ziemia
Autor: Marek Jurgowiak | dodano: 2012-06-12
Losy komórkowych kamikadze

(Na zdjęciu: niepełny podział na odrębne palce (syndaktylia) spowodowany niezajściem apoptozy. Fot. Wikipedia)

Umierają często samotnie, dla wyższego dobra, jakim jest organizm. Ich samobójstwo to ściśle, krok po kroku, zaplanowany, genetyczny program śmierci. Bez codziennego poświęcenia tysięcy komórek nie moglibyśmy prawidłowo funkcjonować. Gdy ich altruizm zaczyna szwankować - pojawiają się choroby.

Śmierć ciała utożsamiamy ze zjawiskiem negatywnym, ale śmierć pojedynczych komórek jest dla organizmu zbawienna. Apoptoza towarzyszy nam od najwcześniejszych etapów rozwoju, warunkując prawidłowe kształtowanie organizmu jeszcze w łonie matki. To dzięki planowemu unicestwianiu komórek tracimy wówczas błony między palcami, podobnie jak kijanka traci ogon, gdy przeobraża się w dorosłą żabę. Na podobnej zasadzie powstaje soczewka oka, która jest zbudowana ostatecznie z martwych komórek, w których cytoplazmę zastąpiło białko o nazwie krystalina.

Także w dojrzałym organizmie liczne komórki ulegają apoptozie, abyśmy mogli normalnie funkcjonować. Samobójstwo popełniają komórki ściany macicy złuszczające się podczas comiesięcznej menstruacji i komórki ściany jelita, ciągle wymieniane przy kontakcie z treścią pokarmową. Komórki skóry - keratynocyty - wędrują z dolnych warstw na powierzchnię i umierają 21 dni później, żeby utworzyć zewnętrzną warstwę ochronną - naskórek, który także stale wymieniamy na nowy w trakcie naszego życia.

Mamy też jednak komórki, których przeznaczeniem jest trwanie w organizmie. Takimi są neurony czy komórki mięśni. W tych komórkach maszyneria samounicestwienia jest trzymana na wodzy. Dopiero gdy dojdzie do uszkodzenia, infekcji wirusem lub do przemiany nowotworowej, dla dobra organizmu jest uruchamiany w niej (samodzielnie albo z udziałem innych komórek) program samobójczej śmierci.

Apoptoza jest zjawiskiem uniwersalnym, toteż do zrozumienia jej przebiegu i regulacji w naszych komórkach nie musimy eksperymentować na ludziach. Możemy badać ten proces np. w nicieniach Caenorhabditis elegans. Ciało tych maleńkich (1 mm długości) robaczków ma początkowo 1090 komórek, a podczas dojrzewania tracą ich dokładnie 131.

My w każdej sekundzie życia tracimy około miliona komórek, które w większości zastępowane są nowymi. Wydaje się zatem, że dla zachowania homeostazy konieczna jest równowaga pomiędzy niszczeniem a tworzeniem nowych komórek. Nadmierne komórkowe obumieranie leży u podłoża chorób neurodegeneracyjnych (np. choroby Alzheimera) i autoimmunologicznych (jak reumatyzm czy toczeń). Z kolei komórki nowotworowe wydają się zupełnie ignorować sygnały do umierania.

Kaspazy i organelle w pączkach

Apoptozę określa się czasem jako genetyczne samobójstwo komórki. Jest to bowiem proces aktywny i wymaga uaktywnienia wielu genów i syntezy rozlicznych białek albo aktywacji tych już obecnych w komórce.

Głównymi białkami zaangażowanymi w komórkowe samobójstwo jest rodzina kaspaz, czyli proteaz (enzymów rozkładających białka) cysteinowych. W komórce "przeznaczonej" do apoptozy, kaspazy ulegają aktywacji w ściśle określonej kolejności. Raz wydany rozkaz śmierci nie może być już cofnięty. Dodatkowym zabezpieczeniem jest synteza kaspaz w formie nieaktywnych białek (prokaspaz). Są one aktywowane dopiero na skutek ich cięcia przez inne kaspazy albo po oligomeryzacji (łączeniu się po kilka kaspaz w jedną, aktywną cząsteczkę).

W komórce, która popełnia samobójstwo, zachodzi wiele charakterystycznych zmian biochemicznych i morfologicznych. Cytoplazma ulega obkurczeniu, a w jądrze kondensuje chromatyna (połączenie DNA z białkami). Następnie całe jądro kurczy się i rozpada. Specjalne enzymy tną DNA na fragmenty. Komórka wygląda, jakby pączkowała albo gotowała się i odrywały się z niej bąbelki. Te bąbelki to ciałka apoptotyczne, do których rozdzielane są organelle komórkowe, nieuszkadzane podczas apoptozy. Pozostałości po komórce są "zjadane" przez komórki żerne (makrofagi) albo przez jej sąsiadki. Po samobójczyni nie pozostaje najmniejszy ślad. To higieniczna śmierć bez przykrych konsekwencji dla otoczenia.

