Apoptose (Griekse apoptose - bladval) is een proces van geprogrammeerde celdood, het is een volledig natuurlijk fenomeen dat de verwijdering van abnormale, beschadigde en gebruikte cellen uit het lichaam mogelijk maakt. Het is de moeite waard om erachter te komen wat het precies is, of apoptose schadelijk is, wanneer het optreedt en welke processen er toe leiden.
Inhoudsopgave:
- Initiatie van apoptose
- Het verloop van apoptose
- Apoptose-controle
- Apoptose en ziekten
Apoptose is een fysiologisch, natuurlijk proces dat continu verloopt in elk gezond organisme, het is essentieel voor het goed functioneren van het organisme. Dankzij apoptose heeft het lichaam de mogelijkheid om het aantal en de kwaliteit van cellen te beheersen. Dit proces, dat bekend staat als geprogrammeerde celdood, leidt tot de eliminatie van beschadigde, geïnfecteerde of onnodige cellen, waardoor een evenwicht ontstaat tussen de vorming van nieuwe cellen en de vernietiging van oude cellen.
Aandoeningen tijdens apoptose hebben een zeer negatief effect, er zijn ziekten waarvan de preventie en behandeling erg moeilijk zijn - kanker, auto-immuunziekten. Misschien zullen nieuwe behandelmethoden die het proces van apoptose in kankercellen mogelijk maken, een effectieve behandelingsmethode worden.
Het totale aantal cellen in het lichaam is strikt bepaald en constant, elke langdurige verandering in hun aantal kan een negatieve invloed hebben op onze gezondheid, daarom streeft het lichaam naar een evenwicht tussen de vernietiging van cellen en de vorming van nieuwe. Het celdoodproces kan op verschillende manieren plaatsvinden, waarvan de belangrijkste zijn:
- Necrose (necrose) - wordt veroorzaakt door externe factoren: chemisch, mechanisch, fysisch. Het is een pathologisch, abnormaal proces waarover het lichaam geen controle heeft. Gaandeweg worden hele groepen cellen vernietigd en het gevolg van deze schade is de ontwikkeling van het ontstekingsproces.
- Apoptose (geprogrammeerde celdood) is heel anders, het proces is volkomen normaal, fysiologisch, eencellig en essentieel in een normaal functionerend organisme.
- Autofagie - houdt in dat de cel zichzelf verteert door zijn eigen enzymen.
Ondanks zijn negatieve impact is apoptose een normaal, regelmatig verschijnsel, het is gericht op het welzijn van het hele organisme, waardoor inefficiënte, versleten cellen door nieuwe kunnen worden vervangen. De verwijderde cellen zijn voornamelijk cellen die gevaarlijk kunnen worden voor de gastheer, bijvoorbeeld kanker of neoplastisch.
Apoptose helpt dus om de homeostase te behouden, d.w.z. de balans van het organisme. Het proces van geprogrammeerde celdood is een zeer complex fenomeen, waarbij tientallen enzymen en eiwitten betrokken zijn. Het tijdstip van optreden is ook niet toevallig, het wordt bepaald door vele signaalroutes die worden geactiveerd als gevolg van celbeschadiging: de organellen of het genetisch materiaal.
Lees ook: Martwica - wat is het? Soorten necrose
Initiatie van apoptose
De activering van apoptose is geassocieerd met de activering of remming van de werking van bepaalde eiwitten (pro en anti-apoptotisch) die constant in de cel aanwezig zijn. De manier waarop het proces plaatsvindt, hangt af van het type en de stimulus die apoptose veroorzaakt. Initiatie is de eerste, initiële fase, waarin de signaalroutes die leiden tot de ontwikkeling van het proces van geprogrammeerde dood worden geactiveerd.
De belangrijkste daarvan is de zogenaamde interne route, waarin mitochondriën een dominante rol spelen, en de externe route, zijn triggers zijn signalen van buiten de cel:
- tekort aan groeifactoren, hormonen
- toename van de concentratie van sommige cytokines (moleculen geproduceerd door lymfocyten)
- interacties met naburige cellen
- fysieke factoren
- tekort aan voedingsstoffen.
In het geval van de extrinsieke route werken omgevingsstimuli in op receptoren in het celmembraan (de zogenaamde doodsreceptoren), die een cascade van intracellulaire signalen veroorzaken die tot apoptose leiden.
In het geval van de intrinsieke route spelen mitochondriën een sleutelrol. Na hun schade door verschillende factoren, worden pro-apoptotische eiwitten tot expressie gebracht in deze organellen, die op hun beurt de functie van de mitochondriën beschadigen en energieproductie verhinderen.
Bovendien veroorzaakt deze schade de afgifte van een eiwit uit het mitochondrion - cytochroom, wat bijdraagt aan een toename van de concentratie van calciumionen in de cel. Het verhogen van de hoeveelheid van dit ion is een trigger van apoptose.
Het verloop van apoptose
De overgang van een cel naar apoptose kan worden herkend aan de scheiding van anderen en is de eerste stap in dit proces. Het is het gevolg van elektrolytverschuivingen, uitdroging van de cel en veranderingen in zijn vorm. Vervolgens wordt de celkern gefragmenteerd en worden de zogenaamde apoptorische lichaampjes gevormd, dit zijn celresten die worden opgenomen door naburige cellen of worden "opgegeten" door macrofagen. Een dergelijk verloop van apoptose zorgt ervoor dat de cel "stil" wordt verwijderd, en veroorzaakt niet de ontwikkeling van een algemene reactie - ontsteking.
