Doodsceltypes en hun kenmerken

de celdood het is het proces van vernietiging van de cellulaire componenten die alle levende organismen in verschillende stadia ondergaan. In alle meercellige organismen moet er een optimale balans zijn tussen de dood van de cel en de proliferatie ervan.

Celdood vindt plaats door twee hoofdmechanismen: door necrose of accidentele celdood en door apoptose of geprogrammeerde celdood. Aan elk mechanisme wordt een bepaalde celmorfologie toegeschreven.

Apoptose of geprogrammeerde celdood omvat een sterk gereguleerde route door genetische componenten. Wanneer het organisme vaak pathologische aandoeningen ervaart (bijvoorbeeld degeneratieve ziekten), kan het apoptotische programma vaak verkeerd worden geïmplementeerd, wat resulteert in onnodige celvernietiging..

Geprogrammeerde celdood is een belangrijk onderdeel van de ontwikkelingstrajecten en homeostase (controle tussen dood en celproliferatie) in het algemeen.

Necrose of accidentele celdood is het tweede type celdood. Het presenteert radicale verschillen als we het vergelijken met apoptose. Dit verschijnsel treedt op wanneer cellen worden blootgesteld aan een ongunstige of extreme omgeving, wat resulteert in schade aan celstructuren.

index

• 1 geprogrammeerde celdood of apoptose
  • 1.1 Historisch perspectief
  • 1.2 Definitie
  • 1.3 Functies
  • 1.4 Cellulaire kenmerken van apoptose
  • 1.5 Genetische aspecten
  • 1.6 Ontkoppeling van apoptose
• 2 Accidentele celdood of necrose
  • 2.1 Definitie
  • 2.2 Cellulaire kenmerken van necrose
  • 2.3 Mechanismen
• 3 Vergelijking tussen apoptose en necrose
  • 3.1 Verschillen
  • 3.2 Kunnen we onderscheid maken tussen apoptose en necrose?
• 4 Cytotoxische sterfte
• 5 Referenties

Geprogrammeerde celdood of apoptose

Historisch perspectief

In 1972 werd de term apoptose voor het eerst gebruikt. Het verscheen in een klassiek wetenschappelijk artikel geschreven door auteurs Kerr, Wyllie en Currie. Voor Kerr et al., de term apoptose beschrijft een kenmerkende morfologische vorm van celdood.

Hoewel deze functies al meerdere keren zijn uitgewerkt, geven deze auteurs als eerste een naam aan het fenomeen.

definitie

Een meercellig organisme bestaat uit meerdere cellen die verbindingen met elkaar moeten leggen. De gemeenschap moet strikt georganiseerd worden gehouden en dit wordt bereikt door een controle tot stand te brengen tussen de proliferatie van nieuwe cellen en de eliminatie van de cellen die al aanwezig zijn.

Op deze manier ervaren cellen die om meerdere redenen niet langer nodig zijn een soort van moleculaire "zelfmoord" genaamd apoptose.

De geprogrammeerde celdood is een normaal fysiologisch verschijnsel. Het gaat om de gecontroleerde eliminatie van bepaalde cellen. Dit mechanisme is cruciaal om ervoor te zorgen dat de weefsels van volwassenen correct blijven werken. Het speelt ook een rol bij de ontwikkeling van het embryo.

functies

Handhaaf de balans van proliferatie

Het hoofddoel van geprogrammeerde celdood is het handhaven van de balans van celproliferatie. In ons lichaam worden bijvoorbeeld bijna 5 x 10 dagelijks geëlimineerd¹¹ erythrocyten of bloedcellen door celdood.

Bescherm cellen

Bovendien biedt het de mogelijkheid een beschermingsmechanisme in te stellen tegen cellen die mogelijk het organisme kunnen beïnvloeden. In het geval van cellen die het slachtoffer zijn geworden van een virusinfectie, worden ze meestal geëlimineerd door geprogrammeerde celdood. Het virus kan zich dus niet binnen de host blijven verspreiden.

De geprogrammeerde celdood elimineert niet alleen cellen die zijn geïnfecteerd door externe pathogenen, het is ook in staat de eigen cellen van het lichaam te vernietigen die schade aan het genetische materiaal hebben. In dit geval worden de cellen met mutaties die schadelijk zijn voor het organisme geëlimineerd.

In het geval dat de ontwikkeling van deze abnormale cellen kan doorgaan en de mechanismen van celdood niet werken, kunnen tumoren verschijnen en de ontwikkeling van verschillende soorten kanker.

Coördineer de ontwikkeling van het embryo

Geprogrammeerde celdood speelt een cruciale rol bij de ontwikkeling van een embryo. Tijdens de vorming van hetzelfde moet worden geëlimineerd verschillende cellen die niet nodig zijn.

Het is bijvoorbeeld verantwoordelijk voor het elimineren van weefsels in larven in organismen die metamorfose ondergaan: larven en amfibieën. Bovendien worden sommige juveniele vormen gekenmerkt door het presenteren van membranen tussen de vingers, kenmerkend voor het leven in het water.

