STANIČNA SMRT: VRSTE I NJIHOVE KARAKTERISTIKE - BIOLOGIJA - 2026

Stanična smrt je proces uništenja staničnih komponenti doživljava sve žive organizme u različitim fazama. U svim višećelijskim organizmima mora postojati optimalna ravnoteža između stanične smrti i proliferacije stanica.

Do stanične smrti dolazi od dva glavna mehanizma: nekrozom ili slučajnom staničnom smrću te apoptozom ili programiranom staničnom smrću. Svakom se mehanizmu pripisuje posebna stanična morfologija.

Razlike između apoptoze i nekroze.

Izvor: Nacionalni institut za zlouporabu alkohola i alkoholizam (NIAAA)

Apoptoza ili programirana stanična smrt obuhvaća put koji je visoko reguliran genetskim komponentama. Često kada organizam doživi patološke okolnosti (na primjer, degenerativne bolesti), apoptotski se program može provesti pogrešno, što rezultira nepropisnom uništavanjem stanica.

Programirana stanična smrt važan je dio razvojnih putova i homeostaze (kontrola između stanične smrti i proliferacije) općenito.

Slučajna stanična smrt ili nekroza je drugi tip stanične smrti. Predstavlja radikalne razlike ako ga usporedimo s apoptozom. Do ovog fenomena dolazi kada su stanice izložene nepovoljnom ili ekstremnom okruženju, što rezultira oštećenjem staničnih struktura.

Programirana stanična smrt ili apoptoza

Povijesna perspektiva

1972. godine prvi se put upotrijebio izraz apoptoza. Pojavio se u klasičnom znanstvenom članku koji su napisali autori Kerr, Wyllie i Currie. Za Kerr i sur., Termin apoptoza opisuje karakterističan morfološki oblik umiranja stanica.

Iako su ove osobine već nekoliko puta detaljno opisane, ovi autori su prvi koji su fenomenu dali ime.

Definicija

Višećelijski organizam sastoji se od više stanica koje moraju uspostaviti međusobne veze. Zajednica se mora strogo organizirati, a to se postiže uspostavom kontrole između proliferacije novih stanica i eliminacije već prisutnih stanica.

Na taj način stanice koje iz više razloga više nisu potrebne podvrgavaju se vrsti molekularnog "samoubojstva" zvanog apoptoza.

Programirana stanična smrt normalni je fiziološki fenomen. Uključuje kontrolirano uklanjanje određenih stanica. Ovaj je mehanizam ključan za pravilno funkcioniranje tkiva odraslih. On također igra ulogu u razvoju embrija.

Značajke

Održavajte ravnotežu širenja

Glavni cilj programirane stanične smrti je održavanje ravnoteže stanične proliferacije. Na primjer, u našem se tijelu svakodnevno eliminira gotovo 5 x 10 ¹¹ eritrocita ili krvnih stanica putem stanične smrti.

Štiti stanice

Uz to, omogućava uspostavljanje mehanizma zaštite protiv stanica koje, potencijalno, mogu utjecati na tijelo. U slučaju stanica koje su bile žrtve virusne infekcije, obično se ubijaju programiranom staničnom smrću. Dakle, virus se neće moći nastaviti širiti unutar domaćina.

Programirana stanična smrt ne samo da eliminira stanice zaražene vanjskim patogenima, već je u stanju isključiti i stanice organizma koje pokazuju oštećenje genetskog materijala. U tom se slučaju eliminiraju stanice koje nose mutacije štetne za organizam.

U slučaju da se razvoj ovih nenormalnih stanica može nastaviti i mehanizmi smrti stanice ne djeluju, mogu se pojaviti tumori i razvoj različitih vrsta raka.

Koordinirati razvoj embrija

Programirana stanična smrt igra presudnu ulogu u razvoju embrija. Tijekom formiranja istih, potrebno je eliminirati nekoliko nepotrebnih stanica.

Na primjer, odgovorna je za uklanjanje tkiva ličinki u organizmima koji prolaze metamorfozu: ličinke i vodozemci. Pored toga, za neke maloljetničke oblike karakteristične su membrane između prstiju, karakteristične za vodeni život.

Kad organizam postane odrasla osoba, te membrane nestaju, budući da stanice koje ih čine podvrgavaju se programiranom slučaju ćelijske smrti. Općenito, proces apoptoze oblikuje udove ljudi i miševa: lopataste strukture koje završavaju dobro oblikovanim znamenkama.

Tijekom razvoja sisavaca, programirana stanična smrt sudjeluje u stvaranju živčanog sustava. Kad se tijelo razvija, stvara se prekomjeran broj živčanih stanica, koje se kasnije eliminiraju programiranom staničnom smrću.