Zupełnie inaczej dzieje się podczas nekrozy, czyli śmierci martwiczej. Czeka ona komórki uszkodzone mechanicznie, zatrute toksynami bakteryjnymi lub wystawione na promieniowanie jonizujące i gamma. Rozpadają się wówczas wszystkie części komórki, a wydostająca się do przestrzeni pozakomórkowej zawartość wywołuje stan zapalny, groźny i dla otaczających komórek, i dla całego organizmu.

Elektrownie śmierci

Apoptoza może przebiegać różnymi szlakami. Szczególnie istotny wydaje się ten zapoczątkowany przez mitochondria. Wolne rodniki (stres oksydacyjny), stres metaboliczny, wzrost stężenia wapnia w cytoplazmie lub inne czynniki zwiększają przepuszczalność błon odgradzających mitochondria od reszty komórki. Dochodzi wtedy do uwolnienia białek, które inicjują kaskadę reakcji prowadzących do apoptozy. Najważniejszym z tych białek wydaje się cytochrom c, w normalnie funkcjonującej komórce będący częścią łańcucha oddechowego, a więc uczestniczący w oddychaniu mitochondrialnym. Uwolniony do cytoplazmy łączy się z cząsteczką Apaf-1 i tworzy tzw. apoptosom, niezbędny do uruchomienia kaspazy 9 - enzymu, który inicjuje procesy prowadzące do śmierci komórki. Kaspaza 9 pobudza kolejne enzymy swojej rodziny: kaspazę 3, 6 i 7. Wspólnie prowadzą one do powstania w komórce zmian charakterystycznych dla apoptozy.

Nie zawsze jednak uszkodzenie mitochondriów i powstanie apoptosomów prowadzi do aktywacji kaspaz i uśmiercenia komórki.

Więcej w miesięczniku „Wiedza i Życie" nr 05/2008 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
07/2020
06/2020
Kalendarium
Lipiec
10
W 2008 r. na Politechnice Wrocławskiej uruchomiono polski superkomputer Nova.
Warto przeczytać
Fizyka kwantowa jest dziwna. Reguły świata kwantowego, według których działa świat na poziomie atomów i cząstek subatomowych, nie są tymi samymi regułami, które obowiązują w dobrze znanym nam świecie codziennych doświadczeń - regułami, które kojarzymy ze zdrowym rozsądkiem.

WSPÓŁPRACUJEMY
Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Marek Jurgowiak | dodano: 2012-06-12
Losy komórkowych kamikadze

(Na zdjęciu: niepełny podział na odrębne palce (syndaktylia) spowodowany niezajściem apoptozy. Fot. Wikipedia)

Umierają często samotnie, dla wyższego dobra, jakim jest organizm. Ich samobójstwo to ściśle, krok po kroku, zaplanowany, genetyczny program śmierci. Bez codziennego poświęcenia tysięcy komórek nie moglibyśmy prawidłowo funkcjonować. Gdy ich altruizm zaczyna szwankować - pojawiają się choroby.

Śmierć ciała utożsamiamy ze zjawiskiem negatywnym, ale śmierć pojedynczych komórek jest dla organizmu zbawienna. Apoptoza towarzyszy nam od najwcześniejszych etapów rozwoju, warunkując prawidłowe kształtowanie organizmu jeszcze w łonie matki. To dzięki planowemu unicestwianiu komórek tracimy wówczas błony między palcami, podobnie jak kijanka traci ogon, gdy przeobraża się w dorosłą żabę. Na podobnej zasadzie powstaje soczewka oka, która jest zbudowana ostatecznie z martwych komórek, w których cytoplazmę zastąpiło białko o nazwie krystalina.

Także w dojrzałym organizmie liczne komórki ulegają apoptozie, abyśmy mogli normalnie funkcjonować. Samobójstwo popełniają komórki ściany macicy złuszczające się podczas comiesięcznej menstruacji i komórki ściany jelita, ciągle wymieniane przy kontakcie z treścią pokarmową. Komórki skóry - keratynocyty - wędrują z dolnych warstw na powierzchnię i umierają 21 dni później, żeby utworzyć zewnętrzną warstwę ochronną - naskórek, który także stale wymieniamy na nowy w trakcie naszego życia.

