Il morte cellulare È il processo di distruzione dei componenti cellulari che tutti gli organismi viventi subiscono in diverse fasi. In tutti gli organismi multicellulari deve esserci un equilibrio ottimale tra morte cellulare e proliferazione cellulare.
La morte cellulare avviene per due meccanismi principali: per necrosi o morte cellulare accidentale e per apoptosi o morte cellulare programmata. Ad ogni meccanismo viene attribuita una particolare morfologia cellulare.
L'apoptosi o morte cellulare programmata comprende un percorso altamente regolato da componenti genetiche. Spesso quando l'organismo sperimenta circostanze patologiche (malattie degenerative, ad esempio), il programma apoptotico può essere implementato in modo errato, con conseguente distruzione cellulare indebita..
La morte cellulare programmata è una componente importante dei percorsi di sviluppo e dell'omeostasi (controllo tra morte cellulare e proliferazione) in generale.
La morte cellulare accidentale o la necrosi è il secondo tipo di morte cellulare. Presenta differenze radicali se lo confrontiamo con l'apoptosi. Questo fenomeno si verifica quando le cellule sono esposte a un ambiente sfavorevole o estremo, il che si traduce in danni alle strutture cellulari..
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Nel 1972 il termine apoptosi è stato utilizzato per la prima volta. È apparso in un classico articolo scientifico scritto dagli autori Kerr, Wyllie e Currie. Per Kerr et al., il termine apoptosi descrive una forma morfologica distintiva di morte cellulare.
Nonostante il fatto che queste caratteristiche fossero già state dettagliate più volte, questi autori sono i primi a dare un nome al fenomeno.
Un organismo multicellulare è costituito da più cellule che devono stabilire connessioni tra loro. La comunità deve rimanere strettamente organizzata, e questo si ottiene stabilendo un controllo tra la proliferazione di nuove cellule e l'eliminazione di cellule già presenti..
In questo modo le cellule che per molteplici ragioni non sono più necessarie subiscono una sorta di "suicidio" molecolare chiamato apoptosi..
La morte cellulare programmata è un normale fenomeno fisiologico. Implica l'eliminazione controllata di alcune cellule. Questo meccanismo è fondamentale per mantenere il corretto funzionamento dei tessuti adulti. Svolge anche un ruolo nello sviluppo dell'embrione.
L'obiettivo principale della morte cellulare programmata è mantenere l'equilibrio della proliferazione cellulare. Ad esempio, nel nostro corpo quasi 5 x 10 vengono eliminati ogni giorno.undici eritrociti o cellule del sangue attraverso la morte cellulare.
Inoltre, consente di stabilire un meccanismo di protezione contro le cellule che, potenzialmente, potrebbero influenzare l'organismo. Nel caso di cellule che sono state vittime di un'infezione virale, di solito vengono uccise dalla morte cellulare programmata. Pertanto, il virus non sarà in grado di continuare a diffondersi all'interno dell'host..
La morte cellulare programmata non solo elimina le cellule infettate da agenti patogeni esterni, ma è anche in grado di escludere le cellule dell'organismo che presentano danni al materiale genetico. In questo caso vengono eliminate le cellule portatrici di mutazioni dannose per l'organismo..
Nel caso in cui lo sviluppo di queste cellule anormali possa continuare e i meccanismi di morte cellulare non agiscano, possono comparire tumori e lo sviluppo di diversi tipi di cancro..
La morte cellulare programmata gioca un ruolo cruciale nello sviluppo di un embrione. Durante la sua formazione, devono essere eliminate varie cellule non necessarie..
Ad esempio, è responsabile dell'eliminazione dei tessuti nelle larve negli organismi che subiscono metamorfosi: larve e anfibi. Inoltre, alcune forme giovanili sono caratterizzate dall'avere membrane tra le dita, caratteristiche della vita acquatica..
Quando l'organismo diventa adulto, queste membrane scompaiono, poiché le cellule che lo compongono subiscono un evento di morte cellulare programmata. In generale, il processo di apoptosi modella gli arti di umani e topi: strutture a forma di pala che terminano con dita ben formate.
