apoptose definitie
apoptose is een proces dat optreedt in multicellulair wanneer een cel opzettelijk “besluit” af te sterven. Dit gebeurt vaak voor het grotere goed van het hele organisme, zoals wanneer het DNA van de cel is beschadigd en het kanker kan worden.
apoptose wordt aangeduid als” geprogrammeerde “celdood omdat het gebeurt als gevolg van biochemische instructies in het DNA van de cel; dit is in tegenstelling tot het proces van” necrose”, wanneer een cel sterft als gevolg van externe trauma of ontbering.,
net als veel andere complexe cellulaire processen wordt apoptose veroorzaakt door signaalmoleculen die de cel vertellen dat het tijd is om cellulaire ” zelfmoord te plegen.”
de twee belangrijkste typen apoptose-routes zijn “intrinsieke routes”, waarbij een cel een signaal ontvangt om zichzelf te vernietigen van een van zijn eigen genen of eiwitten vanwege detectie van DNA-schade; en “extrinsieke routes”, waarbij een cel een signaal ontvangt om apoptose te starten van andere cellen in het organisme., De extrinsieke weg kan worden teweeggebracht wanneer het organisme erkent dat een cel zijn nut heeft overleefd of niet langer een goede investering voor het organisme is om te steunen.
apoptose speelt een rol bij het veroorzaken en voorkomen van enkele belangrijke medische processen. Bij mensen speelt apoptose een belangrijke rol in het voorkomen van kanker door cellen met beschadigd DNA te veroorzaken om “zelfmoord” te plegen voordat ze kanker kunnen worden., Het speelt ook een rol in de atrofie van spieren, waar het lichaam besluit dat het niet langer een goed idee is om calorieën te besteden aan het handhaven van spiercellen als de cellen niet regelmatig worden gebruikt.
omdat apoptose kanker kan voorkomen en problemen met apoptose tot bepaalde ziekten kunnen leiden, is apoptose sinds de jaren negentig intensief bestudeerd door wetenschappers.
functie van apoptose
apoptose is een belangrijke evolutionaire aanpassing omdat het organismen in staat stelt hun eigen cellen te vernietigen., Op het eerste gezicht klinkt dat misschien als een vreselijk idee. Waarom zou je een deel van jezelf vernietigen?
Nou, misschien als dat deel van jezelf gevaarlijk was geworden voor de rest, zoals in het geval van cellen met beschadigd DNA die kanker zouden kunnen worden. Apoptosis is een belangrijke moordenaar van pre-kankercellen, en mensen met mutaties die voorkomen dat apoptosis correct functioneert, hebben veel meer kans om kanker te krijgen.
meercellige organismen kunnen ook cellen willen verliezen die niet langer nuttig zijn voor het organisme. We zullen een aantal echt spectaculaire voorbeelden van wanneer celdood is een goede zaak hieronder delen.,
voorbeelden van apoptose
van kikkervisje tot kikker
een spectaculair voorbeeld hiervan is te vinden in kikkervisjes, die hele lichaamsstructuren vernietigen en opnieuw absorberen terwijl ze hun transformatie in kikkers ondergaan.
cellen van kikkervisjes kieuwen, vinnen en staart worden “verteld” te sterven door apoptose signalen als de kikkervisjes rijpen. De grondstoffen van deze afgedankte cellen worden bouwmaterialen en voedsel voor hun nieuwe groeiende ledematen.,
ontwikkeling van het menselijk zenuwstelsel
tijdens de vroege ontwikkeling van het menselijk zenuwstelsel sterven enorme aantallen cellen af door apoptose. Waarom zou dat zo zijn?de waarheid is dat wetenschappers niet helemaal zeker zijn waarom zoveel geprogrammeerde celdood optreedt in het zich ontwikkelende zenuwstelsel. Sommigen denken dat het is omdat het vormen van de juiste verbindingen is een complex en potentieel moeilijk proces voor jonge neuronen; en omdat maximale efficiëntie van het zenuwstelsel is zeker in het belang van het organisme.,zenuwen hebben enorme hoeveelheden energie nodig om te kunnen functioneren-in feite verbruikt het zenuwstelsel ongeveer 20-25% van alle calorieën die in het menselijk lichaam worden verbruikt!
