II overzicht van morfologie en moleculaire voorvallen van Apoptosis
apoptotische celdood kan worden onderverdeeld in vier opeenvolgende stadia: initiatie, beslissing om te sterven, executie en overspoeling. Een waaier van cellulaire spanningen kan apoptosis door de activering van intracellular signalerende wegen of de versie van tweede boodschappers in werking stellen. Sommige voorbeelden van de triggers van de celdood zijn ioniserende straling, chemotherapeutische drugs, hyperthermie, en de ontbering van de de groeifactor., De Molecules die door andere cellen, zoals FAS ligand (FasL) en tumornecrosefactor (TNF) worden voorgesteld, kunnen apoptosis in cellen die de aangewezen receptoren dragen ook veroorzaken. Een cel kan een verscheidenheid van signalen tegelijkertijd ontvangen, met inbegrip van zowel de signalen van de proliferatie als van de celdood. In antwoord op deze signalen, moet een cel zijn situatie beoordelen en beslissen of om zelfmoord door apoptosis te plegen. De belangrijkste regulerende moleculen in dit stadium zijn leden van de Bcl-2-eiwitfamilie (Wit, 1996; Yang en Korsmeyer, 1996), hoewel het mechanisme van hun actie niet volledig wordt begrepen., Zodra een cel de beslissing heeft genomen om te sterven, worden moleculen die fungeren als beulen geactiveerd. In alle bestudeerde soorten apoptose, in een verscheidenheid van meercellige organismen, omvatten de beulen cytosolische proteasen, waarvan de meerderheid tot een familie behoort die de caspasen wordt genoemd (Nicholson and Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Deze proteasen vallen specifieke cellulaire proteã nen aan die in de onomkeerbare vernietiging van kritieke cellulaire processen en structuren resulteren., In het laatste stadium van apoptose, worden de overblijfselen van de stervende cel herkend, overspoeld, en gedegradeerd, hetzij door een naburige cel of door een opruimende macrofaag.
de morfologische veranderingen geassocieerd met apoptose zijn verschillend en goed gekarakteriseerd (Wyllie, 1987; Darzynkiewicz et al., 1997). De cellen die apoptosis ondergaan krimpen snel en condenseren, die van naburige cellen wegtrekken. Als resultaat van het verlies van cytoplasmic volume, vormt het plasmamembraan blebs en uitsteeksels, die de cel een inblaasde blik geven., Een snelle toename van de intracellulaire calciumionconcentratie wordt ook vaak waargenomen (Schwartzman en Cidlowski, 1993). Het kernmembraan rondt op en het chromatine condenseert en aggregeert in dichte, halvemaanachtige vormen in de buurt van het kernmembraan. Chromatinecondensatie wordt geassocieerd met dubbelstrengs splijten van DNA door een of meer nucleaire endonucleases (Wyllie et al., Montague and Cidlowski, 1996) en degradatie van het nucleaire lamina door proteases (Lazebnik et al., 1995).
DNA-degradatie tijdens apoptose vindt plaats in een nauwkeurig, reproduceerbaar patroon (Wyllie et al.,, 1992; Montague and Cidlowski, 1996). Aanvankelijk, chromosomaal DNA wordt gesplitst in grote segmenten van ongeveer 50-300 kilobases (Oberhammer et al., 1993). In de meeste, maar niet alle, instanties van apoptosis, worden deze domeinen dan verder verteerd in kleinere fragmenten door splitsing tussen nucleosomes. Scheiding van DNA van apoptotische kernen door agarose gelelektroforese levert een kenmerkend patroon op van deze mono-of oligonucleosomale fragmenten in veelvouden van 185-200 basenparen( bp), beschreven als een DNA-ladder (Tilly and Hsueh, 1993)., De endonucleases verantwoordelijk voor deze fragmentatie van DNA zijn niet overtuigend geïdentificeerd, hoewel verscheidene kandidaten zijn voorgesteld (Montague en Cidlowski, 1996). Sommige studies hebben een rol voor DNase I of II voorgesteld, maar deze enzymen worden normaal niet in de kern gevestigd. Misschien is een betere kandidaat een 18 kD Ca2 +/Mg2 +–afhankelijke endonuclease genoemd NUC18 die van apoptotic nucleaire extracten werd geà soleerd en hoogst homologe aan cyclophilin A. werd gevonden NUC18 kan van splitsing van DNA in 50 KD fragmenten de oorzaak zijn., Daarnaast is een nieuwe 95 kD Ca2 +/Mg2 +–afhankelijke endonuclease geïdentificeerd die actief is tijdens apoptose (Pandey et al., 1997). Een eiwit genaamd DNA fragmentatie factor (DFF) dat lijkt te activeren van de apoptotische endonuclease(s) is ook geïsoleerd uit HeLa cellen (Liu et al., 1997).