Wanneer het organisme een volwassene wordt, verdwijnen deze membranen, omdat de cellen waaruit het bestaat een geprogrammeerde celdoodgebeurtenis ondergaan. In het algemeen vormt het proces van apoptose de uiteinden van mensen en muizen: schopvormige structuren eindigen met goed gevormde cijfers.

Tijdens de ontwikkeling van zoogdieren neemt geprogrammeerde celdood deel aan de vorming van het zenuwstelsel. Wanneer het organisme zich ontwikkelt, wordt een buitensporig aantal zenuwcellen geproduceerd, die vervolgens worden geëlimineerd door geprogrammeerde celdood.

De neuronen die erin slagen te overleven (bijna 50%) leggen correcte verbindingen met de doelcellen. Wanneer de verbinding tot stand is gebracht, begint de uitscheiding van een reeks groeifactoren die het overleven van de cel mogelijk maken, omdat het het celdoodprogramma remt.

Cellulaire kenmerken van apoptose

Tijdens geprogrammeerde celdood vertoont de cel een bepaald fenotype. Het eerste onderscheidende kenmerk is de fragmentatie van chromosomaal DNA.

In dit geval treedt de breuk op van nucleosomen, structuren gevormd door DNA en eiwitten. Met de condensatie van het chromatine breekt de kern in kleine stukjes.

Naarmate het proces vordert, neemt de cel aanzienlijk af. Uiteindelijk breekt de cel in meerdere segmenten omgeven door een celmembraan. Elk van deze stukken staat bekend als apoptotische lichamen.

Vervolgens zijn cellen van het immuunsysteem, macrofagen genaamd, verantwoordelijk voor het herkennen en fagocyteren van deze stervende structuren.

Het "lijk" van de cel die lijdt aan apoptose verdwijnt dus effectief van het organisme waartoe het behoorde - in tegenstelling tot wat gebeurt wanneer de cel sterft door een verwonding. In dit laatste scenario zwellen de cellen en uiteindelijk lysis op, waardoor het gebied in kwestie wordt geactiveerd.

Tijdens apoptose treedt mitochondriale schade op, gekenmerkt door de afgifte van een reeks moleculen die het mechanisme van de dood stimuleren, zoals cytochroom c, Smac / Diablo-eiwitten, onder andere..

Genetische aspecten

De strikte regulering van geprogrammeerde celdood gebeurt dankzij het georkestreerde functioneren van verschillende genen.

De eerste studies met betrekking tot het genetische mechanisme van apoptose werden uitgevoerd in de nematode Caenorhabditis elegans. In dit organisme werden 3 genen geïdentificeerd die gerelateerd waren aan de uitvoering en regulatie van het gehele apoptotische proces.

Bij zoogdieren werden genen gevonden die sterk lijken op die van de nematode. Om deze reden zijn ze gedurende de evolutie zeer geconserveerde entiteiten geweest.

Ced-3 is het voorbeeld van een familie gevormd door meer dan een dozijn proteasen (enzymen in hydrolyserende eiwitten), ook bekend als caspases.

Tijdens het geval van een geprogrammeerde dood hydrolyseren caspases meer dan 100 eiwitten die in de betreffende cel worden gevonden. Onder de witte eiwitten van de caspasen vinden we de remmers van de DNAasen, die de afbraak van het DNA van de celkern veroorzaken.

Caspasen zijn ook verantwoordelijk voor het breken van de kernplaat, wat leidt tot fragmentatie van de kern en het cytoskelet in het algemeen. De onmiddellijke gevolgen van al deze degradatiegebeurtenissen zijn de fragmentatie van de cel.

Ontkoppeling van apoptose

Er zijn een reeks stimuli die apoptotische mechanismen activeren. Deze stimuli kunnen fysiologisch of pathologisch zijn. Interessant is dat niet alle cellen op dezelfde manier reageren op stimuli.

Bestraling en geneesmiddelen die worden gebruikt voor kankerbehandelingen (chemotherapie) resulteren in apoptose van een pad dat p53-afhankelijke route wordt genoemd.

Sommige hormonen, zoals corticosteroïden - hormonen uit de groep van steroïden en derivaten - kunnen in sommige cellen leiden tot de apoptotische route. De meeste cellen worden echter niet beïnvloed door hun aanwezigheid.

Accidentele celdood of necrose

definitie

Accidentele celdood of necrose treedt op wanneer cellen worden blootgesteld aan een ongunstige omgeving die ernstige schade aan celstructuren veroorzaakt.

Deze factoren die trauma veroorzaken, zijn onder andere zeer hoge of zeer lage temperaturen, abnormale zuurstofniveaus, blootstelling aan toxines, blootstelling aan reactieve zuurstofmetabolieten, voedende deprivatie, abnormale pH-niveaus..

Verschillende medische aandoeningen omvatten necrose, waaronder neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Huntington, de ziekte van Parkinson, amyotrofische laterale sclerose en epilepsie..

