CELLEDØD: TYPER OG DERES EGENSKAPER - BIOLOGI - 2026

Den celledød er prosessen med ødeleggelse av cellulære komponenter opplever alle levende organismer på ulike stadier. I alle flercellede organismer må det være en optimal balanse mellom celledød og celledeling.

Celledød skjer ved to hovedmekanismer: ved nekrose eller utilsiktet celledød, og ved apoptose eller programmert celledød. Hver mekanisme tilskrives en bestemt cellemorfologi.

Forskjeller mellom apoptose og nekrose.
Kilde: Nasjonalt institutt for alkoholmisbruk og alkoholisme (NIAAA)

Apoptose eller programmert celledød omfatter en bane som er sterkt regulert av genetiske komponenter. Ofte når organismen opplever patologiske omstendigheter (for eksempel degenerative sykdommer), kan det apoptotiske programmet implementeres feil, noe som resulterer i unødig celleødeleggelse.

Programmerte celledød er en viktig komponent i utviklingsveier og homeostase (kontroll mellom celledød og spredning) generelt.

Utilsiktet celledød eller nekrose er den andre typen celledød. Det presenterer radikale forskjeller hvis vi sammenligner det med apoptose. Dette fenomenet oppstår når celler blir utsatt for et ugunstig eller ekstremt miljø, noe som resulterer i skade på cellestrukturer.

Programmerte celledød eller apoptose

Historisk perspektiv

I 1972 ble uttrykket apoptose brukt for første gang. Det dukket opp i en klassisk vitenskapelig artikkel skrevet av forfatterne Kerr, Wyllie og Currie. For Kerr et al. Beskriver begrepet apoptose en særegen morfologisk form for celledød.

Selv om disse trekkene allerede hadde blitt beskrevet flere ganger, er disse forfatterne de første til å gi fenomenet et navn.

Definisjon

En flercellet organisme består av flere celler som må etablere forbindelser med hverandre. Samfunnet må holdes strengt organisert, og dette oppnås ved å etablere en kontroll mellom spredning av nye celler og eliminering av celler som allerede er til stede.

På denne måten gjennomgår celler som av flere årsaker ikke lenger er nødvendig, en slags molekylær "selvmord" kalt apoptose.

Programmert celledød er et normalt fysiologisk fenomen. Det innebærer kontrollert eliminering av visse celler. Denne mekanismen er avgjørende for at voksent vev skal fungere som det skal. Det spiller også en rolle i utviklingen av embryoet.

Egenskaper

Oppretthold balansen i spredning

Hovedmålet med programmert celledød er å opprettholde balansen i cellens spredning. For eksempel, i kroppen vår, blir nesten 5 x 10 ¹¹ erytrocytter eller blodceller eliminert daglig gjennom celledød.

Beskytt celler

I tillegg tillater det å etablere en beskyttelsesmekanisme mot celler som potensielt kan påvirke kroppen. Når det gjelder celler som har vært utsatt for en virusinfeksjon, blir de vanligvis drept av programmert celledød. Dermed vil ikke viruset kunne fortsette å spre seg inne i verten.

Programmert celledød eliminerer ikke bare celler infisert av eksterne patogener, det er også i stand til å utelukke celler i organismen som gir skade på arvestoffet. I dette tilfellet blir cellene som bærer mutasjoner som er skadelige for organismen, eliminert.

I tilfelle hvor utviklingen av disse unormale cellene kan fortsette og mekanismene for celledød ikke virker, kan svulster og utviklingen av forskjellige typer kreft vises.

Koordinere utviklingen av embryoet

Programmerte celledød spiller en avgjørende rolle i utviklingen av et embryo. Under dannelsen av det samme må flere celler som er unødvendige, fjernes.

For eksempel er det ansvarlig for å eliminere vev i larver i organismer som gjennomgår metamorfose: larver og amfibier. I tillegg er noen ungdomsformer karakterisert ved å ha membraner mellom fingrene, karakteristiske for vannlevende liv.

Når organismen blir voksen, forsvinner disse membranene, siden cellene som komponerer den gjennomgår en programmert celledødhendelse. Generelt former apoptoseprosessen lemmene til mennesker og mus: spadeformede strukturer som slutter med velformede siffer.

