STARZENIE SIĘ i

ZAPROGRAMOWANA ŚMIERĆ

KOMÓREK

( bez komórek
macierzystych)

Czynniki odpowiedzialne za starzenie się
komórek:

•Skrócenie telomerów (z 15 kb do 5 kb)
•Aktywacja genów supresorowych guzów
•Akumulacja uszkodzeń pochodzących z
zewnątrz (wolne rodniki, chemikalia, UV)

FENOTYP KOMÓREK STARZEJĄCYCH
SIĘ:

Zmiany
morfologiczne

•Wzrost rozmiarów komórek (hypertrofia)
•Wzrost rozmiarów mitochondriów
•Wzrost rozmiarów i liczby lizosomów
•Poszerzenia cystern siateczki
śródplazmatycznej

•Odkładanie się lipofuscyny (barwnik
starzenia

)

Zmiany
biochemiczne :

•Sumowanie się defektów w systemie naprawy
DNA

•Spadek aktywności wielu enzymów

Zmiany w błonie komórkowej

starzejących się komórek dotyczą:

4. Potencjału błonowego
5

.

Białek transportowych

6

.

Expresji „ antigenu starzenia się”

(zmodyfkowany transporter anionów)

1.

Składu lipidowego

2

.

Aktywności enzymów

błonowych

3. Receptorów

gęstoś
ci

Powinowactwa
do ligandów

Populacje komórek w ustroju:

I. Komórki nie dzielące się :

-

k

.

nerwowe

- k. mieśnia sercowego

II. Komórki wolno dzielące się (przez proste

proste podwojenie)

-

hepatocyty, komórki trzustki, komórki

nerki
- fbroblasty (osteoblasty), k.śródbłonka

III. Komórki szybko dzielące się (z komórek

macierzystych):

-

k.naskórka

- k.nabłonkowe przewodu pokarmowego
- k.szpiku, k.nabłonka plemnikotwórczego

ROŻNICE POMIĘDZY APOPTOZĄ A
MARTWICĄ

MARTWICA

APOPTOZA

SPOSOBY IDENTYFIKACJI APOPTOZY

1.

Obraz morfologiczny na poziomie

mikroskopu optycznego (barwienie Hoechsta)

2. Obraz morfologiczny na poziomie
mikroskopu elektronowego

3. Reakcja ze znakowaną anneksyną (identyfkacja
fosfatydyloseryny na powierzchni błony)

4. TUNEL (Terminal deoxynucleotidyl
Transferase – Tdt mediated d

U

TP – biotin

nick end labeling)
5. Elektroforeza DNA w żelu agarozowym/
poliakrylamidowym („drabinka”)

Apoptoza realizowana jest przez
aktywację

kaspaz

Kaspazy (caspases)

cystein proteases that cleave
proteins after an aspartic acid
residue

Aktywacja apoptozy od zewnątrz

Aktywacja apoptozy od
wewnątrz

SZLAKI INDUKCJI APOPTOZY

SZLAK BŁONOWY

Działanie ligandów na błonowe
receptory:

* DISC – Death induced signalling
complex

D

I

S

C

Aktywacja domen śmierci
(DD)

Przyłączenie białek adaptorowych (FADD,
TRADD)

Przyłączenie i autoproteliza
prokaspazy 8

Receptorowa indukcja apoptozy przez
ligandy:

-Tumor necrosis factor), TNFα

- APO-1/FAS (CD95),

-TRAIL (TNF-related apoptosis inducing
factor)*

- Limfotoksyna 

*dla komórek transformowanych

SZLAK MITOCHONDRIALNY

1

2

Uwolnienie DIABLO (direct IAP binding
protein with low PI)

SZLAKI INDUKCJI APOPTOZY cd.

A
P
O
P
T
O
S
O
M

Uwolnienie
cytochromu C
(Bax, Bad)

Przyłączenie
Apaf-1
do prokaspazy 9

Autoproteoliza
prokaspazy 9

-

uszkodzenie siateczki

śródplazmatycznej

- uwolnienie jonów Ca

2+

-

aktywacja kaspazy 12

SZLAKI INDUKCJI APOPTOZY cd.

