Apoptosis หรือการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ เป็นยังไงบ้าง?

การตายของเซลล์ (apoptosis ในภาษากรีก - การตกของใบไม้) เป็นกระบวนการของการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ช่วยให้สามารถกำจัดเซลล์ที่ผิดปกติเสียหายและถูกใช้งานออกจากร่างกายได้ เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การค้นหาว่ามันคืออะไรกันแน่ไม่ว่าการตายของเซลล์จะเป็นอันตรายหรือไม่เมื่อมันเกิดขึ้นและกระบวนการใดที่นำไปสู่

สารบัญ:

1. การเริ่มต้นของการตายของเซลล์
2. หลักสูตรของการตายของเซลล์
3. การควบคุมอะพอพโทซิส
4. Apoptosis และโรค

การตายของเซลล์เป็นกระบวนการทางสรีรวิทยาตามธรรมชาติที่ดำเนินไปอย่างต่อเนื่องในสิ่งมีชีวิตที่มีสุขภาพดีทุกชนิดซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำงานที่เหมาะสมของสิ่งมีชีวิต เนื่องจากการตายของเซลล์ร่างกายมีความสามารถในการควบคุมจำนวนและคุณภาพของเซลล์ กระบวนการนี้เรียกว่าการตายของเซลล์ตามโปรแกรมนำไปสู่การกำจัดเซลล์ที่เสียหายติดเชื้อหรือไม่จำเป็นออกไปซึ่งจะทำให้เกิดความสมดุลระหว่างการสร้างเซลล์ใหม่และการทำลายเซลล์เก่า

ความผิดปกติของการตายของเซลล์มีผลเสียอย่างมากมีโรคที่การป้องกันและการรักษาทำได้ยากมากเช่นมะเร็งโรคแพ้ภูมิตัวเอง บางทีวิธีการรักษาใหม่ ๆ ที่ช่วยให้กระบวนการตายของเซลล์มะเร็งอาจกลายเป็นวิธีการรักษาที่มีประสิทธิภาพ

จำนวนเซลล์ทั้งหมดในร่างกายถูกกำหนดอย่างเคร่งครัดและคงที่การเปลี่ยนแปลงจำนวนที่ยาวนานขึ้นอาจส่งผลเสียต่อสุขภาพของเราดังนั้นร่างกายจึงพยายามรักษาสมดุลระหว่างการทำลายเซลล์และการสร้างเซลล์ใหม่ กระบวนการตายของเซลล์อาจเกิดขึ้นได้หลายวิธีที่สำคัญที่สุด ได้แก่ :

• เนื้อร้าย (เนื้อร้าย) - เกิดจากปัจจัยภายนอก: เคมี, กลไก, ทางกายภาพ เป็นกระบวนการทางพยาธิวิทยาและผิดปกติซึ่งร่างกายไม่สามารถควบคุมได้ ในระหว่างนั้นกลุ่มของเซลล์ทั้งหมดจะถูกทำลายและผลที่ตามมาของความเสียหายนี้คือการพัฒนากระบวนการอักเสบ

• Apoptosis (การตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้) แตกต่างกันมากกระบวนการนี้เป็นปกติอย่างสมบูรณ์ทางสรีรวิทยาเซลล์เดียวและจำเป็นในสิ่งมีชีวิตที่ทำงานตามปกติ

• Autophagy - เกี่ยวข้องกับเซลล์ที่ย่อยตัวเองโดยเอนไซม์ของตัวเอง

แม้จะมีผลกระทบเชิงลบ แต่การตายของเซลล์เป็นปรากฏการณ์ปกติ แต่ก็มุ่งเป้าไปที่ผลดีของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดโดยอนุญาตให้มีการเปลี่ยนเซลล์ที่ไม่มีประสิทธิภาพและเสื่อมสภาพด้วยเซลล์ใหม่ เซลล์ที่ถูกกำจัดออกส่วนใหญ่เป็นเซลล์ที่อาจเป็นอันตรายต่อโฮสต์เช่นมะเร็งหรือเนื้องอก

