מֵידָע

אפופטוזיס מול נקרופטוזיס


אני מבין שאפופטוזיס ונמקרופטוזיס חולקים את אותו החלק העליון של המסלול, אך לא מצליח להבחין מתי כל אחד מופעל? מהקריאות שלי, נראה שכאשר procaspases 8 או 10 אינם זמינים, התא יעבור לנמקרופטוזיס. מה הופך את הגירושים הללו לבלתי זמינים ומדוע תא מכניס את נקרופוטוזיס?


מהקריאות שלי, נראה שכאשר procaspases 8 או 10 אינם זמינים, התא יעבור לנמקרופטוזיס. מה הופך את הגירושים הללו לבלתי זמינים ומדוע תא מכניס את נקרופוטוזיס?

נראה שזה נכון.

עכברים עם מחיקה מותנית של caspase-8 באפיתל המעי (Casp8ΔIEC) פיתחו באופן ספונטני נגעים דלקתיים באילום הטרמינלי והיו רגישים מאוד לקוליטיס. עכברי Casp8ΔIEC חסרו תאי Paneth והראו מספר מופחת של תאי גביע, מה שמעיד על תפקודי תאים חיסוניים מיקרוביאלית לא מסודרים של אפיתל המעי. עכברי Casp8ΔIEC הראו מוות מוגבר של תאים באזור התא Paneth של קריפטות במעי הדק. מוות של תאי אפיתל נגרם על ידי גורם נמק הגידול (TNF) -α, היה קשור לביטוי מוגבר של חלבון 3 (Rip3; ידוע גם בשם Ripk3) ויכול להיות מעוכב במצור של נקרופטוזיס.

Caspase-8 הוא פרוטאז ציסטאין המעורב באופן קריטי בוויסות אפופטוזיס הסלולר. עם הפעלת קולטני מוות, כולל קולטן TNF ו- Fas, caspase-8 מופעל על ידי autoproteolysis מוגבל וה caspase-8 המעובד מפעיל לאחר מכן את מפל caspase המוביל לבסוף למוות של תאים אפופטוטיים. אפופטוזיס בתיווך כספאס חשוב למחזור של חברת החשמל ולעיצוב המורפולוגיה של מערכת העיכול 4.

  • 2011-Caspase-8 מסדיר נמק אפיתל המושרה על ידי TNF-α ודלקת סופנית ileitis

ל- Caspase-8 יש תפקידים קדמיים והישרדותיים, המתווכים אפופטוזיס ו/או מניעים נקרופטוזיס בתיווך RIPK1 בהתאם לסוג התא והגירוי. גילינו שגירויים דלקתיים (LPS, חומצה ליפוטייכואית או TNF-α) גרמו לעלייה בפעילות caspase-8 IETDase במיקרוגליא חולדה ראשי מבלי לעורר אפופטוזיס. עיכוב caspase-8 עם Z-VAD-fmk או IETD-fmk הביא לנמק של מיקרוגליה מופעלת. עיכוב caspases עם Z-VAD-fmk לא הורג מיקרוגליה לא מופעלת, או אסטרוציטים ונוירונים בכל מצב. Necrostatin-1, מעכב ספציפי של RIPK1, מנע מוות המושרה על ידי עיכוב קספז מיקרוגליאלי, מה שמעיד על מוות כתוצאה מקרופטוזיס.

  • 2013 - מעכבי קספאס מגינים על נוירונים על ידי מתן אפשרות לקרופטוזיס סלקטיבית של מיקרוגליה מודלקת.

נמק כבר מזמן תואר כתוצאה של מתח פיזיקוכימי קיצוני, כגון חום, הלם אוסמוטי, מתח מכני והפשרה, שהורגים תאים במהירות ובאופן ישיר. לכן, מוות תאים זה תואר כנמק בלתי מבוקר ושוגג המאופיין באובדן שלמות פלסמממברנית והתמוטטות תאית, אם כי הגרעינים נותרו שלמים במידה רבה במהלך תהליך זה (Krysko et al., 2008a, 2008b; Vanden Berghe et al., 2010). אובדן שלמות הממברנה ושחרור תוכן תוך תאי מעניקים לתאים הנמקיים את היכולת לעורר תגובה דלקתית. מולקולות אנדוגניות אימונוגניות אלה נופלות תחת מונח הגג "תבניות מולקולריות הקשורות לנזק" (DAMPs) (Garg et al., 2010; Kryskoet al., 2011). הם כוללים, במקרה של נמק מקרי, HMGB1, IL-1a, חומצת שתן, שברי DNA, תוכן מיטוכונדריאלי ו- ATP (טבלאות 1 ו 2) (Eigenbrod et al., 2008; Kono et al., 2010; Krysko et al. , 2008a; Sauter et al., 2000). מכיוון שהמינוח של DAMP בספרות מבלבל, כאן אנו מגדירים DAMP כמשפחת מולקולות שהן תאיים במצב פיזיולוגי.

  • 2013 - נקרופטוזיס: שחרור תבניות מולקולריות הקשורות לנזקים והרלוונטיות הפיזיולוגית שלה

בהתבסס על המאמרים לעיל, הייתי אומר שקפסאז -8 הוא סימן לכך שאפופטוזיס פועל דק, וכך התא יכול להתאבד מתי שהוא רוצה. אז אם האות הזה הולך לאיבוד בגלל זיהום, מוטציה או נזק נרחב לתא, לתא אין ברירה אלא להפעיל את המסלול הנמק.

