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.
Sadržaj
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
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;
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.