HÜCRE ÖLÜMÜ: TÜRLERI VE ÖZELLIKLERI - BIYOLOJI - 2025

Hücre ölümü farklı aşamalarda bütün canlı organizmaları yaşandığı hücresel bileşenlerin imha işlemidir. Tüm çok hücreli organizmalarda, hücre ölümü ve hücre çoğalması arasında optimal bir denge olmalıdır.

Hücre ölümü iki ana mekanizma ile gerçekleşir: nekroz veya kaza sonucu hücre ölümü ve apoptoz veya programlanmış hücre ölümü ile. Her mekanizmaya belirli bir hücre morfolojisi atfedilir.

Apoptoz ve nekroz arasındaki farklar.
Kaynak: Ulusal alkol kötüye kullanımı ve alkolizm enstitüsü (NIAAA)

Apoptoz veya programlanmış hücre ölümü, genetik bileşenler tarafından yüksek oranda düzenlenen bir yolu içerir. Çoğu zaman, organizma patolojik durumlar (örneğin dejeneratif hastalıklar) yaşadığında, apoptotik program yanlış şekilde uygulanabilir ve gereksiz hücre tahribatına neden olabilir.

Programlanmış hücre ölümü, genel olarak gelişimsel yolların ve homeostazın (hücre ölümü ve proliferasyon arasındaki kontrol) önemli bir bileşenidir.

Kaza sonucu hücre ölümü veya nekroz, ikinci hücre ölümü türüdür. Apoptozla karşılaştırırsak radikal farklılıklar gösterir. Bu fenomen, hücreler elverişsiz veya aşırı bir ortama maruz kaldığında ortaya çıkar ve bu da hücre yapılarına zarar verir.

Programlanmış hücre ölümü veya apoptoz

Tarihi bakış açısı

1972'de apoptoz terimi ilk kez kullanıldı. Yazarlar Kerr, Wyllie ve Currie tarafından yazılmış klasik bir bilimsel makalede yer aldı. Kerr ve diğerleri için, apoptoz terimi, hücre ölümünün farklı bir morfolojik biçimini tanımlar.

Bu özellikler zaten birçok kez detaylandırılmış olsa da, bu yazarlar fenomene bir isim veren ilk kişilerdir.

Tanım

Çok hücreli bir organizma, birbirleriyle bağlantı kurması gereken çok sayıda hücreden oluşur. Topluluk katı bir şekilde organize tutulmalıdır ve bu, yeni hücrelerin çoğalması ile halihazırda mevcut olan hücrelerin ortadan kaldırılması arasında bir kontrol kurarak başarılır.

Bu şekilde, birçok nedenden dolayı artık ihtiyaç duyulmayan hücreler, apoptoz adı verilen bir tür moleküler "intihar" a maruz kalır.

Programlanmış hücre ölümü normal bir fizyolojik fenomendir. Belirli hücrelerin kontrollü olarak yok edilmesini içerir. Bu mekanizma, yetişkin dokularının düzgün çalışmasını sağlamak için çok önemlidir. Ayrıca embriyonun gelişiminde rol oynar.

Özellikleri

Nükleer silahların yayılması dengesini koruyun

Programlanmış hücre ölümünün temel amacı, hücre proliferasyonunun dengesini korumaktır. Örneğin vücudumuzda her gün yaklaşık 5 x 10 ¹¹ eritrosit veya kan hücresi hücre ölümü yoluyla elimine edilir .

Hücreleri koruyun

Ayrıca, potansiyel olarak vücudu etkileyebilecek hücrelere karşı bir koruma mekanizması kurulmasına izin verir. Bir virüs enfeksiyonunun kurbanı olan hücreler söz konusu olduğunda, bunlar genellikle programlanmış hücre ölümü ile öldürülür. Böylece virüs, ana bilgisayar içinde yayılmaya devam edemeyecektir.

Programlanmış hücre ölümü, yalnızca dış patojenlerle enfekte olmuş hücreleri ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda organizmanın genetik materyale zarar veren hücrelerini de dışlayabilir. Bu durumda organizmaya zararlı olan mutasyonları taşıyan hücreler elimine edilir.

