CELLDÖD: TYPER OCH DERAS EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

Den celldöd är processen för destruktion av cellkomponenter upplever alla levande organismer i olika skeden. I alla flercelliga organismer måste det finnas en optimal balans mellan celldöd och cellproliferation.

Celldöd sker genom två huvudmekanismer: genom nekros eller oavsiktlig celldöd och genom apoptos eller programmerad celldöd. Varje mekanism tillskrivs en viss cellmorfologi.

Skillnader mellan apoptos och nekros.
Källa: Nationella institutet för alkoholmissbruk och alkoholism (NIAAA)

Apoptos eller programmerad celldöd innefattar en väg som är mycket reglerad av genetiska komponenter. Ofta när organismen upplever patologiska omständigheter (till exempel degenerativa sjukdomar), kan det apoptotiska programmet implementeras felaktigt, vilket resulterar i onödig cellförstörelse.

Programmerad celldöd är en viktig komponent i utvecklingsvägar och homeostas (kontroll mellan celldöd och spridning) i allmänhet.

Oavsiktlig celldöd eller nekros är den andra typen av celldöd. Det presenterar radikala skillnader om vi jämför det med apoptos. Detta fenomen uppstår när celler utsätts för en ogynnsam eller extrem miljö, vilket resulterar i skador på cellstrukturer.

Programmerad celldöd eller apoptos

Historiskt perspektiv

1972 användes termen apoptos för första gången. Det dök upp i en klassisk vetenskaplig artikel skriven av författarna Kerr, Wyllie och Currie. För Kerr et al. Beskriver termen apoptos en distinkt morfologisk form av celldöd.

Även om dessa drag redan hade detaljerats flera gånger, är dessa författare de första som gav fenomenet ett namn.

Definition

En multicellulär organism består av flera celler som måste upprätta förbindelser med varandra. Gemenskapen måste hållas strikt organiserad, och detta uppnås genom att upprätta en kontroll mellan spridningen av nya celler och eliminering av celler som redan finns.

På detta sätt genomgår celler som av flera skäl inte längre behövs ett slags molekylärt "självmord" som kallas apoptos.

Programmerad celldöd är ett normalt fysiologiskt fenomen. Det involverar kontrollerad eliminering av vissa celler. Denna mekanism är avgörande för att vuxna vävnader ska fungera korrekt. Det spelar också en roll i utvecklingen av embryot.

Funktioner

Bibehålla spridningsbalansen

Huvudsyftet med programmerad celldöd är att upprätthålla balansen i cellproliferation. Till exempel elimineras nästan 5 x 10 ¹¹ erytrocyter eller blodceller dagligen genom celldöd.

Skydda celler

Dessutom möjliggör det att etablera en skyddsmekanism mot celler som potentiellt kan påverka kroppen. När det gäller celler som har drabbats av en virusinfektion dödas de vanligtvis av programmerad celldöd. Således kommer viruset inte att kunna fortsätta sprida sig inom värden.

Programmerad celldöd eliminerar inte bara celler som är infekterade av externa patogener, det kan också utesluta celler i organismen som skadar det genetiska materialet. I detta fall elimineras cellerna som bär mutationer som är skadliga för organismen.

I det fall utvecklingen av dessa onormala celler kan fortsätta och mekanismerna för celldöd inte verkar, kan tumörer och utvecklingen av olika typer av cancer uppstå.

Koordinera utvecklingen av embryot

Programmerad celldöd spelar en avgörande roll i utvecklingen av ett embryo. Under bildandet av samma måste flera onödiga celler elimineras.

Till exempel är det ansvaret för att eliminera vävnader i larver i organismer som genomgår metamorfos: larver och amfibier. Dessutom kännetecknas vissa juvenila former av membran mellan fingrarna, kännetecknande för vattenlevande liv.

När organismen blir vuxen försvinner dessa membran, eftersom cellerna som komponerar den genomgår en programmerad celldödhändelse. I allmänhet formar apoptosprocessen lemmarna hos människor och möss: spadeformade strukturer som slutar med välformade siffror.

Under utvecklingen av däggdjur deltar programmerad celldöd i bildandet av nervsystemet. När kroppen utvecklas produceras ett överdrivet antal nervceller, som senare elimineras genom programmerad celldöd.

