Смъртните клетки и техните характеристики



на клетъчна смърт това е процесът на унищожаване на клетъчните компоненти, които всички живи организми преминават през различни етапи. Във всички многоклетъчни организми трябва да има оптимален баланс между смъртта на клетката и разпространението им.

Клетъчната смърт се случва по два основни механизма: от некроза или случайна клетъчна смърт и от апоптоза или програмирана клетъчна смърт. Всеки механизъм се приписва на определена клетъчна морфология.

Апоптозата или програмираната клетъчна смърт включва силно регулиран път от генетични компоненти. Често, когато организмът изпитва патологични състояния (например дегенеративни заболявания), апоптотичната програма може да се приложи неправилно, което води до ненужно клетъчно унищожаване..

Програмираната клетъчна смърт е важен компонент на пътищата на развитие и хомеостазата (контрол между смъртта и клетъчната пролиферация) като цяло.

Некроза или случайна клетъчна смърт е вторият вид клетъчна смърт. Той представя радикални различия, ако го сравним с апоптоза. Това явление се случва, когато клетките са изложени на неблагоприятна или екстремална среда, което води до увреждане на клетъчните структури.

индекс

  • 1 програмирана клетъчна смърт или апоптоза
    • 1.1 Историческа перспектива
    • 1.2 Определение
    • 1.3 Функции
    • 1.4 Клетъчни характеристики на апоптоза
    • 1.5 Генетични аспекти
    • 1.6 Отстраняване на апоптоза
  • 2 Случайна клетъчна смърт или некроза
    • 2.1 Определение
    • 2.2 Клетъчни характеристики на некроза
    • 2.3 Механизми
  • 3 Сравнение между апоптоза и некроза
    • 3.1 Различия
    • 3.2 Може ли да се направи разлика между апоптоза и некроза?
  • 4 Цитотоксична смърт
  • 5 Препратки

Програмирана клетъчна смърт или апоптоза

Историческа перспектива

През 1972 г. за първи път се използва терминът апоптоза. Тя се появява в класическа научна статия, написана от авторите Kerr, Wyllie и Currie. За Кер et al., терминът апоптоза описва отличителна морфологична форма на клетъчна смърт.

Въпреки че тези характеристики вече бяха подробно описани многократно, тези автори са първите, които дават име на явлението.

дефиниция

Многоклетъчният организъм е съставен от множество клетки, които трябва да установят връзки помежду си. Общността трябва да бъде строго организирана и това се постига чрез установяване на контрол между разпространението на нови клетки и елиминирането на вече присъстващите клетки..

По този начин клетките, които поради множество причини вече не са нужни, преживяват един вид молекулярно "самоубийство", наречено апоптоза.

Програмираната клетъчна смърт е нормално физиологично явление. Тя включва контролирано елиминиране на определени клетки. Този механизъм е от решаващо значение за правилното функциониране на тъканите за възрастни. Той също играе роля в развитието на ембриона.

функции

Поддържане на баланса на разпространението

Основната цел на програмираната клетъчна смърт е да се поддържа баланса на клетъчната пролиферация. Например, в нашето тяло почти 5 х 10 се елиминират ежедневно11 еритроцити или кръвни клетки чрез клетъчна смърт.

Защитете клетките

В допълнение, тя позволява да се създаде механизъм за защита срещу клетки, които потенциално могат да засегнат организма. В случай на клетки, които са били жертви на вирусна инфекция, те обикновено се елиминират чрез програмирана клетъчна смърт. По този начин вирусът не може да продължи да се разпространява вътре в хоста.

Програмираната клетъчна смърт не само елиминира клетки, заразени с външни патогени, но и способна да изхвърли собствените клетки на тялото, които имат увреждане на генетичния материал. В този случай се елиминират клетките, които носят мутации, вредни за организма.

В случаите, когато развитието на тези анормални клетки може да продължи и механизмите на клетъчната смърт не действат, могат да се появят тумори и развитието на различни видове рак..

Координира развитието на ембриона

Програмираната клетъчна смърт играе решаваща роля в развитието на ембриона. По време на формирането на една и съща, трябва да бъдат отстранени няколко клетки, които са ненужни.

Например, той е отговорен за елиминирането на тъканите в ларвите в организми, които претърпяват метаморфоза: ларви и земноводни. В допълнение, някои млади форми се характеризират с представяне на мембрани между пръстите, характерни за водния живот.

