Surmarakkude tüübid ja nende omadused



The rakusurma see on raku komponentide hävitamise protsess, mida kõik elusorganismid läbivad erinevates etappides. Kõigis paljurakulistes organismides peab raku surma ja nende paljunemise vahel olema optimaalne tasakaal.

Rakkude surm toimub kahe peamise mehhanismi kaudu: nekroosi või juhusliku rakusurma ning apoptoosi või programmeeritud rakusurma tõttu. Igale mehhanismile omistatakse konkreetne rakumorfoloogia.

Apoptoos või programmeeritud rakusurm hõlmab geneetiliste komponentide poolt kõrgelt reguleeritud rada. Sageli, kui organism kogeb patoloogilisi seisundeid (näiteks degeneratiivsed haigused), võib apoptootilist programmi rakendada valesti, mille tulemuseks on liigne rakkude hävitamine.

Programmeeritud rakusurm on üldiselt arengusuunade ja homeostaasi (surma ja rakkude proliferatsiooni vahelise kontrolli) oluline komponent.

Nekroos või juhuslik rakusurm on teine ​​rakusurma tüüp. See annab radikaalsed erinevused, kui võrrelda seda apoptoosiga. See nähtus tekib siis, kui rakud puutuvad kokku ebasoodsa või äärmusliku keskkonnaga, mille tagajärjel kahjustatakse rakustruktuure.

Indeks

  • 1 programmeeritud rakusurm või apoptoos
    • 1.1 Ajalooline perspektiiv
    • 1.2 Määratlus
    • 1.3 Funktsioonid
    • 1.4 Apoptoosi rakulised omadused
    • 1.5 Geneetilised aspektid
    • 1.6 Apoptoosi katkemine
  • 2 Juhuslik raku surm või nekroos
    • 2.1 Määratlus
    • 2.2 nekroosi rakulised omadused
    • 2.3 Mehhanismid
  • 3 Apoptoosi ja nekroosi võrdlus
    • 3.1 Erinevused
    • 3.2 Kas me saame eristada apoptoosi ja nekroosi?
  • 4 Tsütotoksiline surm
  • 5 Viited

Programmeeritud rakusurm või apoptoos

Ajalooline perspektiiv

1972. aastal kasutati esimest korda terminit apoptoos. See ilmus klassikalises teadustöös, mille on kirjutanud autorid Kerr, Wyllie ja Currie. Kerrile et al., Termin apoptoos kirjeldab rakusurma eristavat morfoloogilist vormi.

Kuigi need omadused olid juba mitu korda üksikasjalikud, on need autorid esimesed, kes annavad sellele nähtusele nime.

Määratlus

Mitmeosaline organism koosneb mitmest rakust, mis peavad omavahel ühendama. Kogukond peab olema rangelt organiseeritud ja see saavutatakse kontrolliga uute rakkude leviku ja juba olemasolevate rakkude kõrvaldamise vahel..

Sel viisil rakud, mida mitmel põhjusel enam ei vajata, omavad mingit molekulaarset "enesetapu", mida nimetatakse apoptoosiks.

Programmeeritud rakusurm on normaalne füsioloogiline nähtus. See hõlmab teatud rakkude kontrollitud eliminatsiooni. See mehhanism on oluline täiskasvanud kudede nõuetekohase toimimise tagamiseks. Samuti mängib see rolli embrüo arengus.

Funktsioonid

Säilitada massihävitusrelvade leviku tasakaal

Programmeeritud rakusurma peamine eesmärk on säilitada rakkude proliferatsiooni tasakaal. Näiteks elimineeritakse meie kehas peaaegu 5 x 10 päevas11 erütrotsüütide või vererakkude kaudu.

Kaitske rakke

Lisaks võimaldab see luua kaitsemehhanismi rakkude suhtes, mis võivad organismi mõjutada. Viiruse nakatumise ohvriks langenud rakkude puhul kõrvaldatakse need tavaliselt programmeeritud rakusurma abil. Seega ei saa viirus peremeesorganismis levida.

Programmeeritud rakusurm mitte ainult ei kõrvalda rakke, mis on nakatunud väliste patogeenidega, vaid on ka võimeline hävitama organismi enda rakud, mis kahjustavad geneetilist materjali. Sel juhul kõrvaldatakse organismile kahjulikke mutatsioone kandvad rakud.

Juhul, kui nende ebanormaalsete rakkude areng võib jätkuda ja rakusurma mehhanismid ei toimi, võivad tekkida kasvajad ja areneda erinevat tüüpi vähk..

Koordineerida embrüo arengut

Programmeeritud rakusurm mängib embrüo arengus otsustavat rolli. Sama moodustumise ajal tuleb kõrvaldada mitmed mittevajalikud rakud.

Näiteks vastutab ta kudede eemaldamise eest vastsetes organismides, mis läbivad metamorfoosi: vastsed ja kahepaiksed. Lisaks iseloomustab mõningaid alaealisi vorme sõrmede vaheliste membraanide esitamine, mis on iseloomulikud veekeskkonnale.