Bu anormal hücrelerin gelişiminin devam edebildiği ve hücre ölümü mekanizmalarının çalışmadığı durumda tümörler ve farklı kanser türlerinin gelişimi ortaya çıkabilir.

Embriyonun gelişimini koordine edin

Programlanmış hücre ölümü, bir embriyonun gelişiminde çok önemli bir rol oynar. Aynısının oluşumu sırasında gereksiz olan birkaç hücre ortadan kaldırılmalıdır.

Örneğin, başkalaşım geçiren organizmalarda larvalarda bulunan dokuları yok etmekten sorumludur: larva ve amfibiler. Ek olarak, bazı yavru formlar, su yaşamının özelliği olan parmaklar arasında zarların bulunması ile karakterize edilir.

Organizma yetişkin olduğunda, onu oluşturan hücreler programlanmış bir hücre ölümü olayına maruz kaldığı için bu zarlar kaybolur. Genel olarak, apoptoz süreci, insanların ve farelerin uzuvlarını şekillendirir: iyi şekillendirilmiş rakamlarla biten kürek şeklindeki yapılar.

Memelilerin gelişimi sırasında programlanmış hücre ölümü, sinir sisteminin oluşumuna katılır. Vücut gelişirken, aşırı sayıda sinir hücresi üretilir ve bunlar daha sonra programlanmış hücre ölümü ile ortadan kaldırılır.

Hayatta kalan nöronlar (yaklaşık% 50) hedef hücrelerle doğru bağlantılar kurar. Kurulan bağlantı endike olduğunda, hücre ölüm programını engellediği için hücrenin hayatta kalmasına izin veren bir dizi büyüme faktörünün salgılanması başlar.

Apoptozun hücresel özellikleri

Programlanmış hücre ölümü sırasında, hücre belirli bir fenotip sergiler. İlk ayırt edilebilir özellik, kromozomal DNA parçalanmasıdır.

Bu olayda nükleozomların, DNA ve proteinlerin oluşturduğu yapıların parçalanması gerçekleşir. Kromatinin yoğunlaşmasıyla çekirdek küçük parçalara ayrılır.

Süreç ilerledikçe, hücrenin boyutu önemli ölçüde azalır. Sonuçta hücre, hücre zarı ile çevrili birden fazla bölüme ayrılır. Bu parçaların her biri apoptotik cisimler olarak bilinir.

Daha sonra, makrofaj adı verilen bağışıklık sistemi hücreleri, ölmekte olan bu yapıları tanımak ve fagositize etmekten sorumludur.

Böylelikle apoptoz geçiren hücrenin "cesedi", hücre yaralanmadan öldüğünde meydana gelen şeyin aksine, ait olduğu organizmadan etkin bir şekilde kaybolur. İkinci senaryoda, hücreler şişer ve sonunda parçalanarak söz konusu bölgeyi iltihaplandırır.

Apoptoz sırasında, diğerlerinin yanı sıra sitokrom c, Smac / Diablo proteinleri gibi ölüm mekanizmasını uyaran bir dizi molekülün salınmasıyla karakterize edilen mitokondride hasar meydana gelir.

Genetik yönler

Programlanmış hücre ölümünün katı bir şekilde düzenlenmesi, farklı genlerin düzenlenmiş işleyişi sayesinde gerçekleşir.

Apoptozun genetik mekanizması ile ilgili ilk çalışmalar Caenorhabditis elegans nematodunda gerçekleştirilmiştir. Bu organizmada, tüm apoptotik sürecin yürütülmesi ve düzenlenmesi ile ilgili 3 gen tanımlanmıştır.

Memelilerde, nematodunkine çok benzer genler bulundu. Bu nedenle, evrim boyunca yüksek oranda korunmuş varlıklar oldular.

Ced-3, kaspazlar adı altında bilinen bir düzineden fazla proteazdan (proteinleri hidrolize eden enzimler) oluşan bir aile örneğidir.

