Apoptoza vs. Martwica

Mając na uwadze, że apoptoza jest formą śmierci komórkowej, która jest na ogół wywoływana przez normalne, zdrowe procesy w ciele, martwica Czy śmierć komórki jest wywoływana przez czynniki zewnętrzne lub chorobę, takie jak uraz lub infekcja. Apoptoza, która może również występować jako mechanizm obronny podczas procesów gojenia, jest prawie zawsze normalny i korzystny dla organizmu, podczas gdy martwica jest zawsze nienormalna i szkodliwa. Chociaż martwica jest badana jako możliwa forma zaprogramowanej śmierci komórek (to znaczy czasami naturalny), w tym czasie uważa się ją za „nieprogramowany” (nienaturalny) proces śmierci komórek. Jako zwykle zdrowa postać cyklu życia komórki, apoptoza rzadko wymaga jakiejkolwiek formy leczenia, ale nieleczona martwica może prowadzić do poważnych obrażeń, a nawet śmierci.

Wykres porównania

Procesy apoptotyczne i martwicze

Zarówno apoptoza, jak i martwica mogą być postrzegane jako część spektrum wspólnych zdarzeń biochemicznych, które oba powodują pewną formę śmierci komórkowej.

Apoptoza lub zaprogramowana śmierć komórki (PCD) powoduje, że komórki kurczą się, rozwijają blebs (plamy podobne do bąbelków) na błonie komórkowej, ulegają degradacji materiałów genetycznych i białkowych w jądrze i mają rozkład mitochondriów, uwalniając w ten sposób cytochrometr. Każde fragmenty są owinięte własną membraną, z innymi chemikaliami (takimi jak ATP i UTP) uwalniane swobodnie. Te chemikalia prowadzą makrofagi - ciała jedzące komórki - w celu znalezienia i wyeliminowania martwych komórek i ich fragmentów. Ten komunikat „Eat Me” jest wyzwalany przez fosfolipid zwykle obojętny w błonie komórki, a makrofagi z kolei uwalniają cytokiny, które hamują odpowiedzi zapalne.

W przeciwieństwie do tego, komórki martwicze puchną lub mogą tworzyć wakuole na ich powierzchni, z strukturami wewnętrznymi rozszerzającymi się lub kurczącymi, niszcząc procesy komórki i struktury chemiczne. Nieuregulowane uwalnianie cytochromu i fosfolipidu błony komórkowej (zwanej fosfatydyloseryną) powoduje natychmiastowe reakcje w otaczających tkankach, prowadząc do obrzęku (zapalenie) i obrzęku; Często również wyzwala inne śmierć komórek poprzez apoptozę. W przeciwieństwie do apoptozy, komórki martwicze nie są celowane przez makrofagi do czyszczenia ich resztek komórkowych, więc efekty pęknięcia komórki mogą rozprzestrzeniać się szybko i w całym ciele przez długi czas.

Wejście energii

Apoptoza jest zależna od energii, co oznacza, że ​​wymaga wkładu komórki, aby nastąpiła śmierć komórki, co prowadzi do terminu „samobójstwo komórkowe.„Martwica nie wymaga żadnego wkładu energii z komórki, ponieważ czynniki zewnętrzne lub zlokalizowane infekcje są tym, co wyzwala martwicę.

Kaspazy

W przypadku szlaków apoptotycznych powodujących samobójstwo komórkowe, podstawowymi sygnałami molekularnymi są nieaktywne proenzymy zwane kaspazami. Martwica czasami korzysta z kaspaz, ale w znacznie mniejszym stopniu i często proces ten nie używać z nich, ponieważ sama komórka jest niszczona w niekontrolowany sposób podczas wydarzeń martwiczych. Na przykład martwica jest procesem umierającym lub martwiczym tkanką otaczającą, powiedzmy, jadowitym ugryzieniem pająka.

Badania zidentyfikowały aż 13 kaspaz, szeroko sklasyfikowanych jako inicjatory, efektory lub spór (te, które bezpośrednio wywołują śmierć komórki) i zapalne. Pomimo tego, jak to może zabrzmieć, kaspazy zapalne hamować zapalenie. Ponieważ martwica brakuje wkładu kaspazy zapalnej, Zapalenie jest zawsze obecne w śmierci martwiczej komórki.

Objawy apoptotyczne i martwicze

Ponieważ apoptoza jest normalną częścią równowagi komórkowej organizmu, nie ma zauważalnych objawów związanych z procesem. Natomiast martwica jest niekontrolowaną zmianą równowagi komórek organizmu, więc jest zawsze szkodliwa, co powoduje zauważalne, negatywne objawy.

