L'apoptosi (apoptosi greca - caduta delle foglie) è un processo di morte cellulare programmata, è un fenomeno del tutto naturale che consente la rimozione di cellule anormali, danneggiate e usate dal corpo. Vale la pena scoprire cos'è esattamente, se l'apoptosi è dannosa, quando si verifica e quali processi portano ad essa.
Sommario:
- Inizio dell'apoptosi
- Il corso dell'apoptosi
- Controllo dell'apoptosi
- Apoptosi e malattie
L'apoptosi è un processo fisiologico che corre continuamente in ogni organismo sano, è essenziale per il corretto funzionamento dell'organismo. Grazie all'apoptosi, il corpo ha la capacità di controllare il numero e la qualità delle cellule. Questo processo, noto come morte cellulare programmata, porta all'eliminazione di cellule danneggiate, infette o non necessarie, il che garantisce un equilibrio tra la formazione di nuove cellule e la distruzione di vecchie cellule.
I disturbi nel corso dell'apoptosi hanno un effetto molto negativo, ci sono malattie la cui prevenzione e trattamento sono molto difficili: cancro, malattie autoimmuni. Forse nuovi metodi di trattamento che consentono il processo di apoptosi nelle cellule tumorali diventeranno un metodo di trattamento efficace.
Il numero totale di cellule nel corpo è rigorosamente determinato e costante, qualsiasi cambiamento più duraturo nel loro numero può avere un impatto negativo sulla nostra salute, quindi il corpo si sforza di mantenere un equilibrio tra la distruzione delle cellule e la formazione di nuove. Il processo di morte cellulare può avvenire in diversi modi, i più importanti dei quali sono:
- Necrosi (necrosi) - è causata da fattori esterni: chimici, meccanici, fisici. È un processo patologico e anormale sul quale il corpo non ha alcun controllo. Nel suo corso, interi gruppi di cellule vengono distrutti e la conseguenza di questo danno è lo sviluppo del processo infiammatorio.
- L'apoptosi (morte cellulare programmata) è molto diversa, il processo è completamente normale, fisiologico, colpisce le singole cellule ed è essenziale in un organismo normalmente funzionante.
- Autofagia: coinvolge la cellula che si digerisce dai propri enzimi.
Nonostante il suo impatto negativo, l'apoptosi è un fenomeno normale e regolare, è finalizzato al bene di tutto l'organismo, consentendo la sostituzione di cellule inefficienti e logore con nuove cellule. Le cellule rimosse sono principalmente quelle che potrebbero diventare pericolose per l'ospite, ad esempio cancerose o neoplastiche.
Pertanto, l'apoptosi aiuta a mantenere l'omeostasi, cioè l'equilibrio dell'organismo. Il processo di morte cellulare programmata è un fenomeno molto complesso, che coinvolge dozzine di enzimi e proteine. Anche il momento della sua comparsa non è casuale, è determinato da molte vie di segnalazione che si attivano a seguito di danno cellulare: i suoi organelli o materiale genetico.
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Inizio dell'apoptosi
L'attivazione dell'apoptosi è associata all'attivazione o inibizione dell'azione di alcune proteine (pro e anti-apoptotiche) che sono costantemente presenti nella cellula. Il modo in cui avviene il processo dipende dal tipo e dallo stimolo che innesca l'apoptosi. L'iniziazione è la prima fase iniziale, durante la quale si attivano i percorsi di segnalazione che portano allo sviluppo del processo di morte programmata.
Il più importante di questi è il cosiddetto percorso interno, in cui i mitocondri svolgono un ruolo dominante, e il percorso esterno, i suoi trigger sono segnali dall'esterno della cellula:
- carenza di fattori di crescita, ormoni
- aumento della concentrazione di alcune citochine (molecole prodotte dai linfociti)
- interazioni con le cellule vicine
- fattori fisici
- carenza di nutrienti.
Nel caso della via estrinseca, gli stimoli ambientali agiscono sui recettori situati nella membrana cellulare (i cosiddetti recettori di morte), che innescano una cascata di segnali intracellulari che portano all'apoptosi.
Nel caso della via intrinseca, i mitocondri svolgono un ruolo chiave. Dopo il danneggiamento di vari fattori, in questi organelli vengono espresse proteine pro-apoptotiche, che a loro volta danneggiano la funzione dei mitocondri, impedendo la produzione di energia.
Inoltre, questo danno provoca il rilascio di una proteina dal mitocondrio - citocromo, che contribuisce ad aumentare la concentrazione di ioni calcio nella cellula. Aumentare la quantità di questo ione è un fattore scatenante dell'apoptosi.
Il corso dell'apoptosi
Il passaggio di una cellula all'apoptosi può essere riconosciuto osservando la sua separazione dalle altre, è il primo passo di questo processo. È il risultato di spostamenti elettrolitici, disidratazione cellulare e cambiamenti nella sua forma. Successivamente il nucleo cellulare viene frammentato e si formano i cosiddetti corpi apoptorici, detriti cellulari che verranno assorbiti dalle cellule vicine o "mangiati" dai macrofagi. Un tale corso di apoptosi fa sì che la cellula venga rimossa "silenziosamente", non provoca lo sviluppo di una reazione generale - infiammazione.
