Основно съдържание
Курс: Биологична библиотека > Раздел 15
Урок 4: Регулация на клетъчния цикъл, ракови и стволови клеткиАпоптоза
Програмирана клетъчна смърт и как тя се различава от некрозата (клетъчна смърт поради нараняване).
Ключови точки:
- Апоптоза е вид програмирана клетъчна смърт, или "клетъчно самоубийство". Тя е различна от некрозата, при която клетките умират поради нараняване.
- Апоптозата е подреден процес, при който клетъчното съдържание се пакетира в малки "пакетчета" мембрана за "събиране на боклука" от имунните клетки.
- Апоптозата премахва клетките по време на развитието, елиминира потенциално канцерогенни и инфектирани с вируси клетки и поддържа баланс в тялото.
Видео: Преглед на апоптозата
Въведение
Може да мислиш, че е лошо клетките в тялото ти да умират. В много случаи това е вярно: не е добре клетките да умират поради нараняване (например от одраскване или вреден химикал). Но също е важно някои клетки в телата ни да умират – не случайно, а по внимателно контролиран начин.
Например, чудно ли ти е как са се образували пръстите ти? Оказва се, че клетките между развиващите се пръсти са били инструктирани да умрат преди много време, докато все още човек е ембрион. Ако не са направили това, щеше да имаш ципести ръце, или вероятно просто лапички тъкан без пръсти.
Клетките между ембрионалните ти пръсти са умрели в процес, наречен апоптоза, често срещан вид програмирана клетъчна смърт, когато получават определени насоки. Апоптозата включва смъртта на една клетка, но тя има преимущества за организма като цяло (например като позволява на пръстите да се развиват или като елиминира потенциални ракови клетки). В тази статия ще погледнем по-отблизо апоптозата, ще видим как се случва и защо е важна.
Апоптоза и некроза
Общо казано, има два начина, по които клетките умират в един многоклетъчен организъм като твоя:
- Те са убити от неща, които ги нараняват (като токсични химикали или физическо нараняване), процес, наречен некроза.
- Те са предизвикани да преминат през програмирана клетъчна смърт. Най-добре проучената форма програмирана клетъчна смърт е апоптоза.
Некроза и апоптоза се случват при различни обстоятелства и включват различни стъпки. Просто казано, некрозата е разхвърляна и причинява имунния отговор възпаление, докато апоптозата е подредена и разделя клетката на малки части, които могат да бъдат поети и рециклирани от други клетки.
Некроза (разхвърляният начин)
Когато клетките са увредени от вредни фактори (като нараняване или токсични химикали), те обикновено "изливат съдържанието си", докато умират. Понеже увредената плазмена мембрана на клетката вече не може да контролира преминаването на йони и вода, клетката се подува и съдържанието ѝ изтича през дупки в плазмената мембрана. Това често води до възпаление в тъканта, ограждаща мъртвата клетка.
Апоптоза (подреденият начин)
Клетки, които преминават през апоптоза, преминават през различен и много по-подреден процес. Те се свиват и образуват балоноподобни издутини (техническо име: "мехурчета") по повърхността си. ДНК-то в ядрото им бива разделено на малки парчета и някои органели на клетката, например като ендоплазмения ретикулум, се разделят на фрагменти. В края цялата клетка се разделя на малки парченца, старателно оградени в един мембранен "пакет".
Какво се случва с парчетата? Те освобождават сигнали, които привличат имунните клетки, които смилат боклуците (фагоцитират), например макрофагите. Също така части от умиращата клетка показват една липидна молекула, т.нар. фосфатидилсерин, на повърхността си. Фосфатидилсеринът обикновено е скрит във вътрешността на мембраната, а когато е от външната страна, той позволява на фагоцитите да се прикрепят и да "изядат" клетъчните фрагменти.
Защо клетките преминават през апоптоза?
Много клетки в човешкото тяло имат вградена способност да преминават през апоптоза (по същия начин, по който имат вградена способност да копират ДНК-то си или да разграждат горива). Като цяло, апоптозата е общ и удобен начин да се премахнат клетки, които вече не трябва да са част от организма.
- Някои клетки трябва да бъдат "изтрити" по време на развитието – например за да се извае една сложна структура като ръката от по-голяма част тъкан.
- Някои клетки са анормални и могат да наранят останалата част от организма, ако оцелеят – например такива са клетки, инфектирани с вируси, или с увреждане на ДНК.
