Fő tartalom
Tantárgy/kurzus: Biológia > 8. témakör
4. lecke: A sejtciklus szabályozása, a rák és az őssejtekAz apoptózis
A programozott sejthalál, és különbségek az apoptózis és a nekrózis (elhalás, behatás következtében fellépő sejthalál) között.
Főbb pontok
- Az apoptózis a programozott sejthalál egy típusa, amely során a sejt „öngyilkosságot” követ el. Alapvetően különbözik a nekrózistól, amely valamilyen behatás következtében fellépő sejthalál.
- Az apoptózis szigorúan szabályozott folyamat. Lényege, hogy a sejttartalom kis membrángömbökbe csomagolódik, amelyeket aztán „hulladékbegyűjtőként” az immunsejtek vesznek „kezelésbe”.
- Az apoptózis megsemmisíti az egyedfejlődés során feleslegessé vált sejteket, kivonja a forgalomból a potenciális tumorsejteket és a vírussal fertőzött sejteket, továbbá segít fenntartani a szervezet egyensúlyát.
Videó: Az apoptózis áttekintése
Bevezetés
Lehet, hogy azt gondolod, hogy a sejtjeink pusztulása rossz dolog. Sok esetben ez valóban így van: tényleg nem jó, ha a sejtek valamilyen behatás következtében pusztulnak el (például egy horzsolás, vagy egy káros kémiai anyaggal való találkozás miatt). Azonban vannak olyan helyzetek, amikor igenis fontos, hogy a sejtjeink élete véget érjen. De nem ám véletlenszerűen, hanem szigorúan szabályozott módon.
Belegondoltál például valaha abba, hogy hogyan is alakultak ki az ujjaid? Az igazság az, hogy embrió korodban az ujjaid között hártya feszült. Ha ezek a sejtek nem pusztultak volna el réges-régen, akkor ma úszóhártyás lenne a kezed - egy evezőlapáthoz hasonló valami, vagy talán csak egy ujjak nélküli lebernyeg!
Az embrionális úszóhártyád sejtjei az apoptózisnak nevezett folyamat során pusztultak el, ami az ún. programozott sejthalál legtipikusabb formája. A folyamat lényege, hogy a sejtek (amennyiben meghatározott ingerek érik őket), „öngyilkosok” lesznek. Az apoptózis ugyan a sejt halálát jelenti, de a szervezet egésze számára mégis előnyös a dolog (például kifejlődhettek az ujjaid, de így pusztulnak el például a potenciális tumorsejtek is). Ebben a tananyagban közelebbről is megismerkedünk az apoptózissal, végigvesszük, hogy mikor kerül rá sor, és hogy mindez miért is olyan fontos.
Apoptózis vagy nekrózis?
Nagy általánosságban elmondható, hogy a sejtek kétféleképpen pusztulhatnak el egy többsejtű szervezetben, mint amilyen te is vagy:
- Valamilyen káros behatás (például mérgező kémiai anyagok, vagy fizikai sérülés) öli meg őket. A folyamat neve nekrózis.
- Egy jelet kapnak, ami arra ösztökéli őket, hogy programozott sejthalálnak vessék alá magukat. A programozott sejthalál legjobban ismert formája az apoptózis.
A nekrózis és az apoptózis eltérő körülmények között következik be, és más lépésekből is áll. Tömören fogalmazva, a nekrózis egy rumlis megoldás, amely gyulladásos immunreakciót vált ki, míg az apoptózis „tiszta munka”: a sejt kisebb darabokra esik, amelyeket aztán más sejtek felvehetnek és újrahasználhatnak.
A nekrózis (a rumlis megoldás)
Ha egy sejt károsodik (például sérülés vagy mérgező anyagok miatt), akkor általában nagy „rumlit” csinál maga körül a haláltusája során. A károsodott sejthártya nem képes többé az ion-és vízáramlás szabályozására, ezért a sejt megduzzad, és a sejttartalom kiszivárog a sejthártyán keletkezett lyukakon keresztül. Mindez gyakran gyulladáshoz vezet az elpusztult sejtet környező szövetben.