veranderingen in de mitochondriën van apoptotische cellen gaan vooraf aan cellulaire condensatie en nucleaire desintegratie en kunnen een essentiële vroege gebeurtenis in apoptosis zijn (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). De mitochondriën vertonen een depolarisatie in membraanpotentieel (Δψm) (Marchetti et al.,, 1996; Zamzami et al., 1995b; Zamzami et al., 1996), die te wijten lijkt te zijn aan de opening van mitochondriale permeability transition (MPT) poriën (Zoratti and Szabo, 1995). Eiwitten die vrijkomen uit apoptotische mitochondriën in het cytoplasma, net voor of net na de MPT, kunnen chromatinecondensatie en DNA-fragmentatie veroorzaken (Liu et al., 1996; Susin et al., 1996; Zamzami et al., 1996).
de afstervende cel breekt op in verschillende ronde, met membraan omsloten stukken die apoptotische lichamen worden genoemd die fagocytose hebben en worden afgebroken door fagocytaire cellen (Savill et al., 1993; Hart et al.,, 1996). Epitheliaale cellen, endotheliaale cellen, en fibroblasten die aan plaatsen van apoptosis grenzen kunnen apoptotic organismen overspoelen. Verscheidene studies tonen ook aan dat” professionele ” macrofagen worden aangeworven op plaatsen van celdood en verantwoordelijk zijn voor een groot deel van de fagocytose van apoptotische lichamen (Hopkinson-Woolley et al., 1994; Camp and Martin, 1996). Deze overspoeling voorkomt een ontstekingsreactie van lekkage van cellulair puin in intercellulaire ruimten., Apoptotic de cellen tonen een waaier van signalen om fagocytes, met inbegrip van veranderingen in de molecules van de celoppervlakte zoals suikers, lipiden, en proteã nen aan te trekken. Hoewel fagocytic erkenning van apoptotic cellen een kritisch proces en een actief gebied van onderzoek is, zijn details van deze laatste gebeurtenis in apoptosis buiten het toepassingsgebied van dit overzicht.
de cellulaire voorvallen van apoptose contrasteren met die van necrose, hoewel beide uiteindelijk resulteren in de dood van de cel (Darzynkiewicz et al., 1997)., Necrose, of accidentele celdood, wordt gekenmerkt door een snelle, bijna onmiddellijke dood van een cel als gevolg van een katastrofisch letsel. Necrotische cellen zwellen op tot een groot volume, met een dramatische toename van mitochondriale volume. Het plasmamembraan wordt verstoord en de cellulaire inhoud wordt vrijgegeven, typisch veroorzakend een ontstekingsreactie die naburige cellen beschadigt. Degradatie van DNA komt soms tijdens necrose voor; nochtans, zijn de splitsingsplaatsen willekeurig, resulterend in een volledige waaier van fragmentgrootte., De instanties van celdood kunnen vaak duidelijk als necrotic of apoptotic worden onderscheiden, maar in sommige gevallen vertoont een het sterven cel kenmerken van beide processen.
De term geprogrammeerde celdood (PCD) wordt vaak gebruikt om de teloorgang van cellen tijdens de normale ontwikkeling van een organisme te beschrijven. In de meeste maar niet alle gevallen, gaat PCD door hetzelfde stereotiepe proces als apoptosis; daarom worden de termen apoptosis en PCD vaak door elkaar gebruikt. Een alternatieve praktijk is om de term apoptosis te definiëren als beschrijvend van een van de mechanismen van PCD., In dit hoofdstuk gebruiken we de term apoptosis om celdood te beschrijven veroorzaakt door abnormale extracellulaire spanningen en de term PCD om apoptotische celdood aan te geven die ontwikkelingsvoorbeschikt is en normaal voorkomt.