apoptoza002

komórek na równi z proliferacją, różnicowaniem i dojrzewaniem [84, 100, 142]. Sprawność funkcjonowania m.in. przewodu pokarmowego, skóry czy układu odpornościowego człowieka zależy od prawidłowo przebiegającej apoptozy i zastępowania „zużytych" komórek nowymi. Ocenia się, że w^r każdej sekundzie w organizmie ludzkim powstaje około 100000 komórek i tyleż samo umiera na drodze apoptozy [255].

Modelem doświadczalnym w poznaniu przebiegu apoptozy komórek stał się dwupłciowy nicień (osobniki męskie i hermafrodytyczne) Caenorhabilitis elegans. Przezroczyste ciało tego zwierzęcia (ok. 1 mm) umożliwia obserwację komórek i śledzenie ich podziałów , przemieszczania się, różnicowania oraz apoptozy. Okazało się. że podczas rozwoju formy hermafrodytycznej C. elegans organizmu dorosłego powstaje około 2000 komórek płciowych oraz 1090 komórek somatycznych. Wnikliwe obserwacje wykazały, że z wymienionej liczby komórek somatycznych, 131 (ok. 12%) umiera według ściśle kontrolowanego programu; w każdym organizmie giną te same komórki, na ściśle określonym etapie jego rozwoju [60, 129, 240]. W genomie nicienia zidentyfikowano kilkanaście genów odpowiadających za kontrolę przebiegu apoptozy [50, 99, 104, 142].

Apoptoza komórek pełni szereg funkcji w rozwoju organizmów wielokomórkowych związanych z wybiórczym usuwaniem niepotrzebnych komórek, wśród których najważniejsze to: 1) eliminacja komórek niewykorzystanych, np. znacznej liczby neuronów powstających podczas embriogenezy w rozwoju układu nerwowego; 2) usuwanie niektórych struktur pełniących funkcje na określonym etapie rozwoju bądź wyłącznych tylko dla jednej płci; 3 ) ukształtowanie części ciała, np. zanik błony pławnej między palcami u wyższych Eukaryota oraz 4) eliminacja komórek nieprawidłowych, niefunkcjonalnych. błędnie umiejscowionych, zainfekowanych, uszkodzonych — ogólnie takich, które stanowią potencjalne zagrożenie dla organizmu, np. usuwanie z populacji limfocytów linii T i B komórek nie wytwarzających funkcjonalnych receptorów lub rozpoznających antygeny własne tkanek, co mogłoby się przyczynić do reakcji autoimmunologicznych.

23.2. APOPTOZA A NEKROZA

Obecnie przyjmuje się, że w organizmach wielokomórkowych proces umierania komórek może przebiegać według dwóch odmiennych mechanizmów, tj. nekrozy i apoptozy [18, 259]. Znana od dawna śmierć komórek na drodze nekrozy (martwicy) uznawana jest za proces przypadkowy i bierny, zachodzący pod wpływem różnorodnych czynników fizycznych, chemicznych i biologicznych. Czynniki tc w bardzo krótkim czasie (zwykle w ciągu kilku minut) doprowadzają do pęcznienia komórek, utraty ciągłości ich błony oraz wypływu zawartości komórek do otaczającej przestrzeni pozakomórkowej powodując reakcję obronną organizmu z wyzw oleniem odpowdedzi zapalnej [220]. Proces ten przeważnie obejmuje zespoły komórek i nie wymaga energii [19, 102]. Zmiany w komórkach nekrotycznych dotyczą w pierwszej kolejności błony cytoplazma-tycznej i utraty kontroli ciśnienia osmoty-cznego (tab. 23.1). Rozpad komórek poprzedza ciąg zmian morfologicznych, m.in. rozszerzenie siateczki śródplazmatycznej, pęcznienie cytoplazmy, dezintegracja poli-somów i innych organelli komórkowych. Utrata selektywnej przepuszczalności błony komórkowej powoduje napływ do wnętrza wody i jonów (głównie Ca² i Na ). Zwiększony poziom Ca² przyczynia się do aktywacji nukleaz, które dokonują chaotycznego cięcia DNA [64, 242, 254, 280]. W późniejszym stadium nekrozy obserwuje się obrzęk mitochondriów i perforację błony plazmatycznej, czemu towarzyszy masywmc wydostawanie się hydrolaz z pękających lizosomów do przestrzeni pozakomórkowej. Uwolnione hydrolazy przyspieszają rozpad komórek poprzez degradację białek, RNA i DNA [220]. Ten niespecyficzny proces prowadzi do produktów rozpadu, których pojawienie się wywołuje odpow iedź komórek układu odpornościowego (leukocyty, limfocyty, makro-fagi) oraz fagocytozę pozostałości martwych komórek i tkanek.

Śmierć komórek na drodze apoptozy jest procesem czynnym, związanym z ak-tywacją whelu genów\ wymagającym nakładu energii; zwykle obejmuje pojedyncze komórki [J9, 59, 86, 98, 100, 183J. Śmierć programowana komórki w zależności od jej typu może trwać od kilku do kilkunastu godzin, a nawet kilku dni [272]. Zaintcrc-