Programlanmış ölüm olayı sırasında kaspazlar, söz konusu hücrede bulunan 100'den fazla proteini hidrolize eder. Kaspazların hedef proteinleri arasında, hücre çekirdeğindeki DNA'nın parçalanmasına neden olan DNAaz inhibitörleri buluyoruz.

Kaspazlar ayrıca, çekirdek ve hücre iskeletinin genel olarak parçalanmasına yol açan çekirdek tabakasının yırtılmasından da sorumludur. Tüm bu bozunma olaylarının acil sonuçları hücre parçalanmasıdır.

Apoptozun tetiklenmesi

Apoptotik mekanizmaları tetikleyen bir dizi uyaran vardır. Bu uyaranlar fizyolojik veya patolojik olabilir. İlginç bir şekilde, tüm hücreler uyaranlara aynı şekilde yanıt vermez.

Radyasyon ve kanser tedavileri için kullanılan ilaçlar (kemoterapi), p53'e bağlı yol adı verilen bir yoldan apoptozise neden olur.

Kortikosteroidler gibi bazı hormonlar - steroidler ve türevler grubundan hormonlar - bazı hücrelerde apoptotik yola yol açabilir. Bununla birlikte, çoğu hücre varlığından etkilenmez.

Kazara hücre ölümü veya nekroz

Tanım

Kaza sonucu hücre ölümü veya nekroz, hücreler, hücre yapılarına ciddi zarar veren elverişsiz bir ortama maruz kaldığında meydana gelir.

Travmaya neden olan bu faktörler arasında çok yüksek veya çok düşük sıcaklıklar, anormal oksijen seviyeleri, toksinlere maruz kalma, reaktif oksijen metabolitlerine maruz kalma, besin yoksunluğu, anormal pH seviyeleri bulunur.

Alzheimer hastalığı, Huntington hastalığı, Parkinson hastalığı, amiyotrofik lateral skleroz ve epilepsi gibi nörodejeneratif hastalıklar dahil olmak üzere farklı tıbbi durumlar nekrozu içerir.

Nekrotik süreç çeşitli tıbbi durumlarda yer alsa da, olayın arkasındaki mekanizma tam olarak aydınlatılmamıştır. Tarihsel olarak nekroz, basitçe hücreyi yok eden kaotik reaksiyonlar olarak görülmüştür.

Bununla birlikte, Caenorhabditis elegans ve Drosophila organizmalarından elde edilen mevcut kanıtlar, bu 'dogma' konusunda şüphe uyandırmıştır.

Nekroza maruz kalan farklı hücre tipleri, yaralanmaya yanıt olarak çok spesifik morfolojik hücre özellikleri sergiler ve bu da nekroz için merkezi bir yürütme programı olduğunu düşündürür.

Nekrotik sürecin tam ve ayrıntılı anlaşılması, nekrotik hücre ölümünü içeren hastalıkları kontrol etmek için yeni metodolojilerin geliştirilmesine yol açabilir.

Nekrozun hücresel özellikleri

Apoptozda olduğu gibi nekrozun da karakteristik morfolojik özellikleri vardır. Dahası, bunlar apoptotik yoldan ölen bir hücrede gözlemlediklerimizden tamamen farklıdır.

Ölüme, hücrede önemli iltihaplanma, sitoplazmada vakuol oluşumu, endoplazmik retikulumda şişme, sitoplazmanın kabarması, mitokondri yoğunlaşması, ribozomların parçalanması ve dökülmesi, zarların yırtılması, iltihaplı lizozomlar eşlik eder. ve diğerleri arasında kırılmış.

Nekroz, ek protein sentezi gerektirmediğinden, oluşması için gereken enerji minimum olduğundan ve herhangi bir ek homeostatik düzenleyici mekanizmaya sahip olmadığından "pasif" bir süreçtir.

mekanizmalar

Nekrotik bir hücrede meydana gelen yaralanmalara iki ana mekanizma aracılık edebilir: Enerji arzının engellenmesi ve yukarıda bahsedilen faktörlerin hücreye doğrudan zarar vermesi.

