Apoptóza (řecky: apoptóza - opad listů) je proces programované buněčné smrti, je to zcela přirozený jev, který umožňuje odstranit abnormální, poškozené a použité buňky z těla. Stojí za to zjistit, co to přesně je, zda je apoptóza škodlivý jev, kdy k němu dochází a jaké procesy k němu vedou.

Obsah:

  1. Zahájení apoptózy
  2. Průběh apoptózy
  3. Kontrola apoptózy
  4. Apoptóza a nemoc

Apoptózaje fyziologický, přirozený proces, který nepřetržitě probíhá v každém zdravém organismu, je nezbytný pro správné fungování organismu. Díky apoptóze má tělo schopnost řídit počet a kvalitu buněk. Tento proces, známý jako programovaná buněčná smrt, vede k eliminaci poškozených, infikovaných nebo nepotřebných buněk, což zajišťuje rovnováhu mezi tvorbou nových buněk a destrukcí starých buněk.

Poruchy v průběhu apoptózy působí velmi negativně, jsou nemoci, jejichž prevence a léčba je velmi obtížná - rakovina, autoimunitní onemocnění. Možná se účinnou léčbou stanou nové metody léčby, které umožňují proces apoptózy v rakovinných buňkách.

Celkový počet buněk v těle je přísně stanovený a konstantní, jakákoli déle trvající změna jejich počtu může mít negativní dopad na naše zdraví, proto se tělo snaží udržet rovnováhu mezi zánikem buněk a vznik nových. Proces buněčné smrti může probíhat několika způsoby, z nichž nejdůležitější jsou:

  • Nekróza (nekróza)- je způsobena vnějšími faktory: chemickými, mechanickými, fyzikálními. Je to patologický, abnormální proces, nad kterým tělo nemá žádnou kontrolu. Při jeho průběhu jsou zničeny celé skupiny buněk a důsledkem tohoto poškození je rozvoj zánětlivého procesu
  • Apoptóza (programovaná buněčná smrt)je úplně jiná, proces je zcela normální, fyziologický, jednobuněčný a nezbytný v normálně fungujícím organismu
  • Autofagie- spočívá v trávení buňky vlastními enzymy

Navzdorynegativní podtext, apoptóza je normální jev, probíhající pravidelně, je zaměřen na dobro celého organismu, umožňuje výměnu neefektivních, opotřebovaných buněk za nové. Odebrané buňky jsou hlavně ty, které by se mohly stát nebezpečnými pro hostitele, např. rakovinné nebo neoplastické.

Apoptóza umožňuje udržovat homeostázu, tedy rovnováhu těla. Proces programované buněčné smrti je velmi složitý jev, který zahrnuje desítky enzymů a proteinů. Doba jejího výskytu také není náhodná, je dána mnoha signálními drahami, které se aktivují v důsledku poškození buňky: její organely nebo genetický materiál

Zahájení apoptózy

Aktivace apoptózy je spojena s aktivací nebo inhibicí účinku určitých proteinů (pro a antiapoptotických), které jsou neustále přítomny v buňce. Způsob, jakým proces probíhá, závisí na typu a stimulu, který spouští apoptózu. Iniciace je první, počáteční fáze, během které se aktivují signální dráhy vedoucí k rozvoji procesu programované smrti

Nejdůležitější z nich je tzv. vnitřní dráha, ve které dominantní roli hrají mitochondrie a vnější, jejími spouštěči jsou signály zvenčí buňky:

  • nedostatek růstových faktorů, hormonů
  • zvýšení koncentrace některých cytokinů (molekuly produkované lymfocyty)
  • interakcí ze sousedních buněk
  • fyzikální faktory
  • nedostatek živin.

V případě vnější dráhy ovlivňují vnější podněty receptory umístěné v buněčné membráně (tzv. receptory smrti), které spouštějí kaskádu intracelulárních signálů vedoucích k apoptóze

Mitochondrie hrají klíčovou roli v endogenní dráze. Při poškození různými faktory se v těchto organelách exprimují proapoptotické proteiny, které následně poškozují funkci mitochondrií a brání produkci energie.

Toto poškození navíc způsobuje uvolnění proteinu z mitochondrií - cytochromu, který přispívá ke zvýšení koncentrace vápenatých iontů v buňce. Zvýšení množství tohoto iontu je spouštěčem apoptózy.