- Клетките в организма на възрастния човек може да бъдат елиминирани, за да се поддържа баланса – да се направи път за нови клетки или за да се премахнат клетки, които са нужни само за временни задачи.
Апоптозата е част от развитието
В много организми програмираната клетъчна смърт е нормална част от развитието. В някои случаи апоптозата по време на развитието се случва по много предвидим начин: в червея C. elegans
Апоптозата също играе ключова роля в човешкото развитие. Например, както видяхме във въведението, ръката ти в началото е била лопаткоподобно блокче тъкан, когато беше ембрион. Блокчето е било "издялано" в пръсти чрез апоптозата на клетките между развиващите се пръсти.
Този процес се случва при всякакви видове гръбначни, които имат подобия на пръсти, и по-малко апоптоза води до повече ципи между пръстите. Понякога, ако една малка грешка се случи по време на развитието на пръстите, апоптозата може да е непълна (водейки, например, до слети пръсти).
Други примери за апоптоза по време на нормалното развитие включват загубата на опашката на поповата лъжичка, докато тя се превръща в жаба, и премахването на ненужните неврони, докато невронните пътища в мозъка биват "свързвани".
Апоптозата може да елиминира инфектирани или ракови клетки
В някои случаи една клетка може да представлява заплаха за останалата част на тялото, ако оцелее. Например това може да е така за клетки с ДНК увреждане, преканцерозни клетки и клетки, инфектирани от вируси. Ако тези клетки преминат през апоптоза, заплахата за останалата част от организма (като рак или разпространяване на вирусна инфекция) е премахната.
Когато ДНК-то на една клетка е увредено, тя обикновено ще засече увреждането и ще опита да го поправи. Ако увреждането не може да се поправи, клетката обикновено ще започне апоптоза, гарантирайки, че няма да предаде увреденото си ДНК. Когато клетките имат ДНК увреждане, но не успеят да преминат апоптоза, те може да са на пътя към рака.
Понякога преканцерозните клетки, които са избегнали вътрешна апоптоза, се засичат от имунните клетки, които започват апоптоза чрез външно сигнализиращ път. Успешните ракови клетки успяват да избегнат и вътрешните, и външните насоки, които обикновено водят до апоптоза. Това им позволява да се делят извън контрол и да натрупат мутации (промени в своето ДНК).
Апоптоза е ключова за имунната функция
Апоптозата също играе ключова роля в развитието и поддържането на здрава имунна система. Когато В и Т клетките (имунни клетки, които прикрепят специфични молекули) първоначално биват произведени, те се проверяват, за да се види дали реагират срещу някои от "собствените" компоненти на тялото. Клетки, които го правят, биват веднага елиминирани чрез апоптоза. Ако този процес не успее, автореактивни клетки може да бъдат освободени в тялото, където може да атакуват тъкани и да причинят автоимунни състояния.
Апоптозата също играе важна роля в позволяването на имунната система да изключи отговора си към патоген. Когато един патоген бъде засечен, имунните клетки, които разпознават патогена, силно се делят, преминавайки през огромно увеличение в броя си с целта да разрушат патогена. След като патогенът бъде премахнат от тялото, големият брой специфични за патогена имунни клетки вече не са нужни и трябва да бъдат премахнати чрез апоптоза, за да се поддържа хомеостаза (баланс) в имунната система.
Резюме
Апоптозата е вид програмирана клетъчна смърт, или "клетъчно самоубийство". Тя е различна от некрозата, при която клетките умират поради нараняване. Апоптозата не е единственият вид програмирана клетъчна смърт, но е видът, който разбираме най-добре.
Апоптозата е подреден процес, в който съдържанията на клетките се разграждат и биват пакетирани в малки "пакетчета", обвити с мембрана, които са готови за "събирането на боклука" от имунните клетки. Това се различва от некрозата (смърт от нараняване), при която съдържанието на умиращите клетки се разлива и причинява възпаление.
Апоптозата премахва определени клетки по време на развитието. Тя също така елиминира преканцерозните и инфектираните с вирус клетки, въпреки че "успешните" ракови клетки успяват да избягат от апоптозата, за да продължат да се делят. Апоптозата поддържа баланса на клетките в човешкото тяло и е особено важна в имунната система.
Искаш ли да се присъединиш към разговора?
Все още няма публикации.