  • איור 1 - הישרדות תאים ומוות תאים מתוכנת - מקור

במהלך הגידול, אובדן משמעותי או ביטול של חברים מובילים במשפחת caspase מוביל לפגיעה באינדוקציה של אפופטוזיס, וגורמת לחוסר איזון דרמטי בדינמיקת הגדילה, ובסופו של דבר גורם לצמיחה חריגה של סרטן אנושי. ניצול עדכני של מסלולי אפופטוזיס לקראת החדרה מחדש של אינדוקציה של אפופטוזיס באמצעות הפעלה מחדש של caspase סיפק פלטפורמות מולקולריות חדשות לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות יעילות נגד סרטן ערמונית מתקדם כמו גם גידולים מוצקים אחרים.

  • 2012 - בקרת מקרים: פרוטגוניסטים של אפופטוזיס של תאי סרטן

ממצאים אלה מגלים כי למרות שהתנגדות לאפופטוטיקה/תרופות היא "מעוז" אדיר של סרטן נגד כימותרפיה, רגישות נקרופטית היא "נקודת תורפה" פנימית של סרטן.

  • 2007 - מיקוד הנקודה החלשה של הסרטן על ידי אינדוקציה של נקרופטוזיס

ממלא תפקיד מרכזי במוות תאים, caspases ממוקדים על ידי וירוסים שונים במטרה להאריך את הישרדות התאים. לדוגמה, IAP ויראלי (מעכבי אפופטוזיס) אינטראקציה עם מעכבי caspases הפעילים ומעכבים אותם, בין אם על ידי חסימת החלק הקטליטי של האנזימים, או באמצעות פעילות ליגאז E3 של ubiquitin מתחומים RING, תוך התמקדות ב- caspases להתפרקות מהירה באמצעות פרוטאזום. וירוסים Baculovirus, asfivirus או וירוסים סריג מקודדים IAPs כאלה. סוג אחר של מעכבי קספאז הנמצאים לעתים קרובות בקרב פוקרווירוסים כוללים את סרפינים מעכבי הפרוטאינאז הסרין: CrmA/SPI-2. Crma מטרות פרוטאזות ציסטאין כגון מארח Caspase 1 ו- Caspase 8.

  • viralzone - עיכוב caspases מארח על ידי וירוס

פתוגנים מכוונים במיוחד הן למסלול המוות התא האפופטוטי התלוי ב- caspase 8 והן למסלול המוות של תאים נמקיים שתלויה בחלבון 1 (RIP1, הידוע גם בשם RIPK1) והן ב- RIP3 (המכונה גם RIPK3). הרגולציה השיתופית הבסיסית של שני מסלולי המוות התאים התגלתה כאשר המוות הבינוני של עכברים חסרים בחלבון המוות הקשור ל- FAS (FADD) או קספאז 8 התהפך על ידי חיסול RIP1 או RIP3, דבר המצביע על מערכת יחסים שזורה הרבה יותר ממה שהעריכו בעבר . לפיכך, יונקים דורשים פעילות caspase 8 במהלך האמבריוגנזה כדי לדכא את הקינאזות RIP1 ו- RIP3 כחלק מהדיאלוג בין שני תהליכי מוות תאים מובחנים הממלאים יחד תפקידים מחזקים בהגנה על המארח מפני פתוגנים תוך -תאיים כמו הרפס -וירוסים.

חלבון MCMV vICA מונע הפעלה של caspase 8, וזה מרגיש את התאים לנמק המושרה על ידי קולטן מוות. בנוסף, חלבון ה- MCMV vIRA חוסם נקרופטוזיס ונמק מתוכנת הנגרם על ידי MCMV על ידי עיכוב אינטראקציות תלויות RHIM (מוטיב אינטראקציה הומוטיפי RIP).

  • 2012 - זיהום ויראלי והתפתחות מסלולי המוות האפופטוטיים והנמקיים המוסדרים על ידי קספאז 8

הסבר אפשרי אחד לכך הוא שצורה זו של מוות התפתחה כדי לספק מסלול "גיבוי". ואכן, וירוס אבעבועות הפרה מייצר את הגורם CrmA, מעכב קספאז אפיקי רב עוצמה המסוגל לחסום אפופטוזיס (Ray et al., 1992; Gagliardini et al., 1994). מספר גנים מקודדים ויראליים מיוצרים באופן דומה למניעת אפופטוזיס, ולכן ברור כי עיכוב אפופטוזיס הוא אמצעי חשוב שניצלו וירוסים כדי למנוע חיסול חיסוני. מעניין לציין כי ציטומגלו-וירוס מעורר נקרופטוזיס בתיווך RIP3 באמצעות הגורם הרגולטורי אינטרפרון DAI (Upton et al., 2012). וירוס זה מייצר גם חלבון הנקרא viRA, חלבון המשבש את הרכבה של נקרוזומים RIP1/RIP3 וכתוצאה מכך נקרופטוזיס. לכן, בעוד הפונקציות הפיזיולוגיות של הנמקרופטוזיס נותרות לפרט במלואן, ברור כי תהליך הסלולר הזה קיים זמן רב במהלך האבולוציה. סביר להניח כי נקרופטוזיס עשויה לשמש "עקב אכיל" בתאי הגידול, ולכן הבנה רבה יותר של התהליך עשויה לחשוף טיפולים חדשים לטיפולים בסרטן.

