CELLEDØD: TYPER OG DERES EGENSKABER - BIOLOGI - 2025

Den celledød er processen med ødelæggelse af de cellulære komponenter oplever alle levende organismer på forskellige stadier. I alle flercellede organismer skal der være en optimal balance mellem celledød og celleproliferation.

Celledød sker ved to hovedmekanismer: ved nekrose eller utilsigtet celledød og ved apoptose eller programmeret celledød. Hver mekanisme tilskrives en bestemt cellemorfologi.

Forskelle mellem apoptose og nekrose.

Kilde: Nationalt institut for alkoholmisbrug og alkoholisme (NIAAA)

Apoptose eller programmeret celledød omfatter en vej, der er meget reguleret af genetiske komponenter. Ofte når organismen oplever patologiske omstændigheder (for eksempel degenerative sygdomme), kan det apoptotiske program implementeres forkert, hvilket resulterer i unødig celleødelæggelse.

Programmeret celledød er en vigtig komponent i udviklingsveje og homeostase (kontrol mellem celledød og spredning) generelt.

Tilfældig celledød eller nekrose er den anden type celledød. Det præsenterer radikale forskelle, hvis vi sammenligner det med apoptose. Dette fænomen opstår, når celler udsættes for et ugunstigt eller ekstremt miljø, hvilket resulterer i skade på cellestrukturer.

Programmeret celledød eller apoptose

Historisk perspektiv

I 1972 blev udtrykket apoptose brugt for første gang. Det optrådte i en klassisk videnskabelig artikel skrevet af forfatterne Kerr, Wyllie og Currie. For Kerr et al. Beskriver udtrykket apoptose en markant morfologisk form for celledød.

Selvom disse træk allerede var blevet detaljeret flere gange, er disse forfattere de første til at give fænomenet et navn.

Definition

En multicellulær organisme består af flere celler, der skal etablere forbindelser med hinanden. Samfundet skal holdes strengt organiseret, og dette opnås ved at etablere en kontrol mellem spredning af nye celler og eliminering af allerede tilstedeværende celler.

På denne måde gennemgår celler, der af flere årsager ikke længere er nødvendigt, en slags molekylær "selvmord" kaldet apoptose.

Programmeret celledød er et normalt fysiologisk fænomen. Det involverer kontrolleret eliminering af visse celler. Denne mekanisme er vigtig for at holde voksne væv fungerer korrekt. Det spiller også en rolle i udviklingen af ​​embryoet.

Funktioner

Oprethold balancen i spredning

Hovedmålet med den programmerede celledød er at opretholde balancen i celleproliferation. For eksempel elimineres næsten 5 x 10 ¹¹ erytrocytter eller blodlegemer i vores krop dagligt gennem celledød.

Beskyt celler

Derudover tillader det etablering af en beskyttelsesmekanisme mod celler, der potentielt kan påvirke kroppen. I tilfælde af celler, der har været ofre for en virusinfektion, dræbes de normalt af programmeret celledød. Virussen vil således ikke kunne fortsætte med at sprede sig inden i værten.

Programmeret celledød eliminerer ikke kun celler inficeret med eksterne patogener, det er også i stand til at udelukke celler i organismen, der udgør skade på det genetiske materiale. I dette tilfælde elimineres cellerne, der bærer mutationer, der er skadelige for organismen.

I det tilfælde, hvor udviklingen af ​​disse unormale celler kan fortsætte, og mekanismerne for celledød ikke virker, kan tumorer og udviklingen af ​​forskellige typer kræft forekomme.

Koordinere udviklingen af ​​embryoet

Programmeret celledød spiller en afgørende rolle i udviklingen af ​​et embryo. Under dannelsen af ​​det samme skal flere unødvendige celler fjernes.

For eksempel er det ansvarligt for at eliminere væv i larver hos organismer, der gennemgår metamorfose: larver og amfibier. Derudover er nogle unge former karakteriseret ved at have membraner mellem fingrene, der er karakteristiske for vandlevende liv.

Når organismen bliver voksen, forsvinder disse membraner, da cellerne, der komponerer den, gennemgår en programmeret celledødbegivenhed. Generelt former apoptoseprocessen lemmer af mennesker og mus: skovlformede strukturer, der slutter med velformede cifre.

Under udviklingen af ​​pattedyr deltager programmeret celledød i dannelsen af ​​nervesystemet. Når kroppen udvikler sig, produceres et for stort antal nerveceller, som senere fjernes ved programmeret celledød.