ดังนั้นการตายของเซลล์จะช่วยรักษาสภาวะสมดุลของร่างกายเช่นความสมดุลของสิ่งมีชีวิต กระบวนการตายของเซลล์ตามโปรแกรมเป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนมากซึ่งเกี่ยวข้องกับเอนไซม์และโปรตีนหลายสิบชนิด เวลาของการเกิดขึ้นนั้นไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญมันถูกกำหนดโดยเส้นทางการส่งสัญญาณหลายอย่างที่เปิดใช้งานอันเป็นผลมาจากความเสียหายของเซลล์: ออร์แกเนลล์หรือสารพันธุกรรม

อ่านเพิ่มเติม: Martwica - มันคืออะไร? ประเภทของเนื้อร้าย

การเริ่มต้นของการตายของเซลล์

การกระตุ้นการตายของเซลล์มีส่วนเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นหรือยับยั้งการทำงานของโปรตีนบางชนิด (โปรและแอนตี้ - อะพอพโทติก) ที่มีอยู่ตลอดเวลาในเซลล์ วิธีที่กระบวนการเกิดขึ้นขึ้นอยู่กับชนิดและสิ่งกระตุ้นที่กระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ การเริ่มต้นเป็นระยะแรกเริ่มต้นในระหว่างที่มีการเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณที่นำไปสู่การพัฒนากระบวนการตายตามโปรแกรม

สิ่งที่สำคัญที่สุดคือสิ่งที่เรียกว่าทางเดินภายในซึ่งไมโทคอนเดรียมีบทบาทสำคัญและทางเดินภายนอกทริกเกอร์ของมันคือสัญญาณจากภายนอกเซลล์:

• การขาดปัจจัยการเจริญเติบโตฮอร์โมน
• เพิ่มความเข้มข้นของไซโตไคน์บางชนิด (โมเลกุลที่ผลิตโดยลิมโฟไซต์)
• ปฏิสัมพันธ์กับเซลล์ข้างเคียง
• ปัจจัยทางกายภาพ
• การขาดสารอาหาร

ในกรณีของวิถีภายนอกสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมจะทำหน้าที่กับตัวรับที่อยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ (ที่เรียกว่าตัวรับความตาย) ซึ่งทำให้เกิดการเรียงซ้อนของสัญญาณภายในเซลล์ที่นำไปสู่การตายของเซลล์

ในกรณีของวิถีภายในไมโทคอนเดรียมีบทบาทสำคัญ หลังจากได้รับความเสียหายจากปัจจัยต่าง ๆ โปรตีนโปร - อะพอพโทติกจะแสดงออกในออร์แกเนลล์เหล่านี้ซึ่งจะทำลายการทำงานของไมโตคอนเดรียป้องกันการผลิตพลังงาน

นอกจากนี้ความเสียหายนี้ทำให้เกิดการปลดปล่อยโปรตีนจากไมโทคอนดรีออน - ไซโตโครมซึ่งมีส่วนช่วยเพิ่มความเข้มข้นของแคลเซียมไอออนในเซลล์ การเพิ่มปริมาณไอออนนี้เป็นสาเหตุของการตายของเซลล์

หลักสูตรของการตายของเซลล์

การเปลี่ยนแปลงของเซลล์ไปสู่การตายของเซลล์สามารถรับรู้ได้โดยการสังเกตการแยกจากเซลล์อื่นซึ่งเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการนี้ เป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงของอิเล็กโทรไลต์การคายน้ำของเซลล์และการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง จากนั้นนิวเคลียสของเซลล์จะถูกแยกส่วนและสิ่งที่เรียกว่า apoptoric จะถูกสร้างขึ้นสิ่งเหล่านี้คือเศษเซลล์ที่จะถูกดูดซึมโดยเซลล์ข้างเคียงหรือ "กิน" โดย macrophages การตายของเซลล์เช่นนี้ทำให้เซลล์ถูกกำจัดออกอย่างเงียบ ๆ ไม่ก่อให้เกิดปฏิกิริยาทั่วไป - การอักเสบ

