Ćelijska smrt

Ćelijska smrt je pojava kada biološka ćelija prestane obavljati svoje funkcije. Ovo može biti rezultat prirodnog procesa umiranja starih ćelija i zamjene novima ili može biti rezultat djelovanja faktore kao što su bolesti, lokalizirane ozljede ili smrti organizma kojeg je ćelija dio. Vrste ćelije smrti uključuju više mogućnosti.

Programirana ćelijska smrt (PCD) je takav način smrti ćelije koji je posredova unutarćelijskim programom.^[1]

Odvija se po uređenom biološkom procesu, koji obično donosi prednost tokom životnog ciklusa organizma. Na primjer, diferencijacija prstiju na rukama i nogama u razvoju ljudskog embriona dolazi zato što se ćelije između prstiju razlažu apoptozom; rezultat toga je pojaca odvojenih prstiju. Programirana ćelijska smrt služi održavanju osnovnih funkcija u razvoju tkiva i biljaka i metazoa (višećelijskih životinja).^[2]^[3]^[4]

Apoptoza i autofagija su dva oblika programirane ćelijske smrti, ali nekroza je nefiziološki proces koji nastaje kao posljedica infekcije ili povrede.^[5]

Nekroza je smrt ćelije uzrokovane eksternim faktorima kao što su traume ili infekcije, a javlja se u različitim oblicima. Nedavno je oblik programirane nekroze, pod nazivom nekroptoza, prepoznat kao alternativni oblik programirane ćelijske smrti. Pretpostavlja se da je necroptoza može poslužiti kao pozadina ćelijske smrti putem apoptoze, kada je apoptozna signalizacija je blokirana endogenim ili egzogenim faktorima kao što su virusi ili mutacije.

Historija

Koncept programirane ćelijske smrti prvi su pomenuli Lockshin i Williams.^[6], 1964. u vezi sa razvojem tkiva insekata, oko osam godina prije nastanka termina "apoptoza". Otada je programirana ćelijska smrt općenitija oznaka za ova dva termina.

Prvi uvid u mehanizam ove pojave je proistekao iz proučavanja BCL2, proizvoda navodnog onkogena aktiviranog hromosomskim translokacijama koje se često javljaju u folikularnoj limfoma. Za razliku od drugih gena raka, koji ga promoviraju podsticanjem proliferacije ćelija, BCL2 to čini zaustavljanjem limfomskih ćelija u mogućnosti da same ubiju.^[7] Programirana smrt ćelije je bila predmet seve veća pažnja i istraživačkih napora. Ovaj trend je istaknut u nagradi Nobelovoj nagradi za fiziologiju i medicinu, koju su, 2002. godine dobili Sydney Brenner (UK), H. Robert Horvitz (SAD) i John E. Sulston (UK).^[8]

Tipovi

Apoptoza ili tip I ćelijske smrti
Autofagija ili tip II ćelijske smrti. (Ctoplazmatska: okarakterizirana formiranjem velikih vakuola koje izjedaju organele u specifičnom nizu prije destrukcije ćelijskog jjedra.

Apoptoza

Etoposidom tretirane DU145 ćelije raka prostate eksplodiraju u kaskadu apoptoznih tijela.
Slike su izdvojene iz snimka koji pokriva period od 61 sata.
Optičke debljine su označene bojama. Sa povećanjem debljine, boja se mijenja od sive do žute, crvene, ljubičaste i na kraju crne.

Apoptoza (grč. ἀπό - apo = pri, od, tada + πτῶσις - ptōsis = pad) je proces programirane smrti ćelije (PCD) koja može nastati kod višećelijskih organizama.^[4]^[9]^[10] Biohemijski procesi dovode do promjena karakteristika ćelije (morfologije) i smrti. Te promjene uključuju mežuranje i skupljanje ćelije, jedarnu fragmentacijiju, kondenzaciju i fragmentaciju hromatina i kromosomske DNK.

Za razliku od nekroze, što je oblik traumatske ćelijske smrti koja je posljedica akutne ćelijske povrede, apoptoza općenito organizmu daje prednosti tokom životnog ciklusa. Na primjer, razdvajanje prstiju na rukama i nogama u razvoju ljudskog embriona dolazi zato što ćelije između prstiju prolaze kroz apoptoze. Apoptoza također proizvodi ćelijjske fragmente koji se zovu zove apoptozna tijela koja fagocitne ćelije mogu brzo progutati i ukloniti prije nego što se sadržaj ćelije može prosuti na okolne ćelije i dovesti do oštećenja.^[11]

Kod prosječnog odraslog čovjeka, svaki dan, zbog apoptoze umire Između 50 i 70 milijardi ćelija. Za prosječno dijete u dobi između 8 i 14 godina to iznosi oko 20 do 30 milijardi.