Meprozy towarzyszy we wczesnych stadiach zapalenie, ponieważ składniki (w tym struktury komórkowe, cytoplazma i DNA/RNA) zerwanych lub uszkodzonych komórek. Dla organizmu ten nieuregulowany przepływ białek, chemikaliów i materiału genetycznego wywołuje odpowiedzi awaryjne, takie jak zapalenie w celu ochrony otaczających tkanek, a także wzrost białych krwinek, makrofagów i produkcji komórek T w celu zwalczania infekcji. Reakcjom tym często towarzyszy wzmocnienie metaboliczne i gorączka, co może prowadzić do zmęczenia i ogólnie osłabionego układu odpornościowego.

Jeśli nie są leczone, tkanki martwicze stracą naczyń, co oznacza, że ​​straciły przepływ krwi, a tym samym zaczną umierać. Kiedy tak się dzieje, martwica nazywa się gangrenem, stanem, w którym tkanka ostatecznie umiera i musi zostać usunięta, aby powstrzymać martwicę przed rozszerzeniem.

Kiedy apoptoza jest niezdrowa

Apoptoza staje się nienormalna tylko wtedy, gdy procesy komórkowe, które utrzymują równowagę ciała, albo powodują zbyt wiele zgonów komórek, albo powodują zbyt mało. Uważa się, że wiele chorób autoimmunologicznych, takich jak dystrofia mięśniowa i Alzheimer, jest związanych z nadmierną apoptozą, powodując umieranie mięśni lub komórek nerwowych. Komórki, które rosną bez kontroli, co oznacza, że ​​apoptoza nie zdarza się wystarczająco często, zwykle prowadzą do guzów, które same mogą stać się rakowe.

Ogólne przyczyny apoptozy i martwicy

Istnieją trzy mechanizmy, które powodują śmierć komórki:

1. Samodzielne sygnały w komórce, które mogą wynikać z wieku, infekcji, nieregularnej mitozy (podział komórek) lub innych przyczyn. Mechanizm ten jest znany jako ścieżka wewnętrzna lub mitochondrialna, podczas gdy następujące dwa rodzaje śmierci komórek są szlakami zewnętrznymi.
2. Wyzwolenie aktywatorów śmierci, receptory na powierzchni komórki, które reagują na sygnały zewnętrzne, takie jak hormony lub inne przekaźniki chemiczne.
3. Zewnętrzne wyzwalacze przez reaktywne formy tlenu, takie jak wolne rodniki, które są niebezpieczne dla organizmu.

Zasadniczo apoptoza jest częścią życia, kontynuacja cyklu komórkowego zainicjowanego przez mitozę. Jednak apoptozę można wywołać między innymi przez różne szkodliwe bodźce, takie jak ciepło, promieniowanie, brak tlenu (niedotlenienie), leki i uraz. W takich przypadkach apoptoza wyśmiewa ciało uszkodzonych komórek lub komórek, które nie mogą już normalnie działać i pomaga leczyć uszkodzone obszary. Wyższe stopnie uszkodzenia tych samych bodźców mogą prowadzić do martwicy. Na przykład łagodne oparzenie może spowodować mały blister, który leczy się w ciągu tygodnia, ale oparzenie trzeciego stopnia spowoduje martwicę w dotkniętym obszarze.

Apoptoza może być również spowodowana przez zmiany hormonalne i chemiczne w organizmie, proces najczęściej obserwowany w rozwoju embrionalnym. Zarówno układ immunologiczny, jak i nerwowy rozwijają się wraz z dużą nadprodukcją komórek, które są zmniejszone przed porodem poprzez selektywne procesy przeprowadzane przez apoptozę. Na przykład płody rozwijają dłonie i stopy bez indywidualnych cyfr; Po uwolnieniu chemicznego posłańca tkanka z palcami i palcami umiera, oddzielając każdą cyfrę. Podobny proces występuje z różnicowaniem płciowym, ponieważ hormony prowadzą rozwój płodu w celu tłumienia lub wyeliminowania niektórych tkanek i struktur na rzecz rozwoju innych. Z drugiej strony, jeśli martwica występuje podczas rozwoju płodu, często wymagana jest pewna forma interwencji medycznej, a deformacja lub poronienie może wystąpić.

