhindern
- Lamine, die die Kernmembran schädigen.
In dieser Phase findet die Austrocknung der Zelle statt, weitere Veränderungen in Form und Größe, DNA-Fragmentierung (durch Endonuklease), dann Zellfragmentierung und die Bildung apoptotischer Körperchen. Diese Caspasen sind intrazelluläre Enzyme, die Proteine an bestimmten Stellen – einer bestimmten Sequenz von Aminosäuren – schneiden. Ihre Aktivierung erfolgt lawinenartig - die aktivierte Caspase aktiviert eine andere.
Interessanterweise bleiben Zellorganellen trotz des Abbaus vieler zellulärer Proteine intakt und gelangen vollständig in die apoptorischen Körper.
3. DieAufräumphase besteht aus der Phagozytose, also der Aufnahme von Zelltrümmern, meist durch die Phantomzellen - Makrophagen.
Apoptosekontrolle
Apoptose ist ein streng regulierter Prozess - sowohl seine Initiierung als auch sein Verlauf. Die Kontrolle ist in erster Linie die Bcl-2-Familie von Proteinen, einschließlich anti-apoptotischer Proteine – sie wirken der Entwicklung von Apoptose entgegen (z. B. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) und pro-apoptotische – fördern ihr Auftreten, indem sie die Mitochondrien schädigen Membran (Bid, Bak, Bad)
Die Expression oder Aktivität dieser Proteine hängt von den Bedingungen ab, unter denen die Zelle vorhanden ist, sowie von ihrem Zustand - wenn der Schaden groß ist oder die äußeren Bedingungen nicht günstig sind, werden pro-apoptotische Proteine aktiviert
Unter normalen Bedingungen dominieren anti-apoptotische Proteine und hemmen den Prozess des programmierten Zelltods. Außerdem ist bewiesen, dass die Apoptose auch von Genen gesteuert wird, eines davon ist das p53-Gen, es gehört zu den Faktorenpro-apoptotisch. Sein Produkt, das p53-Protein, löst den Prozess des selbstmörderischen Zelltods aus, wenn die Schädigung des Erbguts so schwerwiegend ist, dass die DNA nicht repariert werden kann.
Daher wird dieses Protein manchmal als "Wächter des Genoms" bezeichnet, weil es bestimmt, ob eine Zelle die Zellteilung stoppt, um aufgetretene Schäden zu reparieren, oder ob sie Apoptose eingeht.
Apoptose und Krankheit
Es ist erwiesen, dass das Ungleichgewicht zwischen der Bildung neuer Zellen und der Eliminierung alter Zellen die Ursache vieler Krankheiten ist, daher ist die zelluläre Kontrolle der Apoptose äußerst wichtig, und ihre Störung kann sehr schwerwiegende Folgen haben.
Wenn Zellen gegen den Tod durch Apoptose resistent sind, können sie Krebs oder eine Autoimmunerkrankung (wie rheumatoide Arthritis) entwickeln. In beiden Fällen unterliegen erkrankte Zellen nicht dem Prozess der Apoptose, sie sind aufgrund genetischer Mutationen oder abnormaler Aktivität von pro- und anti-apoptotischen Proteinen dagegen „resistent“. Andererseits kann eine übermäßige Compliance und Eliminierung zu vieler Zellen zu degenerativen Erkrankungen und Organschäden führen.
Die derzeit getesteten neuesten onkologischen Medikamente wirken im Stadium der Apoptose - der Wirkungsmechanismus besteht darin, das Vorhandensein von pro-apoptotischen Proteinen zu fördern - und fördern das Auftreten von Apoptose in Tumorzellen. Strahlentherapie und "Standard"-Chemotherapie wirken auf ähnliche Weise, um Apoptose zu induzieren. Beide Behandlungen verursachen zellulären Stress, der die Tumorzellen abtötet. Leider ist eine solche Therapie nicht immer effektiv, da in Tumorzellen häufig die Aktivität von Faktoren, die die Apoptose hemmen, erhöht ist, was nicht nur deren Bekämpfung erschwert, sondern auch zu unkontrolliertem Wachstum und Vermehrung führt.
Über den Autor
Bogen. Maciej GrymuzaAbsolvent der Medizinischen Fakultät der Medizinischen Universität K. Marcinkowski in Posen. Er schloss sein Studium mit einem über guten Ergebnis ab. Derzeit ist er Arzt auf dem Gebiet der Kardiologie und Doktorand. Sein besonderes Interesse gilt der invasiven Kardiologie und den implantierbaren Geräten (Stimulatoren).