Spis treści STARZENIE SIĘ KOMÓRKI

Spis treści
1 STARZENIE SIĘ KOMÓRKI
2 PROGRAMOWANA ŚMIERĆ KOMÓRKI
2.1 Atrofia
2.2 Apoptoza
3 NEKROZA
STARZENIE SIĘ KOMÓRKI
Starzenie się to nieodwracalne zmiany struktury i funkcji komórek a także istoty międzykomórkowej.
Czas życia komórek jest bardzo różny: od kilku dni (np. plemniki, komórki nabłonka jelita), poprzez
kilka lat (np. limfocyty T) aż do kilkudziesięciu (np. komórki soczewki). Do głównych przyczyn
starzenia się należą: uszkodzenia cząsteczek DNA, białek i tłuszczów przez proces utleniania,
akumulacja uszkodzeń pochodzących z zewnątrz (wolne rodniki, chemikalia, UV). Przyczyny
starzenia się mogą być także genetyczne — istnieją geny, których produkty białkowe przyczyniają się
do upośledzenia funkcji komórek i starzenia. Udział w starzeniu się mają także telomery.
Telomer
Telomery przez swoją zdolność do skracania się podczas każdego podziału komórki, mogą wpływać
na powolne starzenie się całego organizmu.
Telomer jest elementem strukturalny chromosomu zapewniający mu stabilność; zlokalizowany jest
na jego końcu (każdy chromosom ma dwa telomery) i zabezpiecza go przed uszkodzeniem podczas
kopiowania.
Telomer skraca się podczas każdego podziału komórki. W procesie replikacji do pojedynczej nici w
kilku miejscach przyczepiają się zbudowane z RNA primery (polinukleotydowy fragment RNA
powstający z udziałem enzymu o nazwie prymaza). Polimeraza DNA rozpoczyna budowanie nowej
nici dobudowując ją do primera. Polimeraza kopiuje starą nić, przesuwając się wzdłuż niej, podczas
gdy miejsca przyczepu primerów oddzielają zreplikowane fragmenty. Primery są następnie
degradowane i zastępowane nicią DNA. Przy każdej replikacji miejsce przyczepu primera
najbliższego telomerowi nie może zostać skopiowane, ponieważ polimeraza nie może się cofać. W
efekcie replikacji towarzyszyć powinno skracanie chromosomu, w wyniku skracania nici potomnych.
Proces ten, będący chroni komórki przed nowotworzeniem, ale przekłada się na proces starzenia. Na
szczęście organizmy potrafią zachować równowagę między skracaniem telomerów i przyspieszonym
starzeniem się a niekończącymi się podziałami cechującymi nowotwory. Większość komórek umiera
z chwilą osiągnięcia wieku określanego tzw. limitem Hayflicka (jest to zatem rodzaj biologicznego
zegara odliczającego podziały komórki), jednak część komórek (mniej więcej jedna na 3 mln) zaczyna
wytwarzać telomerazę — enzym zdolny do rekonstrukcji telomerów i wtedy staje się komórką
rakową.
Szostak i Elizabeth Blackburn sprawdzili, że zarówno u drożdży, jak i orzęsków skracanie telomerów
prowadzi do przyspieszonego starzenia. Greider eksperymentująca z ludzkimi komórkami odkryła
zaś, że telomeraza (enzym rybonukleoproteinowy, którego zadaniem jest dobudowanie brakującego
— w związku z tzw. problemem replikacji końca — terminalnego odcinka nici 3'-5' DNA) może ten
proces starzenia opóźniać. Ta trójka naukowców otrzymała w 2009 roku medycznego Nobel za
badania nad procesem starzenia się.
PROGRAMOWANA ŚMIERĆ KOMÓRKI
Atrofia
Stopniowe zmniejszanie się objętości komórki (tkanki, narządu lub części ciała). Występuje z powodu
spadku syntezy białek oraz/lub przy wzroście katabolizmu białek.
Apoptoza
Apoptoza komórki
Zaprogramowana śmierć komórki w organizmie wielokomórkowym mająca na celu dobro całego
organizmu; proces apoptozy jest włączany wtedy, gdy komórki są niepotrzebne, uszkodzone lub nie
otrzymują sygnałów z zewnątrz; jest zjawiskiem naturalnym w rozwoju i życiu organizmów.