Mamy też jednak komórki, których przeznaczeniem jest trwanie w organizmie. Takimi są neurony czy komórki mięśni. W tych komórkach maszyneria samounicestwienia jest trzymana na wodzy. Dopiero gdy dojdzie do uszkodzenia, infekcji wirusem lub do przemiany nowotworowej, dla dobra organizmu jest uruchamiany w niej (samodzielnie albo z udziałem innych komórek) program samobójczej śmierci.

Apoptoza jest zjawiskiem uniwersalnym, toteż do zrozumienia jej przebiegu i regulacji w naszych komórkach nie musimy eksperymentować na ludziach. Możemy badać ten proces np. w nicieniach Caenorhabditis elegans. Ciało tych maleńkich (1 mm długości) robaczków ma początkowo 1090 komórek, a podczas dojrzewania tracą ich dokładnie 131.

My w każdej sekundzie życia tracimy około miliona komórek, które w większości zastępowane są nowymi. Wydaje się zatem, że dla zachowania homeostazy konieczna jest równowaga pomiędzy niszczeniem a tworzeniem nowych komórek. Nadmierne komórkowe obumieranie leży u podłoża chorób neurodegeneracyjnych (np. choroby Alzheimera) i autoimmunologicznych (jak reumatyzm czy toczeń). Z kolei komórki nowotworowe wydają się zupełnie ignorować sygnały do umierania.

Kaspazy i organelle w pączkach

Apoptozę określa się czasem jako genetyczne samobójstwo komórki. Jest to bowiem proces aktywny i wymaga uaktywnienia wielu genów i syntezy rozlicznych białek albo aktywacji tych już obecnych w komórce.

Głównymi białkami zaangażowanymi w komórkowe samobójstwo jest rodzina kaspaz, czyli proteaz (enzymów rozkładających białka) cysteinowych. W komórce "przeznaczonej" do apoptozy, kaspazy ulegają aktywacji w ściśle określonej kolejności. Raz wydany rozkaz śmierci nie może być już cofnięty. Dodatkowym zabezpieczeniem jest synteza kaspaz w formie nieaktywnych białek (prokaspaz). Są one aktywowane dopiero na skutek ich cięcia przez inne kaspazy albo po oligomeryzacji (łączeniu się po kilka kaspaz w jedną, aktywną cząsteczkę).

W komórce, która popełnia samobójstwo, zachodzi wiele charakterystycznych zmian biochemicznych i morfologicznych. Cytoplazma ulega obkurczeniu, a w jądrze kondensuje chromatyna (połączenie DNA z białkami). Następnie całe jądro kurczy się i rozpada. Specjalne enzymy tną DNA na fragmenty. Komórka wygląda, jakby pączkowała albo gotowała się i odrywały się z niej bąbelki. Te bąbelki to ciałka apoptotyczne, do których rozdzielane są organelle komórkowe, nieuszkadzane podczas apoptozy. Pozostałości po komórce są "zjadane" przez komórki żerne (makrofagi) albo przez jej sąsiadki. Po samobójczyni nie pozostaje najmniejszy ślad. To higieniczna śmierć bez przykrych konsekwencji dla otoczenia.

Zupełnie inaczej dzieje się podczas nekrozy, czyli śmierci martwiczej. Czeka ona komórki uszkodzone mechanicznie, zatrute toksynami bakteryjnymi lub wystawione na promieniowanie jonizujące i gamma. Rozpadają się wówczas wszystkie części komórki, a wydostająca się do przestrzeni pozakomórkowej zawartość wywołuje stan zapalny, groźny i dla otaczających komórek, i dla całego organizmu.

Elektrownie śmierci

Apoptoza może przebiegać różnymi szlakami. Szczególnie istotny wydaje się ten zapoczątkowany przez mitochondria. Wolne rodniki (stres oksydacyjny), stres metaboliczny, wzrost stężenia wapnia w cytoplazmie lub inne czynniki zwiększają przepuszczalność błon odgradzających mitochondria od reszty komórki. Dochodzi wtedy do uwolnienia białek, które inicjują kaskadę reakcji prowadzących do apoptozy. Najważniejszym z tych białek wydaje się cytochrom c, w normalnie funkcjonującej komórce będący częścią łańcucha oddechowego, a więc uczestniczący w oddychaniu mitochondrialnym. Uwolniony do cytoplazmy łączy się z cząsteczką Apaf-1 i tworzy tzw. apoptosom, niezbędny do uruchomienia kaspazy 9 - enzymu, który inicjuje procesy prowadzące do śmierci komórki. Kaspaza 9 pobudza kolejne enzymy swojej rodziny: kaspazę 3, 6 i 7. Wspólnie prowadzą one do powstania w komórce zmian charakterystycznych dla apoptozy.

Nie zawsze jednak uszkodzenie mitochondriów i powstanie apoptosomów prowadzi do aktywacji kaspaz i uśmiercenia komórki.