  • 2014 - אתגרים גדולים במוות ובהישרדות תאים: אפופטוזיס לעומת נקרופטוזיס

נראה שיש גם מסלול שלישי, הוא נקרא ferroptosis.

נקרופטוזיס הנגרמת על ידי TNF תלוי בחלבון 1 קינאז המתקשר באינטראקציה, במתחם המיטוכונדריה I ובפעילויות פוספוליפאז A2 ציטוזוליות, בעוד שנמק המושרה על ידי H2O2 דורש תגובות פנטון תלויות ברזל.

  • 2009 - נקרופטוזיס, נמק ונמק משני מתכנסים לתכונות התפרקות סלולריות דומות

ברזל המתכת המעבר הוא חיוני לכל החיים, אך עם זאת, מיני חמצן תגובתי בזרזת ברזל פוטנציאל רעיל (ROS) בלתי נמנע בסביבה עשירה בחמצן. ברזל ו- ROS מוכרים יותר ויותר כיוזמים ומתווכים חשובים של מוות תאי במגוון אורגניזמים ומצבים פתולוגיים. כאן, אנו סוקרים את התגליות האחרונות בנוגע למנגנון שבו ברזל ו- ROS משתתפים במוות תאים. אנו מתארים את תפקידיו השונים של ברזל בהפעלת מוות תאים, מטרות של ROS תלוי ברזל המתווכים מוות תאים וצורה חדשה של מוות תאי תלוי ברזל המכונה ferroptosis. ההתקדמות האחרונה בהבנת תפקידם של ברזל ו- ROS במוות תאים מציעה הפתעות בלתי צפויות ומציעות דרכים טיפוליות חדשות לטיפול בסרטן, פגיעה באיברים ומחלות ניווניות.

  • 2013 - תפקידם של מיני ברזל וחמצן תגובתי במוות תאים

  • 2012 - Heme גורם לנמק מתוכנת על מקרופאגים באמצעות ייצור TNF ו- ROS אוטוקריני

לא רק השלישי, יש הרבה יותר מסלולים (פירופטוזיס, MPT-RN, פרתנאטוס, פרופטוזיס, נטוזיס).

  • איור 2 - מסלולי איתות של מוות תאי מוסדר.
    2014 - מות תאים ודלקת מוסדרים: לולאה של הגברה אוטומטית גורמת לכשל באיברים

אפופטוזיס ונקרופטוזיס חלק א ': גורמים חשובים לזיהוי שני סוגי המוות המתוכנת של תאים

סוגים שונים של מוות תאים זוהו באופן קלאסי על ידי שינויים מורפולוגיים נפרדים. סימני ההיכר של אפופטוזיס כוללים הצטמקות תאים, פיצול גרעיני והתפוצצות ממברנה ואילו נקרופטוזיס מאופיין בנפיחות תאים והתמוטטות ממברנות פלזמה. אף ששתי צורות אלה של מוות תאים מובחנות בבירור, מתקיים ביניהן דיון מהותי משמעותי. בהתאם, יותר ויותר חשוב להבין כיצד תהליכים אלה שונים ולהבין דרכים להבדיל אותם באוכלוסיות הסלולר.

אפופטוזיס הוא מנגנון מתוכנת גנטית של מוות תאי המופעל בתגובה ללחץ תאים, זיהום או סממנים התפתחותיים. אפופטוזיס מתחלק לשני מסלולים עיקריים, המסלולים הפנימיים והחיצוניים, ויכולים להיגרם על ידי גרנזימים מתאי קטלניים (NK) ותאי לימפוציטים T ציטוטוקסיים. המסלול הפנימי מוסדר על ידי בני משפחת Bcl-2 וגורם לאובדן שלמות המיטוכונדריה, ואילו המסלול החיצוני מוסדר על ידי ליגנדים TNF וקולטני מוות. ברוב המקרים, השינויים המורפולוגיים והביוכימיים האופייניים הקשורים לאפופטוזיס נשלטים על ידי caspases. Caspases התליין אחראים על פיצול חלבונים המעורבים בפיצול DNA, ארכיטקטורה של שלד, שלמות קרום התא ועוד.

לעומת זאת, נקרופטוזיס היא צורה של מוות תאים מתוכנת הפועל באופן בלתי תלוי בפעילות קספאז. בעוד שנמקרופטוזיס מאופיין הרבה פחות מאפופטוזיס, נקבע כי קינאזות סרין/תראונין RIP1, RIP3 והחלבון הדמוי תחום קינאז מעורב, MLKL, הן קריטיות לצורה זו של מוות תאי. אינדיקטור נוסף לנמקרופטוזיס הוא היווצרות מה שנקרא "ldquoRipoptosome & rdquo" המתאפיין בגיוס RIP1, FADD ו- Caspase 8. מעניין שהריפטופוזום יכול להוביל לנמק בלתי תלוי ב- caspase או לאפופטוזיס בתיווך caspase.

בעוד מעכבים כימיים הממקדים ל- caspases, RIPK1 או MLKL מספקים עדות למסלולי האיתות הספציפיים המעורבים, כלים אלה יכולים להשפיע הן על אפופטוזיס והן על נקרופטוזיס. לדוגמה, Necrostatin-1, מעכב RIPK1, מונע נקרופטוזיס אך ​​יכול גם לגרום לאפופטוזיס בתיווך RIPK1. zVAD-fmk (מעכב קספאז רחב טווח) חוסם אפופטוזיס ובמקרים מסוימים, כמו בתאי L929, יכול לעורר נמק. בשל החפיפה הניכרת בין שתי צורות אלה של מוות תאי, זה יכול להיות מאתגר לנתח את המרכיבים הרגולטוריים המעורבים. גישות מרובות לפקח ולווסת אפופטוזיס ונמקרופטוזיס כגון שילוב השתקת גנים או מחקרי נוקאאוט עם ניסויים באמצעות מעכבים תרופתיים חיוניים לאימות התרומה של מסלולים ספציפיים.