De neuroner, der overlever (ca. 50%) opretter korrekte forbindelser med målcellerne. Når forbindelsen, der er etableret, er korrekt, begynder udskillelsen af ​​en række vækstfaktorer, der muliggør overlevelse af cellen, da den hæmmer celledødsprogrammet.

Cellulære egenskaber ved apoptose

Under programmeret celledød udviser cellen en bestemt fænotype. Det første, der kan skelnes, er kromosomal DNA-fragmentering.

I dette tilfælde sker der opdeling af nukleosomer, strukturer dannet af DNA og proteiner. Ved kondensation af kromatin brydes kernen i små stykker.

Når processen fortsætter, falder cellen markant i størrelse. I sidste ende bryder cellen op i flere segmenter omgivet af cellemembranen. Hver af disse stykker er kendt som apoptotiske kropper.

Senere er celler i immunsystemet kaldet makrofager ansvarlige for at genkende og fagocytisere disse døende strukturer.

Således forsvinder "liget" af cellen, der gennemgår apoptose, effektivt fra den organisme, som den hørte til - i modsætning til hvad der sker, når cellen dør af skade. I sidstnævnte scenarie kvælder cellerne og lyser til sidst, hvilket betænder det pågældende område.

Under apoptose forekommer skader i mitokondrierne, kendetegnet ved frigivelse af en række molekyler, der stimulerer dødsmekanismen, såsom cytokrom c, Smac / Diablo-proteinerne.

Genetiske aspekter

Den strenge regulering af programmeret celledød forekommer takket være den genererede funktion af forskellige gener.

De første undersøgelser relateret til den genetiske mekanisme for apoptose blev udført i nematoden Caenorhabditis elegans. I denne organisme blev 3 gener relateret til udførelse og regulering af hele den apoptotiske proces identificeret.

Hos pattedyr blev gener, der meget lignede nematode, fundet. Derfor har de været meget konserverede enheder gennem hele evolutionen.

Ced-3 er eksemplet på en familie bestående af mere end et dusin proteaser (enzymer, der hydrolyserer proteiner), kendt under navnet caspases.

I tilfælde af programmeret død hydrolyserer caspaser mere end 100 proteiner, der findes i den pågældende celle. Blandt målproteinerne for caspaser finder vi DNAase-hæmmere, der forårsager nedbrydning af DNA i cellekernen.

Caspases er også ansvarlige for brud på kernelaminaen, hvilket fører til fragmentering af kernen og cytoskelettet generelt. De umiddelbare konsekvenser af alle disse nedbrydningsbegivenheder er cellefragmentering.

Udløsning af apoptose

Der er en række stimuli, der udløser apoptotiske mekanismer. Disse stimuli kan være fysiologisk eller patologisk. Interessant nok reagerer ikke alle celler på samme måde på stimuli.

Bestråling og medikamenter, der bruges til kræftbehandling (kemoterapi) resulterer i apoptose fra en vej kaldet den p53-afhængige vej.

Nogle hormoner, såsom kortikosteroider - hormoner fra gruppen af ​​steroider og derivater - kan føre til den apoptotiske vej i nogle celler. De fleste celler påvirkes dog ikke af dets tilstedeværelse.

Tilfældig celledød eller nekrose

Definition

Utilsigtet celledød eller nekrose opstår, når celler udsættes for et ugunstigt miljø, der forårsager alvorlig skade på cellestrukturer.

Disse faktorer, der forårsager traumer, inkluderer meget høje eller meget lave temperaturer, unormale iltniveauer, eksponering for toksiner, eksponering for reaktive iltmetabolitter, ernæringsmangel, unormale pH-niveauer, blandt andre.

Forskellige medicinske tilstande involverer nekrose, herunder neurodegenerative sygdomme, såsom Alzheimers sygdom, Huntingtons sygdom, Parkinsons sygdom, amyotrofisk lateral sklerose og epilepsi.

Selvom den nekrotiske proces er involveret i forskellige medicinske tilstande, er mekanismen bag begivenheden ikke blevet fuldt ud belyst. Historisk set er nekrose blevet betragtet som kaotiske reaktioner, der ødelægger cellen.

Nuværende bevis fra Caenorhabditis elegans og Drosophila-organismer har imidlertid tvivlet på denne 'dogme'.

