MOARTEA CELULELOR: TIPURI ȘI CARACTERISTICILE LOR - BIOLOGIE - 2025

Moartea celulară este procesul de distrugere a componentelor celulare care se confruntă cu toate organismele vii în diferite etape. În toate organismele multicelulare trebuie să existe un echilibru optim între moartea celulelor și proliferarea celulelor.

Moartea celulară are loc prin două mecanisme principale: prin necroză sau moarte accidentală a celulelor și prin apoptoză sau moarte celulară programată. Fiecărui mecanism i se atribuie o anumită morfologie celulară.

Diferențele dintre apoptoză și necroză.
Sursa: Institutul național pentru abuzul de alcool și alcoolismul (NIAAA)

Apoptoza sau moartea celulelor programate cuprinde o cale extrem de reglementată de componentele genetice. Adesea, când organismul prezintă circumstanțe patologice (de exemplu, boli degenerative), programul apoptotic poate fi pus în aplicare incorect, ceea ce duce la distrugerea necorespunzătoare a celulelor.

Moartea celulară programată este o componentă importantă a căilor de dezvoltare și a homeostaziei (controlul dintre moartea celulelor și proliferare) în general.

Moartea sau necroza celulară accidentală este al doilea tip de moarte celulară. Prezintă diferențe radicale dacă o comparăm cu apoptoza. Acest fenomen apare atunci când celulele sunt expuse unui mediu nefavorabil sau extrem, ceea ce duce la deteriorarea structurilor celulare.

Moarte celulară programată sau apoptoză

Perspectiva istorica

În 1972 termenul de apoptoză a fost folosit pentru prima dată. A apărut într-un articol științific clasic scris de autorii Kerr, Wyllie și Currie. Pentru Kerr și colab., Termenul de apoptoză descrie o formă morfologică distinctivă a morții celulare.

Deși aceste trăsături au fost deja detaliate de mai multe ori, acești autori sunt primii care dau un nume fenomenului.

Definiție

Un organism multicelular este format din mai multe celule care trebuie să stabilească conexiuni între ele. Comunitatea trebuie să fie ținută strict organizată, iar acest lucru se realizează prin stabilirea unui control între proliferarea de celule noi și eliminarea celulelor deja prezente.

În acest fel, celulele care din mai multe motive nu mai sunt necesare suferă un fel de „sinucidere” moleculară numită apoptoză.

Moartea celulară programată este un fenomen fiziologic normal. Ea implică eliminarea controlată a anumitor celule. Acest mecanism este crucial pentru ca țesuturile adulte să funcționeze corect. De asemenea, joacă un rol în dezvoltarea embrionului.

Caracteristici

Mențineți echilibrul de proliferare

Principalul obiectiv al morții celulare programate este menținerea echilibrului proliferării celulare. De exemplu, în corpul nostru, aproape 5 x 10 ¹¹ eritrocite sau celule din sânge sunt eliminate zilnic prin moartea celulelor.

Protejați celulele

În plus, permite instituirea unui mecanism de protecție împotriva celulelor care, potențial, ar putea afecta organismul. În cazul celulelor care au fost victime ale unei infecții cu virus, acestea sunt de obicei ucise prin moartea programată a celulelor. Astfel, virusul nu va putea continua să se răspândească în interiorul gazdei.

Moartea celulelor programate nu numai că elimină celulele infectate de agenți patogeni externi, dar este de asemenea capabilă să excludă celulele organismului care prezintă daune materialului genetic. În acest caz, celulele care poartă mutații dăunătoare organismului sunt eliminate.

În cazul în care dezvoltarea acestor celule anormale poate continua și mecanismele morții celulare nu acționează, pot apărea tumori și dezvoltarea diferitelor tipuri de cancer.

Coordonează dezvoltarea embrionului

Moartea celulelor programate joacă un rol crucial în dezvoltarea unui embrion. În timpul formării acelorași, mai multe celule care sunt inutile trebuie eliminate.

De exemplu, este responsabil pentru eliminarea țesuturilor din larve în organismele care suferă metamorfoză: larve și amfibieni. În plus, unele forme juvenile se caracterizează prin faptul că au membrane între degete, caracteristice vieții acvatice.

Când organismul devine adult, aceste membrane dispar, deoarece celulele care îl compun suferă un eveniment de moarte celulară programat. În general, procesul de apoptoză modelează membrele oamenilor și șoarecii: structuri în formă de lopată care se termină cu cifre bine formate.

