Apoptosis, atau kematian sel terprogram. Bagaimana jalannya?

Apoptosis (apoptosis Yunani - daun rontok) adalah proses kematian sel terprogram, ini adalah fenomena yang sepenuhnya alami yang memungkinkan pengangkatan sel abnormal, rusak dan bekas dari tubuh. Perlu dicari tahu apa sebenarnya itu, apakah apoptosis berbahaya, kapan itu terjadi dan proses apa yang mengarah padanya.

Daftar Isi:

1. Inisiasi apoptosis
2. Jalannya apoptosis
3. Pengendalian apoptosis
4. Apoptosis dan penyakit

Apoptosis adalah proses fisiologis dan alami yang berjalan terus menerus di setiap organisme sehat, hal ini penting untuk berfungsinya organisme. Berkat apoptosis, tubuh memiliki kemampuan untuk mengontrol jumlah dan kualitas sel. Proses ini, yang dikenal sebagai kematian sel terprogram, mengarah pada penghapusan sel yang rusak, terinfeksi, atau tidak perlu, memastikan keseimbangan antara pembentukan sel baru dan penghancuran sel lama.

Gangguan dalam perjalanan apoptosis memiliki efek yang sangat negatif, ada penyakit yang sangat sulit dicegah dan diobati - kanker, penyakit autoimun. Mungkin metode pengobatan baru yang memungkinkan proses apoptosis pada sel kanker akan menjadi metode pengobatan yang efektif.

Jumlah total sel dalam tubuh ditentukan secara ketat dan konstan, setiap perubahan yang lebih lama jumlahnya dapat berdampak negatif pada kesehatan kita, oleh karena itu tubuh berusaha untuk menjaga keseimbangan antara penghancuran sel dan pembentukan sel yang baru. Proses kematian sel dapat terjadi dengan beberapa cara, yang paling penting adalah:

• Nekrosis (nekrosis) - disebabkan oleh faktor eksternal: kimiawi, mekanis, fisik. Ini adalah proses patologis dan abnormal yang tidak dapat dikendalikan oleh tubuh. Dalam perjalanannya, seluruh kelompok sel dihancurkan, dan konsekuensi dari kerusakan ini adalah perkembangan proses inflamasi.

• Apoptosis (kematian sel terprogram) sangat berbeda, prosesnya benar-benar normal, fisiologis, sel tunggal dan esensial dalam organisme yang berfungsi normal.

• Autophagy - melibatkan sel yang mencerna dirinya sendiri dengan enzimnya sendiri.

Terlepas dari dampak negatifnya, apoptosis adalah fenomena normal dan teratur, yang ditujukan untuk kebaikan seluruh organisme, memungkinkan penggantian sel yang tidak efisien dan usang dengan yang baru. Sel-sel yang diangkat terutama adalah sel-sel yang dapat membahayakan inang, misalnya kanker atau neoplastik.

Dengan demikian, apoptosis membantu mempertahankan homeostasis, yaitu keseimbangan organisme. Proses kematian sel terprogram merupakan fenomena yang sangat kompleks, melibatkan puluhan enzim dan protein. Waktu terjadinya juga tidak disengaja, itu ditentukan oleh banyak jalur pensinyalan yang diaktifkan akibat kerusakan sel: organel atau materi genetiknya.

Baca juga: Martwica - apa itu? Jenis nekrosis

Inisiasi apoptosis

Aktivasi apoptosis dikaitkan dengan aktivasi atau penghambatan aksi protein tertentu (pro dan anti-apoptosis) yang secara konstan ada di dalam sel. Cara terjadinya proses tersebut bergantung pada jenis dan rangsangan yang memicu apoptosis. Inisiasi adalah yang pertama, fase awal, di mana jalur pensinyalan yang mengarah ke perkembangan proses kematian terprogram diaktifkan.

Yang paling penting di antaranya adalah yang disebut jalur internal, di mana mitokondria memainkan peran dominan, dan jalur eksternal, pemicunya adalah sinyal dari luar sel:

• kekurangan faktor pertumbuhan, hormon
• peningkatan konsentrasi beberapa sitokin (molekul yang diproduksi oleh limfosit)
• interaksi dengan sel tetangga
• faktor fisik
• kekurangan nutrisi.

Dalam kasus jalur ekstrinsik, rangsangan lingkungan bekerja pada reseptor yang terletak di membran sel (yang disebut reseptor kematian), yang memicu aliran sinyal intraseluler yang mengarah ke apoptosis.

Dalam kasus jalur intrinsik, mitokondria memainkan peran kunci. Setelah kerusakannya oleh berbagai faktor, protein pro-apoptosis diekspresikan dalam organel ini, yang pada gilirannya merusak fungsi mitokondria, mencegah produksi energi.

Selain itu, kerusakan ini menyebabkan pelepasan protein dari mitokondria - sitokrom, yang berkontribusi pada peningkatan konsentrasi ion kalsium di dalam sel. Peningkatan jumlah ion ini merupakan pemicu apoptosis.

Jalannya apoptosis

Transisi sel ke apoptosis dapat dikenali dari pemisahannya dari yang lain, dan merupakan langkah pertama dalam proses ini. Ini hasil dari pergeseran elektrolit, dehidrasi sel dan perubahan bentuknya. Kemudian inti sel terfragmentasi dan yang disebut badan apoptorik terbentuk, ini adalah puing-puing sel yang akan diserap oleh sel tetangga atau "dimakan" oleh makrofag. Perjalanan apoptosis seperti itu menyebabkan sel dikeluarkan "secara diam-diam" dan tidak menyebabkan perkembangan reaksi umum - peradangan.

