Fizjologia człowieka w zarysie. Отсутствует

      Apoptoza to zaprogramowana genetycznie śmierć komórki zachodząca w wyniku aktywacji zróżnicowanych mechanizmów wewnątrzkomórkowych. Kluczowym jej procesem jest aktywacja enzymów z grupy proteaz, nazywanych kaspazami. Układ pobudzanych kolejno enzymów, nazywany kaskadą kaspaz, składa się z kilkunastu białek. W wyniku ich działania następuje rozpad otoczki jądrowej oraz degradacja DNA i białek komórki. Sygnały kierujące komórkę na szlak apoptozy mogą pochodzić zarówno z wnętrza komórki, jak i dochodzić do niej z otoczenia. W zależności od tego, jakie receptory pełnią rolę inicjatorów w procesie zaprogramowanej śmierci komórki, wyróżniamy szlak błonowy (wynikający z pobudzenia receptorów błonowych, szlak zewnętrzny) oraz szlak mitochondrialny apoptozy (związany z sygnałem pochodzącym z białek mitochondrium, szlak wewnętrzny). Szlak błonowy rozpoczyna się w momencie pobudzenia określonych receptorów rozlokowanych w błonie komórkowej, nazywanych receptorami śmierci. Receptory te zawierają wewnątrzkomórkową domenę śmierci (DD – death domain) odpowiadającą za aktywację kaskady kaspaz. Najważniejsze z nich to: rodzina receptorów dla czynnika martwicy nowotworów α (TNF-α – tumor necrosis factor α), receptory Fas (CD95) oraz receptory dla związanego z TNF czynnika indukującego apoptozę (TRAIL – TNF-related apoptosis inducing ligand). Szlak mitochondrialny apoptozy jest inicjowany przez bezpośrednie oddziaływanie różnych związków z błoną zewnętrzną mitochondriów (np. reaktywnych form tlenu) albo uszkodzeniem chromatyny jądrowej. Zjawiska te prowadzą do wbudowania do zewnętrznej błony mitochondrium białek z rodziny Bcl-2 i w efekcie wypływ cytochromu c i czynnika indukującego apoptozę (AIF – apoptosis-inducing factor) z przestrzeni perimitochondrialnej do cytozolu. Cytochrom c oraz białko AIF, wchodząc następnie w swoiste inter-akcje, nabywają zdolności do aktywacji kaskady kaspaz.

      Proces apoptozy jest nieustannie kontrolowany przez nagromadzone w cytoplazmie białka o charakterze pro- i antyapoptotycznym. Na poziomie molekularnym apoptoza jest regulowana przez ekspresję określonych genów. Produkty protoonkogenów najczęściej hamują apoptozę, a białka kodowane przez geny supresorowe zwykle ją indukują. Do najlepiej poznanych białek promujących apoptozę należy białko p53, będące produktem genu supresorowego TP53.

      Drugim powszechnie występującym typem śmierci komórek jest nekroza, zwana również martwicą, wywoływana przez czynniki działające na komórkę z zewnątrz z takim natężeniem, że powodują jej bezpośrednie uszkodzenie. Są to zwykle czynniki fizyczne (zarówno niska, jak i wysoka temperatura, promieniowanie jonizujące i ultrafioletowe) oraz mechaniczne. W wyniku ich działania dochodzi do zaburzenia równowagi osmotycznej w komórce, zahamowania metabolizmu, spadku poziomu ATP, zaburzenia równowagi jonowej (przede wszystkim dotyczące jonów Ca²⁺) oraz napływu wody do wnętrza komórki skutkującego obrzękiem organelli i całej komórki. Enzymy uwalniane z pękających lizosomów rozpoczynają trawienie struktur komórkowych, a zwiększone stężenie jonów wapniowych aktywuje nukleazy uszkadzające materiał genetyczny. W efekcie dochodzi do rozpadu komórki i uwolnienia jej zawartości do przestrzeni pozakomórkowej. Proces ten prowadzi do rozwoju miejscowego stanu zapalnego przyciągającego komórki fagocytarne.