neuronen moeten ook hun weg vinden naar zeer precieze doelen. Vroeg in ontwikkeling, groeien de neuronen van furiously delende stamcel “ouders” en volgen chemische signalen om te proberen de juiste doelcellen te vinden om aan te sluiten. Verbindingen moeten worden gevormd tussen de hersenen en de huid, tussen de hersenen en spieren, tussen neuronen in de hersenen en staaf-en kegelcellen in het netvlies, enz..,
om deze ongelooflijk complexe targeting te creëren, groeit het zich ontwikkelende zenuwstelsel simpelweg veel te veel cellen. Degenen die efficiënt verbinding maken met de juiste doelen worden vaak gebruikt, en ze worden bewaard. Maar degenen die niet efficiënt contact maken en niet vaak worden gebruikt sterven weg door apoptosis.
het kan zijn dat deze theorie over waarom neuronen sterven tijdens de ontwikkeling correct is; het kan ook zijn dat wetenschappers belangrijke ontdekkingen zullen doen waar we nog niet van gedroomd hebben die zullen verklaren waarom er zoveel apoptose in het zich ontwikkelende zenuwstelsel is., Meer onderzoek is zeker nodig!
Muizenvoeten
tijdens de embryonale ontwikkeling beginnen de poten van muizen als platte, spadevormige dingen. Naarmate de ontwikkeling vordert, scheiden de voeten zich in vijf verschillende tenen door het proces van – je raadt het al – apoptosis! Cellen die de tenen verbinden sterven af om de verschillende gaten tussen hen te creëren.
Dit is een voorbeeld van hoe geprogrammeerde celdood kan worden gebruikt om nuttige structuren te vormen en nuttige functies te creëren, naast het wegwerken van niet-benodigde.,
apoptose en kanker
een primaire functie van apoptose is het vernietigen van cellen die gevaarlijk zijn voor de rest van het organisme. Een gemeenschappelijke reden voor apoptosis is wanneer een cel erkent dat zijn DNA zwaar beschadigd is. In deze gevallen, brengt de schade van DNA apoptosiswegen teweeg, die ervoor zorgen dat de cel geen kwaadaardige kanker kan worden.
echter, het is duidelijk dat dit proces soms faalt. Alle gevallen van kanker zijn vermoedelijk gevallen waar een beschadigde cel geen apoptosis pleegde, maar in plaats daarvan Meer van zichzelf ging maken.,
apoptose kan niet optreden als essentiële genen die hiervoor nodig zijn behoren tot de genen die beschadigd zijn. Nochtans, hebben sommige artsen en wetenschappers apoptosis intens bestudeerd in de hoop dat zij kunnen leren om het specifiek in kankercellen te activeren gebruikend nieuwe medicijnen of andere therapieën.
zoals bij alle geneesmiddelen die bedoeld zijn om kankercellen te doden, bestaat de uitdaging bij geneesmiddelen die bedoeld zijn om apoptose te veroorzaken erin ervoor te zorgen dat deze geneesmiddelen alleen kankercellen beïnvloeden. Een medicijn dat ervoor zorgt dat gezonde cellen en kankercellen geprogrammeerde celdood plegen, kan zeer gevaarlijk zijn.,
het beeld is misschien ook niet zo eenvoudig als “kanker treedt op wanneer apoptose faalt.”Het onderzoek heeft gesuggereerd dat sommige kanker in celpopulaties kunnen ontstaan waar apoptose gemakkelijker voorkomt dan het zou moeten; misschien zijn deze cellen gedwongen om te” leren ” om over-enthousiaste apoptose signalen te negeren, en vervolgens geen apoptose begaan, zelfs wanneer zij ernstige schade hebben opgelopen.,
ander onderzoek heeft aangetoond dat kankercellen die sterven als gevolg van de effecten van medicatie vaak sterven door apoptose – wat suggereert dat kankers die vooral apoptose-resistent zijn ook bijzonder behandelingsresistent kunnen zijn.