Neuroni koji prežive (oko 50%) čine ispravne veze s ciljanim stanicama. Kad je uspostavljena veza ispravna, započinje izlučivanje niza faktora rasta koji omogućavaju preživljavanje stanice jer inhibira program smrti stanica.

Stanične karakteristike apoptoze

Tijekom programirane stanične smrti, stanica pokazuje određeni fenotip. Prvo se odlikuje fragmentacija kromosomske DNK.

U tom slučaju dolazi do raspada nukleosoma, struktura formiranih od DNK i proteina. Kondenzacijom kromatina jezgra se raspada na male komade.

Kako postupak prolazi, stanica se značajno smanjuje u veličini. Konačno, stanica se razgrađuje u više segmenata okruženih staničnom membranom. Svaki od ovih komada poznat je kao apoptotička tijela.

Kasnije, stanice imunološkog sustava zvane makrofagi odgovorne su za prepoznavanje i fagocitizaciju tih umirućih struktura.

Dakle, "leš" stanice koja prolazi apoptozu učinkovito nestaje iz organizma kojem je pripadao - suprotno onome što se dogodi kad stanica umre od ozljede. U ovom posljednjem scenariju, stanice nabubre i na kraju liziraju, upaljajući područje o kojem je riječ.

Tijekom apoptoze dolazi do oštećenja u mitohondrijama koje karakterizira otpuštanje niza molekula koje stimuliraju mehanizam smrti, poput citokroma c, proteina Smac / Diablo, između ostalih.

Genetski aspekti

Stroga regulacija programirane ćelijske smrti događa se zahvaljujući orkestriranom funkcioniranju različitih gena.

Prva ispitivanja vezana za genetski mehanizam apoptoze provedena su na nematodi Caenorhabditis elegans. U ovom organizmu identificirana su 3 gena koja se odnose na izvršenje i regulaciju cjelokupnog apoptotičkog procesa.

U sisavaca su pronađeni geni vrlo slični onima nematoda. Stoga su oni bili vrlo očuvani entiteti tijekom evolucije.

Ced-3 je primjer obitelji koja se sastoji od više desetaka proteaza (enzima koji hidroliziraju proteine), poznatih pod imenom kaspaze.

Za vrijeme programirane smrti, kaspaze hidroliziraju više od 100 proteina koji se nalaze u dotičnoj ćeliji. Među ciljanim proteinima kaspaza nalazimo inhibitore DNAase, koji uzrokuju raspad DNK u staničnoj jezgri.

Kaspaze su također odgovorne za puknuće nuklearne lamine, što dovodi do fragmentacije jezgre i citoskeleta općenito. Neposredne posljedice svih tih degradacijskih događaja su fragmentacija stanica.

Pokretanje apoptoze

Postoji niz podražaja koji pokreću apoptotičke mehanizme. Ti podražaji mogu biti fiziološki ili patološki. Zanimljivo je da sve stanice ne reagiraju na isti način na podražaje.

Iradijacija i lijekovi koji se koriste za liječenje raka (kemoterapija) rezultiraju apoptozom s puta koji se nazivaju put ovisan o p53.

Neki hormoni, poput kortikosteroida - hormona iz skupine steroida i derivata - mogu dovesti do apoptotskog puta u nekim stanicama. Međutim, na njegovu prisutnost ne utječe većina stanica.

Slučajna stanična smrt ili nekroza

Definicija

Slučajna stanična smrt ili nekroza nastaju kada su stanice izložene nepovoljnom okruženju koje uzrokuje ozbiljna oštećenja staničnih struktura.

Ti čimbenici koji uzrokuju traumu uključuju vrlo visoke ili vrlo niske temperature, nenormalne razine kisika, izloženost toksinima, izloženost reaktivnim kisikovim metabolitima, uskraćivanje hranjivih tvari, nenormalne razine pH, između ostalog.

Različita zdravstvena stanja uključuju nekrozu, uključujući neurodegenerativne bolesti poput Alzheimerove bolesti, Huntingtonove bolesti, Parkinsonove bolesti, lateralne amiotrofične skleroze i epilepsije.

Iako je nekrotični proces uključen u razna medicinska stanja, mehanizam koji stoji iza događaja nije do kraja rasvijetljen. Povijesno gledano, na nekrozu se gledalo kao na kaotične reakcije koje uništavaju stanicu.

Međutim, trenutni dokazi iz Caenorhabditis elegans i Drosophila organizama dovode u pitanje ovu 'dogmu'.