Kui organism muutub täiskasvanuteks, kaovad need membraanid, kuna need moodustavad rakud läbivad programmeeritud rakusurma. Üldiselt kujundab apoptoosi protsess inimeste ja hiirte ääreid: kühveldatud struktuurid lõpevad hästi kujundatud numbritega.

Imetajate arengu ajal osaleb programmeeritud rakusurm närvisüsteemi moodustumisel. Kui organism areneb, tekib liigne hulk närvirakke, mis seejärel kõrvaldatakse programmeeritud rakusurma abil.

Neuronid, kes suudavad ellu jääda (peaaegu 50%), loovad sihtrakkudega õiged ühendused. Kui ühendus on loodud, algab rakkude ellujäämist võimaldavate kasvufaktorite seeria sekretsioon, kuna see inhibeerib rakusurma programmi.

Apoptoosi rakulised omadused

Programmeeritud rakusurma ajal on rakul konkreetne fenotüüp. Esimene eristav tunnus on kromosomaalse DNA fragmentatsioon.

Sellisel juhul toimub nukleosoomide, DNA ja valkude moodustunud struktuuride purunemine. Kromatiini kondenseerumisel puruneb tuum väikesteks tükkideks.

Kui protsess jätkub, väheneb rakk oluliselt. Lõpuks puruneb rakk mitmeks segmendiks, mida ümbritseb rakumembraan. Kõik need tükid on tuntud kui apoptootilised kehad.

Seejärel vastutavad nende surevate struktuuride tuvastamise ja fagotsütoosi eest immuunsüsteemi rakud, mida nimetatakse makrofaagideks.

Seega kaob apoptoosi all kannatava raku "surnukeha" tõhusalt organismist, millesse see kuulus - vastupidi sellele, mis juhtub siis, kui rakk sureb vigastusest. Selles viimases stsenaariumis paisuvad ja lõpuks rakud lüüsivad, põletades kõnealust piirkonda.

Apoptoosi ajal esineb mitokondriaalne kahjustus, mida iseloomustab mitmete molekulide vabastamine, mis stimuleerivad surmamehhanismi, näiteks tsütokroom c, Smac / Diablo valgud..

Geneetilised aspektid

Programmeeritud rakusurma range reguleerimine tuleneb erinevate geenide korraldatud toimimisest.

Esimesed uuringud apoptoosi geneetilise mehhanismi kohta viidi läbi nematoodis Caenorhabditis elegans. Selles organismis identifitseeriti 3 geeni, mis olid seotud kogu apoptootilise protsessi teostamisega ja reguleerimisega.

Imetajatel leiti nematoodi omadega väga sarnased geenid. Sel põhjusel on nad kogu evolutsiooni jooksul olnud väga konserveeritud üksused.

Ced-3 on näide perekonnast, mille moodustavad enam kui tosin proteaasi (ensüümid hüdrolüüsitud valkudes), mida tuntakse kaspaasidena.

Programmeeritud surma korral hüdroliseerivad kaspaasid rohkem kui 100 valku, mis leiduvad kõnealuses rakus. Kaspaaside valgetest valkudest leiame DNAaasi inhibiitorid, mis põhjustavad raku tuuma DNA lagunemise..

Caspases vastutavad ka tuumaplaadi purunemise eest, mis viib tuuma ja tsütoskeleti killustumiseni üldiselt. Kõigi nende lagunemisjuhtumite otsene tagajärg on raku killustumine.

Apoptoosi katkemine

On mitmeid stiimuleid, mis käivitavad apoptootilisi mehhanisme. Need stiimulid võivad olla füsioloogilised või patoloogilised. Huvitaval kombel ei reageeri kõik rakud stiimulitele samal viisil.

Kiiritus ja vähiravis kasutatavad ravimid (keemiaravi) põhjustavad apoptoosi p53-sõltuvast rajast.

Mõned hormoonid, nagu kortikosteroidid - steroidide ja derivaatide rühma kuuluvad hormoonid, võivad mõnedes rakkudes põhjustada apoptootilist rada. Siiski ei mõjuta enamik rakke nende olemasolu.

Juhuslik raku surm või nekroos

Määratlus

Juhuslik rakkude surm või nekroos esineb siis, kui rakud puutuvad kokku ebasoodsasse keskkonda, mis põhjustab raku struktuuridele tõsist kahju.

Need trauma põhjustavad tegurid on väga kõrged või väga madalad temperatuurid, ebanormaalne hapnikusisaldus, kokkupuude toksiinidega, kokkupuude muu reaktiivse hapniku metaboliitidega, toitainete puudumine, ebanormaalne pH tase..

Erinevad haigusseisundid hõlmavad nekroosi, sealhulgas neurodegeneratiivseid haigusi, nagu Alzheimeri tõbi, Huntingtoni tõbi, Parkinsoni tõbi, amüotroofne lateraalne skleroos ja epilepsia..

Kuigi nekrootiline protsess on seotud erinevate terviseseisunditega, ei ole mehhanismi pärast sündmust täielikult selgitatud. Ajalooliselt on nekroosi peetud lihtsalt kaootilisteks reaktsioonideks, mis hävitavad raku.

