II Oversigt over Morfologi og Molekylære Begivenheder af Apoptose
Apoptotic celledød kan opdeles i fire sekventielle faser: indledning, beslutning om at dø, udførelse, og engulfment. En række cellulære spændinger kan initiere apoptose ved aktivering af intracellulære signalveje eller frigivelse af anden messengers. Nogle eksempler på celledødsudløsere er ioniserende stråling, kemoterapeutiske lægemidler, hypertermi og vækstfaktorberøvelse., Molekyler præsenteret af andre celler, såsom Fas ligand (FasL) og tumornekrosefaktor (TNF), kan også inducere apoptose i celler, der bærer de passende receptorer. En celle kan modtage en række signaler samtidigt, herunder både proliferation og celledød signaler. Som reaktion på disse signaler skal en celle vurdere sin situation og beslutte, om man skal begå selvmord ved apoptose. Vigtige regulatoriske molekyler på dette stadium er medlemmer af Bcl-2-proteinfamilien (Whitehite, 1996; Yang og Korsmeyer, 1996), selvom mekanismen for deres handling ikke er fuldt ud forstået., Når en celle har taget beslutningen om at dø, aktiveres molekyler, der fungerer som bødler. I alle typer af apoptose studeret, i en række multicellulære organismer, omfatter bøderne cytosoliske proteaser, hvoraf størstedelen tilhører en familie kaldet caspaserne (Nicholson og Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Disse proteaser angriber specifikke cellulære proteiner, hvilket resulterer i den irreversible ødelæggelse af kritiske cellulære processer og strukturer., I den sidste fase af apoptose genkendes resterne af den døende celle, indhylles og nedbrydes, enten af en nærliggende celle eller af en rensende makrofag.
de morfologiske ændringer forbundet med apoptose er forskellige og velkarakteriserede (,yllie, 1987; Dar .ynkie .ic.et al., 1997). Celler, der gennemgår apoptose, krymper hurtigt og kondenserer, trækker væk fra naboceller. Som et resultat af tabet af cytoplasmatisk volumen danner plasmamembranen blebs og fremspring, hvilket giver cellen et blæret udseende., En hurtig stigning i intracellulær calciumionkoncentration observeres også almindeligt (Sch .art .man og Cidlo .ski, 1993). Den nukleare membran runder op og chromatin kondenserer og aggregater i tætte, halvmåne – lignende former nær den nukleare membran. Kromatinkondensation er forbundet med dobbeltstrenget spaltning af DNA med en eller flere nukleare endonukleaser (.yllie et al., Montague og Cidlo 1996ski, 1996) og nedbrydning af den nukleare lamina ved proteaser (La .ebnik et al ., 1995).
DNA-nedbrydning under apoptose forekommer i et præcist, reproducerbart mønster (.yllie et al.,, 1992; Montague and Cidlo andski, 1996). Oprindeligt spaltes kromosomalt DNA i store segmenter på omkring 50-300 kilobaser (Oberhammer et al., 1993). I de fleste, men ikke alle, tilfælde af apoptose, fordøjes disse domæner derefter yderligere i mindre fragmenter ved spaltning mellem nukleosomer. Adskillelse af DNA fra apoptotic kerner af agarose-gelelektroforese giver et karakteristisk mønster af disse mono – eller oligonucleosomal fragmenter i multipla af 185-200 basepar (bp), er beskrevet som en DNA-stigen (Tilly og Hsueh, 1993)., De endonukleaser, der er ansvarlige for denne DNA-fragmentering, er ikke blevet overbevisende identificeret, selvom flere kandidater er blevet foreslået (Montague og Cidlo .ski, 1996). Nogle undersøgelser har antydet en rolle for DNase i eller II, men disse en .ymer er normalt ikke placeret i kernen. Måske en bedre kandidat er en 18 kD Ca2 +/Mg2 +–afhængige endonuclease kaldes NUC18, der blev isoleret fra apoptotic nukleare ekstrakter og fundet at være yderst homologe til cyclophilin A. NUC18 kan være ansvarlig for spaltning af DNA i 50 kD fragmenter., Derudover er der identificeret en ny 95 KD Ca2 +/Mg2 +–afhængig endonuclease, der er aktiv under apoptose (Pandey et al., 1997). Et protein kaldet DNA fragmentation factor (DFF), der ser ud til at aktivere den apoptotiske endonuclease(s), er også blevet isoleret fra HeLa-celler (Liu et al., 1997).