Feoktistova M, Wallberg F, Tenev T, Geserick P, Leverkus M, Meier P. טכניקות להבדיל בין אפופטוזיס לנמק. [PMID: 27037077]

Krysko DV, Vanden Berghe T, Parthoens E, D'Herde K, Vandenabeele P. שיטות להבחין בין אפופטוטי לתאים נמקיים ולמדוד את הסליקה שלהם. [PMID: 18662577]

Tenev T, Bianchi K, Darding M, Broemer M, Langlais C, Wallberg F, Zachariou A, Lopez J, MacFarlane M, Cain K, Meier P. The Ripoptosome, פלטפורמת איתות המתאספת בתגובה ללחץ גנוטוקסי ואובדן IAP . [PMID: 21737329]

וולש CM. האתגרים הגדולים במוות והישרדות של תאים: אפופטוזיס לעומת נקרופטוזיס. [PMID: 25364712]


מה הם סוגי מוות של תאים?

ישנם שני סוגים של מצבי מוות של תאים.

בואו לחפור ביתר פירוט.

הבדלים באפופטוזיס מול נמק זה לצד זה:

אפופטוזיס נֶמֶק
1. אפופטוזיס הוא מוות תאי "מתוכנת". נמק הוא מוות תאי "מוקדם".
2. התהליך שלו מופעל על ידי תנאים פיזיולוגיים או פתולוגיים ללא אובדן רמות ATP מכיוון שהוא דורש אנרגיה לביצועו. התהליך מופעל על ידי רעלים, היפוקסיה חמורה, תוקפנות מסיבית וכל מצב אחר הגורם לירידה ב- ATP.
3. במהלך הנמק, ה- DNA פורץ לשברים לא סדירים אקראיים. הכרומטין אינו נשבר אלא מתעבה לגופים אפופטוטיים.
4. הוא משפיע על קבוצת תאים נרחבת זה משפיע רק על תאים מבודדים.
5. זהו תהליך פיזיולוגי טבעי. אמנם זהו תהליך פתולוגי הנגרם על ידי גורמים חיצוניים כגון רעלים, פציעות וזיהומים.
6. מבחינה היסטולוגית הוא מאופיין על ידי עיבוי או הצטמקות של אברוני התא הנמצאים בציטופלזמה. בנמק, אברונים מתפרקים כתוצאה מבצקת. אברונים בתא נמק אינם מתפקדים לאחר מות התא.
7. דימום ממברנת פלזמה מתבונן ללא אובדן שלמות. תקינות הממברנה פוגעת.
8. המאפיין הגדול ביותר של מצב מוות זה הוא שהוא יכול להגביל דלקת מתרחשת תגובת יתר. זה יכול לגרום לתגובה דלקתית משמעותית.
9. זהו מסלול תלוי caspase. זהו מסלול בלתי תלוי ב- caspase.
10. היווצרות של גופים אפופטוטיים עם הפגוציטוזיס שלאחר מכן או נמק משני הרס והתפרקות תאים
11. לא דלקת ולא נזק לרקמות הנגרמות מאפופטוזיס. תגובה דלקתית משמעותית המיוצרת על ידי מערכת החיסון של הגוף עם נמק. זה יכול לגרום לנזק לרקמות.

האם מוות של תאים הוא תופעה טבעית? כן, מוות תאים הוא תופעה טבעית. יתכן שאחריו יתבצע ההליך הטבעי שבו התא מת ומתגובה על ידי אחד חדש. או שאפשר לעקוב אחריו כמה גורמים חיצוניים כגון פציעה, מחלה או מוות של האורגניזם.

צפה בסרטון הקשור לאפופטוזיס מול נמק:


מה ההבדל בין אפופטוזיס לנמקרופטוזיס?

קרא תשובה מעמיקה כאן. השאלה היא גם, מה ההבדל העיקרי בין נמק לאפופטוזיס?

אפופטוזיס לעומת. נֶמֶק. ואילו אפופטוזיס היא צורה של מוות תאי המופעל בדרך כלל על ידי תהליכים נורמליים ובריאים בתוך ה גוּף, נֶמֶק הוא מוות של תאים המופעל על ידי גורמים חיצוניים או מחלות, כגון טראומה או זיהום.

אפשר גם לשאול, מה ההבדל בין אפופטוזיס לפירופטוזיס? אפופטוזיס היא צורה של מוות תאי בתיווך קספאז עם תכונות מורפולוגיות מסוימות ותוצאה אנטי דלקתית. פירופטוזיס הוא מסלול של מוות תאי שמטבעו גורם לדלקת. טכניקות רבות שימשו למדידת מאפיינים ספציפיים הקשורים למוות של תאים.

מכאן, האם אפופטוזיס ואוטופגיה זה אותו דבר?

אפופטוזיס מתרחשת בתגובה להתפתחות רקמות תקינה ובמקרים בהם התא בוחר להרוג את עצמו אם אינו יכול להציל את עצמו ממחלות קשות. אוטופגיה הכוונה לתהליך שבו התא מבזה את המבנים הפנימיים שלו באמצעות ה'קיבה 'שלו, דבר המכונה ליזוזום.