Come accennato, in questo processo sono coinvolti vari enzimi: le caspasi che digeriscono le proteine contenute nel nucleo e nel citoplasma, le transglutaminasi e gli enzimi endonucleolitici responsabili del taglio del DNA. Il corso dell'intero processo di distruzione (esecuzione dell'apoptosi) può essere suddiviso in più fasi:
1. La fase di controllo-decisione - consiste nel trasmettere informazioni al nucleo cellulare sull'attivazione dei meccanismi di riparazione o sulla loro omissione e l'inizio del processo di disintegrazione cellulare. Le caspasi, le proteine BID e BAX partecipano a questo processo ei linfociti T rilasciano granzimi all'interno delle cellule, che, tra gli altri, rilasciano ioni calcio stimolando l'apoptosi.
2. Fase esecutiva - in questa fase, le caspasi sviluppano la loro piena funzione - distruggono le proteine cellulari - strutturali ed enzimatiche:
- DNA polimerasi e DNA chinasi, impedendo la riparazione degli acidi nucleici
- lamine, danneggiando la membrana nucleare.
In questa fase avviene la disidratazione della cellula, ulteriori cambiamenti di forma e dimensioni, frammentazione del DNA (per endonucleasi), quindi frammentazione cellulare e formazione di corpi apoptotici. Queste caspasi sono enzimi intracellulari che tagliano le proteine in punti specifici - una data sequenza di amminoacidi. La loro attivazione avviene in modo simile a una valanga: la caspasi attivata attiva quella successiva.
È interessante notare che, nonostante la scomposizione di molte proteine cellulari, gli organelli cellulari rimangono intatti ed entrano completamente nei corpi apoptorici.
3. La fase di pulizia si basa sulla fagocitosi, cioè sull'assorbimento dei detriti cellulari, il più delle volte da parte delle cellule fantasma - i macrofagi.
Controllo dell'apoptosi
L'apoptosi è un processo strettamente regolamentato, sia il suo inizio che il suo corso. Il controllo è principalmente la famiglia di proteine Bcl-2, includono proteine anti-apoptotiche - contrastano lo sviluppo dell'apoptosi (es.Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) e pro-apoptotiche - promuovendone l'insorgenza danneggiando la membrana mitocondriale (Bid, Bak, Male).
L'espressione o l'attività di queste proteine dipende dalle condizioni in cui è presente la cellula, nonché dalle sue condizioni: se il danno è grande o le condizioni esterne non sono favorevoli, vengono attivate proteine pro-apoptotiche.
In condizioni normali, le proteine anti-apoptotiche dominano e inibiscono il processo di morte cellulare programmata. Inoltre, è stato dimostrato che l'apoptosi è controllata anche da geni, uno dei quali è il gene p53, che appartiene ai fattori pro-apoptotici. Il suo prodotto, la proteina p53, innesca il processo di morte cellulare suicida se il danno al materiale genetico è così grave che la riparazione del DNA è impossibile.
Di conseguenza, questa proteina viene talvolta definita "guardiana del genoma" perché determina se una cellula interromperà la divisione cellulare per riparare il danno che si è verificato o se sarà apoptosi.
Apoptosi e malattie
È stato dimostrato che lo squilibrio tra la formazione di nuove cellule e l'eliminazione di vecchie cellule è causa di molte malattie, quindi il controllo cellulare dell'apoptosi è estremamente importante e il suo disturbo può avere conseguenze molto gravi.
Se le cellule sono resistenti alla morte per apoptosi, possono svilupparsi cancro o una malattia autoimmune (ad es. Artrite reumatoide). In entrambi i casi, le cellule malate non subiscono il processo apoptotico, sono "resistenti" ad esso a causa di mutazioni genetiche o attività anormale delle proteine pro e anti-apoptotiche. D'altra parte, l'eccessiva compliance e l'eliminazione di troppe cellule possono portare a malattie degenerative e danni agli organi.
Attualmente testati, gli ultimi farmaci oncologici agiscono allo stadio dell'apoptosi - il meccanismo d'azione è quello di favorire la comparsa di proteine pro-apoptotiche - favorendo l'insorgenza dell'apoptosi nelle cellule tumorali. La radioterapia e la chemioterapia "standard" funzionano in modo simile per indurre l'apoptosi. Entrambi questi trattamenti causano stress cellulare che uccide le cellule tumorali. Sfortunatamente, tale terapia non è sempre efficace, perché l'attività dei fattori che inibiscono l'apoptosi non è di rado aumentata nelle cellule tumorali, il che non solo rende difficile combatterle, ma porta anche a crescita e moltiplicazione incontrollate.
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