L'apoptosi (in greco: apoptosi - caduta delle foglie) è un processo di morte cellulare programmata, è un fenomeno del tutto naturale che permette di rimuovere dall'organismo le cellule anormali, danneggiate e usate. Vale la pena scoprire di cosa si tratta esattamente, se l'apoptosi è un fenomeno dannoso, quando si verifica e quali processi portano ad essa.
Contenuto:
- Inizio dell'apoptosi
- Decorso dell'apoptosi
- Controllo dell'apoptosi
- Apoptosi e malattia
L'apoptosiè un processo fisiologico, naturale che scorre 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 delle cellule danneggiate, infette o non necessarie, che assicura un equilibrio tra la formazione di nuove cellule e la distruzione di quelle vecchie.
I disturbi nel corso dell'apoptosi hanno un effetto molto negativo, ci sono malattie la cui prevenzione e cura sono molto difficili: cancro, malattie autoimmuni. Forse nuovi metodi di trattamento che consentano il processo di apoptosi nelle cellule tumorali diventeranno un 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 nuovi. 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 su cui 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.
- Apoptosi (morte cellulare programmata)è completamente diverso, il processo è completamente normale, fisiologico, unicellulare ed essenziale in un organismo che funziona normalmente.
- Autofagia- consiste nel digerire la cellula dai suoi stessi enzimi.
Nonostantesfumatura negativa, l'apoptosi è un fenomeno normale, che si verifica regolarmente, è finalizzato al bene dell'intero organismo, consentendo la sostituzione di cellule inefficienti e logore con nuove. Le cellule rimosse sono principalmente quelle che potrebbero diventare pericolose per l'ospite, ad esempio cancerose o neoplastiche.
L'apoptosi permette di mantenere l'omeostasi, cioè l'equilibrio del corpo. Il processo di morte cellulare programmata è un fenomeno molto complesso, che coinvolge decine 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.
Inizio dell'apoptosi
L'attivazione dell'apoptosi è associata all'attivazione o inibizione dell'azione di alcune proteine (pro e antiapoptotiche) che sono costantemente presenti nella cellula. Il modo in cui si verifica il processo dipende dal tipo e dallo stimolo che innesca l'apoptosi. L'iniziazione è la prima, fase iniziale, durante la quale vengono attivate le vie di segnalazione che portano allo sviluppo del processo di morte programmata.
Il più importante di questi è il cosiddetto percorso interno, in cui il ruolo dominante è svolto dai mitocondri e quello esterno, i suoi trigger sono segnali provenienti dall'esterno della cellula:
- carenza di fattori di crescita, ormoni
- aumento della concentrazione di alcune citochine (molecole prodotte dai linfociti)
- interazioni da celle adiacenti
- fattori fisici
- carenza di nutrienti
Nel caso della via estrinseca, gli stimoli ambientali influenzano i recettori situati nella membrana cellulare (i cosiddetti recettori della morte), che innescano una cascata di segnali intracellulari che portano all'apoptosi.
I mitocondri svolgono un ruolo chiave nel percorso endogeno. Quando danneggiate da vari fattori, le proteine pro-apoptotiche sono espresse in questi organelli, 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 - il citocromo, che contribuisce ad aumentare la concentrazione di ioni calcio nella cellula. L'aumento della quantità di questo ione è un fattore scatenante dell'apoptosi.
Decorso dell'apoptosi
La transizione di una cellula all'apoptosi può essere riconosciuta dalla sua separazione dalle altre ed è il primo passo in questo processo. Risulta da spostamenti elettrolitici, disidratazione della cellula e cambiamenti nella sua forma. Quindi il nucleo cellulare viene frammentato e si formano i cosiddetti corpi apoptorici, questi sono i resti della cellula che verrà assorbitada cellule adiacenti o "mangiato" dai macrofagi. Un tale corso di apoptosi provoca la rimozione della cellula "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 al nucleo informazioni circa l'attivazione di meccanismi di riparazione o il loro abbandono e l'inizio del processo di decadimento cellulare. Le caspasi, le proteine BID e BAX partecipano a questo processo e i linfociti T rilasciano granzimi all'interno delle cellule, che, tra le altre cose, rilasciano ioni calcio per stimolare 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, che prevengono la riparazione degli acidi nucleici
- lamine, danneggiando la membrana nucleare.
In questa fase avviene la disidratazione della cellula, ulteriori cambiamenti di forma e dimensione, la frammentazione del DNA (per endonucleasi), quindi la frammentazione cellulare e la formazione di corpi apoptotici. Queste caspasi sono enzimi intracellulari che tagliano le proteine in punti specifici - una determinata sequenza di aminoacidi. La loro attivazione avviene in modo simile a una valanga - la caspasi attivata ne attiva un' altra.
È interessante notare che, nonostante la scomposizione di molte proteine cellulari, gli organelli cellulari rimangono intatti e trovano la loro strada completamente nei corpi apoptorici.
3. La fase di puliziaconsiste nella fagocitosi, ovvero nell'assorbimento di detriti cellulari, il più delle volte da parte delle cellule fantasma - macrofagi.
Controllo dell'apoptosi
L'apoptosi è un processo rigorosamente regolato - sia la sua iniziazione che il suo corso. Il controllo è principalmente la famiglia di proteine Bcl-2, comprese le proteine anti-apoptotiche - contrastano lo sviluppo dell'apoptosi (es. Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) e pro-apoptotiche - favorendone la comparsa danneggiando il mitocondriale membrana (Bid, Bak, Bad)
L'espressione o l'attività di queste proteine dipende dalle condizioni in cui è presente la cellula, così come dal suo stato - 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 dai geni, uno di questi è il gene p53, appartiene ai fattoripro-apoptotico. Il suo prodotto, la proteina p53, innesca il processo di morte cellulare suicida se il danno al materiale genetico è così grave che il DNA non può essere riparato.
Quindi, questa proteina è talvolta indicata come il "custode del genoma" perché determina se una cellula interromperà la divisione cellulare per riparare il danno che si è verificato, o se andrà in apoptosi.
Apoptosi e malattia
È stato dimostrato che lo squilibrio tra la formazione di nuove cellule e l'eliminazione di quelle vecchie è causa di molte malattie, pertanto 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 sviluppare il cancro o una malattia autoimmune (come l'artrite reumatoide). In entrambi i casi le cellule malate non subiscono il processo di apoptosi, sono ad esso "resistenti" a causa di mutazioni genetiche o di attività anormale delle proteine pro e anti-apoptotiche. D' altra parte, un'eccessiva compliance e l'eliminazione di troppe cellule possono portare a malattie degenerative e danni agli organi.
Attualmente testati, gli ultimi farmaci oncologici agiscono nella fase dell'apoptosi - il meccanismo d'azione è promuovere la presenza 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 nelle cellule tumorali l'attività dei fattori che inibiscono l'apoptosi è spesso aumentata, il che non solo rende difficile combatterli, ma porta anche a crescita e moltiplicazione incontrollate.
Circa l'autore
Arco. Maciej GrymuzaLaureato presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell'Università di Medicina di K. Marcinkowski a Poznań. Si è laureato all'università con un risultato più che buono. Attualmente è medico nel campo della cardiologia e studente di dottorato. Si interessa particolarmente di cardiologia invasiva e dispositivi impiantabili (stimolatori).