Er is veel meer onderzoek nodig op het gebied van kankerbehandeling, en het begrijpen van apoptose routes is een zeer veelbelovende manier om nieuwe doorbraken te maken!
apoptose Pathway
Er zijn twee belangrijke typen apoptose pathways, die elk een belangrijk punt illustreren over hoe apoptose wordt geactiveerd en waarom het nuttig is.,
beide belangrijke routes worden in de onderstaande grafiek geïllustreerd. De stappen worden meer in detail besproken in de volgende lijsten:
extrinsieke route
in de “extrinsieke” route naar apoptosis wordt een signaal ontvangen van buiten de cel om het te instrueren geprogrammeerde celdood. Dit kan optreden als de cel niet langer nodig is, of als het ziek is.,
zoals vele routes voor het teweegbrengen van complexe veranderingen in een cel, omvat de extrinsieke route tot apoptose vele stappen, die elk “upregulated” of “downregulated” kunnen zijn door genexpressie of door andere moleculen:
Stap 1:
zoals de meeste signalen tussen cellen, begint de extrinsieke route van apoptose met een signaalmolecuul dat aan een receptor aan de buitenkant van het celmembraan bindt.
twee veel voorkomende typen chemische boodschappers die de extrinsieke route naar apoptose activeren zijn FAS en TRAIL., Deze molecules kunnen door naburige cellen worden uitgescheiden als een cel beschadigd of niet meer nodig is.
de receptoren die zich binden aan FAS en TRAIL worden “FASR” genoemd voor “FAS Receptor” of “TRAILR” voor “TRAIL Receptor.”
zoals bij de meeste receptoreiwitten, binden FASR en TRAILR zich aan hun signaalmolecuul – soms een” ligand ” genoemd–.
het bindingsproces veroorzaakt veranderingen in het intracellulaire domein van de receptor.
Stap 2:
als reactie op de veranderingen in het intracellulaire domein van TRAILR of FASR verandert ook een eiwit in de cel dat FADD wordt genoemd.,
FADD ‘ s naam is amusant of angstaanjagend: het staat voor “FAS-Associated Death Domain” protein.
zodra FADD is geactiveerd door veranderingen in de receptor, interageert het met twee extra eiwitten, die het proces van celdood beginnen.
Stap 3:
Pro-caspase-8 en pro-caspase-10 zijn inactieve eiwitten totdat ze interageren met een geactiveerde FADD. Maar als twee van deze moleculen een geactiveerde FADD tegenkomen, worden de delen van de proteã nen die hen inactief houden “gespleten” of “weggesneden”.,
de pro-caspasen worden dan caspase-8 en caspase-10, die door wetenschappers Romantisch “het begin van het einde” worden genoemd vanwege hun rol in het starten van apoptose.
Caspasen-8 en -10 verspreiden zich door het cytoplasma en veroorzaken veranderingen in verschillende andere moleculen door de cel, waaronder boodschappers die de afbraak van DNA starten nadat deze door de caspasen is geactiveerd.
Stap 4:
een ander inactief molecuul dat BID wordt genoemd, wordt omgezet in tBID wanneer de geactiveerde caspasen het deel van BID dat het molecuul inactief houdt, afsplitsen.,
nadat het bod is omgezet in tBID, gaat tBID naar de mitochondriën. tBID activeert de moleculen BAX en BAK.
de activering van BAX en BAK zijn de eerste stappen die gedeeld worden door zowel de extrinsieke als de intrinsieke routes naar apoptose.
De hier vermelde stappen 1-4 zijn uniek voor de extrinsieke route. Maar nadat BAX en BAK zijn geactiveerd, zijn de volgende stappen hetzelfde tussen beide wegen.
als zodanig zijn de stappen 3-7 van de intrinsieke route, hieronder vermeld, ook de stappen 5-9 van de extrinsieke route!,
intrinsieke route
Stap 1:
de intrinsieke route naar apoptose wordt veroorzaakt door stress of beschadiging van de cel. De Types van spanning en schade die de cel tot apoptosis kunnen leiden omvatten schade aan zijn DNA, zuurstofgebrek, en andere spanningen die de capaciteit van een cel om te functioneren aantasten.
als reactie op deze schade of spanningen “besluit” de cel dat het voortbestaan ervan gevaarlijk of kostbaar kan zijn voor het organisme als geheel. Het activeert dan een set van eiwitten genaamd ” BH3-only eiwitten.,”
Stap 2:
BH3-alleen eiwitten zijn een klasse eiwitten, waaronder verscheidene Pro-en anti-apoptose eiwitten. Apoptose kan worden aangemoedigd of ontmoedigd, afhankelijk van welke BH3-alleen eiwitten worden geactiveerd of uitgedrukt.