      Podsumowanie najważniejszych cech wyróżniających dwa podstawowe mechanizmy śmierci komórek opisane w tym rozdziale zawiera tabela 1.3.

      Tabela 1.3. Porównanie dwóch głównych mechanizmów śmierci komórek (apoptozy i nekrozy)

      1.15. Wzajemne oddziaływania komórek i połączenia między komórkami

      Istotnym zagadnieniem z zakresu biologii komórki jest komunikacja pomiędzy komórkami, odbywająca się na drodze różnorodnych mechanizmów.

      Wyróżniamy procesy komunikacji:

      – autokrynne – komórka przez wydzielanie różnorodnych substancji (hormony, cytokiny, przeciwciała) oddziałuje sama na siebie;

      – parakrynne – cząsteczki sygnałowe docierają do sąsiednich komórek przez dyfuzję w przestrzeni międzykomórkowej;

      – endokrynne – dystrybucja wydzielanych cząstek sygnałowych odbywa się przez układ dokrewny;

      – przez bezpośrednie połączenia komunikacyjne pomiędzy komórkami – tzw. połączenia szczelinowe (neksus). Są to struktury kanałopodobne zbudowane z białka koneksyny. Umożliwiają swobodny przepływ (dyfuzję) cząstek o masie do 1 kDa pomiędzy sąsiednimi komórkami. Tą drogą mogą przepływać jony, cząsteczki ATP oraz małe związki organiczne. Połączenia typu neksus pomiędzy neuronami tworzą synapsy elektryczne.

      Wymienione powyżej sposoby komunikacji międzykomórkowej wykorzystują w pierwszym etapie opisane w tym rozdziale sposoby transportu błonowego. Wydzielane przez komórkę na różne sposoby substancje (cząsteczki gazów, jony, aminokwasy, hormony, przeciwciała, cytokiny i inne) oddziałują na inne komórki i przekazują im określone sygnały. Uwalniając do otoczenia określone produkty, komórka powoduje zmianę środowiska zewnętrznego, co jest odbierane przez inne, czasem bardzo odległe komórki. Jednak odbiór tych sygnałów jest możliwy jedynie w przypadku, gdy komórki docelowe wykazują obecność (ekspresję) odpowiednich receptorów. Rozpoznanie sygnału (ligandu) przez receptor powoduje uruchomienie w komórce wrażliwej określonych reakcji. W ten sposób sygnał zewnętrzny (przekaźnik pierwotny) zostaje zamieniony na sygnał wewnątrzkomórkowy (przekaźnik wtórny). Przekaźnik wtórny, wykazując specyficzną dla siebie aktywność w komórce docelowej, wywołuje jej odpowiedź. Receptory dla substancji pozbawionych możliwości dyfundowania przez błony (białek, peptydów, aminokwasów) znajdują się na powierzchni błony komórkowej komórki docelowej. Receptory te dzieli się na trzy główne grupy: receptory związane z kanałami jonowymi, receptory związane z białkami G oraz receptory związane z enzymami. Receptory dla substancji łatwo dyfundujących przez błony (cząsteczki o charakterze lipofilnym, steroidy, hormony tarczycy, kwas retinowy, witamina D₃, cząsteczki gazów) zlokalizowane są wewnątrz komórek docelowych, w ich jądrze lub cytoplazmie.

      Receptory związane z kanałami jonowymi (receptory jonotropowe) to białka, które oprócz funkcji kanału jonowego pełnią funkcję receptorową. W odpowiedzi na przyłączenie cząsteczki sygnałowej (ligandu) następuje zmiana ich konformacji przestrzennej i w efekcie przepływ określonych jonów (są to kanały wybiórcze jonowo, ściśle selektywne). Tego typu białka są także nazywane kanałami jonowymi bramkowanymi ligandem (opisane w rozdziale dotyczącym transportu biernego).

      Receptory związane z białkiem G to

---

Скачать книгу