II Přehled Morfologie a Molekulární Události Apoptózy
apoptotickou smrt buněk lze rozdělit do čtyř postupných fází: zahájení řízení, rozhodnutí zemřít, exekuce, a pohlcení. Řada buněčných napětí může iniciovat apoptózu aktivací intracelulárních signálních drah nebo uvolněním druhých poslů. Některé příklady spouštěčů buněčné smrti jsou ionizující záření, chemoterapeutické léky, hypertermie a deprivace růstového faktoru., Molekuly prezentované jinými buňkami, jako je Fas ligand (FasL) a faktor nekrózy nádorů (TNF), mohou také vyvolat apoptózu v buňkách nesoucích příslušné receptory. Buňka může současně přijímat různé signály, včetně signálů proliferace i buněčné smrti. V reakci na tyto signály musí buňka posoudit svou situaci a rozhodnout se, zda spáchá sebevraždu apoptózou. Klíčové regulační molekuly v této fázi jsou členy rodiny proteinů Bcl – 2 (Bílá, 1996; Yang a Korsmeyer, 1996), ačkoli mechanismus jejich působení není plně pochopen., Jakmile se buňka rozhodne zemřít, aktivují se molekuly, které působí jako Kati. Ve všech typech apoptózy studoval, v různých mnohobuněčných organismů, katy patří cytosolový proteázy, z nichž většina patří do rodiny tzv. caspases (Nicholson a Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Tyto proteázy napadají specifické buněčné proteiny, což vede k nevratné destrukci kritických buněčných procesů a struktur., V konečné fázi apoptózy jsou zbytky umírající buňky rozpoznány, pohlceny a degradovány buď sousední buňkou nebo mrchožravým makrofágem.
morfologické změny spojené s apoptózou jsou odlišné a dobře charakterizované (Wyllie, 1987; Darzynkiewicz et al., 1997). Buňky podstupující apoptózu se rychle zmenšují a kondenzují a odtáhnou se od sousedních buněk. V důsledku ztráty cytoplazmatického objemu tvoří plazmatická membrána bleby a výčnělky, což dává buňce blistrovaný vzhled., Časté je také rychlé zvýšení koncentrace intracelulárních iontů vápníku (Schwartzman a Cidlowski, 1993). Jaderná membrána se zaokrouhlí a chromatin kondenzuje a agreguje do hustých tvarů podobných půlměsíci poblíž jaderné membrány. Kondenzace chromatinu je spojena s dvojvláknovým štěpením DNA jednou nebo více nukleárními endonukleázami (Wyllie et al., Montague a Cidlowski, 1996) a degradace jaderné laminy proteázami (Lazebnik et al., 1995).
degradace DNA během apoptózy se vyskytuje v přesném, reprodukovatelném vzoru (Wyllie et al.,, 1992; Montague and Cidlowski, 1996). Zpočátku je chromozomální DNA štěpena na velké segmenty asi 50-300 kilobáz (Oberhammer et al., 1993). Ve většině, ale ne ve všech případech apoptózy jsou tyto domény dále štěpeny na menší fragmenty štěpením mezi nukleosomy. Separace DNA z apoptotických jádra elektroforézou v agarózovém gelu vznikne charakteristický vzor těchto mono – nebo oligonucleosomal fragmenty v násobcích 185-200 párů bází (bp), popsal jako DNA žebřík (Tilly a Hsueh, 1993)., Endonukleázy odpovědné za tuto fragmentaci DNA nebyly přesvědčivě identifikovány, ačkoli bylo navrženo několik kandidátů (Montague a Cidlowski, 1996). Některé studie naznačují roli pro Dnázu i nebo II, ale tyto enzymy nejsou obvykle umístěny v jádru. Možná, že lepší kandidát je 18 kD Ca2 +/Mg2 +–dependentní endonukleázy nazývá NUC18, který byl izolován z apoptotických jaderné extrakty a je vysoce homologní s cyclophilin A. NUC18 může být zodpovědný za štěpení DNA do 50 kD fragmenty., Kromě toho, román 95 kD Ca2 +/Mg2 +–dependentní endonukleázy, která je aktivní během apoptózy byla identifikována (Pandey et al., 1997). Bílkoviny zvané DNA fragmentačního faktoru (DFF), který se zobrazí na aktivaci apoptotických endonukleázy(s) byl také izolován z HeLa buněk (Liu et al., 1997).