Under utviklingen av pattedyr deltar programmert celledød i dannelsen av nervesystemet. Når kroppen utvikler seg, produseres et for stort antall nerveceller, som senere blir eliminert ved programmert celledød.

Nevronene som overlever (ca. 50%), har riktige forbindelser med målcellene. Når forbindelsen som er etablert er den indikerte, begynner sekresjonen av en serie vekstfaktorer som tillater overlevelse av cellen, siden den hemmer celledødsprogrammet.

Cellulære egenskaper ved apoptose

Under programmert celledød viser cellen en bestemt fenotype. Det første kjennetegnbare trekket er kromosomal DNA-fragmentering.

I dette tilfellet skjer nedbrytningen av nukleosomer, strukturer dannet av DNA og proteiner. Med kondensering av kromatin brytes kjernen i små biter.

Når prosessen fortsetter, avtar cellen betydelig i størrelse. I siste instans brytes cellen i flere segmenter omgitt av cellemembranen. Hver av disse brikkene er kjent som apoptotiske kropper.

Senere er celler i immunsystemet kalt makrofager ansvarlige for å gjenkjenne og fagocytisere disse døende strukturer.

Dermed forsvinner "liket" av cellen som gjennomgår apoptose effektivt fra organismen den tilhørte - i motsetning til hva som skjer når cellen dør av skade. I det sistnevnte scenariet svulmer cellene opp og lyserer til slutt, og betenner det aktuelle området.

Under apoptose oppstår skader i mitokondriene, karakterisert ved frigjøring av en serie molekyler som stimulerer dødsmekanismen, for eksempel cytokrom c, Smac / Diablo-proteiner, blant andre.

Genetiske aspekter

Den strenge reguleringen av programmert celledød skjer takket være den genererte funksjonen til forskjellige gener.

De første studiene relatert til den genetiske mekanismen for apoptose ble utført i nematoden Caenorhabditis elegans. I denne organismen ble 3 gener relatert til utførelse og regulering av hele den apoptotiske prosessen identifisert.

Hos pattedyr ble det funnet gener som ligner meget på nematoden. Derfor har de vært meget konserverte enheter gjennom hele evolusjonen.

Ced-3 er eksemplet på en familie som består av mer enn et dusin proteaser (enzymer som hydrolyserer proteiner), kjent under navnet caspases.

Under programmert død hydrolyserer caspaser mer enn 100 proteiner som er funnet i den aktuelle cellen. Blant målproteinene til caspaser finner vi DNAase-hemmere, som forårsaker nedbrytning av DNA i cellekjernen.

Caspases er også ansvarlige for brudd på kjernelaminaen, noe som fører til fragmentering av kjernen og cytoskjelettet generelt. De umiddelbare konsekvensene av alle disse nedbrytningshendelsene er cellefragmentering.

Utløser apoptose

Det er en serie stimuli som utløser apoptotiske mekanismer. Disse stimuli kan være fysiologiske eller patologiske. Det er interessant at ikke alle celler reagerer på samme måte på stimuli.

Bestråling og medisiner som brukes til kreftbehandling (cellegift) resulterer i apoptose fra en bane som kalles p53-avhengig vei.

Noen hormoner, som kortikosteroider - hormoner fra gruppen av steroider og derivater - kan føre til den apoptotiske veien i noen celler. De fleste celler påvirkes imidlertid ikke av dens tilstedeværelse.

Utilsiktet celledød eller nekrose

Definisjon

Utilsiktet celledød eller nekrose oppstår når celler blir utsatt for et ugunstig miljø som forårsaker alvorlig skade på cellestrukturer.

Disse faktorene som forårsaker traumer inkluderer svært høye eller veldig lave temperaturer, unormale oksygennivåer, eksponering for giftstoffer, eksponering for reaktive oksygenmetabolitter, næringsmangel, unormale pH-nivåer, blant andre.

Ulike medisinske tilstander involverer nekrose, inkludert nevrodegenerative sykdommer som Alzheimers sykdom, Huntingtons sykdom, Parkinsons sykdom, amyotrofisk lateral sklerose og epilepsi.

Selv om den nekrotiske prosessen er involvert i forskjellige medisinske tilstander, har mekanismen bak hendelsen ikke blitt belyst fullt ut. Historisk sett har nekrose blitt sett på som kaotiske reaksjoner som ødelegger cellen.

Nåværende bevis fra Caenorhabditis elegans og Drosophila-organismer har imidlertid gitt tvil om denne 'dogmen'.