Rodzaje martwicy i ich przyczyny

W martwicy śmierć komórki jest zwykle spowodowana nagłym i niekontrolowanym pęknięciem opartym na dwóch mechanizmach:

1. Zakłócenia w dostawę energii komórki (krew, osocze, tlen itp.).
2. Bezpośrednie uszkodzenie błony komórkowej.

Martwica jest podzielona na pięć sposobów, w zależności od przyczyny:

1. Zakażenia bakteryjne lub grzybicze mogą powodować martwicę upłynniczą. Jest to martwica, która obejmuje skroploną masę martwej tkanki znanej jako „ropa."
2. Martwica wynikająca z denaturowanych białek, które utrudniają właściwe krążenie, nazywa się martwicą koagulacyjną. Ten typ jest najczęściej widoczny w sercu po zawale, a także w nerkach i nadnerczach.
3. Zakażenia grzybowe i prątkowe, takie jak gruźlica, mogą powodować martwicę gazową. Ta kombinacja martwicy upłynniczej i koagulacyjnej jest spowodowana przez martwe komórki, które nie są całkowicie trawione przez mikrofagi; Pozostawiają ziarnistą pozostałość, która utrudnia krążenie.
4. Martwica, która występuje tylko w tkance tłuszczowej, nazywa się martwicą tłuszczu. Najczęstsza postać tej martwicy wiąże się z zapaleniem trzustki, ciężkim zapaleniem trzustki.
5. Złoża antygenów i przeciwciał w połączeniu z fibryną mogą przylegać i ostatecznie blokować tętnice i niszczyć ich strukturę. Nazywa się to martwicą fibrynoidów.

Leczenie

Apoptoza i martwica są leczone na bardzo różne sposoby, przede wszystkim w oparciu o fakt, że jeden proces jest często normalny, a drugi jest wyraźnie nienormalny.

Chociaż znaczna część procesu apoptozy jest zidentyfikowana, mechanizmy i kaskada aktywacji nie są jeszcze w pełni zrozumiane. Badania nad ścieżkami są szeroko rozpowszechnione i rozwijające się, ponieważ wyniki kliniczne mają bezpośrednie zastosowania do chorób autoimmunologicznych, takich jak Parkinson, Huntington, stwardnienie berowe amiotroficzne i HIV/AIDS, a także prawie wszystkie rodzaje raka. Ponieważ apoptoza jest procesem zdrowia i chorób, im bardziej jest ona rozumiana, tym lepsze są szanse na bardziej skuteczne i lepiej ukierunkowane leczenie. We wszystkich przypadkach nietraktowana martwica jest niebezpieczna i może prowadzić do śmierci.

W przypadku chorób autoimmunologicznych, w których apoptoza powoduje zbyt wiele zgonów komórek, leczenie polega na hamowaniu wyzwalaczy kaspazy lub zmniejszeniu zewnętrznych wyzwalaczy, które mogą wytrącać zwiększone samobójstwa komórkowe. W przypadku raka potrzebne jest odwrotnie, więc leczenie indukowania apoptozy w komórkach nowotworowych, czyniąc komórki bardziej podatne na leki i promieniowanie, jest kluczową częścią większości terapii. Obiecujące nowe leczenie obejmuje ogólny związek dichlorooctowy (DCA), który okazał się wysoce efektywny w „ponownej” apoptozie w niektórych guzach nowotworowych.

Powszechne leczenie martwicy to:

1. Antybiotyki/NLPZ: Walczą one zakaźną i zapalną naturę martwicy i często są pierwszą linią obrony przed jej uszkodzeniem. W skrajnych przypadkach można przepisać leki immunosupresyjne w celu zmniejszenia odpowiedzi zapalnej.
2. Oczyszczenie: usuwanie martwej tkanki, od prostego czyszczenia obszaru do operacji, w tym amputacji. Larwy muchowe (robaki) są również stosowane dość skutecznie w niektórych formach oczyszczania.
3. Przeciwutleniacze: można stosować w leczeniu wewnętrznych tkanek martwiczych, najczęściej związanych z niedokrwieniem, końcowym wynikiem tkanki serca tracącej naczyń po zawale (zawał serca).

Występowanie

Z ponad 50 miliardami komórek naturalnie umierających każdego dnia w dorosłym ciele ludzkim, apoptoza jest bardzo powszechna i zazwyczaj łagodna, jeśli nie do końca korzystna. Martwica jest stosunkowo rzadka w porównaniu, a stopień śmierci komórkowej zależy w dużej mierze od tego, czy stosowane są skuteczne leczenie, takie jak antybiotyki i leki przeciwzapalne.