האם אפופטוזיס גורם לדלקת?

אפופטוזיס, בניגוד לנמק, אינו מזיק למארח ו עושה לא לעורר כלום דַלַקתִי תְגוּבָה. האירוע העיקרי שמוביל ל דַלַקתִי מחלה היא נזק לתאים, הנגרם כתוצאה מפגיעה כימית/פיזית, חמצון או רעב.


מבוא

כבר זמן רב נטען כי מוות תאים מתוכנת (PCD) ממלא תפקידים קריטיים בפיתוח ותחזוקה הומאוסטטית של כמעט כל רקמה בגוף. אפופטוזיס הוא ה- PCD המאופיין ביותר עד כה, אך לאחרונה מנגנונים כגון נקרופטוזיס, פירופטוזיס ופרופטוזיס תוארו כמסלולים למוות של התא. התפקידים של מסלולים כאלה בהתפתחות, הומאוסטזיס ומחלות מתגלים כמוקד מחקר מרגש.

בעשורים האחרונים ייחסו מחלות המאופיינות במוות תאים חריג לאפופטוזיס. כעת מתברר כי הדרך שבה תא מת היא בעלת חשיבות להתקדמות המחלות. ניתן לתאר אפופטוזיס כדרך "נקייה" לתא למות. תאים אפופטוטיים מצטמצמים לגופים אפופטוטיים שמוסרים על ידי תאים פגוציטים תושבים. ברוב הנסיבות, כפי שיפורט להלן, אפופטוזיס שקט אימונולוגית והפעלתו אינה מקדמת תגובה דלקתית או חיסונית אוטומטית משמעותית [1,2,3,4,5,6,7]. מוות תאים אפופטוטי הוא אידיאלי לפיכך לניקוי תאים שאינם מתפקדים או שאינם תקינים מבלי לעורר תגובה חיסונית, ובכך לשמר את התקינות ההומאוסטטית. צורות אחרות של PCD, כולל נקרופטוזיס ופירופטוזיס, הן אמצעי הרבה יותר "מלוכלך" למטרה. הן נקרופטוזיס והן פירופטוזיס גורמים ל"התפרצות "של קרום הפלזמה ושחרור אחר כך של התוכן התוך -תאי למיקרו -סביבה הסובבת. התוכן התוך תאי מורכב ממגוון מולקולות המקדמות תגובות פרו-דלקתיות ממערכת החיסון. לכן, בעוד שאפופטוזיס בדרך כלל אנטי דלקתית, נקרופטוזיס ופירופטוזיס מעוררים דלקת [8,9,10].

מחלות הכוללות טרשת עורקים ופגיעה באיסכמיה - איחוד מחדש לאחר השתלת איברים מוצקים מאופיינים במוות תאים והפעלה דלקתית. באופן דומה, מחלות ניווניות כגון מחלת אלצהיימר (AD) ומחלת פרקינסון (PD) מאופיינות גם הן במוות עצבי ורמות מופרזות של נוירו -דלקת. במצבים נוירודגנרטיביים כאלה, קווים בין אפופטוזיס לצורות אחרות של מוות של תאים כגון נקרופטוזיס אינם מוגדרים בבירור. מכיוון שהמנגנונים המדויקים השולטים במוות של נוירונים במחלות אלה נותרו חמקמקים, הוא מספק מערכת מסקרנת לחקר יחסי הגומלין בין צורות שונות של מוות תאי ותוצאות חיסוניות נלוות. מחקרים רבים הצביעו על נוירו -דלקת לא רק כתוצאה ממוות תאי, אלא גם כמנגנון משוב המקדם פינוי נוירונים חריג נוסף [11,12,13]. בסקירה זו, אנו מתמקדים ביחסי הגומלין בין המנגנונים האפופוטוטיים והנקרופטוטיים של מוות תאים וההשפעה שיש להם על הפעלת החיסון הן בהגדרות הפיזיולוגיות והן בפתולוגיות תוך התמקדות ספציפית בתנאים נוירודגנרטיביים. יתר על כן, אנו מפרטים את הפוטנציאל הטיפולי הקיים מהאפנון של מסלולי מוות תאים אלה בתחום המחלות החריפות והפתולוגיות הכרוניות.


להבדיל בין אפופטוזיס, נקרופטוזיס, אוטופגיה ופרופטוזיס

מוות של תאים יכול להיגרם על ידי גורמים חיצוניים כגון זיהום או טראומה ותהליך שנקרא נקרוזיס. מצד שני, מוות תאי יכול להיות מתווך על ידי תוכניות תוך -תאיות ובמקרים אלה אנו מדברים על מוות תאי מתוכנת.

מהם הסוגים השונים של מוות תאים מתוכנת?

כשאנחנו מדברים על מוות תאים מתוכנת אנחנו בדרך כלל חושבים על …

זירוז האפופטוזיס מוביל לשינויים תאיים אופייניים ולבסוף למוות (ראה כיצד למדוד אירועים אפופטוטיים מוקדמים). שינויים אלה כוללים הדחה, התכווצות תאים, פיצול גרעיני, עיבוי כרומטין ופיצול DNA כרומוזומלי. יתר על כן, מתרחשים שינויים המשפיעים על הממברנה, הגרעין, הציטופלזמה והמיטוכונדריה. אפופטוזיס כרוך במפל מורכב של תגובות המווסתות על ידי פרוטאזות ספציפיות הנקראות caspases (ראה Caspases כיעדים פרמצבטיים - כיצד ניתן לבצע בדיקת מעכבים?), וכתוצאה מכך השפלה של ה- DNA. תהליכים אפופטוטיים נחקרו במגוון רחב של מחלות. אפופטוזיס מוגזם גורם לאטרופיה, בעוד שכמות לא מספקת גורמת להתפשטות תאים בלתי מבוקרת, כמו סרטן.