Istraživanje u i oko apoptoze su značajno intenzivirana od ranih 1990-ih. Pored njenog značaja kao biološkog fenomena, neispravni apoptozni procesi su upleteni i u širok spektar bolesti. Prekomjerna apoptoza izaziva atrofije, koje izazivaju nekontroliranu proliferaciju ćelija, kao što se to dešava sa ćelijama raka.

Neki faktori, kao fas kaspaze (C-cisteinom bogati, asp- asparaginska kiselina (polovina sadržaja), ase - proteaza) itd. promoviraju apoptoze, a bcl 2 ih inhibira.

Ostali putevi

Također su otkriveni i neki drugi putevi programirane ćelijske smrti.^[12] Pod nazivom

neapoptozno programirana ćelijska smrt (ili kaspaza – nezavisno programirana ćelijska smrt ili nekroptoza) i alternativni putevi ćelijske smrti su efikasni kao i apoptoza, mogu funkcionirati kao pozadina ili mehanizmi ili glavni oblik programirane ćelijske smrti (PCD).

Ostali oblici programirane ćelijske smrti su:

anoikis, gotovo identičan apoptozi, osim u svojoj indukciji;
kornifikacija, oblik ćelije smrti ekskluzivno vezan za oči;
ekscitotoksicitija;
feroptoza, obrazac ćelijske smrti koja zavisi od željeza.^[13] i
Wallerova degeneracija.

Biljne ćelije prolaze kroz određene procese programirane ćelijske smrti slične autofagnoj ćelijskoj smrti. Međutim, neke zajedničke karakteristike PCD su visoko konzervirane i kod biljaka i kod metazoa.

Aktiviranjem izazvana ćelijska smrt (AICD) je programirana ćelijska smrt uzrokovana je interakcijom Fas receptora (FAS, CD95) i Fas liganda (FasL, CD95 ligand).^[14] Javlja se kao posljeduca ponovljenih podsticaja specifičnih receptora T-ćelija (TCR), a pomaže održavanju periferne imune tolerancije. Drugim riječima, AICD je negativni regulator aktiviranih T-limfocita.
Ishemiijska ćelijska smrt ili onkoza je oblik slučajne ili pasivne ćelijske smrti koja se često smatra smrtonosnom ozljedom. Proces se odlikuje bubrenjem mitohondrija , vakuolizacijom citoplazme i bubrenjem jedra i citoplazme.^[15]
Imunogena ćelijska smrt ili imunogena apoptoza je oblik ćelijske smrti koji je uzrokovan nekim citostatskim agensima, kao što su antraciklini, oksaliplatin i bortezomib ili radioterapija i fotodinamična terapija (PDT).^[16]

Reference

^ Engelberg-Kulka H, Amitai S., Kolodkin-Gal I., Hazan R. (2006). "Bacterial programmed cell death and multicellular behavior in bacteria". PLoS Genetics. 2 (10): e135. doi:10.1371/journal.pgen.0020135. PMC 1626106. PMID 17069462. Arhivirano s originala, 11. 7. 2012. Pristupljeno 17. 10. 2019.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)
^ Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.
^ Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.
^ ^a ^b Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.
^ Kierszenbaum . (2012): Histology and cell biology - An Introduction to pathology. Elsevier Saunders, Philadelphia.
^ http://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T3F-49N9JTD-BN&_user=10&_coverDate=08%2F31%2F1964&_alid=509668351&_rdoc=1&_fmt=summary&_orig=search&_cdi=4945&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=244d74b599c3c6e6979401175da87303 Arhivirano 28. 2. 2009. na Wayback Machine.
^ Vaux D. L., Cory S., Adams J. M. (1988): Bcl-2 gene promotes haemopoietic cell survival and cooperates with c-myc to immortalize pre-B cells. Nature, 335 (6189): 440–442.
^ "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2002". The Nobel Foundation. 2002. Pristupljeno 21. 6. 2009.
^ Green D. (2011): Means to an end: Apoptosis and other cell death mechanisms. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, NY, ISBN 978-0-87969-888-1.
^ http://books.google.com/books/about/Means_to_an_End.html?id=s8jBcQAACAAJ.
^ Alberts B, Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. (2008): Molecular biology of the cell, 5th edition. Garland Science, New York, ISBN 978-0-8153-4105-5.
^ Kroemer G., Martin S. J. (2005). "Caspase-independent cell death". Nature Medicine. 11 (7): 725–30. doi:10.1038/nm1263. PMID 16015365.
^ Dixon S. J. et al. (2012): Ferroptosis: An iron-dependent form of nonapoptotic cell death, http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(12)00520-X, 149 (5): 1060–1072 | doi=10.1016/j.cell.
^ Zhang J., Xu X., Liu Y. (2004): Activation-induced cell death in T xells and autoimmunity. Cell Mol Immunol. 1 (3): 186-92
^ http://www.copewithcytokines.de/cope.cgi?key, Oncosis.
^ Garg A. D. Et al. (2010): Immunogenic cell death, DAMPs and anticancer therapeutics: an emerging amalgamation. Biochim Biophys Acta, 1805 (1): 53–71., http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/eutils/elink.fcgi?dbfrom=pubmed&tool=sumsearch.org/cite&retmode=ref&cmd=prlinks&id=19720113.