Az apoptózis (a tiszta megoldás)
Azok a sejtek, amelyek apoptózissal pusztulnak el, egy teljesen eltérő és szigorúan szabályozott folyamatban vesznek részt. Összezsugorodnak, felszínükön kisebb-nagyobb sejtplazma-kitüremkedések (ún. „blebek”) jelennek meg. A sejtmagban lévő DNS apró darabokra töredezik, más sejtalkotókhoz (például az endoplazmatikus retikulumhoz) hasonlóan. A folyamat végére a sejtből nagyobb darabok maradnak csupán, amelyek mindegyike csinosan membránba van csomagolva.
Vajon mi történik ezekkel a membránba csomagolt darabokkal? Olyan jeleket bocsátanak ki, amelyek vonzzák a törmelékeket eltávolító (fagocita) immunsejteket, például a makrofágokat. A haldokló sejtek továbbá egy foszfatidilszerinnek nevezett lipidmolekulát fejeznek ki a felszínükön. A foszfatidilszerin normál körülmények között a sejthártyában bújik meg. A felszínre kerülés a jel, amely lehetővé teszi a fagociták kötődését, ami végső soron a sejtdarabkák bekebelezéséhez vezet.
Miért vetik alá magukat a sejtek apoptózisnak?
Az emberi szervezet legtöbb sejtje rendelkezik azzal a veleszületett képességgel, hogy beindítsa az apoptózist (ugyanúgy, ahogy magától értetődően képes másolatot készíteni a DNS-éről vagy hasznosítani a tápanyagokat). Alapvetően az apoptózis egy általános és kényelmes módszer az olyan sejtek eliminálására, amelyek már eljátszották a szerepüket és feleslegessé váltak a szervezet számára.
- Vannak olyan sejtek, amelyeket az egyedfejlődés során kell „törölni a rendszerből” – például azért, hogy egy nagyobb szövetdarabból megformálódjon egy olyan kifinomult struktúra, mint amilyen a kéz is.
- Vannak olyan sejtek, amelyek nem megfelelő módon fejlődnek, és képesek arra, hogy megmaradásuk esetén károsítsák az egész szervezetet. Ilyenek a vírussal fertőzött sejtek, vagy azok, amelyekben károsodott a DNS.
- Vannak olyan sejtek, amelyek a kifejlett egyedekben válnak feleslegessé. Például kell a hely újabb sejtek számára, vagy egyszerűen csak átmeneti feladatuk volt az apoptotikus sejteknek, amelyet sikerrel véghez vittek. Ilyen esetekben az apoptózis segít fenntartani a szervezet egyensúlyát.
Az apoptózis az egyedfejlődés velejárója
Számos faj esetében a programozott sejthalál az egyedfejlődés velejárója. Olykor az apoptózis olyannyira szabályozott, hogy a sejtek szintjén is előrejelezhető a programozott sejthalál: a C. elegans nevű fonálféreg esetében például pontosan tudjuk, hogy melyik az a
Az apoptózis fontos az ember egyedfejlődésében is. Például, ahogy a bevezetőben is említettük, embrió korodban a te kezed is egy evezőlapáthoz hasonló szövethalmaz volt, amelyből az ujjak között feszülő hártyát alkotó sejtek apoptózisával alakultak ki az ujjaid.
Ez a folyamat valamennyi gerinces fajban lejátszódik, amely ujjakkal ellátott végtagokkal rendelkezik. Kisebb mértékű apoptózis nagyobb hártyát (úszóhártyát, vagy például az ujjak között feszülő, repülésre alkalmas bőrredőt) eredményez. Az egyedfejlődés során az apoptotikus folyamatokba csúszott hiba összenőtt kéz-vagy lábujjakhoz vezethet.
Egy következő példa az egyedfejlődéshez kapcsolódó apoptózisra az a folyamat, amely során a békává alakuló ebihalak elveszítik a farkukat. A farok eltűnésével a feleslegessé váló, farokhoz futó idegsejtek és idegpályák is „törlődnek”.