Forskellige celletyper, der gennemgår nekrose, udviser meget specifikke morfologiske celleegenskaber som respons på skader, hvilket antyder, at der er et centralt eksekveringsprogram for nekrose.

Den komplette og detaljerede forståelse af den nekrotiske proces kan føre til udvikling af nye metoder til bekæmpelse af sygdomme, der involverer nekrotisk celledød.

Cellulære egenskaber ved nekrose

Som ved apoptose har nekrose karakteristiske morfologiske træk. Desuden er disse helt forskellige fra hvad vi observerer i en celle, der dør ved den apoptotiske vej.

Døden er ledsaget af signifikant betændelse i cellen, dannelse af vakuoler i cytoplasmaet, distention af det endoplasmatiske retikulum, blærer af cytoplasma, kondensation af mitokondrier, opdeling og udgydelse af ribosomer, brud på membraner, betændte lysosomer og ødelagt blandt andre.

Nekrose er en "passiv" proces, da den ikke kræver yderligere proteinsyntese, energikravet for, at det forekommer, er minimalt, og det har ikke nogen yderligere homeostatisk reguleringsmekanisme.

mekanismer

De skader, der er forårsaget i en nekrotisk celle, kan formidles af to hovedmekanismer: interferens af energiforsyningen og direkte skade på cellen af ​​de ovennævnte faktorer.

Sammenligning mellem apoptose og nekrose

Forskelle

Processkontrol: Sammenlignende er apoptose en meget kontrolleret aktiv proces, mens nekrose er en toksisk proces, hvor cellen er et passivt offer for en energiuafhængig dødstilstand. Som vi nævnte, har de nuværende beviser tvivl om ikke-regulering af nekrose.

Dødssted: Normalt forekommer apoptose i en enkelt celle eller i en lille celleklynge, mens nekrose forekommer i et kontinuum af celler.

Plasmamembrantilstand: Ved apoptose forbliver cellemembranen intakt, og cytoplasmaet bevarer apoptotiske kropper. Ved nekrose sprænger plasmamembranen, og cytoplasmaet frigøres.

Inflammatoriske processer: ved apoptose observeres ingen type betændelse, mens inflation er en af ​​de mest slående egenskaber ved nekrose. Tabet af membran og cellulær integritet sender kemotaktiske signaler, der rekrutterer cellulære midler relateret til den inflammatoriske proces.

Kan du skelne mellem apoptose og nekrose?

Hvad afhænger det af, om en celle dør af apoptose eller nekrose? En række faktorer er involveret i denne beslutning, herunder dødsignalets art, typen af ​​væv, det drejer sig om, organisationens udviklingstilstand, blandt andre.

Ved hjælp af konventionelle histologiteknikker er det ikke let at skelne mellem væv, der dør fra apoptose eller fra nekrose. De morfologiske resultater af død produceret af de nekrotiske og apoptotiske veje adskiller sig i flere henseender og overlapper hinanden i andre.

Beviserne indikerer, at apoptose og nekrose repræsenterer et morfologisk udtryk for en delt biokemisk vej kaldet apoptose-nekrose kontinuum. For eksempel er to faktorer involveret i omdannelsen af ​​apoptosevejen til nekrose: nedsat tilgængelighed af caspaser og ATP i cellen.

Cytotoksisk død

I multicellulære organismer er der specifikke typer celler, der hører til immunsystemet - eller sekreterne de producerer - der er giftige for andre celler.

Disse celler er ansvarlige for at initiere veje, der er ansvarlige for ødelæggelse af målceller (som kan være en celle inficeret af et patogen eller en kræftcelle). Forfatterne foretrækker imidlertid ikke at medtage nogen af ​​de to nævnte kategorier (nekrose eller apoptose), da det ikke forekommer gennem en specifik mekanisme.

Tag det specifikke tilfælde af celledød, der er formidlet af en celletype kaldet cytotoksisk CD8 ⁺ T-lymfocytter. I dette eksempel kombinerer cellen aspekter af både utilsigtet og programmeret celledød.

Referencer

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Væsentlig cellebiologi. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE & Hausman, RE (2000). Cellen: en molekylær tilgang. Washington, DC: ASM-presse.
3. Elmore, S. (2007). Apoptose: en gennemgang af programmeret celledød. Toksikologisk patologi, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH, & Pawlina, W. (2006). Histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Død ved nekrose. Ukontrollerbar katastrofe, eller er der orden bag kaoset? EMBO rapporter, 3 (7), 604-9.