HVAD ER KARYOLYSE? - MEDICIN - 2025

Den karyolysis er en af de ændringer identificeret i kernerne i celler, når disse dør af en noxa eller ekstern skade, såsom på grund af hypoxi (iltmangel forsyning) eller giftige stoffer.

Navnet stammer fra den græske karyon, der betyder "kerne" og lysis, som kan fortolkes som "dæmpning" eller opløsning "; derfor betyder udtrykket karyolyse bogstaveligt talt "udstrømning af kernen."

Dette fænomen forekommer i nekrofanerosetrinnet, såsom pyknose og karyorrhexis, og det kan være den eneste nukleære ændring eller være inkluderet i et kontinuum, der begynder med pyknose, passerer gennem karyorrhexis og slutter i karyolyse.

Ligesom ved karyorrhexis foregår den nukleare ændring forud for de cytoplasmatiske ændringer, og processen som helhed ledsages af betændelse i den ekstracellulære matrix, noget karakteristisk for nekrose, og som kan betragtes som en grundlæggende forskel med apoptose, hvor der er den inflammatoriske komplement.

Karyolyse forekommer på grund af virkningen af ​​nukleare enzymer, der under normale forhold hjælper med at slappe af og fragmentere DNA, så det kan transkriberes, men som under betingelser for celledød på grund af noxa (nekrose) begynder at nedbryde kernen i sin helhed.

Kerneenzymer

Enzymerne i cellekernen er multiple og meget specifikke og er afgørende for fysiologien af ​​DNA og RNA.

Da generne og kromosomerne er struktureret, danner chromatin, er det praktisk talt umuligt for DNA-transkription og replikation at finde sted, da det er en kontinuerlig kæde, ekstremt lang og med en meget kompleks tredimensionel rumlig konformation.

For at lette processen med replikation og transkription "skærer" nukleare enzymer det DNA-fragment, der skal transkriberes, hvilket gør det muligt for RNA at blive koblet til en lineær kæde af deoxyribonukleinsyre med en meget klar start og slutning.

Også kendt som "phosphodiesteraser" er nukleare enzymer i stand til at spalte phosphodiesterbindinger, nøglestykker i strukturen af ​​nukleinsyrer, mens de også regulerer de intracellulære niveauer af cyklisk AMP og GMP.

Klassificering af nukleare enzymer

Afhængigt af det sted, hvor endonukleaser udøver deres virkning, klassificeres de i to brede kategorier: nukleaser og ligaser.

Indtil nu er virkningerne af nuclease-enzymer, der er ansvarlige for at "skære" stykker DNA for at muliggøre deres replikation, nogenlunde beskrevet, men når transkriptionen af ​​et DNA-fragment er afsluttet, skal det integreres igen i af den store streng af deoxyribonukleinsyre, som den hører til, og også at gøre den i en bestemt position.

Det er her "ligaser" kommer i spil, hvor enzymer, der er i stand til at "klæbe" i stedet for en DNA-streng, der tidligere er spaltet af phosphodiesteraser.

Den delikate balance mellem nukleaser og ligaser tillader, at det genetiske materiales integritet opretholdes, så når aktiviteten af ​​det ene enzym overstiger det andet, kan der forudsiges problemer.

Typer af nukleaser

For at forstå fosfodiesterasens rolle i karyolyse er det vigtigt at kende de forskellige typer, der findes, da de er ansvarlige for hele processen.

I denne forstand har ligaserne praktisk talt ingen rolle, faktisk er deres aktivitet annulleret, hvilket gør det umuligt at vende processen initieret af nukleaserne.

Afhængigt af det sted, hvor nukleaser udøver deres handling, er de således opdelt i:

- Endonukleaser

- Eksonukleaser

- Begrænsning endonukleaser

Foruden de enzymer, der er i stand til at spalte DNA (også kendt som DNaser), er der i kernen også enzymer med evnen til at "skære" og model RNA-segmenter, disse er kendt som ribonukleaser eller RNaser.

Selvom disse enzymer er vigtige i den normale fysiologi af cellen, spiller de under nekrose-processen en sekundær rolle.

endonukleaser

Endonukleaser er enzymer, der er i stand til at skære DNA-kæder væk fra deres frie ende, dvs. at de er i stand til at adskille DNA på ethvert tidspunkt i kæden.