Когато организмът стане възрастен, тези мембрани изчезват, тъй като клетките, които го съставят, преминават през програмирано клетъчно смъртно събитие. Като цяло, процесът на апоптоза оформя крайниците на хората и мишките: структури с форма на лопата завършват с добре оформени цифри.

По време на развитието на бозайници, програмираната клетъчна смърт участва в образуването на нервната система. Когато организмът се развива, се образува прекомерен брой нервни клетки, които впоследствие се елиминират чрез програмирана клетъчна смърт.

Невроните, които успяват да оцелеят (близо до 50%), установяват правилни връзки с целевите клетки. Когато се установи връзката, започва секрецията на серия от растежни фактори, които позволяват оцеляването на клетката, тъй като инхибира програмата за клетъчна смърт..

Клетъчни характеристики на апоптоза

По време на програмираната клетъчна смърт, клетката показва определен фенотип. Първата отличителна черта е фрагментацията на хромозомната ДНК.

В този случай се случва счупване на нуклеозоми, структури, образувани от ДНК и протеини. С кондензацията на хроматина ядрото се разпада на малки парченца.

Тъй като процесът продължава, клетката значително намалява по размер. В крайна сметка, клетката се разпада на множество сегменти, заобиколени от клетъчна мембрана. Всяка от тези части е известна като апоптотични тела.

Впоследствие клетките на имунната система, наречени макрофаги, са отговорни за разпознаването и фагоцитирането на тези умиращи структури.

По този начин "трупът" на клетката, страдаща от апоптоза, ефективно изчезва от организма, към който принадлежи - противно на това, което се случва, когато клетката умира от нараняване. В този последен сценарий клетките се подуват и накрая се лизират, като възпламеняват въпросната област.

По време на апоптоза възниква митохондриално увреждане, характеризиращо се с освобождаване на поредица от молекули, които стимулират механизма на смъртта, като цитохром с, протеини Smac / Diablo и др..

Генетични аспекти

Строгата регулация на програмираната клетъчна смърт се дължи на оркестрираното функциониране на различни гени.

Първите изследвания, свързани с генетичния механизъм на апоптоза, са проведени в нематода Caenorhabditis elegans. В този организъм бяха идентифицирани 3 гена, свързани с изпълнението и регулирането на целия апоптозен процес.

При бозайници са открити гени, много сходни с тези на нематодите. Поради тази причина те са били много консервативни единици през цялата еволюция.

Ced-3 е пример за семейство, образувано от повече от дузина протеази (ензими в хидролизни протеини), известни като каспази.

По време на програмирана смърт каспазите хидролизират повече от 100 протеини, намерени в въпросната клетка. Сред белите протеини на каспазите откриваме инхибиторите на ДНКазите, които причиняват разграждането на ДНК на клетъчното ядро..

Каспазите също са отговорни за счупването на ядрения лист, което води до фрагментация на ядрото и цитоскелета като цяло. Непосредствените последици от всички тези деградационни събития са фрагментацията на клетката.

Отцепване на апоптоза

Има серия от стимули, които предизвикват апоптотични механизми. Тези стимули могат да бъдат физиологични или патологични. Интересно е, че не всички клетки реагират по същия начин на стимулите.

Облъчването и лекарствата, използвани за лечение на рак (химиотерапия), водят до апоптоза от път, наречен р53-зависим път.

Някои хормони, като кортикостероиди - хормони от групата на стероидите и производните - могат да доведат до апоптотичен път в някои клетки. Повечето клетки обаче не са засегнати от тяхното присъствие.

Случайна клетъчна смърт или некроза

дефиниция

Случайна клетъчна смърт или некроза възниква, когато клетките са изложени на неблагоприятна среда, която причинява сериозно увреждане на клетъчните структури.

Тези фактори, които причиняват травма, включват много високи или много ниски температури, необичайни нива на кислород, излагане на токсини, излагане на реактивни метаболити на кислород, лишаване от хранителни вещества, ненормални нива на рН, наред с други..

Различни медицински състояния включват некроза, включително невродегенеративни заболявания като болест на Алцхаймер, болест на Хънтингтън, болест на Паркинсон, амиотрофична латерална склероза и епилепсия..

Въпреки че некротичният процес е включен в различни медицински състояния, механизмът след събитието не е напълно изяснен. Исторически, некрозата е била разглеждана просто като хаотични реакции, които разрушават клетката.