Hoewel het necrotische proces betrokken is bij verschillende medische aandoeningen, is het mechanisme na de gebeurtenis niet volledig opgehelderd. Historisch gezien werd necrose gewoon beschouwd als chaotische reacties die de cel vernietigen.

Het huidige bewijs verkregen van de organismen Caenorhabditis elegans en Drosophila heb dit "dogma" in twijfel getrokken.

Verschillende celtypen die necrose ervaren, vertonen zeer specifieke morfologische cellulaire kenmerken als reactie op de laesie, wat suggereert dat er een centraal uitvoeringprogramma van necrose is.

De volledige en gedetailleerde compressie van het necrotische proces kan resulteren in de ontwikkeling van nieuwe methodologieën om ziekten met necrotische celdood te bestrijden.

Cellulaire kenmerken van necrose

Net als bij apoptose heeft necrose karakteristieke morfologische kenmerken. Bovendien zijn deze totaal anders dan die we waarnemen in een cel die sterft door de apoptotische route.

Dood gaat gepaard met significante huidontsteking cel vacuolen in het cytoplasma, opzwellen van het endoplasmatisch reticulum, blaarvorming in het cytoplasma, condensatie van de mitochondria, disaggregatie en onthechting van ribosomen, verdeling van membranen, lysosomen ontstoken en gebroken, onder anderen.

Necrose is een "passief" proces, omdat het geen synthese van extra eiwitten vereist, de energiebehoefte die nodig is om te voorkomen minimaal is en geen homeostatisch mechanisme van aanvullende regulatie heeft.

mechanismen

Verwondingen in een necrotische cellen kan worden gemedieerd door twee mechanismen: interferentie signaalgever en directe beschadiging van de cel door de bovengenoemde factoren.

Vergelijking tussen apoptose en necrose

verschillen

ProcesbesturingBetrekkelijk apoptose is een sterk gecontroleerde actief proces, terwijl necrose is een toxisch werkwijze waarbij de cel een passief slachtoffer van een modus-onafhankelijke doodsenergie. Zoals gezegd, hebben de huidige gegevens het uitblijven van necrose reguleren ondervraagd.

Locatie van overlijden: Normaal gesproken komt apoptose voor in een enkele cel of in een cluster met kleine cellen, terwijl necrose zich in een continuüm van cellen bevindt.

Plasma membraan staat: bij apoptose blijft het celmembraan intact en behoudt het cytoplasma apoptotische lichamen. Bij necrose breekt het plasmamembraan af en wordt het cytoplasma vrijgegeven.

Ontstekingsprocessen: bij apoptose wordt geen type ontsteking waargenomen, terwijl inflatie een van de meest opvallende kenmerken van necrose is. Het verlies van membraan- en cellulaire integriteit verzendt chemotactische signalen die cellulaire middelen recruteren die gerelateerd zijn aan het ontstekingsproces.

Kun je onderscheid maken tussen apoptose en necrose?

Waar hangt het van af als een cel sterft door apoptose of door necrose? Bij dit besluit zijn verschillende factoren betrokken, waaronder de aard van het overlijdenssignaal, het type weefsel in kwestie, de staat van ontwikkeling van het organisme, onder andere.

Met behulp van conventionele histologietechnieken is het niet eenvoudig om onderscheid te maken tussen een weefsel dat sterft door apoptose of door necrose. De morfologische resultaten van de dood geproduceerd door het necrotische pad en het apoptotische pad verschillen in verschillende aspecten en overlappen elkaar in andere.

Aanwijzingen dat apoptose en necrose vormen een morfologische expressie van gedeelde biochemische route genoemd apoptose-necrose continu. Zo zijn twee factoren betrokken bij de omzetting van de apoptotische route bij necrose: verminderde beschikbaarheid van caspases en ATP in de cel.

Cytotoxische dood

In multicellulaire organismen zijn er specifieke soorten cellen die behoren tot het immuunsysteem - of de secreties die ze produceren - die toxisch zijn voor andere cellen.

Deze cellen zijn verantwoordelijk voor het initiëren van routes die verantwoordelijk zijn voor de vernietiging van target cellen (die kunnen worden geïnfecteerd door een pathogeen of een kankercel cel). Echter de voorkeur wij geven de bovenstaande klassen (necrose of apoptose) omvat, wat niet optreedt door een specifiek mechanisme.

Neem het specifieke geval van celdood dat wordt gemedieerd door een celtype dat CD8 T-lymfocyten wordt genoemd⁺ Cytotoxische. In dit voorbeeld combineert de cel aspecten van zowel per ongeluk als geprogrammeerde celdood.

referenties

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Essentiële celbiologie. Garland Science.
2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). De cel: een moleculaire benadering. Washington, DC: ASM press.
3. Elmore, S. (2007). Apoptose: een beoordeling van geprogrammeerde celdood. Toxicologische pathologie, 35(4), 495-516.
4. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). histologie. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Dood door necrose. Oncontroleerbare catastrofe, of is er orde achter de chaos?. EMBO rapporteert, 3(7), 604-9.