Endonukleaser kan skære DNA tilfældigt i en hvilken som helst region uden at matche en bestemt nukleotidsekvens.

Begrænsning endonukleaser

Restriktionsendonukleaser er en meget speciel type endonukleaser, der er i stand til at identificere en specifik basesekvens for at skære DNA-strengen på det specifikke punkt.

De er klassificeret i tre grupper: Type I, Type II og Type III.

Endonukleaser af type I-restriktion kræver, at ATP fungerer (således forbruger energi) og er i stand til at spalte op til 1000 basepar fra genkendelsessekvensen.

Den enkleste version af restriktionsendonukleaser er på sin side Type II; I en proces, der ikke kræver energi, er disse enzymer i stand til at skære DNA i forskellige længder fra restriktionssekvensen.

Endelig skærer Type III-restriktionsendonukleaser i en proces, der også forbruger energi (ATP), DNA-kæden i små fragmenter, der ikke overstiger 25 basepar fra genkendelsespunktet (restriktion).

exonukleaser

Endelig er exonukleaser de enzymer, der er i stand til at skære DNA fra en fri ende af kæden, dvs. de er specialiserede enzymer i lineære DNA-kæder, der tidligere er spaltet af endonucleaser.

Således henviser udtrykket ENDOnuclease til enzymets evne til at skære DNA-strengen inde (ENDO = indeni), mens EXOnuclease indikerer, at enzymet kun kan skære DNA i den frie ende (EXO = udenfor).

Den synkroniserede og harmoniske aktivitet af alle disse enzymer tillader de komplekse processer med genetisk replikation og transkription; Under nekrose går denne balance imidlertid tabt, og DNA'et begynder at fragmentere, indtil kun dets frie og uorganiserede basiske komponenter er tilbage, hvilket er synonymt med celledød.

Patofysiologi for karyolyse

Når man kender det store antal enzymer, der er til stede i kernen, såvel som den måde, hvorpå de udøver deres funktion, er det ikke vanskeligt at udlede patiopysiologien for karyolyse.

Alt begynder som et tab af homeostase mellem nukleaseenzymer og ligaser, idet virkningen af ​​sidstnævnte er langt overskredet af førstnævnte; det vil sige, mere DNA ødelægges end der kan repareres.

I første omgang skærer endonukleaser en lang DNA-kæde i små fragmenter, som derefter reduceres yderligere med andre endonukleaser.

Endelig lyseres de kortere fragmenter fra deres ender med exonukleaserne, indtil der ikke er spor af organiseret nukleart materiale, som blev enzymatisk dekomponeret.

Resultater fra lysmikroskopi

Ved lysmikroskopi forekommer celler, der har gennemgået karyolyse, helt lyserøde (eosinofile), hvilket gør det umuligt at identificere nukleart materiale farvet lilla.

I nogle tilfælde kan en evanescerende plet eller "spøgelse" ses i det område, hvor cellekernen engang var, men generelt vil den dominerende farve være lyserød, fordi der ikke er flere organiserede nukleare strukturer, der er i stand til at fange hæmatoxylin.

Referencer

1. Van Cruchten, S., & Van Den Broeck, W. (2002). Morfologiske og biokemiske aspekter af apoptose, onkose og nekrose. Anatomi, histologi, embryologi, 31 (4), 214-223.
2. Parafiniuk, M. (1998). Fænomen af ​​karyolyse i cytophotomorphometriske undersøgelser. I Annales Academiae Medicae Stetinensis (s. 1-87).
3. Tolbert, PE, Shy, CM, & Allen, JW (1992). Mikronukler og andre nukleare anomalier i bukkalspreder: metodeudvikling. Mutationsforskning / miljømutagenese og beslægtede emner, 271 (1), 69-77.
4. Levin, S., Bucci, TJ, Cohen, SM, Fix, AS, Hardisty, JF, Legrand, EK,… & Trump, BF (1999). Nomenklaturen for celledød: henstillinger fra et ad hoc-udvalg fra Society of Toxicologic Pathologs. Toksikologisk patologi, 27 (4), 484-490.
5. Zabiti, S. (2002). Ændring af ionisk homeostase under metabolisk hypoxi-induceret celleskade. Roll af monovalente ioner (doktorafhandling, Granada Universitet).