Različite vrste stanica koje su podvrgnute nekrozi pokazuju vrlo specifične morfološke karakteristike stanica kao odgovor na ozljede, što sugerira da postoji središnji program izvršenja nekroze.

Potpuno i detaljno razumijevanje nekrotičnog procesa moglo bi dovesti do razvoja novih metodologija za kontrolu bolesti koje uključuju nekrotičnu staničnu smrt.

Stanične karakteristike nekroze

Kao i kod apoptoze, nekroza ima karakteristična morfološka svojstva. Nadalje, oni su potpuno različiti od onoga što opažamo u stanici koja umire apoptotskim putem.

Smrt prati značajna upala u stanici, stvaranje vakuola u citoplazmi, distanzija endoplazmatskog retikuluma, stvaranje mjehura citoplazme, kondenzacija mitohondrija, razdvajanje i prolijevanje ribosoma, ruptura membrane, upaljeni lizosomi i slomljen, među ostalim.

Nekroza je "pasivan" proces, jer ne zahtijeva dodatnu sintezu proteina, potrebna je energija da bi se pojavila minimalna i nema dodatni homeostatski regulatorni mehanizam.

mehanizmi

Ozljede nastale u nekrotičnoj stanici mogu biti posredovane pomoću dva glavna mehanizma: ometanje dovoda energije i izravno oštećenje stanice od strane gore navedenih faktora.

Usporedba apoptoze i nekroze

Razlike

Kontrola procesa: Usporedba, apoptoza je visoko kontrolirani aktivni proces, dok je nekroza toksičan proces gdje je stanica pasivna žrtva energetski neovisnog načina smrti. Kao što smo spomenuli, trenutni dokazi postavili su sumnju u neregulaciju nekroze.

Mjesto smrti: normalno se apoptoza događa u jednoj stanici ili u malom staničnom klasteru, dok se nekroza događa u kontinuumu stanica.

Stanje plazma membrane: Kod apoptoze stanična membrana ostaje netaknuta i citoplazma zadržava apoptotička tijela. Kod nekroze ruši se plazma membrana i citoplazma se oslobađa.

Upalni procesi: kod apoptoze se ne opaža vrsta upale, dok je inflacija jedno od najupečatljivijih karakteristika nekroze. Gubitak membranskog i staničnog integriteta šalje kemotaktičke signale koji regrutuju stanične agense povezane s upalnim procesom.

Možete li razlikovati apoptozu od nekroze?

O čemu ovisi hoće li stanica umrijeti od apoptoze ili od nekroze? U tu su odluku uključeni različiti čimbenici, uključujući prirodu signala smrti, vrstu dotičnog tkiva, stanje razvoja organizma, među ostalim.

Korištenjem konvencionalnih histoloških tehnika, nije lako razabrati između tkiva koje umire od apoptoze ili od nekroze. Morfološki rezultati smrti proizvedeni nekrotičnim i apoptotskim putovima razlikuju se u nekoliko aspekata, a u drugima se preklapaju.

Dokazi ukazuju da apoptoza i nekroza predstavljaju morfološki izraz zajedničkog biokemijskog puta koji se naziva kontinuitet apoptoze-nekroze. Na primjer, dva čimbenika su uključena u pretvorbu puta apoptoze u nekrozu: smanjena dostupnost kaspaza i ATP-a unutar stanice.

Citotoksična smrt

U višećelijskim organizmima postoje posebne vrste stanica koje pripadaju imunološkom sustavu - ili izlučevine koje proizvode - koje su toksične za ostale stanice.

Te su stanice odgovorne za pokretanje putova odgovornih za uništavanje ciljnih stanica (koje mogu biti stanice zaražene patogenom ili stanice raka). Međutim, autori radije ne uključuju niti jednu od dvije spomenute kategorije (nekroza ili apoptoza), jer se ne događaju kroz određeni mehanizam.

Poduzeti određeni slučaj smrti stanica koji je posredovan tip stanica pod nazivom citotoksične CD8 ⁺ T limfocita. U ovom primjeru, stanica kombinira aspekte slučajne i programirane ćelijske smrti.

Reference

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… i Walter, P. (2013). Bitna stanična biologija. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE i Hausman, RE (2000). Stanica: molekularni pristup. Washington, DC: ASM press.
3. Elmore, S. (2007). Apoptoza: pregled programirane stanične smrti. Toksikološka patologija, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH, i Pawlina, W. (2006). Histologija. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., i Tavernarakis, N. (2002). Smrt nekrozom. Nekontrolirana katastrofa ili postoji red iza kaosa ?. EMBO izvještaji, 3 (7), 604-9.