Apoptoza zaprogramowana śmierć komórki.

Apoptoza [z gr.] w tłumaczeniu dosłownym opadanie liści jest przenośnią, oznaczającą w odniesieniu do biologii zaprogramowaną śmierć komórki w organizmie wielokomórkowym – dzięki temu mechanizmowi usuwane są zużyte lub uszkodzone komórki. Można ją przyrównać do zaplanowanego samobójstwa komórki, mającego na celu dobro całego organizmu. W odróżnieniu od martwicy (określanej także mianem nekrozy), gdzie dochodzi do uszkodzenia jakimś zewnętrznym czynnikiem, apoptoza jest zjawiskiem naturalnym w rozwoju i życiu organizmów; mimo tego wykazano, że niektóre patogeny mogą wpływać na indukcję tego procesu, dotyczy to głównie wirusów, a także niektórych bakterii takich jak np. Helicobacter pylori. Termin apoptoza wprowadzono w 1972 roku.

Apoptoza, w odróżnieniu od nekrozy, polega na kurczeniu się komórki poprzez utratę wody. Po różnorodnie przebiegającej fazie inicjacji apoptozy zachodzi faza egzekucji zależna od enzymów proteolitycznych[1] z grup kaspaz[2]. Szybkie zmiany w jądrze komórkowym mają charakter zorganizowany – chromatyna jądrowa ulega kondensacji, a DNA zostaje pocięte przez endonukleazy. DNA apoptycznej komórki dzieli się na fragmenty wielkości około 180 par zasad i ich wielokrotności. Następuje dezintegracja cytoszkieletu. Komórka apoptyczna zaokrągla się, traci kontakt z podłożem, rozwijają się na jej powierzchni liczne uwypuklenia. W procesie apoptozy organelle komórkowe pozostają jednak nienaruszone. Są one usuwane z komórki wraz z fragmentami chromatyny w tzw. ciałkach apoptycznych, pęcherzykach powstałych w wyniku zmian w strukturze błony komórkowej. W większości przypadków są one następnie fagocytowane przez komórki żerne. Wyjątkiem są np. ciałka apoptyczne soczewki oka, które zawierają zamiast cytoplazmy z organellami białko krystalinę. Apoptoza nie wywołuje stanu zapalnego i dotyczy pojedynczych komórek.

Proces programowanej śmierci komórki, charakteryzujący się aktywacją wielu swoistych szlaków biochemicznych, wymagający syntezy nowych białek, zależnych od cząsteczek sygnalizujących, takich jak: TNF-α[3] i FAS-ligand lub też wywołanych przez czynnik uszkadzający komórkę.

Zjawisko apoptozy występuje także w różnych stanach patologicznych. Przykładem komórki w stanie apoptozy jest ciałko kwasochłonne ("były" hepatocyt w wątrobie w zapaleniu wirusowym) interpretowanym dawniej jako przejaw martwicy skrzepowej komórki. Wirus HIV powoduje apoptozę limfocytów T. W cukrzycy typu II w wyspach trzustkowych odkłada się peptyd amylina, który jest toksyczny i powoduje apoptozę komórek β i narastanie objawów choroby.

Czynnikami powodującymi apoptozę mogą być:

  •   bodźce fizjologiczne – np. niedobory hormonów (np. zmiany stężenia hormonów steroidowych), czynników wzrostu, jonów (np. jonów wapnia);
  •   występowanie cytokin[4] – cząsteczek produkowanych przez układ immunologiczny, np.: interferon;
  •   oddziaływania międzykomórkowe – na skutek przekazywania błędnych informacji o podziałach komórkowych;
  •   limfocyty cytotoksyczne (np. przy odrzuceniu przeszczepu);
  •   czynniki fizyczne (np. promieniowanie jonizujące);
  •   działalność niektórych patogenów (głównie wirusów);
  •   wolne rodniki.

Odzwierciedleniem rosnącego zainteresowania badaniami nad apoptozą było przyznanie Nagrody Nobla z fizjologii lub medycyny w roku 2002. Otrzymali ją Sydney Brenner, H. Robert Horvitz i John E. Sulston za ich odkrycia z dziedziny genetycznej regulacji organogenezy i zaprogramowanej śmierci komórki.

[1] Proteazy - podklasa enzymów z klasy hydrolaz, oznaczone kodem EC 3.4, które dokonują hydrolizy wiązań peptydowych.

[2] Kaspazy - to enzymy z grupy proteaz, kontrolujących apoptozę, czyli programowaną śmierć komórki. Kaspazy związane są także z funkcjonowaniem układu odpornościowego, gdzie umożliwiają potranslacyjną modyfikację cytokin.

[3] TNF-α, kacheksyna lub kachektyka - cytokina związana z procesem zapalnym produkowana głównie przez aktywne monocyty i makrofagi oraz w znacznie mniejszych ilościach przez inne tkanki. Jest przede wszystkim czynnikiem nekrozy nowotworów.

[4] Cytokiny, są cząsteczkami białkowymi wpływającymi na wzrost, proliferację i pobudzenie komórek biorących udział w odpowiedzi odpornościowej oraz komórek hemopoetycznych.