Az apoptózissal a szervezet megszabadul a fertőzött sejtektől vagy a ráksejtektől
Előfordulhat, hogy egyes sejtek komoly veszélyt jelentenének a szervezet egészére, ha nem pusztulnának el. Ilyenek például azok a sejtek, amelyeknek károsodott a DNS-e, rákmegelőző állapotban vannak, vagy éppen vírussal fertőzöttek. Ha ezek a sejtek apoptózissal elpusztulnak, akkor megszűnik a szervezet fenyegetettsége (vagyis sikerül elhárítani például a rákos elfajulás, vagy egy teljes testre kiterjedő vírusfertőzés veszélyét).
A sejtek jellemzően érzékelik, ha a DNS-ük károsodott, és megpróbálják kijavítani a hibát. Ha ez valamiért nem sikerül és a hiba javíthatatlannak bizonyul, akkor normál körülmények között apoptózist kezdeményeznek, így a hibás genom nem öröklődik tovább. Ha a DNS-hibás sejtek elkerülik az apoptózist, akkor nagy eséllyel megindulnak a rákos elfajulás útján.
Szerencsés esetben előfordul, hogy az immunsejtek érzékelik, ha egy sejt rákmegelőző állapotba került, és megfelelő jeleket kibocsátva megpróbálják kívülről „rávenni” a sejtet az apoptózis beindítására. A sikeres tumorsejtek azonban elkerülik az apoptózist beindító belső és külső jeleket egyaránt. Ez lehetővé teszi számukra a kontrollálatlan osztódást, és a mutációk (maradandó DNS-változások) felhalmozását.
Az apoptózis alapvető fontosságú az immunológiai folyamatokban
Az apoptózis az egészséges immunrendszer kialakulásában és fenntartásában is kulcsszerepet játszik. Az immunrendszer célmolekulákhoz specifikusan kötődő T- és B-limfocitái keletkezésük után nem sokkal „levizsgáznak”: a szervezet teszteli őket, hogy vajon felismerik és megtámadják-e a szervezet saját molekuláit. A reagáló immunsejtek apoptózissal pusztulnak el. Ha ebbe a folyamatba hiba csúszik, a kiszabaduló limfociták autoimmun folyamatokat indíthatnak el.
Az apoptózis teszi lehetővé azt is, hogy az immunrendszer leállítsa egy patogén megjelenésére adott válaszát. A patogén észlelésekor ugyanis az azt felismerő limfociták osztódásba kezdenek, számuk hirtelen megnő a patogén gyors és hatékony elpusztítása érdekében. Ha sikerrel járnak, akkor a patogén-specifikus immunsejtek feleslegessé válnak. Beindul az apoptózis, így az immunrendszer egyensúlyba kerül (kialakul a homeosztázis).
Összefoglalás
Az apoptózis a programozott sejthalál legjobban ismert formája, amely során a a sejtek „öngyilkosságot” követnek el. Alapvetően különbözik a nekrózistól, ami a sejtek behatás következtében történő pusztulását jelenti.
Az apoptózis szigorúan szabályozott folyamat, amely a sejttartalom lebontásával jár. A lebontott anyagok kis membrángömbökbe csomagoldónak, amelyeket aztán immunsejtek takarítanak el. A nekrózis során ezzel szemben a pusztuló sejt tartalma az intercelluláris térbe szivárog, ahol gyulladásos reakciókat vált ki.
A fejlődés velejárójaként a felesleges sejtek apoptózissal pusztulnak el, csakúgy, mint a rákmegelőző állapotba került, illetve a vírussal fertőzött sejtek. A „sikeres” tumorsejtek győzelmének kulcsa éppen az, hogy el tudják kerülni az apoptózist, és így folytathatják az osztódást. Az apoptózis fenntartja az emberi szervezetben a sejtek egyensúlyát; mindez például az immunrendszer esetében különösen fontos.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.