În timpul dezvoltării mamiferelor, moartea celulară programată participă la formarea sistemului nervos. Când organismul se dezvoltă, se produce un număr excesiv de celule nervoase, care sunt ulterior eliminate prin moartea celulelor programate.

Neuronii care supraviețuiesc (aproximativ 50%) fac legături corecte cu celulele țintă. Atunci când conexiunea care este stabilită este cea indicată, începe secreția unei serii de factori de creștere care permite supraviețuirea celulei, deoarece inhibă programul de moarte celulară.

Caracteristicile celulare ale apoptozei

În timpul morții celulare programate, celula prezintă un fenotip particular. Prima caracteristică distinctivă este fragmentarea ADN-ului cromozomial.

În acest caz, se produce descompunerea nucleozomilor, structurilor formate din ADN și proteine. Odată cu condensarea cromatinei, nucleul se rupe în bucăți mici.

Pe măsură ce procesul continuă, celula scade semnificativ în dimensiune. În cele din urmă, celula se rupe în mai multe segmente înconjurate de membrana celulară. Fiecare dintre aceste piese este cunoscută sub numele de corpuri apoptotice.

Ulterior, celulele sistemului imunitar numite macrofage sunt responsabile de recunoașterea și fagocitarea acestor structuri care mor.

Astfel, „cadavrul” celulei care suferă apoptoză dispare efectiv din organismul căruia îi aparținea - contrar a ceea ce se întâmplă când celula moare din cauza unei leziuni. În cel din urmă scenariu, celulele se umflă și, în cele din urmă, lizează, inflamând zona în cauză.

În timpul apoptozei, daunele apar în mitocondrii, caracterizate prin eliberarea unei serii de molecule care stimulează mecanismul morții, cum ar fi citocromul c, proteinele Smac / Diablo, printre altele.

Aspecte genetice

Reglarea strictă a morții celulare programate apare datorită funcționării orchestrate a diferitelor gene.

Primele studii legate de mecanismul genetic al apoptozei au fost efectuate la nematodul Caenorhabditis elegans. În acest organism, au fost identificate 3 gene legate de execuția și reglarea întregului proces apoptotic.

La mamifere, s-au găsit gene foarte similare cu cele ale nematodului. Prin urmare, au fost entități extrem de conservate de-a lungul evoluției.

Ced-3 este exemplul unei familii formate din mai mult de o duzină de proteaze (enzime care hidrolizează proteinele), cunoscute sub numele de caspaze.

În cazul decesului programat, caspazele hidrolizează peste 100 de proteine ​​găsite în celula în cauză. Printre proteinele țintă ale caspazelor găsim inhibitori de ADNazăza, care determină descompunerea ADN-ului în nucleul celular.

Caspazele sunt, de asemenea, responsabile de ruperea laminei nucleare, ceea ce duce la fragmentarea nucleului și a citoscheletului în general. Consecințele imediate ale tuturor acestor evenimente de degradare sunt fragmentarea celulelor.

Declanșarea apoptozei

Există o serie de stimuli care declanșează mecanisme apoptotice. Acești stimuli pot fi fiziologici sau patologici. Interesant, nu toate celulele răspund în același mod la stimuli.

Iradierea și medicamentele utilizate pentru tratamentele împotriva cancerului (chimioterapie) au ca rezultat apoptoza de pe o cale numită calea dependentă de p53.

Unii hormoni, cum ar fi corticosteroizii - hormoni din grupul de steroizi și derivați - pot duce la calea apoptotică în unele celule. Cu toate acestea, majoritatea celulelor nu sunt afectate de prezența sa.

Moartea sau necroza accidentală a celulelor

Definiție

Moartea sau necroza celulară accidentală are loc atunci când celulele sunt expuse unui mediu nefavorabil care provoacă daune grave structurilor celulare.

Acești factori care provoacă traume includ temperaturi foarte ridicate sau foarte scăzute, niveluri anormale de oxigen, expunere la toxine, expunere la metaboliți reactivi la oxigen, privațiuni de nutrienți, niveluri de pH anormale, printre altele.

Diferite afecțiuni medicale implică necroză, inclusiv boli neurodegenerative, precum boala Alzheimer, boala Huntington, boala Parkinson, scleroza laterală amiotrofică și epilepsia.

Deși procesul necrotic este implicat în diferite afecțiuni medicale, mecanismul din spatele evenimentului nu a fost complet elucidat. Istoric, necroza a fost privită pur și simplu ca reacții haotice care distrug celula.

Cu toate acestea, dovezile actuale ale Caenorhabditis elegans și ale organismelor Drosophila au pus la îndoială această „dogmă”.