De neuroner som överlever (cirka 50%) gör korrekta förbindelser med målcellerna. När anslutningen som upprättas är den som indikeras börjar utsöndringen av en serie tillväxtfaktorer som möjliggör överlevnaden av cellen, eftersom den hämmar celldödsprogrammet.

Cellulära egenskaper hos apoptos

Under programmerad celldöd uppvisar cellen en viss fenotyp. Det första utmärkande kännetecknet är kromosomal DNA-fragmentering.

I detta fall sker nedbrytningen av nukleosomer, strukturer som bildas av DNA och proteiner. Med kondensationen av kromatin bryts kärnan i små bitar.

När processen fortskrider minskar cellen betydligt i storlek. I slutändan bryter cellen in i flera segment omgiven av cellmembranet. Var och en av dessa bitar kallas apoptotiska kroppar.

Senare är celler i immunsystemet, som kallas makrofager, ansvariga för att känna igen och fagocytisera dessa döende strukturer.

Således försvinner "liken" av cellen som genomgår apoptos effektivt från organismen som den tillhörde - i motsats till vad som händer när cellen dör av skada. I det senare scenariot sväller cellerna och slutligen lyser och inflammerar det aktuella området.

Under apoptos uppstår skador på mitokondrierna, kännetecknade av frisläppandet av en serie molekyler som stimulerar dödsmekanismen, såsom cytokrom c, Smac / Diablo-proteiner, bland andra.

Genetiska aspekter

Den strikta regleringen av programmerad celldöd inträffar tack vare den genererade funktionen av olika gener.

De första studierna relaterade till den genetiska mekanismen för apoptos utfördes i nematoden Caenorhabditis elegans. I denna organisme identifierades 3 gener relaterade till exekvering och reglering av hela apoptotiska processen.

Hos däggdjur hittades gener som mycket liknar nematodens. Därför har de varit mycket bevarade enheter under hela evolutionen.

Ced-3 är exemplet på en familj som består av mer än ett dussin proteaser (enzymer som hydrolyserar proteiner), känd under namnet caspases.

Under händelse av programmerad död hydrolyserar kaspaser mer än 100 proteiner som finns i den aktuella cellen. Bland målproteinerna för caspaser hittar vi DNAas-hämmare, som orsakar nedbrytning av DNA i cellkärnan.

Caspases är också ansvariga för sprängningen av kärnämnet, vilket leder till fragmentering av kärnan och cytoskeletten i allmänhet. De omedelbara konsekvenserna av alla dessa nedbrytningshändelser är cellfragmentering.

Utlösande av apoptos

Det finns en serie stimuli som utlöser apoptotiska mekanismer. Dessa stimuli kan vara fysiologiska eller patologiska. Intressant nog svarar inte alla celler på samma sätt på stimuli.

Bestrålning och läkemedel som används för cancerbehandling (kemoterapi) resulterar i apoptos från en väg som kallas den p53-beroende vägen.

Vissa hormoner, som kortikosteroider - hormoner från gruppen av steroider och derivat - kan leda till den apoptotiska vägen i vissa celler. De flesta celler påverkas emellertid inte av dess närvaro.

Oavsiktlig celldöd eller nekros

Definition

Oavsiktlig celldöd eller nekros uppstår när celler utsätts för en ogynnsam miljö som orsakar allvarlig skada på cellstrukturerna.

Dessa faktorer som orsakar trauma inkluderar mycket höga eller mycket låga temperaturer, onormala syrgasnivåer, exponering för gifter, exponering för reaktiva syremetaboliter, näringsämnesberövning, onormala pH-nivåer, bland andra.

Olika medicinska tillstånd involverar nekros, inklusive neurodegenerativa sjukdomar såsom Alzheimers sjukdom, Huntingtons sjukdom, Parkinsons sjukdom, amyotrofisk lateral skleros och epilepsi.

Även om den nekrotiska processen är involverad i olika medicinska tillstånd har mekanismen bakom händelsen inte klargjorts helt. Historiskt sett har nekros helt enkelt betraktats som kaotiska reaktioner som förstör cellen.

Nuvarande bevis från Caenorhabditis elegans och Drosophila-organismer har emellertid känt tvivel på denna "dogma".

