apoptoza

Apoptoza- ( gr. Apoptosis- wiednięcie ,
opadanie liści), zastępowana pojęciami
„programowana śmierć komórki”,
altruistyczna, samobójcza lub samoczynna
śmierć komórki.

• to naturalna, programowana śmierć komórki,

będąca zjawiskiem fizjologicznym, niezbędnym
do prawidłowego funkcjonowania każdego
organizmu.

• Jest procesem aktywnym, przebiegającym z

udziałem metabolizmu komórkowego
obejmującego aktywację genów i syntezę białek.

• Przebiega zarówno w warunkach fizjologicznych

jak i patologicznych

• Apoptoza jest wynikiem ekspresji genów i

zachodzi w wyniku określonych reakcji
biochemicznych.

Apoptoza

• Odgrywa główna role w homeostazie

organizmu,

zarówno

trakcie

procesów rozwojowych (embrigeneza,
morfogeneza)

jak

rozwoju

postembrionalnym.

• Dzięki niej usuwane są niepotrzebne

i  potencjalnie  niebezpieczne  komórki
takie  jak  autoreaktywne  limfocyty,
komórki  zainfekowane  przez  wirusy  i
komórki nowotworowe.

Przykłady apoptozy

• Śmierć komórek macicy w czasie cyklu

menstruacyjnego

• Odrzucenie przeszczepu przez organizm

gospodarza jak i reakcja przeszczepu

przeciwko gospodarzowi

• Programowa śmierć komórek rzeźbi nasze

ręce i stopy podczas rozwoju

zarodkowego-początkowo pojawiają się

one jako struktury podobne do łopaty, a

dopiero potem poszczególne palce rąk i

nóg są oddzielane, w miarę jak między

nimi giną komórki.

Apoptoza

• Zachodzi przez aktywowanie

wewnątrzkomórkowego programu

samobójstwa komórek.

• Informacja odpowiedzialna za apoptozę

umieszczona jest wewnątrz komórki,

ale aktywacja regulowana jest przez

wiele sygnałów pochodzących ze

środowiska zewnętrznego.

• Początek jest dokładnie regulowany.

Czynniki indukujące

apoptozę

• Brak pobudzenia receptorów hormonów i

czynników wzrostu

• Neurotransmitery

• Glukokortykoidy

• Infekcja wirusowa onkogeny( MYC, REL, E1A)

• Geny supresorowe nowotworów(p53)

• Wolne rodniki

• Cytotoksyczne limfocyty T

• Białko beta-amyloidowe

• Niektóre leki np. cytostatyki

• Etanol, aldehyd mrówkowy

• Promieniowanie gamma i UV

• Szok cieplny

Komórki, które giną w wyniku ostrego

urazu, pęcznieją i pękają, uwalniając swoją

zawartość do otoczenia (nekroza), co

powoduje potencjalnie uszkadzającą

odpowiedź zapalną. Natomiast komórka

podlegająca apoptozie umiera cicho,

szybko i czysto, a jej materiał jest

pobierany i trawiony przez inne komórki.
Oba procesy: apoptoza i nekroza mają na

celu eliminacje komórek, jednak przyczyny

jakie je inicjują, przebieg i zmiany jakie

wywołują w komórce są odmienne.

Apoptoza a Nekroza

Nekroza (martwica)

• Degradacja DNA
• Wzrost objętości i pęcznienie

komórki

• Uszkodzenie organelli

komórkowych

• Obrzęk mitochondriów
• Przenikanie składników

organelli do cytoplazmy

• Uszkodzenie chromatyny
• Liza komórki i jej organelli
• Destrukcja organelli

komórkowych i chromatyny

• Fagocytoza przez komórki

układu odpornościowego i

stan zapalny

Apoptoza

• Precyzyjna i charakterystyczna

degradacja DNA

• Zmniejszenie objętości komórki

• Nieuszkodzone organelle

komórkowe zachowują

integralność

• Grube ziarna chromatyny powstałe

pod wpływem nukleaz gromadza

się na obwodzie jadra

komórkowego

• Fragmentacja chromatyny

• Rozpad komórki, tworzenie się i

uwalnianie ciałek apoptotycznych

• Nienaruszona struktura organelli

komórkowych

• Chromatyna w postaci fragmentów

nukleosomowych

• Fagocytoza przez sąsiadujące

komórki bez tworzącego stanu

zapalnego

Programowa śmierć komórki-

etapy

I. Faza indukcji albo

wzbudzenia( decyzja o smierci
komórki)