Diferitele tipuri de celule care suferă necroză prezintă caracteristici morfologice celulare foarte specifice ca răspuns la accidentare, ceea ce sugerează că există un program central de execuție pentru necroză.

Înțelegerea completă și detaliată a procesului necrotic ar putea duce la dezvoltarea de noi metodologii de combatere a bolilor care implică moartea celulelor necrotice.

Caracteristicile celulare ale necrozei

Ca și în apoptoză, necroza are trăsături morfologice caracteristice. Mai mult, acestea sunt total diferite de ceea ce observăm într-o celulă care moare pe calea apoptotică.

Moartea este însoțită de inflamație semnificativă în celulă, formarea de vacuole în citoplasmă, distensia reticulului endoplasmatic, apariția citoplasmei, condensarea mitocondriilor, dezagregarea și vărsarea ribozomilor, ruperea membranelor, lizozomii inflamate și rupt, printre altele.

Necroza este un proces "pasiv", deoarece nu necesită sinteză suplimentară de proteine, necesarul de energie pentru ca acesta să apară este minim și nu are un mecanism de reglementare homeostatic suplimentar.

Mecanisme

Leziunile cauzate de o celulă necrotică pot fi mediate de două mecanisme principale: interferența alimentării cu energie și deteriorarea directă a celulei de către factorii menționați mai sus.

Comparație între apoptoză și necroză

diferenţe

Controlul procesului : Comparativ, apoptoza este un proces activ puternic controlat, în timp ce necroza este un proces toxic în care celula este o victimă pasivă a unui mod de moarte independent de energie. După cum am menționat, probele actuale au pus la îndoială neregularea necrozei.

Locația morții : în mod normal, apoptoza apare într-o singură celulă sau într-un grup de celule mici, în timp ce necroza apare într-un continuum de celule.

Starea membranei plasmatice : în apoptoză, membrana celulară rămâne intactă și citoplasma păstrează corpuri apoptotice. În necroză, membrana plasmatică se rupe și citoplasma este eliberată.

Procese inflamatorii : în apoptoză nu se observă niciun tip de inflamație, în timp ce inflația este una dintre cele mai marcante caracteristici ale necrozei. Pierderea membranei și a integrității celulare trimite semnale chemotactice care recrutează agenți celulari legați de procesul inflamator.

Puteți diferenția între apoptoză și necroză?

De ce depinde dacă o celulă moare din cauza apoptozei sau din necroză? În această decizie sunt implicați o varietate de factori, inclusiv natura semnalului de deces, tipul de țesut în cauză, starea de dezvoltare a organismului, printre altele.

Folosind tehnici de histologie convenționale, nu este ușor să se discerne între țesutul care moare din apoptoză sau din necroză. Rezultatele morfologice ale morții produse de căile necrotice și apoptotice diferă în câteva privințe și se suprapun în altele.

Dovezile indică faptul că apoptoza și necroza reprezintă o expresie morfologică a unei căi biochimice partajate numită continuu apoptoză-necroză. De exemplu, doi factori sunt implicați în conversia căii apoptozei în necroză: disponibilitatea scăzută a caspazelor și a ATP-ului în celulă.

Moartea citotoxică

În organismele multicelulare, există tipuri specifice de celule aparținând sistemului imunitar - sau secrețiile pe care le produc - care sunt toxice pentru alte celule.

Aceste celule sunt responsabile de inițierea căilor responsabile pentru distrugerea celulelor țintă (care poate fi o celulă infectată de un agent patogen sau o celulă canceroasă). Cu toate acestea, autorii preferă să nu includă nici una din cele două categorii menționate (necroză sau apoptoză), deoarece nu apare printr-un mecanism specific.

Luați cazul specific de deces celular care este mediat de un tip celular numit limfocite CD8 ⁺ T citotoxice . În acest exemplu, celula combină aspecte ale morții celulare accidentale și programate.

Referințe

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M., … și Walter, P. (2013). Biologia celulară esențială. Garland Science.
2. Cooper, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). Celula: o abordare moleculară. Washington, DC: presă ASM.
3. Elmore, S. (2007). Apoptoza: o revizuire a morții celulare programate. Patologie toxicologică, 35 (4), 495-516.
4. Ross, MH, & Pawlina, W. (2006). Histologie. Lippincott Williams & Wilkins.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Moartea prin necroză. Catastrofă necontrolată sau există ordine în spatele haosului ?. Rapoarte EMBO, 3 (7), 604-9.