Apoptoza vs. martwica
Share
Natomiast apoptoza jest formą śmierci komórkowej, która jest na ogół wywoływana przez normalne, zdrowe procesy w ciele, martwica to śmierć komórki
Treść: Apoptoza kontra martwica
- 1 Procesy apoptotyczne i nekrotyczne
- 1.1 Pobór energii
- 1.2 Caspases
- 2 Objawy apoptotyczne i nekrotyczne
- 2.1 Kiedy apoptoza jest niezdrowa
- 3 Ogólne przyczyny apoptozy i martwicy
- 3.1 Rodzaje martwicy i ich przyczyny
- 4 Leczenie
- 5 Wystąpienie
- 6 referencji
Procesy apoptotyczne i nekrotyczne
Zarówno apoptoza, jak i martwica mogą być postrzegane jako część spektrum wspólnych zdarzeń biochemicznych, które powodują pewną formę śmierci komórkowej.
Apoptoza, czyli zaprogramowana śmierć komórki (PCD), powoduje kurczenie się komórek, rozwój pęcherzyków (plamek podobnych do pęcherzyków) na błonie komórkowej, degradację materiałów genetycznych i białkowych w jądrze i rozpad ich mitochondriów, uwalniając w ten sposób cytochrom. Każdy z fragmentów jest owinięty we własną błonę, a inne chemikalia (takie jak ATP i UTP) są uwalniane swobodnie. Te substancje chemiczne prowadzą makrofagi - ciała zjadające komórki - do znajdowania i eliminowania martwych komórek i ich fragmentów. Ta wiadomość „zjedz mnie” jest wywoływana przez fosfolipid normalnie obojętny w błonie komórkowej, a makrofagi z kolei uwalniają cytokiny, które hamują reakcje zapalne..
W przeciwieństwie do tego, komórki nekrotyczne pęcznieją lub mogą tworzyć wakuole na swojej powierzchni, przy czym struktury wewnętrzne albo szybko się rozszerzają lub kurczą, niszcząc procesy komórkowe i struktury chemiczne. Nieuregulowane uwalnianie cytochromu i fosfolipidu błony komórkowej (zwanej fosfatydyloseryną) powoduje natychmiastowe reakcje w otaczających tkankach, prowadzące do obrzęku (stanu zapalnego) i obrzęku; często powoduje także śmierć innych komórek poprzez apoptozę. W przeciwieństwie do apoptozy, komórki nekrotyczne nie są celem makrofagów do czyszczenia ich resztek komórkowych, więc skutki pęknięcia komórki mogą rozprzestrzeniać się szybko i w całym ciele przez długi czas.
Pobór energii
Apoptoza jest zależna od energii, co oznacza, że do jej śmierci potrzebny jest wkład komórki, co prowadzi do określenia „samobójstwo komórki”. Martwica nie wymaga żadnego wkładu energii z komórki, ponieważ czynniki zewnętrzne lub zlokalizowane infekcje są przyczyną martwicy.
Caspases
W przypadku ścieżek apoptotycznych, które powodują samobójstwo komórek, pierwotnymi sygnałami molekularnymi są nieaktywne proenzymy zwane kaspazami. Nekroza czasami wykorzystuje kaspazy, ale w znacznie mniejszym stopniu, a często proces ten czyni nie używać z nich, ponieważ sama komórka jest niszczona w niekontrolowany sposób podczas zdarzeń nekrotycznych. Na przykład martwica jest procesem polegającym na umieraniu lub nekrotycznej tkance otaczającej, powiedzmy, jadowity ukąszenie pająka.
W badaniach zidentyfikowano aż 13 kaspaz, szeroko zaklasyfikowanych jako inicjatory, efektory lub katy (te, które bezpośrednio wywołują śmierć komórki) i zapalne. Pomimo tego, jak może to brzmieć, faktycznie zapalne kaspazy hamować zapalenie. Ponieważ martwicy brakuje zapalnej kaspazy, zapalenie jest zawsze obecne w śmierci komórek martwiczych.
Objawy apoptotyczne i nekrotyczne
Martwica po ukąszeniu brązowego pająka pustelnika. Ponieważ apoptoza jest normalną częścią równowagi komórkowej organizmu, nie ma zauważalnych objawów związanych z tym procesem. W przeciwieństwie do tego, martwica jest niekontrolowaną zmianą równowagi komórkowej organizmu, więc zawsze jest szkodliwa, powodując zauważalne, negatywne objawy.