סוג בולט למדי של מוות תאי מתוכנן מיוצג על ידי …

Autophagy מתאר את המנגנון הקטבולי הבסיסי שבמהלכו התאים פוגעים ברכיבים סלולריים לא מתפקדים ומיותרים (ראה כיצד לתפעל ולמדוד Autophagy). תהליך זה מונע על ידי פעולת הליזוזומים ומקדם הישרדות בתקופות רעב, שכן ניתן לשמר את רמת האנרגיה התאית. במהלך אוטופגיה נוצרים אוטופגוזומים, אברונים המוקפים בממברנות כפולות ואשר מכילים את רכיבי הסלולר שיש לפרק. היווצרות האוטופגוזום נגרמת על ידי סוג 3 פוספוינוזיטיד-3-קינאז, Atg 6 (גן הקשור לאוטופגיה) ושינויים ביוביקוויטין או דמוי אוביקוויטין של חלבוני המטרה. לאחר מכן, autophagosomes נסחרים דרך הציטוזול של התא ולבסוף מתמזגים עם ליזוזומים ליצירת אוטוליזום. לאחר היתוך זה המטען מתפורר על ידי הידרוליזות ליזוזומליות. אוטופגיה מוגזמת מביאה למוות תאים ותהליך שיכול להיות מובחן מבחינה מורפולוגית מאפופטוזיס.

אך ישנם סוגים פחות מוכרים של מוות תאים מתוכנת, כגון …

פרופטוזיס

תהליך זה מופעל על ידי הצטברות תלויה בברזל של ROS קטלני בתאים. זה יכול להיגרם על ידי למשל erastin החוסם את ספיגתו הסלולרית של ציסטין ובכך חוסם את מנגנון ההגנה הנוגדת חמצון תוך -תאי על ידי הגבלת ייצור הגלוטתיון התאי (GSH), נוגד החמצון התאי העיקרי. ייצור ה- ROS תלוי ברזל מכיוון שניתן לצמצם את הצטברותו ומוות התאים על ידי chelator ברזל deferoxamine (ראה Ferroptosis – והדרך לעכב אותו).

נקרופטוזיס

נקרופטוזיס היא אכן צורה מתוכנתת של נמק. כמו בכל סוגי התהליכים הנמקיים, התאים נפתחים ודולפים את תוכנם לסביבה הבין תאית. בניגוד לנמק, דליפת הממברנה במהלך נקרופטוזיס מוסדרת על ידי התא. נקרופטוזיס תוארה היטב כתהליך התאבדות תאי ולא אפופטוטי, המייצג מנגנון הגנה ויראלי. יתר על כן, הוא ממלא תפקיד במחלות דלקתיות כגון דלקת בלבלב ומחלת קרוהן.

כלים להבדיל בין אפופטוזיס, נקרופטוזיס, אוטופגיה ופרופטוזיס

מיקוד ביולקולות השיקה לאחרונה קבוצת תרכובות שידוע כי הן מעכבות באופן סלקטיבי את אחד מארבעת סוגי המוות המתוכנת של תאים שתוארו לעיל.

אם אתה מעוניין לאשר השערה שהתאים עוברים תגובה מסוימת עקב מנגנון "השערה" ומעכבים אלה יכולים להועיל לך מאוד!


גילוי פירופטוזיס

פירופטוזיס היא צורה דלקתית תלויית caspase של נמק מתוכנת המתרחשת כתגובה לזיהום מיקרוביאלי. מבחינה מורפולוגית, תאים פירופטוטיים מציגים נפיחות של תאים ותמוגה קרום פלזמה מהירה. ניתן ללמוד פירופטוזיס על ידי הסתכלות על הפעלת קספאז, מחשוף גזדרמין D, או על ידי עיכוב או סילוק מרכיבי מפתח של המסלול הפירופטוטי.

מרכיבי מפתח במסלול הפירופטוטי

חֶלְבּוֹןפוּנקצִיָהתפקיד בפירופטוזיס
כספייס 1Caspase דלקתי, מופעל על ידי חלבוני חיישן וחומרים דלקתייםמלטף גזדרמין ד
Caspase 11 (עכבר) או
Caspase 4 ו- 5 (אנושי)
Caspases דלקתי, מופעל על ידי פוליסכרידים חיידקייםמלטף גזדרמין ד
גזדרמין דמבוקע על ידי caspases 13–15 מבצע פירופטוזיס

פעילות כספאס

Caspases פעילים נבקעים מצורותיהם הפרו-caspase הלא פעולות במהלך פירופטוזיס. ניתן לזהות מחשוף כספאס באמצעות כתם מערבי, באמצעות נוגדן ספציפי של קספאס.

גולת הכותרת של המוצר

תיאור: ארנב חד שבטיים

יישומים: כתם מערבי, IHC

תמונה: נוגדן בדילול 1/1000. נתיב 1, lysate תא RAW 164.7 לא מטופל. נתיב 2, תאי RAW 146.7 שטופלו בליפופוליסכריד.