Olika celltyper som genomgår nekros uppvisar mycket specifika morfologiska cellegenskaper som svar på skada, vilket antyder att det finns ett centralt exekveringsprogram för nekros.

Den fullständiga och detaljerade förståelsen av den nekrotiska processen kan leda till utvecklingen av nya metoder för att kontrollera sjukdomar som involverar nekrotisk celldöd.

Cellulära egenskaper hos nekros

Liksom i apoptos har nekros karakteristiska morfologiska egenskaper. Dessutom är dessa helt annorlunda än vad vi observerar i en cell som dör av den apoptotiska vägen.

Döden åtföljs av signifikant inflammation i cellen, bildning av vakuoler i cytoplasma, distention av endoplasmatisk retikulum, blåsbildning av cytoplasma, kondensation av mitokondrier, sönderdelning och utsläpp av ribosomer, bristning av membran, inflammerad lysosomer och trasiga, bland andra.

Nekros är en "passiv" process, eftersom den inte kräver ytterligare proteinsyntes, energikravet för att det ska uppstå är minimalt och det har inte någon extra homeostatisk regleringsmekanism.

mekanismer

Skadorna orsakade i en nekrotisk cell kan förmedlas av två huvudmekanismer: störning av energiförsörjningen och direkt skada på cellen av de faktorer som nämns ovan.

Jämförelse mellan apoptos och nekros

skillnader

Processkontroll : Jämförelsevis är apoptos en mycket kontrollerad aktiv process, medan nekros är en giftig process där cellen är ett passivt offer för ett energioberoende dödssätt. Som vi nämnde har nuvarande bevis vittnat om icke-reglering av nekros.

Dödsort : Normalt förekommer apoptos i en enda cell eller i ett litet cellkluster, medan nekros uppträder i ett kontinuum av celler.

Plasmamembranstillstånd : Vid apoptos förblir cellmembranet intakt och cytoplasman behåller apoptotiska kroppar. Vid nekros brister plasmamembranet och cytoplasman frisätts.

Inflammatoriska processer : vid apoptos observeras ingen typ av inflammation, medan inflation är en av de mest slående egenskaperna hos nekros. Förlusten av membran och cellintegritet skickar kemotaktiska signaler som rekryterar cellulära medel relaterade till den inflammatoriska processen.

Kan du skilja mellan apoptos och nekros?

Vad beror det på om en cell dör av apoptos eller av nekros? En rad olika faktorer är involverade i detta beslut, inklusive dödsignalens art, typ av vävnad i fråga, tillståndets utvecklingsstatus, bland andra.

Med hjälp av konventionella histologitekniker är det inte lätt att urskilja mellan vävnad som dör från apoptos eller från nekros. De morfologiska resultaten av döden som produceras av de nekrotiska och apoptotiska vägarna skiljer sig åt i flera avseenden och överlappar varandra i andra.

Beviset indikerar att apoptos och nekros representerar ett morfologiskt uttryck för en delad biokemisk väg som kallas apoptos-nekroskontinuum. Till exempel är två faktorer involverade i omvandlingen av apoptosvägen till nekros: minskad tillgänglighet av caspaser och ATP i cellen.

Cytotoxisk död

I flercelliga organismer finns det specifika typer av celler som tillhör immunsystemet - eller utsöndringarna de producerar - som är giftiga för andra celler.

Dessa celler är ansvariga för att initiera vägar som är ansvariga för förstörelse av målceller (som kan vara en cell infekterad av en patogen eller en cancercell). Författarna föredrar emellertid att inte inkludera någon av de två nämnda kategorierna (nekros eller apoptos), eftersom det inte sker genom en specifik mekanism.

Ta det specifika fallet av celldöd som förmedlas av en celltyp som kallas cytotoxiska CD8 ⁺ T-lymfocyter . I detta exempel kombinerar cellen aspekter av både oavsiktlig och programmerad celldöd.

referenser

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … & Walter, P. (2013). Väsentlig cellbiologi. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Cellen: en molekylär strategi. Washington, DC: ASM-press.
3. Elmore, S. (2007). Apoptos: en granskning av programmerad celldöd. Toxikologisk patologi, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH, & Pawlina, W. (2006). Histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Död genom nekros. Okontrollerbar katastrof, eller finns det ordning bakom kaoset? EMBO rapporter, 3 (7), 604-9.