Pro-apoptotische BH3-alleen eiwitten activeren BAX en BAK-dezelfde eiwitten die worden geactiveerd door tBID nadat het is gemaakt via de extrinsieke weg naar apoptosis.
Stap 3:
geactiveerd BAX en BAK veroorzaken een aandoening die bekend staat als “MOMP.”MOMP staat voor” mitochondriale buitenste membraan permeabiliteit.,”
MOMP wordt beschouwd als het” point of no return ” voor apoptose. De stappen die tot MOMP leiden kunnen in hun sporen door inhibitor molecules worden gestopt, maar zodra MOMP is bereikt, zal de cel het doodsproces voltooien.
MOMP speelt zijn sleutelrol bij apoptose door de afgifte van cytochroom C in het cytoplasma toe te staan.
Stap 4:
onder normale omstandigheden speelt cytochroom C een sleutelrol in de mitochondriale elektronentransportketen. Tijdens MOMP, echter, kan cytochroom C de mitochondria ontsnappen en als signalerende molecule in het celcytoplasma handelen.,
cytochroom-C in het celcytoplasma veroorzaakt de vorming van het onheilspellende “apoptosoom”-een complex van eiwitten dat de laatste stap naar het begin van cellulaire afbraak uitvoert.
Stap 5:
zodra het apoptosoom is gevormd, verandert pro-caspase-9 in caspase-9.
net als bij de activering van caspases-8 en -10 in de extrinsieke route naar apoptose, kan caspase-9 verdere veranderingen in de cel teweegbrengen.
Stap 6:
Caspase-9 vervult verschillende functies om apoptose te bevorderen. Een van de belangrijkste is de activering van caspasen-3 en -7.,
Stap 7:
eenmaal geactiveerd, beginnen caspases-3 en -7 met de afbraak van cellulaire materialen. Caspase-3 condenseert en breekt het DNA van de cel af.
wanneer treedt apoptose op?
apoptose treedt op wanneer het bestaan van een cel niet langer nuttig is voor het organisme. Dit kan om een paar redenen gebeuren.
als een cel zwaar gestrest of beschadigd is geraakt, kan deze apoptose veroorzaken om te voorkomen dat hij gevaarlijk wordt voor het organisme als geheel. Cellen met DNA-schade, bijvoorbeeld, kunnen kanker worden, dus het is beter voor hen om apoptosis te plegen voordat dat kan gebeuren.,
andere cellulaire spanningen, zoals zuurstoftekort, kunnen er ook toe leiden dat een cel “besluit” dat het gevaarlijk of kostbaar is voor de gastheer. Cellen die niet goed kunnen functioneren, kunnen apoptose in werking stellen, net als cellen die DNA-schade hebben ervaren.
in een derde scenario kunnen cellen apoptose veroorzaken omdat het organisme ze niet meer nodig heeft vanwege zijn natuurlijke ontwikkeling.
een beroemd voorbeeld is dat van de kikkervis, waarvan de kieuw -, vin-en staartcellen apoptose veroorzaken als de kikkervis metamorfosen in een kikker., Deze structuren zijn nodig wanneer de kikkervis in water leeft – maar worden kostbaar en schadelijk wanneer het op het droge beweegt.
Quiz
1. Welke van de volgende zou je niet verwachten om apoptosis te veroorzaken?A. schade aan het DNA van een cel
B. zuurstofgebrek op lange termijn
C. een organisme dat naar een nieuw stadium van zijn levenscyclus verhuist, waardoor sommige cellen verouderd zijn
D. geen van de bovenstaande
2., Welke van de volgende kan optreden als een mutatie apoptosis onmogelijk maakte?
A. Het zenuwstelsel ontwikkelt zich mogelijk niet goed
B. kanker kan veel waarschijnlijker worden
C. een insect kan mogelijk geen metamorfosen ondergaan
D. al het bovenstaande
3. Wat is het verschil tussen de extrinsieke en intrinsieke wegen van apoptosis?
A., De extrinsieke weg wordt teweeggebracht door een signaal van buiten de cel, terwijl de intrinsieke weg door gebeurtenissen binnen de cel wordt teweeggebracht.
B. de extrinsieke weg heeft meer stappen omdat het signaal van het celmembraan moet worden doorgegeven.de extrinsieke route activeert BAK en BAX, terwijl de intrinsieke route dat niet doet.
D. A en B