Durante lo sviluppo dei mammiferi, la morte cellulare programmata partecipa alla formazione del sistema nervoso. Quando il corpo si sta sviluppando, viene prodotto un numero eccessivo di cellule nervose, che vengono successivamente eliminate dalla morte cellulare programmata.
I neuroni che sopravvivono (circa il 50%) stabiliscono connessioni corrette con le cellule bersaglio. Quando la connessione che si stabilisce è quella indicata, inizia la secrezione di una serie di fattori di crescita che permette la sopravvivenza della cellula, poiché inibisce il programma di morte cellulare.
Durante la morte cellulare programmata, la cellula mostra un fenotipo particolare. La prima caratteristica distinguibile è la frammentazione del DNA cromosomico.
In questo caso, si verifica la rottura dei nucleosomi, strutture formate da DNA e proteine. Con la condensazione della cromatina, il nucleo si rompe in piccoli pezzi.
Man mano che il processo procede, le dimensioni della cella diminuiscono notevolmente. Alla fine, la cellula si rompe in più segmenti circondati dalla membrana cellulare. Ciascuno di questi pezzi è noto come corpi apoptotici.
Successivamente, le cellule del sistema immunitario chiamate macrofagi sono responsabili del riconoscimento e della fagocitazione di queste strutture morenti..
Così, il "cadavere" della cellula che subisce l'apoptosi scompare di fatto dall'organismo a cui apparteneva, contrariamente a quanto accade quando la cellula muore per lesione. In quest'ultimo scenario, le cellule si gonfiano e infine si lisano, infiammando l'area in questione..
Durante l'apoptosi, si verifica un danno nei mitocondri, caratterizzato dal rilascio di una serie di molecole che stimolano il meccanismo di morte, come il citocromo c, le proteine Smac / Diablo, tra gli altri..
La rigida regolazione della morte cellulare programmata avviene grazie al funzionamento orchestrato di diversi geni.
I primi studi relativi al meccanismo genetico dell'apoptosi sono stati effettuati nel nematode Caenorhabditis elegans. In questo organismo sono stati identificati 3 geni relativi all'esecuzione e alla regolazione dell'intero processo apoptotico.
Nei mammiferi sono stati trovati geni molto simili a quelli del nematode. Per questo motivo, sono state entità altamente conservate durante l'evoluzione..
Ced-3 è l'esempio di una famiglia composta da più di una dozzina di proteasi (enzimi che idrolizzano le proteine), conosciute con il nome di caspasi..
Durante l'evento di morte programmata, le caspasi idrolizzano più di 100 proteine trovate nella cellula in questione. Tra le proteine bersaglio delle caspasi troviamo gli inibitori della DNasi, che provocano la disgregazione del DNA nel nucleo cellulare..
Le caspasi sono anche responsabili della rottura della lamina nucleare, portando alla frammentazione del nucleo e del citoscheletro in generale. La conseguenza immediata di tutti questi eventi di degradazione è la frammentazione cellulare.
Esistono una serie di stimoli che innescano meccanismi apoptotici. Questi stimoli possono essere fisiologici o patologici. È interessante notare che non tutte le cellule rispondono allo stesso modo agli stimoli..
L'irradiazione e i farmaci utilizzati per i trattamenti contro il cancro (chemioterapia) provocano l'apoptosi da un percorso chiamato percorso dipendente da p53..
Alcuni ormoni, come i corticosteroidi - ormoni del gruppo degli steroidi e derivati - possono portare alla via apoptotica in alcune cellule. Tuttavia, la maggior parte delle cellule non è influenzata dalla sua presenza..
La morte o necrosi cellulare accidentale si verifica quando le cellule sono esposte a un ambiente sfavorevole che causa gravi danni alle strutture cellulari..
Questi fattori che causano traumi includono temperature molto alte o molto basse, livelli anormali di ossigeno, esposizione a tossine, esposizione a metaboliti reattivi dell'ossigeno, privazione di nutrienti, livelli di pH anormali, tra gli altri..
Diverse condizioni mediche coinvolgono la necrosi, comprese malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer, il morbo di Huntington, il morbo di Parkinson, la sclerosi laterale amiotrofica e l'epilessia..
Sebbene il processo necrotico sia coinvolto in varie condizioni mediche, il meccanismo alla base dell'evento non è stato completamente chiarito. Storicamente, la necrosi è stata vista semplicemente come reazioni caotiche che distruggono la cellula..