Kuid praegused tõendid on saadud organismidest Caenorhabditis elegans ja Drosophila on selle "dogma" kahtluse alla seadnud.

Erinevad rakutüübid, mis kogevad nekroosi, omavad vastuseks kahjustusele väga spetsiifilisi morfoloogilisi raku omadusi, mis viitab sellele, et on olemas keskne nekroosi rakendusprogramm.

Nekrootilise protsessi täielik ja üksikasjalik kokkusurumine võib viia uute meetodite väljaarendamiseni nekrootiliste rakkude surmaga seotud haiguste tõrjumiseks..

Nekroosi rakulised omadused

Nagu apoptoosil, on nekroosil iseloomulikud morfoloogilised tunnused. Lisaks on need täiesti erinevad nendest, mida me täheldame rakus, mis sureb apoptootilise tee kaudu.

Surmaga kaasneb märkimisväärne põletik rakus, vakuoolide moodustumine tsütoplasmas, endoplasmaatilise retiuliumi deformatsioon, villide teke tsütoplasmas, mitokondrite kondenseerumine, ribosoomide lagunemine ja eraldumine, membraanide purunemine, membraanide murdumine, põletikulised lüsosoomid muuhulgas purustatud.

Nekroos on "passiivne" protsess, kuna see ei nõua täiendavate valkude sünteesi, energia tekkimiseks vajalik energiavajadus on minimaalne ja tal ei ole ühtegi täiendava reguleerimise homeostaatilist mehhanismi..

Mehhanismid

Nekrootilises rakus tekkinud kahjustusi võivad vahendada kaks peamist mehhanismi: energiavarustuse häirimine ja eespool nimetatud teguritest tulenev otsene kahjustus rakule..

Apoptoosi ja nekroosi võrdlus

Erinevused

Protsessi juhtimineVõrreldes on apoptoos väga kontrollitav aktiivne protsess, samas kui nekroos on toksiline protsess, kus rakk on energiast sõltumatu surmamisviisi passiivne ohver. Nagu me mainisime, on praegused tõendid kahtluse alla andnud nekroosi reguleerimata jätmise.

Surma asukoht: Tavaliselt toimub apoptoos ühes rakus või väikese raku klastris, samas kui nekroos paikneb rakkude kontinuumis..

Plasmamembraani olek: apoptoosi korral jääb rakumembraan terveks ja tsütoplasm säilitab apoptootilised kehad. Nekroosi korral laguneb plasmamembraan ja vabaneb tsütoplasm.

Põletikulised protsessid: apoptoosi puhul ei täheldata mingit põletikku, samas kui inflatsioon on üks nekroosi silmapaistvamaid omadusi. Membraani ja rakkude terviklikkuse kadumine saadab kemotaktilisi signaale, mis värbavad põletikulise protsessiga seotud rakulisi aineid.

Kas te saate eristada apoptoosi ja nekroosi?

Mida see sõltub sellest, kas rakk sureb apoptoosi või nekroosi tõttu? Selle otsusega on kaasatud mitmeid tegureid, sealhulgas surmussignaali olemust, kõnesoleva koe tüüpi, organismi arengut, muu hulgas.

Kasutades tavapäraseid histoloogilisi meetodeid, ei ole kerge eristada apoptoosi või nekroosi surnud koe vahel. Nekrootilise tee ja apoptootilise tee poolt põhjustatud surma morfoloogilised tulemused erinevad mitmetest aspektidest ja kattuvad teistes.

Tõendid näitavad, et apoptoos ja nekroos kujutavad endast ühise biokeemilise raja morfoloogilist ekspressiooni, mida nimetatakse pidevaks apoptoos-nekroosiks. Näiteks osalevad kaks faktorit apoptoosi raja muutmisel nekroosiks: kaspaaside ja ATP kättesaadavuse vähenemine rakus.

Tsütotoksiline surm

Mitmerakulistes organismides on immuunsüsteemile kuuluvad spetsiifilised rakutüübid - või need, mida nad toodavad, mis on toksilised teistele rakkudele..

Need rakud vastutavad sihtrakkude (mis võivad olla patogeeni või vähiraku poolt nakatatud raku) hävitamise eest vastutavate radade algatamise eest. Siiski ei soovi autorid lisada kahte mainitud kategooriat (nekroos või apoptoos), kuna see ei toimu konkreetse mehhanismi kaudu..

Võtke konkreetne rakusurma juhtum, mida vahendab rakutüüp, mida nimetatakse CD8 T lümfotsüütideks+ tsütotoksiline Selles näites ühendab rakk nii juhusliku kui ka programmeeritud rakusurma aspekte.

Viited

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Oluline rakubioloogia. Garland Science.
  2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E.. Rakk: molekulaarne lähenemine. Washington, DC: ASM.
  3. Elmore, S. (2007). Apoptoos: programmeeritud rakusurma ülevaade. Toksikoloogiline patoloogia, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M. H., ja Pawlina, W. (2006). Histoloogia. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Surm nekroosiga. Kontrollimatu katastroof, või on kaose taga?. EMBO aruanded, 3(7), 604-9.