אף על פי ש caspases פעילים נחצבים, התבוננות במחשוף caspase בלבד אינה מהווה הוכחה להפעלת caspase, ויש להשתמש גם בשיטות אחרות לאישור פירופטוזיס. ניתן לזהות הפעלה של Caspase ישירות באמצעות מבחני הפעלה של caspase.

גולת הכותרת של המוצר

סוג דוגמה: תמצית רקמות, תא ליזאט

תמונה: טיטרציה של caspase 1, רקע מופחת

גזדרמין ד

פירופטוזיס כרוך במחשוף של gasdermin D (53 kDa), וכתוצאה מכך שבר N-מסוף של 30 kDa, זוהה על ידי כתם מערבי.

אנו ממליצים להשתמש בפוליקלונל ארנב אנטי-גזדרמין D (ab155233), שמזהה את האזור המסוף N של גזדרמין D.

עיכוב פירופטוזיס

גילוי תלות ב- caspase 1, 11, 4 או 5 חיוני להבחין בין מוות תאים פירופטוטי לבין צורות אחרות של נקרופטוזיס ואפופטוזיס. לקבוע אם מוות תאים עדיין מתרחש לאחר אבלציה של caspases אלה, על ידי עיכוב כימי או באמצעות מודלים מהונדסים.

ניתן לסלק את פעילות Caspase 1 על ידי עיכוב כימי עם z-YVAD-fmk (ab141388).


מת או מודלק

מוות של תאים הוא תהליך מוסדר ביותר. שאל כל חולה סרטן או שבץ. במקרה הראשון, מעט מדי מוות של תאים גורם לבעיות, בשני זה יותר מדי מוות של תאים שעושה את הנזק. בכל יום, כ -100 מיליארד (!) תאים מתים בגופך ובכל יום כל התאים האלה מוחלפים. כל יום אתה מת מעט ואף פעם לא שמת לב.

רוב אותם תאים מתים על ידי תהליך שנקרא אפופטוזיס צורה מתוכנתת של מוות תאי. כל תא מתוכנת מבחינה גנטית לעבור אפופטוזיס, רצף אירועים מתוזמרים המובילים לתאי המוות, כאשר התא נגרם נזק פנימי בלתי הפיך או מקבל גירוי חיצוני מסביבתו. האות החיצוני למות ניתן כאשר תא נדבק, למשל, בנגיף, הזדקן או מיותר או נעקר ממקומו הרגיל בגוף. לתא אומרים בעצם להתאבד בשקט, לפרק את עצמו ולאפשר למחזר את שרידיו. התאים מצוידים ב'קולטני מוות ', בני משפחת העל TNFa, המקבלים את אות המוות.

כפי שצוין לעיל, אפופטוזיס יכול להתעורר גם באופן מהותי. כאשר למשל, הגנום של התא או האברונים החיוניים של תא ספגו נזק בלתי הפיך רצף אירועים מוביל לשחרור חלבונים רעילים מהמיטוכונדריה, כגון ציטוכרום. ג ו- SMAC, המעוררים את התא לעבור אפופטוזיס ולהסיר את עצמו מהאוכלוסייה.

אפופטוזיס חיצוני לעומת מהותי (תמונה מאת המחבר)
אפופטוזיס היא צורה שקטה ומכובדת של מוות תאי שאינו מעורר תגובה דלקתית. אפופטוזיס תלוי בהפעלה רציפה של caspases משפחה של פרוטאזות ציסטאין. בחלק העליון של השרשרת נמצאים caspases היוזמים (caspase-8 ו- -10 לאפופטוזיס המושרה על ידי קולטן מוות, caspase-9 לאפופטוזיס המופעל באופן מהותי), בתחתית caspases התליין (caspase-3, -6 ו- -7) המפרקים את התא. ניגודיות לאפופטוזיס היא נמק צורה מבולגנת של מוות של תאים - שבהם תוכן התא נשפך לסביבה - שעושה תגובה דלקתית.

באופן מפתיע, נמק יכול לעקוב גם אחר תוכנית המקודדת גנטית, בדומה לאפופטוזיס. עם זאת, נמק מתוכנת, הידוע כיום בשם 'נקרופטוזיס', אינו תלוי בפעילות caspase, אלא בפעילות של קינאז: Receptor Interacting Protein Kinase 1 (RIPK1). RIPK1 מתפקד כיוזם המסלול, בעוד מספר קינאזות במורד הזרם (RIPK3 הבולטות ביותר) משמשות כבוחנים. אנחנו עדיין לא יודעים הרבה על נקרופטוזיס, אך ממצאים חדשים על צורה זו של מוות תאי מתפרסמים כמעט מדי יום. מה שאנו יודעים בוודאות הוא שפעילות caspase חיונית למניעתה. נקרופטוזיס מתרחשת רק בהיעדר פעילות קספאז (לסקירה חינם של כמה חברים שלי, ראו כאן).