ændringer i mitokondrier af apoptotiske celler forud for cellulær kondensation og nuklear desintegration og kan være en vigtig tidlig begivenhed i apoptose (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). Mitokondrierne udviser en depolarisering i membranpotentiale (Marmm) (Marchetti et al.,, 1996; 1996am ;ami et al., 1995b; 1995am ;ami et al., 1996), hvilket ser ud til at skyldes åbningen af mitokondrielle permeabilitetsovergang (MPT) porer (pooratti og S .abo, 1995). Proteiner frigivet fra apoptotic mitokondrier ind i cytoplasmaet enten lige før eller lige efter MPT er i stand til at inducere kromatin kondens og DNA fragmentering (Liu et al., 1996; Susin et al., 1996; 1996am ;ami et al., 1996).
den døende celle bryder op i flere runde membranindkapslede stykker kaldet apoptotiske legemer, der fagocytoseres og nedbrydes af fagocytiske celler (Savill et al., 1993; Hart et al.,, 1996). Epitelceller, endotelceller, og fibroblaster støder op til steder af apoptose kan opsluge apoptotiske organer. Flere undersøgelser viser også, at “professionelle” makrofager rekrutteres til steder med celledød og er ansvarlige for meget af fagocytose hos apoptotiske organer (Hopkinson-.oolley et al., 1994; Camp og Martin, 1996). Denne engulfment forhindrer en inflammatorisk respons fra lækage af cellulært affald i intercellulære rum., Apoptotiske celler viser en række signaler for at tiltrække fagocytter, herunder ændringer i celleoverflademolekyler såsom sukkerarter, lipider og proteiner. Selvom fagocytisk anerkendelse af apoptotiske celler er en kritisk proces og et aktivt forskningsfelt, er detaljer om denne endelige begivenhed i apoptose uden for denne gennemgang.
de cellulære hændelser af apoptose står i kontrast til nekrose, selvom begge til sidst resulterer i cellens død (Dar .ynkie .ic.et al., 1997)., Nekrose eller utilsigtet celledød er kendetegnet ved hurtig, næsten øjeblikkelig død af en celle på grund af en katastrofal skade. Nekrotiske celler svulmer til et stort volumen, der udviser en dramatisk stigning i mitokondrielt volumen. Plasmamembranen forstyrres, og cellulært indhold frigives, hvilket typisk producerer en inflammatorisk respons, der beskadiger naboceller. Nedbrydning af DNA forekommer undertiden under nekrose; spaltningsstederne er imidlertid tilfældige, hvilket resulterer i et komplet udvalg af fragmentstørrelser., Tilfælde af celledød kan ofte tydeligt skelnes som nekrotisk eller apoptotisk, men i nogle tilfælde udviser en døende celle egenskaber ved begge processer.
udtrykket programmeret celledød (PCD) bruges ofte til at beskrive cellernes død under normal udvikling af en organisme. I de fleste, men ikke alle tilfælde, PCD forløber ved den samme stereotype proces som apoptose; derfor, udtrykkene apoptose og PCD bruges ofte om hverandre. En alternativ praksis er at definere udtrykket apoptose som beskrivende for en af mekanismerne i PCD., I hele dette kapitel, vi bruger udtrykket apoptose til at beskrive celledød induceret af unormale ekstracellulære belastninger og udtrykket PCD til at indikere apoptotisk celledød, der er udviklingsmæssigt forudbestemt og normalt forekommende.