Nekroza, nekroptoza – co warto wiedzieć?
Mechanizmy śmierci komórki dzieli się zasadniczo na dwie kategorie: programowaną i nieprogramowaną. Do pierwszej kategorii zalicza się m.in. apoptozę, o której była mowa we wcześniejszym artykule. Natomiast nieprogramowaną śmiercią komórki jest nekroza, inaczej martwica.
Nekroza w klasycznym ujęciu jest postrzegana jako proces patologiczny, bierny i przypadkowy. Ma miejsce wówczas, gdy dochodzi do poważnego uszkodzenia komórki na skutek działania czynników szkodliwych, takich jak niedotlenienie, uszkodzenia mechaniczne, czynniki chemiczne i fizyczne (promieniowanie radiacyjne, UV, wysoka lub niska temperatura, ekspozycja na związki toksyczne).
Cechy charakterystyczne nekrozy.
Proces obumierania komórki wiąże się z przerwaniem ciągłości błony cytoplazmatycznej, co w rezultacie prowadzi do uwolnienia zawartości komórki do przestrzeni międzykomórkowej i powstania reakcji zapalnej, a także do wtórnego uszkodzenia sąsiednich, zdrowych tkanek. Jest to prozapalna forma śmierci komórkowej. Podczas zmian nekrotycznych występują zahamowanie metabolizmu, zaburzenia w syntezie ATP (adenozunotrójfosforan – przenośnik użytecznej energii w komórce) i w gospodarce jonowej oraz zwiększone wytwarzanie reaktywnych form tlenu. Obserwuje się zmiany morfologiczne w postaci obrzęku cytoplazmatycznego (onkoza) oraz obrzęku organelli komórkowych.
Nekroptoza – nowe możliwości.
Przez długi czas nekroza jawiła się jako niekontrolowane zjawisko niepożądane i w związku z tym uważano, że nie pełni ona żadnych ważnych funkcji fizjologicznych w organizmie. Badania wykazały jednak, że istnieje model martwiczej śmierci komórki, który może być regulowany. Jest to tzw. nekroptoza lub inaczej programowana martwica.
Możliwość indukowania programowanej martwiczej śmierci komórki odgrywa ważną rolę zwłaszcza wtedy, gdy apoptoza nie może być prawidłowo aktywowana lub jest niewystarczająca. Nekroptoza ma potencjał terapeutyczny w leczeniu licznych chorób, w tym m.in. chorób neurodegeneracyjnych (tj. Alzheimer, Parkinson), ekscytotoksyczności neuronów, chorobach serca, dystrofii mięśniowej, cukrzycy i infekcjach.
Nekroptoza przyczynia się do obrony immunologicznej organizmu. Zaczęto dostrzegać, że stan zapalny, będący następstwem rozlania się wnętrza nekrotycznej komórki do przestrzeni międzykomórkowej, nie ma wyłącznie szkodliwego wpływu na organizm. Umierające komórki inicjują wydzielanie cytokin prozapalnych, zwiększając tym samym jednocześnie odpowiedź immunologiczną organizmu. Początkowe zaostrzenie reakcji zapalnej w rezultacie wiąże się ze zwiększeniem liczby komórek odpornościowych aktywnych tam, gdzie rozwija się proces zapalny. W przypadku poważniejszego stanu, apoptyczna śmierć komórki może okazać się niewystarczającą odpowiedzią organizmu. Apoptoza bowiem eliminuje komórki bez pobudzania stanu zapalnego, a zatem nie wysyła żadnych sygnałów alarmujących o potrzebie zainicjowania odpowiedzi immunologicznej.
Poza tym jest alternatywnym szlakiem śmierci komórki, wówczas gdy mamy do czynienia z infekcjami wirusowymi lub bakteryjnymi, które hamują apoptozę (kodują inhibitory kaspazy), zapewniając sobie w ten sposób przeżycie w komórkach gospodarza. Ten dodatkowy, kontrolowany mechanizm śmierci komórki pozwala na wzbudzenie odpowiedzi immunologicznej w organizmie w celu zwalczenia infekcji wtedy, gdy apoptoza nie może być prawidłowo aktywowana. Zaburzenia w aktywacji śmierci apoptycznej mogą występować w przypadku komórek nowotworowych, które potrafią unikać apoptozy, więc nekroptoza może być pomocna również przy eliminowaniu komórek nowotworowych.
Mimo licznych korzyści, które niesie ze sobą odkrycie kontrolowanego procesu martwicy komórek, w dalszym ciągu jest to prozapalna forma śmierci komórki i w przypadku nieefektywnego usuwania martwych komórek może przyczyniać się do rozprzestrzeniania stanu zapalnego i uogólnionej infekcji.
- „Classification of cell death. Recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death” G.Kroemer, L. Galluzzi, P. Vandenabeele, J. Abrams, E. Alnemri, E. Baehrecke, M. Blagosklonny, W. El-Deiry, P. Golstein, D. Green, M. Hengartner, R. Knight, S. Kumar, S. Lipton, W. Malorni, G. Nuñez, M. Peter, J. Tschopp, J. Yuan, M. Piacentini, B. Zhivotovsky, G. Melino. Cell Death Differentiation 2009 (NCBI);
- „Rodzaje śmierci komórki” A. Stępień, M. Izdebska, A. Grzanka. www.phmd.pl;
- „Rodzaje śmierci komórki” R. Paduch, M. Klatka. Pomeranian Journal of Life Sciences 2015 (NCBI);
- „The Molecular Regulation of Programmed Necrotic Cell Injury” D. Moquin, F. Ka-Ming Chan. Trends in Biochemical Sciences (NCBI);
- „Necroptosis as an alternative form of programmed cell death” D. Christofferson, J. Yuan. Current Opinion in Cell Biology 2010 (NCBI);
- „Apoptosis, oncosis, and necrosis. An overview of cell death” G. Majno, I. Joris. The American Jurnal of Pathology 1995 (NCBI);
- „To the edge of cell death and back” Yi-Nan Gong, J. Crawford, B. Heckmann, D. Green. The Febs Jurnal 2019 (NCBI);
- „Game of neutrophils: modeling the balance between apoptosis and necrosis” A. Presbitero, E. Mancini, F. Castiglione, V. Krzhizhanovskaya, R. Quax. BMC Bioinformatics 2019.