Ulike celletyper som gjennomgår nekrose viser meget spesifikke morfologiske celleegenskaper som respons på skade, noe som antyder at det er et sentralt utførelsesprogram for nekrose.

Den fullstendige og detaljerte forståelsen av den nekrotiske prosessen kan føre til utvikling av nye metoder for å kontrollere sykdommer som involverer nekrotisk celledød.

Cellulære egenskaper ved nekrose

Som ved apoptose har nekrose karakteristiske morfologiske trekk. Videre er disse helt forskjellige fra hva vi observerer i en celle som dør av den apoptotiske veien.

Døden er ledsaget av betydelig betennelse i cellen, dannelse av vakuoler i cytoplasma, distensjon av endoplasmatisk retikulum, blemmer i cytoplasma, kondensering av mitokondrier, spredning og utslipp av ribosomer, sprekker i membraner, betente lysosomer og ødelagte, blant andre.

Nekrose er en "passiv" prosess, siden den ikke krever ytterligere proteinsyntese, energibehovet for at det skal skje er minimalt, og det har ikke noen ekstra homeostatisk reguleringsmekanisme.

mekanismer

Skadene forårsaket i en nekrotisk celle kan formidles av to hovedmekanismer: forstyrrelse av energiforsyningen og direkte skade på cellen av faktorene nevnt ovenfor.

Sammenligning mellom apoptose og nekrose

forskjeller

Prosesskontroll : Til sammenligning er apoptose en meget kontrollert aktiv prosess, mens nekrose er en giftig prosess der cellen er et passivt offer for en energiuavhengig dødsmodus. Som vi nevnte, har nåværende bevis tvil om ikke-regulering av nekrose.

Dødsplassering : Normalt forekommer apoptose i en enkelt celle eller i en liten celleklynge, mens nekrose forekommer i et kontinuum av celler.

Plasmamembrantilstand : Ved apoptose forblir cellemembranen intakt og cytoplasmaet beholder apoptotiske kropper. Ved nekrose sprekker plasmamembranen og cytoplasma frigjøres.

Inflammatoriske prosesser : ved apoptose observeres ingen type betennelse, mens inflasjon er en av de mest slående egenskapene ved nekrose. Tapet av membran og cellulær integritet sender kjemotaktiske signaler som rekrutterer cellulære midler relatert til den inflammatoriske prosessen.

Kan du skille mellom apoptose og nekrose?

Hva avhenger av om en celle dør av apoptose eller av nekrose? En rekke faktorer er involvert i denne beslutningen, inkludert dødsignalets art, den aktuelle vevstypen, utviklingsstatusen for organismen, blant andre.

Ved bruk av konvensjonelle histologiteknikker er det ikke lett å skille mellom vev som dør fra apoptose eller fra nekrose. De morfologiske resultatene av døden produsert av nekrotiske og apoptotiske veier er forskjellige i flere henseender og overlapper hverandre.

Bevisene indikerer at apoptose og nekrose representerer et morfologisk uttrykk for en delt biokjemisk vei som kalles apoptose-nekrose kontinuum. For eksempel er to faktorer involvert i konverteringen av apoptoseveien til nekrose: nedsatt tilgjengelighet av caspaser og ATP i cellen.

Cytotoksisk død

I flercellede organismer er det spesifikke typer celler som tilhører immunforsvaret - eller sekresjonene de produserer - som er giftige for andre celler.

Disse cellene er ansvarlige for å starte traséer som er ansvarlige for ødeleggelse av målceller (som kan være en celle som er infisert av et patogen eller en kreftcelle). Forfatterne foretrekker imidlertid å ikke ta med noen av de to nevnte kategoriene (nekrose eller apoptose), siden det ikke forekommer gjennom en spesifikk mekanisme.

Ta det spesifikke tilfellet av celledød som er formidlet av en celletype kalt cytotoksisk CD8 ⁺ T-lymfocytter . I dette eksemplet kombinerer cellen aspekter av både utilsiktet og programmert celledød.

referanser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Essensiell cellebiologi. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Cellen: en molekylær tilnærming. Washington, DC: ASM press.
3. Elmore, S. (2007). Apoptose: en gjennomgang av programmert 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 det orden bak kaoset ?. EMBO rapporterer, 3 (7), 604-9.