Průběh apoptózy

Přechod buňky do apoptózy lze rozpoznat jejím oddělením od ostatních a je prvním krokem v tomto procesu. Je důsledkem posunů elektrolytů, dehydratace buňky a změn jejího tvaru. Poté dochází k fragmentaci buněčného jádra a vzniku tzv. apoptorických tělísek, to jsou zbytky buňky, které budou absorboványsousedními buňkami nebo „sežrány“ makrofágy. Takový průběh apoptózy způsobí odstranění buňky "potichu", nezpůsobí rozvoj celkové reakce - zánětu

Jak již bylo zmíněno, na tomto procesu se podílejí různé enzymy: kaspázy štěpící proteiny obsažené v jádře a cytoplazmě, transglutaminázy a endonukleolytické enzymy zodpovědné za štěpení DNA. Průběh celého procesu destrukce (provedení apoptózy) lze rozdělit do několika fází:

1. Kontrolně-rozhodovací fáze- spočívá v předání informace do jádra o aktivaci opravných mechanismů nebo jejich opuštění a zahájení procesu rozpadu buňky. Kaspázy, proteiny BID a BAX se účastní tohoto procesu a T lymfocyty uvolňují uvnitř buněk granzymy, které mimo jiné uvolňují ionty vápníku, aby stimulovaly apoptózu.

2. Výkonná fáze- v této fázi kaspázy rozvinou svou plnou funkci - ničí buněčné proteiny - strukturální a enzymatické:

  • DNA polymeráza a DNA kináza, zabraňující opravě nukleových kyselin
  • laminy poškozující jadernou membránu

V této fázi probíhá dehydratace buňky, další změny tvaru a velikosti, fragmentace DNA (endonukleázou), dále fragmentace buňky a vznik apoptotických tělísek. Tyto kaspázy jsou intracelulární enzymy, které štěpí proteiny na konkrétních místech – dané sekvenci aminokyselin. K jejich aktivaci dochází lavinovitě – aktivovaná kaspáza aktivuje další.

Zajímavé je, že navzdory rozpadu mnoha buněčných proteinů zůstávají buněčné organely neporušené a nacházejí cestu zcela do apoptorických těl.

3. Čistící fázesestává z fagocytózy, tj. absorpce buněčných zbytků, nejčastěji fantomovými buňkami - makrofágy.

Kontrola apoptózy

Apoptóza je přísně regulovaný proces – jak jeho zahájení, tak i jeho průběh. Kontrolou je především rodina proteinů Bcl-2, včetně proteinů antiapoptotických - působí proti rozvoji apoptózy (např. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) a proapoptotické - podporují její výskyt poškozením mitochondrií membrána (Bid, Bak, Bad).

Exprese nebo aktivita těchto proteinů závisí na podmínkách, ve kterých se buňka nachází, a také na jejím stavu - pokud je poškození velké nebo vnější podmínky nejsou příznivé, aktivují se proapoptotické proteiny

Za normálních podmínek dominují antiapoptotické proteiny a inhibují proces programované buněčné smrti. Navíc bylo prokázáno, že apoptózu řídí i geny, jedním z nich je gen p53, patří mezi faktoryproapoptotický. Jeho produkt, protein p53, spouští proces sebevražedné buněčné smrti, pokud je poškození genetického materiálu tak závažné, že DNA nelze opravit.

Proto je tento protein někdy označován jako „strážce genomu“, protože určuje, zda buňka zastaví buněčné dělení, aby napravila poškození, ke kterému došlo, nebo zda dojde k apoptóze.

Apoptóza a nemoc

Bylo prokázáno, že nerovnováha mezi tvorbou nových buněk a likvidací starých buněk je příčinou mnoha nemocí, proto je buněčná kontrola apoptózy nesmírně důležitá a její narušení může mít velmi vážné následky.

Pokud jsou buňky odolné vůči smrti apoptózou, může se u nich rozvinout rakovina nebo autoimunitní onemocnění (jako je revmatoidní artritida). V obou těchto případech nemocné buňky neprocházejí procesem apoptózy, jsou vůči němu „odolné“ v důsledku genetických mutací nebo abnormální aktivity pro a antiapoptotických proteinů. Na druhou stranu nadměrná poddajnost a eliminace příliš velkého množství buněk může vést k degenerativním onemocněním a poškození orgánů.

V současnosti testovaná nejnovější onkologická léčiva působí ve stadiu apoptózy – mechanismus účinku spočívá v podpoře přítomnosti proapoptotických proteinů – podpoře výskytu apoptózy v nádorových buňkách. Radioterapie a „standardní“ chemoterapie fungují při navození apoptózy podobným způsobem. Obě tyto léčby způsobují buněčný stres, který zabíjí nádorové buňky. Bohužel taková terapie není vždy účinná, protože v nádorových buňkách je často zvýšená aktivita faktorů inhibujících apoptózu, což nejen znesnadňuje boj s nimi, ale také vede k nekontrolovanému růstu a množení.

O autoroviLuk. Maciej GrymuzaAbsolvent lékařské fakulty lékařské univerzity K. Marcinkowski v Poznani. Vystudoval vysokou školu s více než dobrým výsledkem. V současné době je lékařem v oboru kardiologie a doktorandem. Zajímá se zejména o invazivní kardiologii a implantabilní přístroje (stimulátory).

Kategorie: