II privire de Ansamblu asupra Morfologiei și Evenimente Moleculare ale Apoptozei
moartea celulelor Apoptotice pot fi împărțite în patru etape consecutive: inițierea, decizia de a muri, de execuție, și de acaparare. O serie de tensiuni celulare pot iniția apoptoza prin activarea căilor de semnalizare intracelulare sau prin eliberarea de mesageri secundari. Câteva exemple de declanșatoare ale morții celulare sunt radiațiile ionizante, medicamentele chimioterapeutice, hipertermia și privarea factorului de creștere., Moleculele prezentate de alte celule, cum ar fi ligandul Fas (FasL) și factorul de necroză tumorală (TNF), pot induce, de asemenea, apoptoza în celulele care poartă receptorii corespunzători. O celulă poate primi simultan o varietate de semnale, incluzând atât semnale de proliferare, cât și semnale de moarte celulară. Ca răspuns la aceste semnale, o celulă trebuie să-și evalueze situația și să decidă dacă să se sinucidă prin apoptoză. Moleculele cheie de reglementare în acest stadiu sunt membri ai familiei de proteine Bcl-2 (White, 1996; Yang și Korsmeyer, 1996), deși mecanismul acțiunii lor nu este pe deplin înțeles., Odată ce o celulă a luat decizia de a muri, moleculele care acționează ca călăii sunt activate. În toate tipurile de apoptoza studiat, într-o varietate de organisme multicelulare, călăii includ citosolic proteaze, dintre care majoritatea aparțin unei familii numite caspaze (Nicholson și Thornberry, 1997; Alnemri, 1997). Aceste proteaze atacă proteinele celulare specifice, ducând la distrugerea ireversibilă a proceselor și structurilor celulare critice., În stadiul final al apoptozei, rămășițele celulei moarte sunt recunoscute, înghițite și degradate, fie de o celulă vecină, fie de un macrofag de curățare.
modificări morfologice asociate cu apoptoza sunt distincte și bine caracterizate (Wyllie, 1987; Darzynkiewicz et al., 1997). Celulele supuse apoptozei se micșorează rapid și se condensează, îndepărtându-se de celulele vecine. Ca urmare a pierderii volumului citoplasmatic, membrana plasmatică formează bleburi și proeminențe, dând celulei un aspect blister., De asemenea, se observă frecvent o creștere rapidă a concentrației intracelulare de ioni de calciu (Schwartzman și Cidlowski, 1993). Membrana nucleară se rotunjește și cromatina se condensează și se agregă în forme dense, asemănătoare semilunii, în apropierea membranei nucleare. Condensarea cromatinei este asociată cu scindarea dublu catenară a ADN-ului de către una sau mai multe endonucleaze nucleare (Wyllie et al., Montague și Cidlowski, 1996) și degradarea laminei nucleare de către proteaze (Lazebnik et al., 1995).degradarea ADN-ului în timpul apoptozei are loc într-un model precis, reproductibil (Wyllie et al.,, 1992; Montague și Cidlowski, 1996). Inițial, ADN-ul cromozomial este scindat în segmente mari de aproximativ 50-300 kilobaze (Oberhammer et al., 1993). În cele mai multe cazuri, dar nu toate, de apoptoză, aceste domenii sunt apoi digerate în continuare în fragmente mai mici prin scindarea între nucleozomi. Separarea ADN – ului de nucleele apoptotice prin electroforeza în gel de agaroză produce un model caracteristic al acestor fragmente mono-sau oligonucleozomale în multipli de 185-200 perechi de baze (bp), descrise ca o scară ADN (Tilly și Hsueh, 1993)., La endonucleaza responsabil pentru această fragmentare a ADN-ului nu au fost convingător identificate, deși mai mulți candidați au fost sugerate (Montague și Cidlowski, 1996). Unele studii au sugerat un rol pentru Dnaza i sau II, dar aceste enzime nu sunt localizate în mod normal în nucleu. Poate un candidat mai bun este un 18 kD Ca2 +/Mg2 +dependentă de endonucleaze numit NUC18 care a fost izolat din apoptotice nucleare extracte și dovedit a fi extrem de asemănătoare pentru a cyclophilin A. NUC18 poate fi responsabil pentru scindarea ADN-ul în 50 kD fragmente., În plus, a fost identificată o endonuclează dependentă de 95 kD Ca2 +/Mg2 +care este activă în timpul apoptozei (Pandey et al., 1997). O proteină numită factor de fragmentare a ADN-ului(DFF) care pare să activeze endonucleazele apoptotice a fost, de asemenea, izolată din celulele HeLa (Liu et al., 1997).schimbările în mitocondriile celulelor apoptotice preced condensarea celulară și dezintegrarea nucleară și pot fi un eveniment esențial timpuriu în apoptoză (Petit et al., 1996; Kroemer, 1997). Mitocondriile prezintă o depolarizare în potențialul membranei (Δψm) (Marchetti și colab.,, 1996; Zamzami și colab., 1995b; Zamzami și colab., 1996), care pare să se datoreze deschiderii porilor de tranziție a permeabilității mitocondriale (MPT) (Zoratti și Szabo, 1995). Proteinele eliberate din mitocondriile apoptotice în citoplasmă, fie chiar înainte, fie imediat după MPT, sunt capabile să inducă condensarea cromatinei și fragmentarea ADN-ului (Liu et al., 1996; Susin și colab., 1996; Zamzami și colab., 1996).
celula muribundă se descompune în mai multe bucăți rotunde închise cu membrană numite corpuri apoptotice care sunt fagocitozate și degradate de celulele fagocitare (Savill et al., 1993; Hart și colab.,, 1996). Celulele epiteliale, celulele endoteliale și fibroblastele adiacente siturilor de apoptoză pot înghiți corpuri apoptotice. Mai multe studii demonstrează, de asemenea, că macrofagele „profesionale” sunt recrutate la locurile de moarte celulară și sunt responsabile pentru o mare parte din fagocitoza corpurilor apoptotice (Hopkinson-Woolley et al., 1994; Camp și Martin, 1996). Această absorbție previne un răspuns inflamator din scurgerea resturilor celulare în spațiile intercelulare., Celulele apoptotice afișează o serie de semnale pentru a atrage fagocitele, inclusiv modificări ale moleculelor de suprafață celulară, cum ar fi zaharurile, lipidele și proteinele. Deși recunoașterea fagocitară a celulelor apoptotice este un proces critic și un domeniu activ de cercetare, detaliile acestui eveniment final în apoptoză depășesc domeniul de aplicare al acestei revizuiri.evenimentele celulare ale apoptozei contrastează cu cele ale necrozei, deși ambele duc în cele din urmă la moartea celulei (Darzynkiewicz et al., 1997)., Necroza sau moartea accidentală a celulelor se caracterizează prin moartea rapidă, aproape instantanee a unei celule din cauza unei leziuni catastrofale. Celulele necrotice se umflă la un volum mare, prezentând o creștere dramatică a volumului mitocondrial. Membrana plasmatică este perturbată și conținutul celular este eliberat, producând de obicei un răspuns inflamator care dăunează celulelor vecine. Degradarea ADN-ului apare uneori în timpul necrozei; cu toate acestea, locurile de clivaj sunt aleatorii, rezultând o gamă completă de dimensiuni ale fragmentelor., Cazurile de moarte celulară pot fi adesea distinse în mod clar ca necrotice sau apoptotice, dar în unele cazuri o celulă muribundă prezintă caracteristici ale ambelor procese.termenul de moarte celulară programată (PCD) este frecvent utilizat pentru a descrie dispariția celulelor în timpul dezvoltării normale a unui organism. În cele mai multe cazuri, dar nu toate, PCD procedează prin același proces stereotip ca apoptoza; prin urmare, termenii apoptoză și PCD sunt adesea folosiți interschimbabil. O practică alternativă este de a defini termenul apoptoză ca fiind descriptiv al unuia dintre mecanismele PCD., De-a lungul acestui capitol, folosim termenul apoptoză pentru a descrie moartea celulară indusă de stresurile extra-celulare anormale și termenul PCD pentru a indica moartea apoptotică a celulelor care este predestinată în mod dezvoltat și care apare în mod normal.