Zoals gezegd zijn er verschillende enzymen bij dit proces betrokken: caspasen die eiwitten in de kern en het cytoplasma verteren, transglutaminasen en endonucleolytische enzymen die verantwoordelijk zijn voor het knippen van DNA. Het verloop van het gehele vernietigingsproces (apoptose-uitvoering) kan in verschillende fasen worden verdeeld:
1. De controlebeslissingsfase - deze bestaat uit het verzenden van informatie naar de celkern over de activering van herstelmechanismen of het weglaten ervan en het begin van het celdesintegratieproces. Caspasen, BID- en BAX-eiwitten nemen deel aan dit proces en T-lymfocyten geven granzymes af in de cellen, die onder andere calciumionen afgeven die apoptose stimuleren.
2. Uitvoerende fase - in deze fase ontwikkelen caspasen hun volledige functie - ze vernietigen cellulaire eiwitten - structureel en enzymatisch:
- DNA-polymerase en DNA-kinase, waardoor reparatie van nucleïnezuren wordt voorkomen
- lamellen, die het kernmembraan beschadigen.
In deze fase vindt de uitdroging van de cel plaats, verdere veranderingen in vorm en grootte, DNA-fragmentatie (door endonuclease), vervolgens celfragmentatie en de vorming van apoptotische lichamen. Deze caspasen zijn intracellulaire enzymen die eiwitten op specifieke plaatsen knippen - een bepaalde reeks aminozuren. Hun activering gebeurt op een lawine-achtige manier - de geactiveerde caspase activeert de volgende.
Interessant is dat, ondanks de afbraak van veel cellulaire eiwitten, cellulaire organellen onbeschadigd blijven en volledig doordringen in apoptorische lichamen.
3. De opruimfase is gebaseerd op fagocytose, dat wil zeggen absorptie van celresten, meestal door de fantoomcellen - macrofagen.
Apoptose-controle
Apoptose is een strikt gereguleerd proces - zowel het begin als het verloop ervan. De controle is voornamelijk de Bcl-2-familie van eiwitten, ze omvatten anti-apoptotische eiwitten - ze gaan de ontwikkeling van apoptose tegen (bijv.Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) en pro-apoptotisch - waardoor het voorkomen ervan wordt bevorderd door het mitochondriale membraan te beschadigen (Bid, Bak, Slecht).
De expressie of activiteit van deze eiwitten hangt af van de omstandigheden waarin de cel aanwezig is, en ook van zijn toestand - als de schade groot is of de externe omstandigheden niet gunstig zijn, worden pro-apoptotische eiwitten geactiveerd.
Onder normale omstandigheden domineren en remmen anti-apoptotische eiwitten het proces van geprogrammeerde celdood. Bovendien is bewezen dat apoptose ook wordt gecontroleerd door genen, waaronder het p53-gen, dat behoort tot de pro-apoptotische factoren. Zijn product, het p53-eiwit, brengt het proces van suïcidale celdood op gang als de schade aan het genetisch materiaal zo ernstig is dat het DNA niet kan worden hersteld.
Daarom wordt dit eiwit soms de "bewaker van het genoom" genoemd omdat het bepaalt of een cel de celdeling stopt om de opgetreden schade te herstellen, of dat het apoptose zal ondergaan.
Apoptose en ziekten
Het is bewezen dat de onbalans tussen de vorming van nieuwe cellen en de eliminatie van oude cellen de oorzaak is van vele ziekten, daarom is cellulaire controle van apoptose buitengewoon belangrijk, en de verstoring ervan kan zeer ernstige gevolgen hebben.
Als cellen resistent zijn tegen de dood door apoptose, kan kanker of een auto-immuunziekte (bijv. Reumatoïde artritis) ontstaan. In beide gevallen ondergaan zieke cellen het apoptotische proces niet, ze zijn ertegen "resistent" vanwege genetische mutaties of abnormale activiteit van pro- en anti-apoptotische eiwitten. Aan de andere kant kunnen overmatige therapietrouw en eliminatie van te veel cellen leiden tot degeneratieve ziekten en orgaanschade.
Momenteel getest, werken de nieuwste oncologische geneesmiddelen in het stadium van apoptose - het werkingsmechanisme is om de aanwezigheid van pro-apoptotische eiwitten te bevorderen - en bevordert het optreden van apoptose in tumorcellen. Radiotherapie en "standaard" chemotherapie werken op een vergelijkbare manier om apoptose te induceren. Beide behandelingen veroorzaken cellulaire stress die leidt tot tumorceldood. Helaas is een dergelijke therapie niet altijd effectief, omdat de activiteit van factoren die apoptose remmen niet zelden toeneemt in tumorcellen, wat het niet alleen moeilijk maakt om ze te bestrijden, maar ook leidt tot ongecontroleerde groei en vermenigvuldiging.
Lees ook: Ontwikkeling van kanker, of hoe kanker ontstaat
Aanbevolen artikel:
Tumorontwikkeling - hoe kanker zich vormt over de auteur
