Apoptozė

Apoptozė – viena programuotos ląstelių mirties rūšių.

Funkcinė svarba

Apoptozė svarbi embriogenezėje, pvz., reguliuojant neuronų skaičių, formuojantis pirštams, sunaikinant autoreaktyvius T ir B limfocitus. Suaugusiame organizme apoptozė reguliuoja ląstelių skaičių, pvz., apoptozės būdu sunaikinami neutrofilai, arba silpstant imuniniam atsakui, aktyvuoti limfocitai. Apoptozė yra vienas iš priešvėžinės ir priešvirusinės gynybos būdų.

Mechanizmas

Vykstant apoptozei, negrįžtamai aktyvuojama proteolizinių baltymų kaspazių (cisteino proteazių) kaskada. Aktyvuotos kaspazės proteoliziškai aktyvuoja kitas prokaspazes. Kai kurios kaspazės ardo struktūrinius ląstelės baltymus, pvz., branduolio apvalkalo, citoskeleto ir tarpląstelinių jungčių baltymus bei aktyvuoja endonukleazę, kuri suskaldo branduolio DNR.

Apoptozės schema

Yra du apoptozės aktyvavimo būdai: išorinis ir vidinis.

Išorinė aktyvacija

Apoptozė aktyvuojama išoriniu būdu, kai prie ląstelės paviršiaus žūties receptorių prisijungia jų ligandai. Šie receptoriai priklauso TNF (angl. tumor necrosis factor 'auglių nekrozės veiksnių') receptorių šeimai. Ligandai priklauso TNF baltymų šeimai. Apoptozės kaspazių kaskadą aktyvuoja žūties receptorių viduląstelinis domenas. Išoriniu būdu anksčiausiai aktyvuojamos kaspazė-8 ir kaspazė-10.

Klasikinis pavyzdys – citotoksinių T limfocitų paviršiaus Fas ligandas prisijungia prie ląstelės – aukos Fas receptoriaus ir sukelia apoptozę.

Vidinė aktyvacija

Atsiradus DNR pažeidimų, veikiant išemijai ir kt., apoptozė aktyvuojama vidiniu būdu. Iš mitochondrijų į citoplazmą išsilaisvinęs citochromas c (elektronų pernašos grandinės komponentas) dalyvauja susidarant apoptosomai, kurioje aktyvuojama kaspazė-9. Vidinį būdą reguliuoja Bcl2 baltymų šeima. Jai priklauso anti – apoptoziniai Bcl2 baltymai bei pro – apoptoziniai BH123 ir BH3 baltymai.

Klasikinis pavyzdys – esant negrįžtamų ląstelės DNR pažeidimų, ląstelėje kaupiasi p53 baltymas, kuris padidina pro – apoptozinių BH3 baltymų transkripciją, o šie savo ruožtu vidiniu būdu aktyvuoja apoptozę, tokiu būdu sunaikindami potencialiai vėžinę ląstelę.

Morfologiniai pokyčiai

Apoptoziška ląstelė yra susiraukšlėjusi, jos citoplazma tanki, organoidai glaudžiau išsidėstę. Branduolio chromatinas kondensuojasi ir išsidėsto palei branduolio apvalkalą (pyknosis), branduolys suyra (karyorrhexis). Ląstelės paviršiuje atsiranda citoplazminės pūslelės, vėliau ląstelės citoplazma su organoidais fragmentuojasi į apoptozinius kūnelius. Apoptozines ląsteles ar kūnelius fagocituoja makrofagai. Priešingai negu nekrozės atveju, nėra žymaus uždegiminio atsako.

Metodai apoptozei aptikti

• Aptinkamas elektroforezinis DNR kopėčių raštas. Endonukleazė suardo tarp nukleosomų esantį chromatiną, todėl atsiranda tipiško ilgio DNR fragmentų (180-kartotinio bazių porų ilgio).
• Naudojant TUNEL metodą, pažymimi apoptozinių ląstelių branduoliuose esantys DNR fragmentų galai.
• Naudojant aneksiną V, aptinkamas fosfatidilserinas, kuris apoptozės atveju translokuojasi iš vidinio į išorinį ląstelės membranos sluoksnį.
• Nustatomos aktyvuotos kaspazės.
• Mitochondrijų funkciniai, morfologiniai ir sudėties tyrimai.

Šaltiniai

1. V. Lesauskaitė, KMU Kardiologijos institutas
2. E. Stalioraitytė „Patologinė anatomija“
3. cecs.cl apoptozės definicija
4. Current protocols in cell biology. Archyvuota kopija 2015-06-09 iš Wayback Machine projekto.