Također pogledaje

[1] Engelberg-Kulka H, Amitai S., Kolodkin-Gal I., Hazan R. (2006). "Bacterial programmed cell death and multicellular behavior in bacteria". PLoS Genetics. 2 (10): e135. doi:10.1371/journal.pgen.0020135. PMC 1626106. PMID 17069462. Arhivirano s originala, 11. 7. 2012. Pristupljeno 17. 10. 2019.CS1 održavanje: više imena: authors list (link)

[2] Ibrulj S., Haverić S., Haverić A. (2008): Citogenetičke metode – Primjena u medicini . Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo,ISBN 978-9958-9344-5-2.

[3] Međedović S., Maslić E., Hadžiselimović R. (2000): Biologija 2. Svjetlost, Sarajevo, ISBN 9958-10-222-6.

[Bajrović_K_2005-4] Bajrović K, Jevrić-Čaušević A., Hadžiselimović R., Ed. (2005): Uvod u genetičko inženjerstvo i biotehnologiju. Institut za genetičko inženjerstvo i biotehnologiju (INGEB), Sarajevo, ISBN 9958-9344-1-8.

[5] Kierszenbaum . (2012): Histology and cell biology - An Introduction to pathology. Elsevier Saunders, Philadelphia.

[6] ttp://www.sciencedirect.com/science?_ob=ArticleURL&_udi=B6T3F-49N9JTD-BN&_user=10&_coverDate=08%2F31%2F1964&_alid=509668351&_rdoc=1&_fmt=summary&_orig=search&_cdi=4945&_sort=d&_docanchor=&view=c&_acct=C000050221&_version=1&_urlVersion=0&_userid=10&md5=244d74b599c3c6e6979401175da87303 Arhivirano 28. 2. 2009. na Wayback Machine.

[7] Vaux D. L., Cory S., Adams J. M. (1988): Bcl-2 gene promotes haemopoietic cell survival and cooperates with c-myc to immortalize pre-B cells. Nature, 335 (6189): 440–442.

[8] "The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2002". The Nobel Foundation. 2002. Pristupljeno 21. 6. 2009.

[9] Green D. (2011): Means to an end: Apoptosis and other cell death mechanisms. Cold Spring Harbor Laboratory Press. Cold Spring Harbor, NY, ISBN 978-0-87969-888-1.

[10] ttp://books.google.com/books/about/Means_to_an_End.html?id=s8jBcQAACAAJ.

[11] Alberts B, Johnson A., Lewis J., Raff M., Roberts K., Walter P. (2008): Molecular biology of the cell, 5th edition. Garland Science, New York, ISBN 978-0-8153-4105-5.

[12] Kroemer G., Martin S. J. (2005). "Caspase-independent cell death". Nature Medicine. 11 (7): 725–30. doi:10.1038/nm1263. PMID 16015365.

[13] Dixon S. J. et al. (2012): Ferroptosis: An iron-dependent form of nonapoptotic cell death, http://www.cell.com/abstract/S0092-8674(12)00520-X, 149 (5): 1060–1072 | doi=10.1016/j.cell.

[14] Zhang J., Xu X., Liu Y. (2004): Activation-induced cell death in T xells and autoimmunity. Cell Mol Immunol. 1 (3): 186-92

[15] ttp://www.copewithcytokines.de/cope.cgi?key, Oncosis.

[16] Garg A. D. Et al. (2010): Immunogenic cell death, DAMPs and anticancer therapeutics: an emerging amalgamation. Biochim Biophys Acta, 1805 (1): 53–71., http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/eutils/elink.fcgi?dbfrom=pubmed&tool=sumsearch.org/cite&retmode=ref&cmd=prlinks&id=19720113.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]