Apoptoza

Apoptoza (gr. apo+pto = opadanje lišća; apoptosis = raspadanje) ili programirana ćelijska smrt (ćelijsko samoubistvo) je deo životnog ciklusa ćelije koji omogućava normalan razvoj organizma tako što otklanja suvišne ćelije. Prvi put su je opisali Glucksman i Saunders 50-tih godina XX veka. Stalan broj ćelija (ćelijska homeostaza) u organizmu održava se zahvaljujući dinamičkoj ravnoteži dva suprotna procesa: ćelijskoj deobi i ćelijskoj smrti. Genetski je određen proces koji zahteva trošenje enrgije pa otuda i naziv programirana ćelijska smrt. Narušavanje mehanizama kojima se reguliše može dovesti do različitih patoloških promena (kancer, Alchajmerova, Perkinsonova bolest, neke autoimune bolesti, infarkt i dr).

Da je jedan je od najproučavanijih procesa u višećelijskim organizmima govori podatak o broju naučnih radova posvećenih apoptozi, oko 10.000 za 10 godina. Apoptoza se odvija kako u normalnim fiziološkim uslovima (embriogeneza, diferencijacija, razvoj i regulacija imunog sistema) tako i u patološkim stanjima (delovanjem patoloških faktora ili mehaničkih povreda). Kod životinja počinje već na stupnju morule, kada zahvata neke ćelije u njenoj unutrašnjosti čime nastaje duplja blastule. Enzimi koji su najčešći medijatori apoptoze jesu kaspaze iz familije cistein proteaza.

Oblici ćelijske smrti

Ćelijski ciklus se završava:

• ili deobom ćelije na dve kćerke ćelije, kroz koje ćelija produžava svoje trajanje
• ili starenjem i umiranjem pa se tako apoptoza posmatra kao konačni stadijum diferencijacije ćelija.

Ćelije umiru kako tokom embriogeneze, morfogeneze i metamorfoze tako i unutar tkiva i organa u odraslom organizmu. U odraslom organizmu ćelije se razlikuju morfološki, po funkcijama koje obavljaju, a takođe i po fiziološkoj starosti. Iako sve potiču od jedne, oplođene jajne ćelije, u zavisnosti od tkiva i organa kojima pripadaju stare i umiru različitom brzinom i na različite načine.

Razlikuju se dva osnovna načina ćelijskog umiranja:

• nekroza (gr. necrosis = izumrlost) ili ubistvo ćelija, ispoljava se u nepovoljnim, nefiziološkim uslovima kada su ćelije izložene patološkim faktorima ili mehaničkim povredama;
• apoptoza ili samoubistvo ćelije koja se odvija u povoljnim uslovima tokom npr. embriogeneze ili regeneracije tkiva, mada se može odvijati i u uslovima akutne infekcije ili hroničnih bolesti.

Još 1972. god. Kerr sa saradnicima su na osnovu morfoloških karakteristika jasno odvojili apoptozu od nekroze. Takođe, oni su potvrdili njeno postojanje u odraslom organizmu i trajanje sve do smrti.

Faze apoptoze kod životinja

Morfološke promene ćelije u toku apoptoze

Apoptoza se može posmatrati sa više aspekata filziološkog, biohemijskog, morfološkog pa se prema tome i broj faza razlikuje.

Morfološke i biohemijske promene

U toku apoptoze dolazi do karakterističnih morfoloških promena bez obzira o vrsti ćelija. Te promene se mogu grupisati u dve faze:

• rana faza, koju karakteriše skupljanje ćelije, njena kondezacija i njeno odvajanje iz sredine u kojoj se nalazi; počinje kondezacijom hromatina u jedru, a zatim dolazi i do fragmentacije DNK na delove veličine 200 do 300 bp (baznih parova); jedro se kondezuje u loptastu formu i tada se naziva piknotičko jedro ili se razbija na brojne loptice (liče na zrnevlje grožđa); pored jedra kondezuje se i citoplazma; time se zapremina ćelije smanjuje, organele se sabijaju i citoskelet se razgrađuje (videti sliku);
• kasna faza, koja je obeležena podelom jedra i citoplazme čime se obrazuju tzv. apoptotska tela; tome prethode promene na ćelijskoj membrani u smislu obrazovanja izvrata u vidu mehurova (pupljenje membrane);
• završna faza je fagocitoza apoptotskih tela koju vrše makrofagi i druge ćelije.

Za potpuno obavljanje ćelijskog samoubistva neophodni su enzimi kaspaze koji u toku tog procesa deluju na više od 100 proteina citoplazme i jedra. Kaspaze pripadaju porodici cisteinskih proteaza podeljenoj u dve podporodice:

• pokretačke kaspaze
• kaspaze-izvršioci.

Fiziološke promene

Posmatrano sa fiziološkog stanovišta apoptoza se odvija u dve faze:

• prva faza je označena kao predaja i dužina njenog trajanja se razlikuje u zavisnosti od vrste ćelije;
• druga faza označena je kao izvršna i traje relativno kratko (od 15 minuta do 1 sata) bez obzira na vrstu ćelije;

Mehanizmi pokretanja samoubistva ćelije

Ćelija može ući u apoptotske promene kao odgovor na dve vrste signala:

• odsustva ili slabljenja pozitivnih signala koji su joj neophodni za preživljavanje; u tome je posebno velika uloga citokinina, faktora rasta i nekih hormona (npr. estogena i progesterona sa tkivom mlečne žlezde; androgenih hormona sa prostatom i dr.)
• primanja negativnih signala u koje se mogu ubrojiti različiti činioci, koji na ovaj ili onaj način oštećuju ćeliju:
  • faktori koji oštećuju ćelijsku DNK (jonizujuće zračenje, neki mikotoksini, hemoterapeutici i dr.);
  • faktori koji izazivaju stres ćelije kao što su lekovi i toksini

Literatura

• Šerban, M, Nada: Ćelija - strukture i oblici, ZUNS, Beograd, 2001
• Grozdanović-Radovanović, Jelena: Citologija, ZUNS, Beograd, 2000
• Pantić, R, V: Biologija ćelije, Univerzitet u Beogradu, beograd, 1997
• Diklić, Vukosava, Kosanović, Marija, Dukić, Smiljka, Nikoliš, Jovanka: Biologija sa humanom genetikom, Grafopan, Beograd, 2001
• Petrović, N, Đorđe: Osnovi enzimologije, ZUNS, Beograd, 1998.

Snežana Trifunović, dipl. biolog

Tekst nije završen - radovi su u toku