ดังที่ได้กล่าวไว้เอนไซม์หลายชนิดมีส่วนเกี่ยวข้องในกระบวนการนี้: แคสเปสย่อยโปรตีนที่มีอยู่ในนิวเคลียสและไซโทพลาสซึมทรานส์กลูตามิเนสและเอนโดนิวคลีโอไลติกเอนไซม์ที่รับผิดชอบในการตัดดีเอ็นเอ ขั้นตอนของกระบวนการทำลายล้างทั้งหมด (apoptosisecution) สามารถแบ่งออกเป็นหลายขั้นตอน:

1. ขั้นตอนการตัดสินใจควบคุม - ประกอบด้วยการส่งข้อมูลไปยังนิวเคลียสของเซลล์เกี่ยวกับการกระตุ้นกลไกการซ่อมแซมหรือการละเว้นและการเริ่มกระบวนการแตกตัวของเซลล์ Caspases, BID และ BAX โปรตีนมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้และ T lymphocytes จะปล่อยแกรนไซม์ภายในเซลล์ซึ่งปล่อยแคลเซียมไอออนกระตุ้นการตายของเซลล์

2. ระยะบริหาร - ในขั้นตอนนี้แคสเปสจะพัฒนาฟังก์ชันเต็มรูปแบบ - ทำลายโปรตีนในเซลล์ - โครงสร้างและเอนไซม์:

• DNA polymerase และ DNA kinase ป้องกันการซ่อมแซมกรดนิวคลีอิก
• lamines ทำลายเยื่อหุ้มนิวเคลียร์

ในระยะนี้การคายน้ำของเซลล์จะเกิดขึ้นการเปลี่ยนแปลงรูปร่างและขนาดเพิ่มเติมการแตกตัวของดีเอ็นเอ (โดยเอนโดนิวคลีเอส) จากนั้นการแตกตัวของเซลล์และการก่อตัวของร่างกายที่ตายแล้ว แคสเปสเหล่านี้เป็นเอนไซม์ภายในเซลล์ที่ตัดโปรตีนในสถานที่เฉพาะซึ่งเป็นลำดับของกรดอะมิโนที่กำหนด การเปิดใช้งานของพวกเขาเกิดขึ้นในลักษณะคล้ายหิมะถล่ม - Caspase ที่เปิดใช้งานจะเปิดใช้งานอันถัดไป

ที่น่าสนใจคือแม้จะมีการสลายของโปรตีนในเซลล์จำนวนมาก แต่ออร์แกเนลล์ของเซลล์ก็ยังคงไม่ถูกทำลายและแทรกซึมเข้าไปในร่างกายที่ไม่มีชีวิตได้อย่างเต็มที่

3. ขั้นตอนการทำความสะอาดขึ้นอยู่กับฟาโกไซโทซิสนั่นคือการดูดซึมของเศษเซลล์โดยส่วนใหญ่เซลล์ผี - แมคโครฟาจ

การควบคุมอะพอพโทซิส

Apoptosis เป็นกระบวนการที่มีการควบคุมอย่างเคร่งครัดทั้งการเริ่มต้นและการดำเนินการ การควบคุมส่วนใหญ่เป็นกลุ่มโปรตีน Bcl-2 ซึ่งรวมถึงโปรตีนต่อต้านการตายของเซลล์ซึ่งต่อต้านการพัฒนาของการตายของเซลล์ (เช่น Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) และโปร - อะพอพโทติก - ส่งเสริมการเกิดขึ้นโดยการทำลายเยื่อไมโทคอนเดรีย (Bid, Bak, ไม่ดี)

การแสดงออกหรือกิจกรรมของโปรตีนเหล่านี้ขึ้นอยู่กับสภาวะที่เซลล์มีอยู่ตลอดจนสภาพของมัน - หากความเสียหายมีขนาดใหญ่หรือสภาพภายนอกไม่เอื้ออำนวยโปรตีนโปร - อะพอพโทติกจะทำงาน