SZLAK SIATECZKI ŚRÓDPLAZMATYCZNEJ

CZYNNIKI INDUKUJĄCE APOPTOZĘ

Biologiczne:

• hormony: (glikokortykoidy, h. płciowe, ACTH,
• cytokiny TNFα, TGFβ, IL1β, IL3, IL6
• p-ciała anty Fas/APO-I
• niedobór czynników wzrostowych
• produkty limfocytów cytotoksycznych (perforyny,

proteazy serynowe-granzymy A i B)

• niektóre wirusy (HIV)
• przerwanie kontaktu z otoczeniem

CZYNNIKI INDUKUJĄCE APOPTOZĘ cd.

Chemiczne

• wolne rodniki,
• leki: antracykliny

niektóre antybiotyki (bleomycyna)

aspiryna

• inhibitory niektórych enzymów (topoizomerazy I,II, kinazy

C)

• związki toksyczne: alkilujące, CCl

4

cyjanki, alkohol

Fizyczne:

• Promieniowanie UV, Rtg
• szok zimny
• szok cieplny

INHIBITORY APOPTOZY

• Bcl – 2
• IAP

s

(Inhibitor of apoptosis proteins)

• FLIP (Flice inhibitory protein)
• Białko surwiwina (z rodziny IAP)
• Fosforylacje (receptorów, Bcl 2, Bad)
• SODD (silencer of death domains)
• Białka szoku termicznego

ASPEKT MEDYCZNY

Zmiany dotyczące białek IAPs:

W komórkach
transformowanych:

- nadekspresja

- zaburzenie
degradacji

We wrodzonej atrofi mięśni kręgosłupa:

- mutacja prowadząca do
nadmiernej aktywacji kaspaz

ASPEKT MEDYCZNY

Patologie dotyczące białek FLIP

Zawarte w wirusach (v.FLIP):

- Human Herpes Virus

- Kaposi sarcoma as.HHV

- Moluscum contagiosum
virus

Zawarte w komórkach (c.FLIP):

- melanoma, pierwotnych
keratynocytach

Dodatkowa ekspresja w ch.
autoimmunologicznych

Specyfka Apoptozy w komórkach
nowotworowych:

•Indukcja apoptozy przez TRAIL omija brak p53
i nadekspresję Bcl-2

•Indukcja apoptozy przez blokowanie
receptorów związanych z przeżyciem

•Większość stosowanych leków działa poprzez
szlak mitochondrialny zwłaszcza przez
uwalnianie smac/DIABLO

•Mutacje genów proapoptotycznych – oporność
na chemio- i radioterapię

RÓWNOWAGA POMIĘDZY PROLIFERACJą

KOMÓREK A APOPTOZĄ

APOPTOZA:
AIDS

Ch.Alzheimera
C.
Parkinsona
anemia
aplastyczna
zawał serca

PROLIFERACJA
: rak
lupus
erythematosus

glomeruloneph
ritis infekcje
wirusowe

PRZYKŁADY APOPTOZY

• regresja ogona u kijanek
• zanik błon międzypalcowych u ludzkich embrionów
• redukcja ilości komórek w różnych tkankach (CSN) l
• zanik gruczołu mlekowego po ustaniu karmienia
• atrezja pęcherzyków jajnikowych
• regresja korzenia włosa (catogen)
• rogowacenie komórek naskórku
• delecja autoreaktywnych T limfocytów i neutroflów
• utrzymanie stałej liczebności populacji wolno i

szybko rosnących

• supresja nowotworów

W warunkach
fizjologicznych

ROZPOZNAWIANIE

KOMÓREK APOPTOCZNYCH

PRZEZ MAKROFAGI DZIĘKI:

-

lektyno
m

-

rozpoznanie zmienionego cukru w

otoczce

-
integryno
m

- rozpoznanie :

trombospondyny

fbronektyny

fosfatydyloseryny (przemieszczonej do
zewnętrznej blaszki)