Nekrozie towarzyszy jej na wczesnym etapie stan zapalny, gdy uwalniane są składniki (w tym struktury komórkowe, cytoplazma i DNA / RNA) zerwanych lub uszkodzonych komórek. Dla organizmu ten nieuregulowany przepływ białek, chemikaliów i materiału genetycznego uruchamia reakcje awaryjne, takie jak zapalenie w celu ochrony otaczających tkanek, a także wzrost liczby białych krwinek, makrofagów i produkcji limfocytów T w celu zwalczania infekcji. Reakcjom często towarzyszy zastrzyk metaboliczny i gorączka, które mogą prowadzić do zmęczenia i ogólnego osłabienia układu odpornościowego.
Nieleczone tkanki nieleczone tracą unaczynienie, co oznacza, że tracą przepływ krwi, a tym samym zaczynają umierać. Kiedy tak się dzieje, martwica nazywa się gangreną, stanem, w którym tkanka ostatecznie umiera i musi zostać usunięta, aby zapobiec rozszerzaniu się martwicy.
Kiedy apoptoza jest niezdrowa
Apoptoza staje się nienormalna tylko wtedy, gdy procesy komórkowe utrzymujące ciało w równowadze albo powodują zbyt wiele śmierci komórek, albo powodują zbyt mało. Uważa się, że wiele chorób autoimmunologicznych, takich jak dystrofia mięśniowa i choroba Alzheimera, wiąże się z nadmierną apoptozą, powodującą śmierć komórek mięśniowych lub nerwowych przed upływem czasu. Komórki, które rosną bez kontroli, co oznacza, że apoptoza nie występuje wystarczająco często, zwykle prowadzą do nowotworów, które same mogą stać się rakowe.
Ogólne przyczyny apoptozy i martwicy
Istnieją trzy mechanizmy powodujące śmierć komórki:
- Generowane przez siebie sygnały w komórce, które mogą wynikać z wieku, infekcji, nieregularnej mitozy (podziału komórki) lub z innych przyczyn. Mechanizm ten jest znany jako wewnętrzny lub mitochondrialny szlak, podczas gdy następujące dwa rodzaje śmierci komórki są ścieżkami zewnętrznymi.
- Wyzwalanie aktywatorów śmierci, receptorów na powierzchni komórki, które reagują na sygnały zewnętrzne, takie jak hormony lub inne przekaźniki chemiczne.
- Zewnętrzne wyzwalanie przez reaktywne formy tlenu, takie jak wolne rodniki, które są niebezpieczne dla organizmu.
Ogólnie apoptoza jest częścią życia, kontynuacją cyklu komórkowego zapoczątkowanego przez mitozę. Jednak apoptozę mogą wywoływać różne szkodliwe bodźce, takie jak ciepło, promieniowanie, brak tlenu (niedotlenienie), leki i uraz. W takich przypadkach apoptoza usuwa ciało z uszkodzonych komórek lub komórek, które nie mogą już normalnie funkcjonować i pomaga leczyć uszkodzone obszary. Wyższe stopnie uszkodzenia z tych samych bodźców mogą prowadzić do martwicy. Na przykład łagodne oparzenie może spowodować mały pęcherz, który goi się w ciągu tygodnia, ale oparzenie trzeciego stopnia spowoduje martwicę w dotkniętym obszarze.
Apoptozę mogą również wywoływać zmiany hormonalne i chemiczne w organizmie, proces najczęściej obserwowany w rozwoju embrionalnym. Zarówno układ odpornościowy, jak i nerwowy rozwijają się z dużą nadprodukcją komórek, które są redukowane przed urodzeniem w wyniku selektywnych procesów przeprowadzanych przez apoptozę. Na przykład płody rozwijają ręce i stopy bez pojedynczych cyfr; po uwolnieniu posłańca chemicznego tkankowa tkanka między palcami u rąk i nóg obumiera, oddzielając każdą cyfrę. Podobny proces zachodzi w przypadku różnicowania płciowego, ponieważ hormony kierują rozwojem płodu w celu stłumienia lub wyeliminowania niektórych tkanek i struktur na rzecz rozwoju innych. Z drugiej strony, jeśli podczas rozwoju płodu występuje martwica, często wymagana jest interwencja medyczna i może wystąpić deformacja lub poronienie.
Rodzaje martwicy i ich przyczyny
W martwicy śmierć komórki jest zwykle spowodowana nagłym i niekontrolowanym pęknięciem opartym na dwóch mechanizmach:
- Zakłócenia w zaopatrzeniu komórki w energię (krew, osocze, tlen itp.).
- Bezpośrednie uszkodzenie błony komórkowej.