ภายใต้สภาวะปกติโปรตีนต่อต้านการตายของเซลล์จะครอบงำและยับยั้งกระบวนการตายของเซลล์ที่ตั้งโปรแกรมไว้ นอกจากนี้ยังได้รับการพิสูจน์แล้วว่าการตายของเซลล์ถูกควบคุมโดยยีนซึ่งหนึ่งในนั้นคือยีน p53 ซึ่งเป็นของปัจจัยโปร - อะพอพโทติก ผลิตภัณฑ์ของมันคือโปรตีน p53 ก่อให้เกิดกระบวนการฆ่าตัวตายของเซลล์หากความเสียหายของสารพันธุกรรมรุนแรงจนไม่สามารถซ่อมแซมดีเอ็นเอได้

ดังนั้นบางครั้งโปรตีนนี้จึงถูกเรียกว่า "ผู้พิทักษ์ของจีโนม" เนื่องจากเป็นตัวกำหนดว่าเซลล์จะหยุดการแบ่งตัวของเซลล์เพื่อซ่อมแซมความเสียหายที่เกิดขึ้นหรือไม่

Apoptosis และโรค

ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าความไม่สมดุลระหว่างการก่อตัวของเซลล์ใหม่และการกำจัดเซลล์เก่าเป็นสาเหตุของโรคต่างๆดังนั้นการควบคุมระดับเซลล์ของการตายของเซลล์จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งและการรบกวนอาจส่งผลร้ายแรงมาก

หากเซลล์ต้านทานการตายโดยการตายของเซลล์มะเร็งหรือโรคภูมิต้านตนเอง (เช่นโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์) อาจเกิดขึ้น ในทั้งสองกรณีนี้เซลล์ที่เป็นโรคจะไม่ผ่านกระบวนการอะพอพโทซิส แต่จะ "ต้านทาน" ได้เนื่องจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมหรือการทำงานที่ผิดปกติของโปรและโปรตีนต่อต้านการตายของเซลล์ ในทางกลับกันการปฏิบัติตามและกำจัดเซลล์มากเกินไปอาจนำไปสู่โรคความเสื่อมและความเสียหายของอวัยวะได้

การทดสอบในปัจจุบันยารักษามะเร็งล่าสุดออกฤทธิ์ในขั้นตอนของการตายของเซลล์กลไกการออกฤทธิ์คือการส่งเสริมการมีโปรตีนโปร - อะพอพโทซิสซึ่งส่งเสริมการเกิดอะพอพโทซิสในเซลล์เนื้องอก การฉายแสงและเคมีบำบัด "มาตรฐาน" ทำงานในลักษณะเดียวกันกับการกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์ การรักษาทั้งสองอย่างนี้ทำให้เกิดความเครียดระดับเซลล์ซึ่งนำไปสู่การตายของเซลล์เนื้องอก น่าเสียดายที่การบำบัดดังกล่าวไม่ได้ผลเสมอไปเนื่องจากกิจกรรมของปัจจัยที่ยับยั้งการตายของเซลล์ไม่ได้เพิ่มขึ้นไม่บ่อยนักในเซลล์เนื้องอกซึ่งไม่เพียง แต่ทำให้ยากต่อการต่อสู้เท่านั้น แต่ยังนำไปสู่การเติบโตและการเพิ่มจำนวนที่ไม่สามารถควบคุมได้อีกด้วย

อ่านเพิ่มเติม: การพัฒนาของมะเร็งหรือมะเร็งเกิดขึ้นได้อย่างไร

บทความแนะนำ:

การพัฒนาเนื้องอก - มะเร็งก่อตัวอย่างไรเกี่ยวกับผู้เขียน

คันธนู. Maciej Grymuza สำเร็จการศึกษาคณะแพทยศาสตร์จาก Medical University of K. Marcinkowski ในพอซนาน เขาจบการศึกษาด้วยผลงานที่ดี ปัจจุบันเป็นแพทย์ในสาขาโรคหัวใจและนักศึกษาปริญญาเอก เขาสนใจเป็นพิเศษเกี่ยวกับโรคหัวใจและอุปกรณ์ฝังรากเทียม (เครื่องกระตุ้น)