Apoptoza - programowana śmierć komórki, przebiega zarówno w procesach fizjologicznych jak i patologicznych, jest wynikiem ekspresji określonych genów i zachodzi w wyniku określonych zmian biochemicznych. Odgrywa zasadniczą rolę w homeostazie organizmu zarówno w trakcie procesów rozwojowych jak i w rozwoju postembrionalnym. Komórki ogona kijanki, przewody Mullera u samców, mezenchyma między palcami kręgowców - giną w wyniku apoptozy. Apoptoza dotyczy także złuszczania się nabłonków (np. macicy), inwolucji narządów, oraz wielu chorób tj. AD, usuwane są także zbędne i szkodliwe komórki.
Nekroza - śmierć komórki pod wpływem czynników uszkadzających
NEKROZA>Niespecyficzna degradacja DNA>Wzrost objętości i pęcznienie komórki
>Uszkodzenie organelli komórkowych
>Obrzęk mitochondriów
>Przenikanie składników organelli do cytoplazmy
>Uszkodzenie chromatyny
>Liza komórki i jej organelli
>Destrukcja organelli komórkowych i chromatyny
>Fagocytoza przez kmórki układu immunologicznego z wywołaniem stanu zapalnego
>Niezależna od ATP
APOPTOZA>Precyzyjna i charakterystyczna degradacja DNA
>Zmniejszenie objętości komórki
>Nieuszkodzone organella komórkowe zachowują integralność
>Grube ziarna chromatyny powstałe pod wpływem endonukleaz gromadzą się na obwodzie jądra komórkowego
>Fragmentacja chromatyny
>Rozpad komórki
>Tworzenie się i uwalnianie ciałek apoptotycznych
>Nienaruszona struktura organelli
>Fagocytoza przez sąsiadujące komórki towarzyszące bez stanu zapalnego
>Wymaga dopływu energi
Czynniki indukujące i hamujące apoptozę:
Biologiczne:Hamujące Czynniki wzrostu > >Ligand CD-40 >Białko BCL-2 >Białka wirusowe estrogeny, androgeny
Chemiczne: >Inhibitory proteaz cysternowych >Fenobarbital
Biologiczne:Indukujące >Brak czynników wzrostu >Rodzina białek TNF >Neurotransmitery >Glukokortykoidy >Infekcje wirusowe >Onkogeny >Geny supresorowe nowotworów >Wolne rodniki >Cytotoksyczne limfocyty T
Chemiczne: >Etanol, aldehyd mrówkowy >Leki cytostatyczne >Wolne rodniki
Fizyczne:>Promieniowanie gamma, UV >Wysoka temperatura
Przebieg apoptozy:
Faza indukcji
a.Zadziałanie czynników spustowych - czynniki wzbudzające apoptozę
b.Przekazanie sygnału z układu receptorowego - następuje przez szereg cząsteczek pośredniczących tj. FADD, TRADD
c.Modulowanie sygnału - regulowany przez cząsteczki rodziny białek bcl-2
Faza wykonawcza - pobudzenie grupy kaspaz prowadzi do reakcji lawinowej i w rezultacie do cięcia innych substratów, jej wynikiem jest wejście w fazę zniszczenia
Faza zniszczenia - kończy się fagocytozą, przed nią komórka traci asymetrię części lipidowej błony komórkowej
Szlaki indukcyjne apoptozy:
Zewnętrzny (szlak błonowy) - zależny od układu receptor-ligand CD95/CD95L. Receptor CD95 jest zawieszony w błonie komórkowej i po związaniu się z ligandem CD95 następuje jego trimeryzacja. Po cytozolowej stronie receptor ten zawiera sekwencję DD (Death Domain) dzięki której dołącza się cząsteczka FADD ,bo zawiera także domenę DD na jednym z końców. Na drugim końcu FADD zawiera domenę DED (Death Efector Domain) która aktywuję kaspazę 8 i przez to wywołuje reakcję lawinową kaspaz
wewnętrzny (szlak mitochondrialny) - mitochondria posiadają cytochrom c. Na skutek jego uwalniania zachodzącego przy udziale białek BAX,BAD, BAK oraz białek z rodziny bcl-2 - są to wszystko białka kanałowe dla cytochromu c - tworzy on kompleks z białkiem APAF-1,DATP i prokaspazą 9 zwany apoptosomem. Apoptosom aktywuje łańcuchową reakcję kaspaz
pseudoreceptorowy
Białka trawione przez kaspazy:
>białko PARP - bierze udział w rozpoznawaniu uszkodzeń DNA
>białko ICAD - proteolina tego białka uruchamia CAD, które tnie DNA
>białko Rb - reguluje przejście cyklu komórkowego
>białko mdm2 - wiąże się z p53 i reguluje jego stabilność
>aktyna >laminina >topoizomeraza I i II
>acinus - odpowiedzialne za kondensację chromatyny jądrowej
Rodzaje kaspaz:
>są to białka fazy wykonawczej apoptozy
>enzymy działające na zasadzie proteazy cysteinowej
>znane jest 14 kaspaz, są produkowane w postaci nieaktywnej jako prokaspazy
>kaspazy wykonawcze : 3,6,7
>kaspazy inicjujące: 8,9,10
///kaspaza 3 - składa się z heterodimeru 17kD i 12kD
Nowotwór - nieprawidłowa tkanka, która rozrasta się nadmiernie i niezależnie od mechanizmów kontroli. Rozrost ten spowodowany jest nadmierną i niepohamowaną proliferacją komórek, która następuje nawet po wyeliminowaniu czynnika który ją wywołał - nieczuła na apoptozę.
Nowotwory mogą być: łagodne (nie dają przerzutów i nawrotów), złośliwe (dają przerzuty i nawroty, np. rak - tkanka nabłonkowa i mięsak - tkanka nienabłonkowa), miejscowo złośliwe (dają tylko nawroty a nie dają przerzutów np. rak podstawno-komórkowy)
Elementy obrony nowotworów przed apoptozą:
1)zwiększony poziom białek antyapoptotycznych bcl-2, bcl-x
2)inaktywacja białek proapoptotycznych BAX, BAK
3)wzrost inhibitorów apoptozy IAP(surwiwina), FLIP
**białaczki, chłoniaki, glejaki - nadekspresja bcl-2
**czerniaki - nadekspresja FLIP
**nowotwory przewodu pokarmowego - nadekspresja surwiwiny
Wykrywanie apoptozy:
1)hemotoksylina Meyera
wybarwienie skondensowanej chromatyny,,tworzenie się ciałek apoptotycznych,,trawienie
2)użycie aneksyny U-Cy3 - transport fosfatydyloseryny z błony wewnętrznej na zewnętrzną, dołącza się tam aneksyna U i wykrywa się apoptozę bo z aneksyną idzie jodek propidyny
3)wykrywanie pociętego DNA - tzn drabinka DNA
4)metoda TUNEL - wykrywanie fragmentów 3'OH - tam dołączają się znakowane nukleotydy a następnie znakowane przeciwciała
5) metoda kometkowa - stosowana dla komórek z hodowli, na szkiełko dajemy agarozę, odwirowywujemy komórki i następuje ich liza, wykrywa się dwuniciowe pęknięcia DNA, które wędrują do bieguna +