Martwica jest podzielona na pięć sposobów, w zależności od przyczyny:
- Zakażenia bakteryjne lub grzybicze mogą powodować martwicę upłynniającą. Jest to martwica, która obejmuje upłynnioną masę martwej tkanki zwaną „ropą”.
- Martwica, która powstaje z denaturowanych białek, które utrudniają prawidłowe krążenie, nazywa się martwicą koagulacyjną. Ten typ występuje najczęściej w sercu po zawale, a także w nerkach i nadnerczach.
- Zakażenia grzybicze i prątkowe, takie jak gruźlica, mogą powodować martwicę gazową. Ta kombinacja martwicy upłynniającej i koagulacyjnej jest powodowana przez martwe komórki, które nie są całkowicie trawione przez mikrofagi; pozostawiają ziarniste pozostałości, które utrudniają krążenie.
- Martwica występująca tylko w tkance tłuszczowej nazywa się martwicą tłuszczową. Najczęstszą postacią tej martwicy jest zapalenie trzustki, ciężkie zapalenie trzustki.
- Złogi antygenów i przeciwciał w połączeniu z fibryną mogą przylegać do tętnic i ostatecznie blokować je oraz niszczyć ich strukturę. Nazywa się to martwicą fibrynoidów.
Leczenie
Apoptozę i martwicę traktuje się na bardzo różne sposoby, przede wszystkim w oparciu o fakt, że jeden proces jest często normalny, a drugi jest ewidentnie nieprawidłowy.
Chociaż znaczna część procesu apoptozy jest zidentyfikowana, mechanizmy i kaskada aktywacji nie są jeszcze w pełni poznane. Badania nad szlakami są szeroko rozpowszechnione i rozwijają się, ponieważ odkrycia kliniczne mają bezpośrednie zastosowanie w chorobach autoimmunologicznych, takich jak choroba Parkinsona, Huntingtona, stwardnienie zanikowe boczne i HIV / AIDS, a także prawie wszystkie rodzaje raka. Ponieważ apoptoza jest procesem zdrowia i choroby, im bardziej jest to zrozumiałe, tym większe są szanse na opracowanie skuteczniejszych i lepiej ukierunkowanych terapii. We wszystkich przypadkach nieleczona martwica jest niebezpieczna i może prowadzić do śmierci.
W przypadku chorób autoimmunologicznych, w których apoptoza powoduje zbyt wiele śmierci komórek, leczenie polega na hamowaniu wyzwalaczy kaspazy lub zmniejszaniu zewnętrznych czynników wyzwalających, które mogą wywoływać zwiększone samobójstwa na komórkach. W przypadku raka potrzebne jest coś przeciwnego, więc leczenie w celu wywołania apoptozy w komórkach nowotworowych, czyniąc komórki bardziej podatnymi na leki i promieniowanie, jest kluczową częścią większości terapii. Obiecujące nowe leczenie obejmuje ogólny związek kwas dichlorooctowy (DCA), który okazał się wysoce skuteczny w „wzniecającej” apoptozie w niektórych nowotworach nowotworowych.
Typowe metody leczenia martwicy to:
- Antybiotyki / NLPZ: zwalczają zakaźną i zapalną naturę martwicy i często stanowią pierwszą linię obrony przed jej uszkodzeniem. W skrajnych przypadkach można przepisać leki immunosupresyjne w celu zmniejszenia odpowiedzi zapalnej.
- Oczyszczanie: usuwanie martwej tkanki, od prostego czyszczenia obszaru do operacji, w tym amputacji. Larwy much (robaki) są również dość skutecznie stosowane w niektórych formach oczyszczania.
- Przeciwutleniacze: mogą być stosowane w leczeniu wewnętrznych tkanek martwiczych, najczęściej związanych z niedokrwieniem, końcowym wynikiem utraty unaczynienia tkanki serca po zawale (zawał serca).
Występowanie
Ponad 50 miliardów komórek naturalnie umiera każdego dnia w dorosłym ludzkim ciele, apoptoza jest bardzo powszechna i zazwyczaj łagodna, jeśli nie całkowicie korzystna. Dla porównania, nekroza jest stosunkowo rzadka, a stopień śmierci komórkowej zależy w dużej mierze od tego, czy stosuje się skuteczne leczenie, takie jak antybiotyki i leki przeciwzapalne..
Bibliografia
- Apoptoza - Strony biologii Kimball
- Apoptoza: przegląd programowanej śmierci komórki - Patologia toksykologiczna
- Martwica: specyficzna forma programowanej śmierci komórki? - ScienceDirect
- Zaprogramowana śmierć komórki - NIH.gov
- Wikipedia: Apoptosis
- Wikipedia: martwica