Tuttavia, le prove attuali ottenute da organismi Caenorhabditis elegans Y Drosophila hanno messo in dubbio questo "dogma".
Diversi tipi di cellule che sperimentano la necrosi mostrano caratteristiche cellulari morfologiche molto specifiche in risposta alla lesione, suggerendo che esiste un programma di esecuzione centrale per la necrosi..
La comprensione completa e dettagliata del processo necrotico potrebbe portare allo sviluppo di nuove metodologie per il controllo delle malattie che comportano la morte delle cellule necrotiche..
Come nell'apoptosi, la necrosi ha caratteristiche morfologiche caratteristiche. Inoltre, questi sono totalmente diversi da ciò che osserviamo in una cellula che muore per via apoptotica..
La morte è accompagnata da una significativa infiammazione nella cellula, formazione di vacuoli nel citoplasma, distensione del reticolo endoplasmatico, vesciche del citoplasma, condensazione dei mitocondri, disaggregazione e spargimento dei ribosomi, rottura delle membrane, lisosomi infiammati e rotti, tra gli altri.
La necrosi è un processo "passivo", poiché non richiede sintesi proteica aggiuntiva, il fabbisogno energetico perché si verifichi è minimo e non ha alcun meccanismo di regolazione omeostatico aggiuntivo..
Le lesioni provocate in una cellula necrotica possono essere mediate da due meccanismi principali: l'interferenza della fornitura di energia e il danno diretto alla cellula da parte dei suddetti fattori..
Controllo di processo: Comparativamente, l'apoptosi è un processo attivo altamente controllato, mentre la necrosi è un processo tossico in cui la cellula è una vittima passiva di una modalità di morte indipendente dall'energia. Come abbiamo accennato, le prove attuali hanno messo in dubbio la non regolazione della necrosi.
Luogo della morte: Normalmente, l'apoptosi si verifica in una singola cellula o in un cluster di piccole cellule, mentre la necrosi è localizzata in un continuum di cellule.
Stato della membrana plasmatica: nell'apoptosi, la membrana cellulare rimane intatta e il citoplasma trattiene corpi apoptotici. Nella necrosi, la membrana plasmatica si rompe e il citoplasma viene rilasciato.
Processi infiammatori: Nell'apoptosi non si osserva alcun tipo di infiammazione, mentre il gonfiaggio è una delle caratteristiche più evidenti della necrosi. La perdita dell'integrità della membrana e delle cellule invia segnali chemiotattici che reclutano agenti cellulari legati al processo infiammatorio.
Cosa dipende dal fatto che una cellula muoia per apoptosi o per necrosi? Una varietà di fattori sono coinvolti in questa decisione, tra cui la natura del segnale di morte, il tipo di tessuto in questione, lo stadio di sviluppo dell'organismo, tra gli altri..
Utilizzando le tecniche istologiche convenzionali non è facile distinguere tra un tessuto che muore per apoptosi o per necrosi. I risultati morfologici della morte prodotti dalle vie necrotiche e apoptotiche differiscono per molti aspetti e si sovrappongono in altri..
L'evidenza indica che l'apoptosi e la necrosi rappresentano un'espressione morfologica di un percorso biochimico condiviso chiamato continuum apoptosi-necrosi. Ad esempio, due fattori sono coinvolti nella conversione della via dell'apoptosi in necrosi: ridotta disponibilità di caspasi e ATP all'interno della cellula..
Negli organismi multicellulari ci sono tipi specifici di cellule appartenenti al sistema immunitario - o le secrezioni che producono - che sono tossiche per altre cellule.
Queste cellule sono responsabili dell'avvio di percorsi responsabili della distruzione delle cellule bersaglio (che possono essere una cellula infettata da un agente patogeno o una cellula cancerosa). Tuttavia, gli autori preferiscono non includere nessuna delle due categorie menzionate (necrosi o apoptosi), poiché non si verifica attraverso un meccanismo specifico..
Prendiamo il caso specifico di morte cellulare mediata da un tipo di cellula chiamato linfociti T CD8.+ citotossico. In questo esempio, la cellula combina aspetti della morte cellulare sia accidentale che programmata..
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