Въпреки това, настоящите данни, получени от организмите Caenorhabditis elegans и Drosophila съм подложил на съмнение тази "догма".

Различни типове клетки, които изпитват некроза, проявяват много специфични морфологични клетъчни характеристики в отговор на лезията, което предполага, че има централна програма за изпълнение на некроза..

Пълната и подробна компресия на некротичния процес може да доведе до разработването на нови методологии за контрол на заболявания, включващи некротична клетъчна смърт..

Клетъчни характеристики на некроза

Както при апоптозата, некрозата има характерни морфологични особености. В допълнение, те са напълно различни от тези, които наблюдаваме в клетка, която умира от апоптотичния маршрут.

Смъртта е съпроводена със значително възпаление в клетката, образуване на вакуоли в цитоплазмата, раздуване на ендоплазмения ретикулум, образуване на мехури в цитоплазмата, кондензация на митохондриите, дезагрегация и отделяне на рибозомите, разкъсване на мембраните, възпалени лизозоми. и счупени, наред с други.

Некрозата е "пасивен" процес, тъй като не изисква синтез на допълнителни протеини, енергийното изискване, което е необходимо да се прояви, е минимално и няма хомеостатичен механизъм на допълнителна регулация.

механизми

Лезиите, причинени в некротична клетка, могат да бъдат медиирани от два основни механизма: интерференция на енергийното снабдяване и директно увреждане на клетката поради гореспоменатите фактори..

Сравнение между апоптоза и некроза

разлики

Контрол на процесаСравнително, апоптозата е силно контролиран активен процес, докато некрозата е токсичен процес, при който клетката е пасивна жертва на режим на смърт, независим от енергията. Както споменахме, настоящите доказателства поставиха под въпрос нерегулирането на некрозата.

Местоположение на смърттаОбикновено апоптозата се случва в една клетка или в малък клетъчен куп, докато некрозата се намира в континуум от клетки..

Състояние на плазмената мембрана: при апоптоза, клетъчната мембрана остава непокътната и цитоплазмата задържа апоптотични тела. При некроза плазмената мембрана се разпада и цитоплазмата се освобождава.

Възпалителни процеси: при апоптоза не се наблюдава никакъв вид възпаление, докато инфлацията е една от най-забележителните характеристики на некроза. Загубата на мембрана и клетъчната цялост изпраща хемотаксични сигнали, които набират клетъчни агенти, свързани с възпалителния процес.

Можете ли да разграничите апоптозата и некрозата?

Какво зависи от това дали клетката умира от апоптоза или от некроза? Различни фактори са включени в това решение, включително естеството на сигнала за смъртта, вида на въпросната тъкан, състоянието на развитие на организма, наред с другото.

Като се използват конвенционални хистологични техники, не е лесно да се разграничи тъкан, която умира чрез апоптоза или некроза. Морфологичните резултати от смъртта, причинени от некротичния път и апоптотичния път, се различават в няколко аспекта и се припокриват в други.

Доказателствата сочат, че апоптозата и некрозата представляват морфологична експресия на споделен биохимичен път, наречен непрекъсната апоптоза-некроза. Например, два фактора участват в превръщането на апоптозния път в некроза: намаляване на наличността на каспази и АТФ в клетката.

Цитотоксична смърт

В многоклетъчните организми съществуват специфични видове клетки, принадлежащи към имунната система - или секретите, които те произвеждат - които са токсични за други клетки.

Тези клетки са отговорни за иницииране на пътища, отговорни за унищожаването на клетките-мишени (които могат да бъдат клетка, заразена с патоген или ракова клетка). Въпреки това, авторите предпочитат да не включват нито една от двете споменати категории (некроза или апоптоза), тъй като не се осъществява чрез специфичен механизъм..

Вземете специфичния случай на клетъчна смърт, който се медиира от клетъчен тип, наречен CD8 T лимфоцити+ Цитотоксични. В този пример клетката комбинира аспекти както на случайна, така и на програмирана клетъчна смърт.

препратки

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Съществена клетъчна биология. Garland Science.
  2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Клетката: молекулен подход. Вашингтон, DC: ASM преса.
  3. Elmore, S. (2007). Апоптоза: преглед на програмираната клетъчна смърт. Токсикологична патология, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M.H., & Pawlina, W. (2006). хистология. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Смърт чрез некроза. Неуправляема катастрофа или има ред зад хаоса?. Докладите на EMBO, 3(7), 604-9.