Apoptoz ve nekroz arasında karşılaştırma

farklılıklar

Süreç kontrolü : Nispeten, apoptoz oldukça kontrollü aktif bir süreçtir, oysa nekroz, hücrenin enerjiden bağımsız bir ölüm tarzının pasif kurbanı olduğu toksik bir süreçtir. Bahsettiğimiz gibi, mevcut kanıtlar nekrozun düzenlenmemesi konusunda şüphe uyandırmıştır.

Ölümün yeri : Normalde, apoptoz tek bir hücrede veya küçük bir hücre kümesinde meydana gelirken, nekroz bir hücre sürekliliğinde meydana gelir.

Plazma zarı durumu : Apoptozda, hücre zarı sağlam kalır ve sitoplazma apoptotik gövdeleri korur. Nekrozda plazma zarı yırtılır ve sitoplazma salınır.

Enflamatuar süreçler : apoptozda hiçbir iltihaplanma görülmezken, şişirme nekrozun en çarpıcı özelliklerinden biridir. Membran ve hücresel bütünlüğün kaybı, iltihaplanma süreciyle ilgili hücresel ajanları toplayan kemotaktik sinyaller gönderir.

Apoptoz ve nekroz arasında ayrım yapabilir misiniz?

Bir hücrenin apoptozdan mı yoksa nekrozdan mı ölmesine bağlıdır? Ölüm sinyalinin doğası, söz konusu doku türü, organizmanın gelişme durumu ve diğerleri dahil olmak üzere bu kararda çeşitli faktörler yer alır.

Geleneksel histoloji tekniklerini kullanarak, apoptozdan veya nekrozdan ölen dokuları ayırt etmek kolay değildir. Nekrotik ve apoptotik yolların ürettiği ölümün morfolojik sonuçları birçok açıdan farklılık gösterir ve diğerlerinde örtüşür.

Kanıtlar, apoptoz ve nekrozun, apoptoz-nekroz sürekliliği adı verilen paylaşılan bir biyokimyasal yolun morfolojik bir ifadesini temsil ettiğini göstermektedir. Örneğin, apoptoz yolunun nekroza dönüşümünde iki faktör rol oynar: hücre içinde kaspazların ve ATP'nin azalmış mevcudiyeti.

Sitotoksik ölüm

Çok hücreli organizmalarda, diğer hücreler için toksik olan bağışıklık sistemine veya ürettikleri salgılara ait belirli hücre türleri vardır.

Bu hücreler, hedef hücrelerin (bir patojen veya bir kanser hücresi tarafından enfekte olmuş bir hücre olabilen) yok edilmesinden sorumlu yolların başlatılmasından sorumludur. Ancak yazarlar, belirli bir mekanizma yoluyla meydana gelmediği için belirtilen iki kategoriden (nekroz veya apoptoz) birini dahil etmemeyi tercih etmektedir.

Sitotoksik CD8 ⁺ T lenfositler adı verilen bir hücre tipinin aracılık ettiği spesifik hücre ölümü durumunu ele alalım . Bu örnekte hücre, hem kazara hem de programlanmış hücre ölümünün özelliklerini birleştiriyor.

Referanslar

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Temel hücre biyolojisi. Garland Bilimi.
2. Cooper, GM, Hausman, RE ve Hausman, RE (2000). Hücre: moleküler bir yaklaşım. Washington, DC: ASM basını.
3. Elmore, S. (2007). Apoptoz: programlanmış hücre ölümünün bir incelemesi. Toksikolojik patoloji, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH ve Pawlina, W. (2006). Histoloji. Lippincott Williams ve Wilkins.
5. Syntichaki, P. ve Tavernarakis, N. (2002). Nekroz nedeniyle ölüm. Kontrol edilemeyen felaket veya kaosun arkasında düzen var mı? EMBO raporları, 3 (7), 604-9.