Zachodzi zazwyczaj w pojedynczych komórkach.
Polega na kurczeniu się komórki poprzez utratę wody.
Trwa zazwyczaj kilka godzin.
Szybkie zmiany w jądrze komórkowym mają charakter zorganizowany — chromatyna jądrowa
ulega kondensacji, a DNA zostaje pocięte przez endonukleazy; DNA apoptycznej komórki dzieli
się na fragmenty wielkości około 180 par zasad i ich wielokrotności.
Następuje dezintegracja cytoszkieletu.
Obumierająca komórka ulega fragmentacji wytwarzając ciałka apoptyczne otoczone błoną;
organelle komórkowe pozostają nienaruszone.
Ciałka apoptyczne są fagocytowane przez makrofagi lub sąsiednie komórki bez wzbudzania
zapalenia.
Dzięki temu, że proces ten przebiega bardzo szybko, z obumarłych komórek nie zdążą
wydzielić się toksyczne substancje.
Apoptoza występuje także w różnych stanach patologicznych (np. wirus HIV powoduje
apoptozę limfocytów T).
Preparat mysiej wątroby z obecną komórką
apoptotyczną wskazaną strzałką
Fenotyp komórek starzejących się:
Zmiany morfologiczne:
wzrost rozmiarów komórek (hypertrofia),
wzrost rozmiarów mitochondriów,
wzrost rozmiarów i liczby lizosomów,
poszerzenie się cystern siateczki śródplazmatycznej,
odkładanie się lipofuscyny (barwnik starzenia).
Zmiany biochemiczne:
sumowanie się defektów w systemie naprawy DNA,
spadek aktywności wielu enzymów,
Czynniki indukujące apoptozę:
biologiczne:
hormony,
cytokiny TNFα, TGFβ, IL1β, IL3, IL6,
p-ciała anty Fas/APO-I,
niedobór czynników wzrostowych,
produkty limfocytów cytotoksycznych (perforyny, proteazy serynowe-granzymy A i B),
niektóre wirusy (HIV),
przerwanie kontaktu z otoczeniem;
chemiczne:
wolne rodniki — mają niesparowane elektrony i dlatego są bardzo reaktywne tj. wchodzą
łatwo w reakcje z cząsteczkami DNA, białek i tłuszczów,
leki: niektóre antybiotyki (bleomycyna), aspiryna,
inhibitory niektórych enzymów (topoizomerazy I,II; kinazy C),
związki toksyczne — alkilujące, cyjanki, alkohol;
fizyczne:
promieniowanie UV, Rtg,
szok zimny,
szok cieplny.
NEKROZA
Znacznego stopnia
martwica tkanki
spowodowana działaniem
jadu Bothrops asper.
Ofiarą był 11-letni
chłopiec ukąszony 2
tygodnie wcześniej w
Ekwadorze. Leczono go
tylko antybiotykami
Jest to obumarcie tkanek lub narządów; występuje w wyniku niedokrwienia, zakażenia lub na skutek
silnie działających czynników środowiskowych, takich jak:
niedotlenienie,
duże dawki promieniowania,
braku substancji odżywczych,
uszkodzenie wywołane przez substancje toksyczne,
uszkodzenie termiczne,
innego rodzaju stres działający na komórkę.
Charakteryzuje się:
stopniową degradacją struktur komórkowych,
obrzmieniem cytoplazmy,
dezintegracją błony komórkowej,
wydostaniem się zawartości komórki (następuje rozpad komórki) do otaczającej ją przestrzeni
międzykomórkowej,
chaotyczną inaktywacją wszystkich szlaków biochemicznych,
uwolnieniem enzymów lizosomalnych,
rozpadem komórek DNA na fragmenty o przypadkowej długości,
pęcznieniem komórki (na skutek dostawania się wody do komórki) lub przeciwnie jej
obkurczenie,
silną reakcją zapalną.
Typy martwicy komórek:
skrzepowa — najczęściej zawał,
rozpływna — typowa dla mózgu,
enzymatyczna tkanki tłuszczowej,
zgorzel — zachodzi gnicie.