změny v mitochondriích apoptotických buněk předcházejí buněčné kondenzaci a jadernému rozpadu a mohou být nezbytnou časnou událostí v apoptóze (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). Mitochondrie vykazují depolarizaci v membránovém potenciálu (Δψm) (Marchetti et al.,, 1996; Zamzami et al., 1995b; Zamzami et al., 1996), což se zdá být způsobeno otevřením pórů mitochondriální propustnosti (MPT) (Zoratti a Szabo, 1995). Proteiny uvolněné z apoptotických mitochondrií do cytoplazmy buď těsně před, nebo těsně po MPT jsou schopny vyvolat kondenzaci chromatinu a fragmentaci DNA (Liu et al., 1996; Susin et al., 1996; Zamzami et al., 1996).
umírající buňka se rozdělí do několika kole membrána-uzavřený kusů tzv. apoptotických subjekty, které jsou fagocytovány a degradovány fagocytární buňky (Savill et al., 1993; Hart et al.,, 1996). Epiteliální buňky, endoteliální buňky a fibroblasty sousedící s místy apoptózy mohou pohltit apoptotická těla. Několik studií také ukazují, že „profesionální“ makrofágy jsou přijímáni na stránky, buněčné smrti a jsou zodpovědné za většinu fagocytózy apoptotických těla (Hopkinson-Woolley et al., 1994; Tábor a Martin, 1996). Toto pohlcování zabraňuje zánětlivé reakci z úniku buněčných nečistot do mezibuněčných prostorů., Apoptotické buňky vykazují řadu signálů, které přitahují fagocyty, včetně změn molekul buněčného povrchu, jako jsou cukry, lipidy a proteiny. Přestože fagocytární rozpoznávání apoptotických buněk je kritickým procesem a aktivní oblastí výzkumu, podrobnosti o této konečné události v apoptóze jsou mimo rozsah tohoto přezkumu.
buněčné příhody apoptózy kontrastují s událostmi nekrózy, i když oba nakonec vedou ke smrti buňky (Darzynkiewicz et al., 1997)., Nekróza nebo náhodná buněčná smrt je charakterizována rychlou, téměř okamžitou smrtí buňky v důsledku katastrofického zranění. Nekrotické buňky se zvětšují na velký objem a vykazují dramatický nárůst mitochondriálního objemu. Plazmatická membrána je narušena a buněčný obsah se uvolňuje, obvykle produkuje zánětlivou odpověď, která poškozuje sousední buňky. Degradace DNA se někdy vyskytuje během nekrózy; místa štěpení jsou však náhodná, což má za následek celou řadu velikostí fragmentů., Případy buněčné smrti lze často jasně rozlišit jako nekrotické nebo apoptotické, ale v některých případech umírající buňka vykazuje vlastnosti obou procesů.
termín programovaná buněčná smrt (PCD) se běžně používá k popisu zániku buněk během normálního vývoje organismu. Ve většině případů, ale ne ve všech případech, PCD probíhá stejným stereotypním procesem jako apoptóza; proto se pojmy apoptóza a PCD často používají zaměnitelně. Alternativní praxí je definovat termín apoptóza jako popis jednoho z mechanismů PCD., V celé této kapitole budeme používat termín apoptóza popsat buněčné smrti vyvolané abnormální extracelulární zdůrazňuje a termín PCD uvést apoptotickou smrt buněk, která je vývojově předurčen a normálně se vyskytující.