Seperti disebutkan, berbagai enzim terlibat dalam proses ini: kaspase yang mencerna protein yang terkandung dalam nukleus dan sitoplasma, transglutaminase, dan enzim endonukleolitik yang bertanggung jawab untuk memotong DNA. Jalannya seluruh proses penghancuran (eksekusi apoptosis) dapat dibagi menjadi beberapa tahap:

1. Fase keputusan-kontrol - terdiri dari transmisi informasi ke inti sel tentang aktivasi mekanisme perbaikan atau pengabaiannya dan dimulainya proses disintegrasi sel. Protein kaspase, BID dan BAX berpartisipasi dalam proses ini, dan limfosit T melepaskan granzim di dalam sel, yang antara lain melepaskan ion kalsium yang merangsang apoptosis.

2. Fase eksekutif - dalam tahap ini, kaspase mengembangkan fungsi penuhnya - menghancurkan protein seluler - struktural dan enzimatis:

• DNA polimerase dan DNA kinase, mencegah perbaikan asam nukleat
• lamines, merusak membran inti.

Dalam fase ini, terjadi dehidrasi sel, perubahan lebih lanjut dalam bentuk dan ukuran, fragmentasi DNA (oleh endonuklease), kemudian fragmentasi sel dan pembentukan badan apoptosis. Caspase ini adalah enzim intraseluler yang memotong protein di tempat tertentu - urutan asam amino tertentu. Aktivasi mereka terjadi dengan cara seperti longsoran salju - caspase yang diaktifkan mengaktifkan yang berikutnya.

Menariknya, meskipun banyak protein seluler rusak, organel seluler tetap tidak rusak dan memasuki badan apoptorik sepenuhnya.

3. Fase pembersihan didasarkan pada fagositosis, yaitu penyerapan puing-puing sel, paling sering oleh sel-sel bayangan - makrofag.

Pengendalian apoptosis

Apoptosis adalah proses yang diatur secara ketat - baik inisiasi maupun jalannya. Kontrol terutama dilakukan oleh keluarga protein Bcl-2, mereka termasuk protein anti-apoptosis - mereka melawan perkembangan apoptosis (misalnya Bcl-2, Bcl-XL, Bcl-w) dan pro-apoptosis - mempromosikan kemunculannya dengan merusak membran mitokondria (Bid, Bak, Buruk).

Ekspresi atau aktivitas protein ini bergantung pada kondisi di mana sel berada, serta kondisinya - jika kerusakannya besar atau kondisi eksternal tidak menguntungkan, protein pro-apoptosis diaktifkan.

Dalam kondisi normal, protein anti apoptosis mendominasi dan menghambat proses kematian sel terprogram. Selain itu, terbukti bahwa apoptosis juga dikendalikan oleh gen, salah satunya adalah gen p53 yang termasuk dalam faktor pro-apoptosis. Produknya, protein p53, memicu proses kematian sel bunuh diri jika kerusakan materi genetik sangat parah sehingga DNA tidak dapat diperbaiki.

Akibatnya, protein ini kadang-kadang disebut sebagai "penjaga genom" karena ia menentukan apakah sel akan menghentikan pembelahan sel untuk memperbaiki kerusakan yang telah terjadi, atau apakah akan apoptosis.

Apoptosis dan penyakit

Telah dibuktikan bahwa ketidakseimbangan antara pembentukan sel baru dan penghapusan sel tua merupakan penyebab banyak penyakit, oleh karena itu pengendalian seluler terhadap apoptosis sangatlah penting, dan gangguannya dapat berakibat sangat serius.

Jika sel resisten terhadap kematian oleh apoptosis, kanker atau penyakit autoimun (misalnya, rheumatoid arthritis) dapat berkembang. Dalam kedua kasus ini, sel yang sakit tidak tunduk pada proses apoptosis, mereka "resisten" terhadapnya karena mutasi genetik atau aktivitas abnormal protein pro dan anti-apoptosis. Di sisi lain, kepatuhan berlebihan dan penghapusan terlalu banyak sel dapat menyebabkan penyakit degeneratif dan kerusakan organ.

Saat ini diuji, obat onkologi terbaru bekerja pada tahap apoptosis - mekanisme kerjanya adalah untuk meningkatkan keberadaan protein pro-apoptosis - mendorong terjadinya apoptosis pada sel tumor. Radioterapi dan kemoterapi "standar" bekerja dengan cara yang mirip untuk menginduksi apoptosis. Kedua perawatan ini menyebabkan stres seluler yang membunuh sel tumor. Sayangnya, terapi semacam itu tidak selalu efektif, karena aktivitas faktor penghambat apoptosis tidak jarang meningkat pada sel tumor, yang tidak hanya membuatnya sulit untuk melawannya, tetapi juga menyebabkan pertumbuhan dan perbanyakan yang tidak terkendali.

Baca juga: Perkembangan kanker, atau bagaimana kanker muncul

Artikel yang direkomendasikan:

Perkembangan Tumor - Bagaimana Kanker Terbentuk Tentang Penulis

Busur. Maciej Grymuza Lulusan Fakultas Kedokteran Universitas Kedokteran K. Marcinkowski di Poznań. Dia lulus dengan hasil yang sangat baik. Saat ini beliau adalah seorang doktor di bidang kardiologi dan mahasiswa doktoral. Dia sangat tertarik pada kardiologi invasif dan perangkat implan (stimulator).