II. Faza wykonawcza(śmierć komórki)
III. Faza zniszczenia(degradacji) i

fagocytozy
( pochłoniecie komórki przez
fagocyty lub komórki sąsiadujące)

Znaczenie apoptozy w

patologii człowieka

1. Zaburzenia dotyczące procesu umierania komórek

mają kluczowe znaczenie w patogenezie wielu chorób

2. Prawidłowa regulacja śmierci komórek prowadzi do

homeostazy komórkowej czyli utrzymania względnie

stałej liczby komórek w skali całego organizmu.

Natomiast zaburzenie takiej regulacji prowadzi do

chorób

3. Na obecnym etapie wiedzy na temat śmierci

komórek wyróżniono dwie grupy zaburzeń:
*związane ze zwiększoną przeżywalnością komórek-

apoptoza pojawia się za rzadko
*związane ze zwiększoną śmiertelnością komórek-

apoptoza pojawia się za często

Choroby związane z

zahamowaniem apoptozy

1. Nowotwory:

- Chłoniak grudkowy
- Guzy hormonozalezne
- Rak piersi
- Rak prostaty
- Rak jajnika

2. Choroby autoimmunologiczne

-Toczeń rumieniowaty układowy
-Kłębuszkowe zapalenie nerek o

podłożu autoimmunologicznym

Choroby związane z

zahamowaniem apoptozy

3. Infekcje wirusami z rodzin:
- Adenoviridae (Adenowirusy) –

wywołują głownie choroby oczu i
układu oddechowego

- Herpesviridae (Herpeswirusy)-

wywołują np. opryszczkę pospolitą

- Poxiviridae (Pokswirusy) –wywołują

np. ospę prawdziwą

Nowotwory

• Każda komórka w odpowiedzi na uszkodzenie

DNA powinna uruchomić systemy naprawcze
lub wewnętrzny program genetyczny
doprowadzający do śmierci tej komórki
( apoptozy )

• Komórki nowotworowe maja obniżoną

zdolność odpowiedzi na bodźce stymulujące
apoptozę.

• Większość z nich nie umiera nawet w

przypadku braku czynników odżywczych w
tworzących się przerzutach nowotworowych.

Nowotwory

• Komórki przerzutowe powinny mieć obniżoną

zdolność przeżycia ponieważ lokalizują się w
miejscach dla siebie nietypowych.

• Komórka nowotworowa poddawana działaniu

leku cytotoksycznego nie ginie w wyniku
fizycznego zniszczenia jej struktur, lecz w
wyniku uruchomienia wewnątrzkomórkowego
programu śmierci.

• Niektóre komórki nowotworowe nie

odpowiadają apoptozą na cytostatyki co
stanowi mechanizm oporności nowotworów
na leczenie chemiczne

Nowotwory

• Postęp nowotworu i wzrost stopnia

jego złośliwości może zależeć od
zmian w podatności komórek
nowotworowych na apoptozę.

• Apoptoza odgrywa więc ważną rolę w

karcynogenezie, a jej kontrola w
komórkach nowotworowych może stać
się nową metodą leczenia
nowotworów.

Choroby

autoimmunologiczne:

Apoptoza szczególną rolę odgrywa w rozwoju i

funkcjonowaniu układu immunologicznego.
Zapewnia jego prawidłowe działanie m.in.
poprzez eliminacje autoreaktywnych*
niedojrzałych limfocytów T i B. W procesach
zapalnych neutrofile po wykonaniu swych
czynności są usuwane przez makrofagi, jednak
dotyczy to tylko tych, które uległy wcześniej
apoptozie.

