II Oversikt over Morfologi og Molekylære Hendelser av Apoptosis
Apoptotic celledød kan deles inn i fire sekvensielle trinn: initiering, beslutning om å dø, gjennomføring og engulfment. En rekke cellulære stress kan starte apoptosis av aktivering av intracellulære signaler trasé eller utslipp av andre sendebud. Noen eksempler på celle død utløser er ioniserende stråling, cellegifter, hypertermi, og vekstfaktor deprivasjon., Molekyler presentert av andre celler, for eksempel Fas ligand (FasL) og tumor nekrose faktor (TNF), kan også bidra til at apoptosis i celler som bærer det passende reseptorer. En celle kan få en rekke signaler samtidig, inkludert både spredning og celledød-signaler. I respons til disse signalene, en celle må vurdere sin situasjon og bestemme om du ønsker å begå selvmord ved å apoptosis. Viktige regulatoriske molekyler på dette stadiet er medlemmer av Bcl-2 protein familie (Hvit, 1996; Yang og Korsmeyer, 1996), selv om mekanismen av deres handling er ikke fullt ut forstått., Når en celle har gjort beslutningen om å dø, molekyler som fungerer som bødlene er aktivert. I alle typer apoptosis studert, og i et utvalg av flercellede organismer, bødlene inkluderer cytosolic proteases, hvorav de fleste tilhører en familie kalt caspases (Nicholson og Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Disse proteases angripe spesifikke cellulære proteiner, noe som resulterer i irreversibel ødeleggelse av viktige cellulære prosesser og strukturer., I den siste fasen av apoptosis, restene av de som dør cellen er anerkjent, oppslukt, og degradert, enten ved en tilstøtende celle eller av en scavenging macrophage.
morphologic endringer forbundet med apoptosis er tydelige og godt karakterisert (Wyllie, 1987; Darzynkiewicz et al., 1997). Celler som gjennomgår apoptosis raskt krympe og kondensere, dra bort fra tilgrensende celler. Som en følge av tap av cytoplasmatiske volum, plasma membran former blebs og utspring, noe som gir cellen en blemmer se., En rask økning i intracellulære kalsium ion-konsentrasjon er også ofte observert (Schwartzman og Cidlowski, 1993). Den kjernefysiske membran runder opp og chromatin kondenserer og aggregater i tett, halvmåne-lignende former i nærheten av kjernefysiske membran. Chromatin kondens er forbundet med dobbel-strandet spalting av DNA ved en eller flere kjernefysiske endonucleases (Wyllie et al., Montague og Cidlowski, 1996) og nedbrytning av kjernefysiske lamina av proteases (Lazebnik et al., 1995).
DNA nedbryting under apoptosis oppstår i en presis og reproduserbar mønster (Wyllie et al.,, 1992; Montague og Cidlowski, 1996). I utgangspunktet, kromosomale DNA er spaltet i store segmenter av om mellom 50-300 kilobases (Oberhammer et al., 1993). I de fleste, men ikke alle, tilfeller av apoptosis, disse domenene er videre tatt opp i mindre fragmenter av spalting mellom nucleosomes. Separasjon av DNA fra apoptotic kjerner av agarose gel elektroforese gir et karakteristisk mønster av disse mono – eller oligonucleosomal fragmenter i multipler av 185-200 base-par (bp), beskrevet som en DNA ladder (Tilly og Hsueh, 1993)., Den endonucleases ansvarlig for denne DNA-fragmentering, har ikke vært overbevisende identifisert, selv om flere kandidater har vært foreslått (Montague og Cidlowski, 1996). Noen studier har antydet en rolle for DNase i eller II, men disse enzymene er normalt ikke ligger i kjernen. Kanskje en bedre kandidat er en 18 kD Ca2 +/Mg2 +–avhengige endonuclease kalt NUC18 som var isolert fra apoptotic kjernefysiske ekstrakter og funnet å være svært homologe til cyclophilin A NUC18 kan være ansvarlig for spalting av DNA i 50 kD fragmenter., I tillegg, en roman 95 kD Ca2 +/Mg2 +–avhengige endonuclease som er aktive under apoptosis har blitt identifisert (Pandey et al., 1997). Et protein som kalles DNA-fragmentering faktor (DFF) som ser ut til å aktivere apoptotic endonuclease(s) har også blitt isolert fra HeLa-celler (Liu et al., 1997).
Endringer i mitokondriene av apoptotic celler forut for mobil kondens og kjernefysiske oppløsning og kan være et viktig tidlig hendelse i apoptosis (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). Mitokondriene viser en depolarization i membranen potensial (Δψm) (Marchetti et al.,, 1996; Zamzami et al., 1995b; Zamzami et al., 1996), som ser ut til å være på grunn av åpningen av mitokondrie permeabilitet overgang (MPT) porene (Zoratti og Szabo, 1995). Proteiner utgitt fra apoptotic mitokondrier i cytoplasma enten like før eller like etter MPT er i stand til å fremkalle chromatin kondens og DNA-fragmentering (Liu et al., 1996; Susin et al., 1996; Zamzami et al., 1996).
Den døende cellen brytes opp i flere runde membran for lukkede stykker kalt apoptotic organer som er phagocytosed og degradert av phagocytic celler (Savill et al. I 1993; Hart et al.,, 1996). Epitelceller, endothelial celler, og fibroblaster i tilknytning til områder av apoptosis kan sluke apoptotic organer. Flere studier viser også at «profesjonelle» makrofager er rekruttert til nettsteder av celledød og er ansvarlig for mye av phagocytosis av apoptotic organer (Hopkinson-W et al., 1994; Camp og Martin, 1996). Dette engulfment hindrer en inflammatorisk respons fra lekkasje av mobilnettet rusk i intercellulær mellomrom., Apoptotic celler vise en rekke signaler for å tiltrekke seg phagocytes, inkludert endringer i celleoverflaten molekyler som sukker, fett, og proteiner. Selv om phagocytic anerkjennelse av apoptotic celler er en kritisk prosess og en aktiv innen forskning, detaljer om dette siste arrangementet i apoptosis er utenfor omfanget av denne gjennomgangen.
cellular hendelser av apoptosis kontrast med de av nekrose, selv om begge til slutt resultere i død celle (Darzynkiewicz et al., 1997)., Nekrose, eller tilfeldig celle død, er preget av rask, nesten momentant døde i en celle på grunn av en katastrofal skade. Nekrotisk celler hovne opp til et stort volum, og viser en dramatisk økning i mitokondrie volum. Plasma membran er forstyrret og mobil-innholdet er utgitt, vanligvis produserer en inflammatorisk respons som skader nabocellene. Degradering av DNA-noen ganger oppstår i løpet av nekrose, men spalting nettsteder er tilfeldig, noe som resulterer i et bredt spekter av fragment størrelser., Forekomster av celledød kan ofte være klart utmerker seg som nekrotisk eller apoptotic, men i noen tilfeller en døende celle utstillinger egenskaper både prosesser.
begrepet programmert celledød (PCD) er ofte brukt for å beskrive oppløsningen av celler under normal utvikling av en organisme. I de fleste, men ikke alle tilfeller, PCD fortsetter med samme stereotype prosessen som apoptosis; derfor vilkårene apoptosis og PCD er ofte brukt om hverandre. En alternativ praksis er å definere begrepet apoptosis som beskrivende for en av de mekanismer av PCD., Gjennom dette kapittelet, kan vi bruke begrepet apoptosis til å beskrive cellen død forårsaket av unormal ekstra-cellulære stress og begrepet PCD å indikere apoptotic celledød som er utviklingshemmede forutbestemt og normalt forekommende.