Biologiczne znaczenie apoptozy i nekrozy

Zarówno apoptoza jak i narkoza mają bardzo duże znaczenie dla funkcjonowania naszego organizmu. Mają one na celu zabicie komórki. Jednak oba te procesy zdecydowanie różnią się od siebie. Zacznę od krótkiego omówienia działania tych zjawisk.

Apoptoza jest to dobroczynna śmierć komórki. Jest ona zaplanowana i potrzebna do dalszego rozwoju organizmu. Każdy wie, że jego komórki obumierają a na ich miejsce powstają następne. Dzieje się tak choćby z komórkami naskórka czy komórkami ścian jelita. To właśnie apoptoza jest odpowiedzialna za czas ich śmierci. Aktywacja procesów apoptycznych odbywa się w dwóch przypadkach. Po pierwsze, gdy komórka nie jest już potrzebna; po drugie, gdy wystąpi w niej jakaś mutacja lub zostanie zainfekowana- jej funkcjonowanie zostanie zaburzone. Sama apoptoza może przebiegać na kilka sposobów. Może zastać aktywowana przez mitochondria (następuje uwolnienie różnych białek i poprzez uruchomienie kaspaz powstają apoptosomy). Jednak aby śmierć komórki mogła dobiec końca potrzebne jest jeszcze kilka enzymów (np. Białko Smac/DIABLO). Wtedy ważną role odgrywa białko p53, t.zw. strażnik genomu komórkowego.

Sam przebieg apoptozy sprowadza się do „pokojowego” zniszczenia komórki. Najpierw komórka oddziela się od reszty, jądro komórkowe obkurcza się, DNA ulega fragmentacji, a chromatyna ulega zagęszczeniu. Komórka traci znaczną część wody, jądro również ulega fragmentacji i powstają ciałka apoptyczne. W nich znajdują się nieuszkodzone organelle komórkowe i fragmenty chromatyny. Potem całka apoptyczna zostają „zjadane” przez makrofagi lub komórki otaczające (dzieki temu wzbogaca się ich wnętrze).

Wynika z tego, że nawet po swojej śmierci komórki, które uległy apoptozie czynią wiele dobrego. Zupełnie inaczej jest z nekrozą. Przyczyną nekrozy (śmierci martwiczej) jest na ogół jakiś czynnik zewnętrzny (np. promieniowanie UV lub toksyna), który sprawi, że komórka nie może prawidłowo funkcjonować. Uszkodzona komórka zaczyna pęcznieć, organelle rozpadają się, następuje utrata ciągłości błony komórkowej i wnętrze komórki wylewa się do organizmu tworząc stan zapalny. Wtedy „uprzątaniem” pozostałości po zniszczonej komórce podejmują się komórki odpornościowe. Gdy nekroza dotknie, w jedym czasie, większą ilość komórek może stanowić poważna zagrożenie dla organizmu.

Wiemy już, iż żaden wielokomórkowy organizm nie może prawidłowo funkcjonować bez apoptazy. Co więc stanie się gdy mechanizmy apoptyczne ulegną jakiemuś zniekształceniu? Możemy tu wyróżnić dwa podstawowe rodzaje zaburzeń w działaniu apoptazy- gdy jest ona nadaktywna (zbyt wiele komórek umiera w jednym czasie) oraz gdy komórki wcale nie chcą „popełniać samobójstwa”.

W pierwszym przypadku będziemy mieli do czynienia z chorobami neurodegeneracyjnymi lub autoimmunologicznymi. Choroby neurodegenerujące to takie, w których apoptoza zaczyna dotykać komórki nerwowe, które, z reguły, powinny być odporne na jej działanie (inna taką grupa komórek są np. mięśnie). Jak można się łatwo domyśleć skutki tych zaburzeń są, dla naszego organizmu, ogromne. To właśnie do chorób neurodegeneracyjnych należą m.in. choroba Alzheimera, Parkinsona, stwardnienie boczne czy też rdzeniowy zanik mięsni. Wszystkie te choroby skutkują w poważnym zaburzeniu czynności naszego organizmu a wiele z nich kończy się śmiercią. Są to choroby nieuleczalne. Za to choroby autoimmunologiczne związane są z tym, iż nasz układ odpornościowy rozpoznaje nasze komórki jako obce i niszczy je. Są to np.: bielactwo, stwardnienie rozsiane czy toczeń. U podłoża wszystkich tych chorób leżą właśnie zaburzenia apoptozy.

W odwrotnym przypadku- gdy komórki stają się odporne na działanie mechanizmów apoptozy- mamy do czynienia z chorobami nowotworowymi. Komórki nowotworowe to właśnie takie, które mimo tego, iż powinny, nie umierają i stają się niejako nieśmiertelne. Jednak przestają pełnić swoje podstawowe funkcje i przez to stają się niebezpieczne dla organizmu. Te komórki zaczynają dzielić się niekontrolowanie, tak więc „zastępują” zdrowe i funkcjonujące komórki. Takie zachowanie komórek może być wywołane właśnie mutacją wspomnianego genu p53, odpowiedzialnego w procesie aktywowania apoptozy. To właśnie mutacje tego genu naukowcy odkryli w wielu komórkach nowotworowych.

Obecnie nauka zaczęła doceniać znaczenie apoptozy i chce wykorzystać ją w leczeniu wspomnianych chorób. W wielu światowych laboratoriach prowadzone sa badania nad apoptozą. Naukowcy chcą sprawdzić czy możliwa będzie sztuczna aktywacja bądź deaktywacja tych mechanizmów. W ten sposób możn by hamować, i w ten sposób leczyć, umieranie komórek w chorobach autoimmunologicznych, neurodegenerujących. Pomogłoby to, również, w walce z najgroźniejszą chorobą naszych czasów- AIDS. Przecież AIDS, czyli zespół upośledzonej odporności, to również wyginięcie komórek (tu układu immunologicznego). Z drugiej strony można by leczyć nowotwory poprzez aktywowanie apoptozy tylko u komórek nowotworowych, nie narażając przy tym innych (jak jest teraz np. napromienowaniach- metodzie stosowanej obecnie w leczeniu raka). Byłaby to metoda mało inwazyjna (polegająca np na wstrzyknięciu danego enzymu w guz) i bezpieczna dla pacjenta.

Prace nad apoptoza trwają i widać już tego efekty. W 2002 roku, panowie Sydan Bremer, John Sulston i Robert Morvitz otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii za pracę na temat: „udział genów w regulacji narządów i programowanej śmierci komórek, czyli apoptozy). Również firmy farmaceutyczne, widząc w tym przyszłość medycyny, rozpoczęły wyścig o jak najlepsze wykorzystanie mechanizmów apoptozy. Badania są o tyle prostsze, iż nie wymagają narazie testów na ludziach. Apoptoza jest procesem uniwersalnym i zachodzi też u innych organizmów. Odkryto już nawet sztuczny peptyd potrafiący uruchamiać apoptozę. Jednak, dotychczas, nie przeprowadzano odpowiednich testów badających działanie tego u chorych. Nie ulega jednak wątpliwości, że w (miejmy nadzieję) niedalekiej przyszłości będzie możliwe podawanie prostych leków na raka, Alzheimera czy AIDS powodujących całkowite wyleczenie.

Podsumowując, apoptoza jest kluczowa dla homeostazy organizmu. Zraz z nekrozą pozbywa się niepotrzebnych i chorych komórek, dzięki czemu nasz organizm może funkcjonować. Jednak apoptaza ważna jest również dla naukowców, którym, być może, uda się dzięki niej znaleźć leczenie na wiele śmiertelnych dziś chorób.