•

*Limfocyty autoreaktywne – Ich obecność może doprowadzić do powstania choroby autoimmunizacyjnej.
Należy podkreślić, że limfocyty autoreaktywne mogą występować w organizmie, nie czyniąc żadnych szkód,
można wręcz powiedzieć, że są one niezbędne, np. do uprzątania pozostałości po komórkach apoptotycznych.
Niemniej jednak, w każdej obecnie znanej chorobie autoimmunizayjnej stwierdza się obecność tego typu
limfocytów, przy czym pełnią one funkcję inicjującą lub też stanowią czynnik regulujący danego
patomechanizmu jednostki chorobowej.

Infekcje wirusowe:

• Komórka zainfekowana wirusem produkuje różne

białka kodowane przez kwas nukleinowy wirusa,

które min. znajdują się na powierzchni wirusa.

Limfocyty cytotoksyczne rozpoznają to białko na

powierzchni komórki razem z cząsteczką zgodności

tkankowej(MHC), dzięki czemu zainfekowana

komórki mogą zostać wyeliminowane z ustroju.

Usuwanie tych komórek odbywa się dzięki

apoptozie.

• Wiele wirusów wykształciło mechanizmy

zapobiegające aktywacji programu apoptozy w

komórkach przez nie zainfekowanych.

• Takie wirusy jak Epsteina- Barra, czy wirus

afrykańskiej świńskiej gorączki wykształcają białko

hamujące proces apoptozy

Choroby związane z

przyspieszona apoptozą

1. AIDS
2. Choroby neurodegeneracyjne

-Choroba Alzheimera

-Choroba Parkinsona

-Stwardnienie zanikowe boczne

-Barwnikowe zapalenie spojówki

-Zanik móżdżku

3. Zespoły mielodysplastyczne:

-Anemia aplastyczna

4. Uraz niedokrwienny:

-Zawał mięśnia sercowego

-Udar niedokrwienny

-Udar krwotoczny

5. Toksyczne uszkodzenie wątroby alkoholem

Choroby zwiazane z

przyspieszona apoptoza

• Zespół AIDS który rozwija się w

wyniku infekcji wirusem HIV
charakteryzuje się zmniejszeniem
liczby limfocytów T4 we krwi.

• Śmierć limfocytów tłumaczy się

apoptozą indukowaną cząsteczkami
białka wytwarzanego przez wirus.

Śmierć komórek w chorobach

neurodegeneracyjnych

• Apoptoza powoduje utratę komórek układu

nerwowego co prowadzi do wielu chorób.

• Czynnikami indukującymi apoptozę mogą być

stres oksydacyjny, zaburzenia mitochondrilane,

brak czynników odżywczych.

• Za apoptozę może być również odpowiedzialna

akumulacja nieprawidłowych białek( w

chorobie Alzheimera występuje nadmierne

nagromadzenie się amyloidowego białka ß,

które może indukować apoptozę w neuronach

Śmierć komórek układu

krwionośnego i krwiotwórczego

• Zaburzenia w produkcji komórek krwi, w

zespołach mielodysplastycznych i

niektórych postaciach anemii aplastycznej,

są związane ze zwiększonym odsetkiem

komórek umierających drogą apoptozy.

• Brak apoptozy stwierdzono w przewlekłej

białaczce limfatycznej.

• Apoptoza może mieć również znaczenie w

zawale mięśnia sercowego oraz udarze

mózgu

Podsumowanie

• Apoptoza jest procesem genetycznie

zaprogramowanym, podobnie jak
podziały komórkowe.

• Program genetyczny apoptozy zachował

duże podobieństwo w rozwoju
ewolucyjnym organizmów- u kręgowców
i bezkręgowców zaprogramowana śmierć
komórki zachodzi według podobnych
schematów .

Document Outline