ליזמים של אפופטוזיס תלויית קולטן מוות, caspase-8 ו- caspase-10, שניהם הוכחו כמבקשים ומבטלים את RIPK1 (נבדק על ידי כאן). לכן, אם caspases אלה מופעלים, RIPK1 אינו פעיל. ההפך הוא הנכון: כאשר הגן ל- caspase-8 נדחק בעכברים (לעכברים אין הגן ל- caspase-10), העובר החסר ב- caspase-8 מת ביום האחד עשר לאחר ההריון (Varfolomeev ואח '. 1998). זהו יום מכריע בהתפתחות העובר העכברי, מכיוון שבאותה תקופה זרימת הדם של העובר עצמה נכנסת לפעולה. בהיעדר פעילות caspase-8, האח וכלי הדם של העכברים העוברים אינם מצליחים להתפתח. ניסויים עם עכברי נוקאאוט מותנים, עכברים שחסרים להם רק caspase-8 ברקמות מסוימות, גילו כי פעילות caspase-8 חיונית גם להתפתחות המערכת החיסונית (ראו קאנג ואח '.).

כישלון זה של עוברים חסרי caspase-8 בהתפתחות, נובע לחלוטין מהפעילות של RIPK1 והיוצר שלה במורד הזרם RIPK3. לדפוק את אחד הגנים הללו יחד עם caspase-8 או את חלבון המתאם FADD (חיוני להפעלת caspase-8) והעכבר מתפתח בסדר גמור (כאן, כאן, כאן ופה רק האחרון, זה שאני ' m on, הוא בחינם). או לפחות זה מתפתח מעבר לשלב המכריע הזה, ביום 11 האחרון, שכן נוקאאוט של RIPK1 הוא קטלני בפני עצמו. ל- RIPK1 יש פונקציות בעד חיים וגם פרו-מוות, אך נוקאאוט של RIPK3 בטוח יחסית. עכברים חסרים ב- RIPK3 כמו גם ב- caspase-8 מתפתחים לאנשים בריאים יחסית. עדיין יש להם כמה בעיות, כמובן, caspase-8 ו- RIPK3 הם לא גנים חסרי תועלת לגמרי שאפשר פשוט להיפטר מהם. יש להם בעיות בהתמודדות עם זיהומים ויראליים, למשל, ותאי T שלהם מתרבים ללא בדיקה. יכול להיות שיש להם גם בעיות אחרות שעדיין לא צצו.

לפיכך, ל- caspase-8 יש תפקיד מכריע להישרדות בכיבוי RIPK1 ולמנוע ממנו לגרום לנמק. אך כיצד, אם כן, תא שבו caspase-8 מופעל אינו מת על ידי אפופטוזיס במקום זאת? איך הוא חי להתפתח לעכבר או לאדם בריא? Caspase-8 מופעל באמצעות דימריזציה שתי מולקולות של caspase-8 מופעלות בכוח ויוצרות קומפלקס פעיל. חלבון המתאם FADD שהוזכר לעיל הוא חיוני ליזום תהליך דימריזציה זה, אך עדויות אחרונות הראו כי ברגע שנוצרים כמה דימרים סביב מקבצים של FADD, יותר דימרים מסוג caspase-8 יכולים להיווצר ללא תלות ב- FADD. An important clue comes from the observation that caspase-8 does not only activate when it dimerises with itself to form a homodimer, but can also when it forms a dimer with its cousin, FLIP (FLICE-like Inhibitory Protein), to form a heterodimer. FLIP is similar to caspase-8 but has no protease activity, it is an inactive caspase homologue. The heterodimer is active, but has a restricetd substrate repertoire it cleaves the pro-apoptotic substrates of caspase-8 with very low efficiency, while it cleaves the non-apoptotic substrates of caspase-8 just as efficiently as the homodimer. I recently published a very readable review on the proliferative versus the apoptotic functions of caspase-8, find it here.

Apoptosis vs. Necroptosis vs. Survival (image by author)

Surely these are exciting times for the fields of cell death and inflammation! I will use this blog to review the latest findings in these fields, both by myself and by others. I hope to attract opinionated readers both inside and outside the fields and get some discussions going.


Similarities between Apoptosis and Necrosis

Ø Both apoptosis and necrosis are cell death pathways in organisms

Ø Both are characterized by profound membrane dysfunctions

Ø Both are characterized by mitochondrial dysfunctions

Ø In both apoptosis and necrosis, the DNA get fragmented

Ø The remnants of both apoptotic and necrotic cell death are phagocytosed

Ø Apoptosis and necrosis occurs both in plants and animals (mechanism varies)


Crashing the computer: apoptosis vs. necroptosis in neuroinflammation

Programmed cell death (PCD) plays critical roles in development, homeostasis, and both control and progression of a plethora of diseases, including cancer and neurodegenerative pathologies. Besides classical apoptosis, several different forms of PCD have now been recognized, including necroptosis. The way a cell dies determines the reaction of the surrounding environment, and immune activation in response to cell death proceeds in a manner dependent on which death pathways are activated. Apoptosis and necroptosis are major mechanisms of cell death that typically result in opposing immune responses. Apoptotic death usually leads to immunologically silent responses whereas necroptotic death releases molecules that promote inflammation, a process referred to as necroinflammation. Diseases of the nervous system, in particular neurodegenerative diseases, are characterized by neuronal death and progressive neuroinflammation. The mechanisms of neuronal death are not well defined and significant cross-talk between pathways has been suggested. Moreover, it has been proposed that the dying of neurons is a catalyst for activating immune cells in the brain and sustaining inflammatory output. In the current review we discuss the effects of apoptotis and necroptosis on inflammatory immune activation, and evaluate the roles of each cell death pathway in a variety of pathologies with specific focus on neurodegeneration. A putative model is proposed for the regulation of neuronal death and neuroinflammation that features a role for both the apoptotic and necroptotic pathways in disease establishment and progression.

הצהרת ניגוד אינטרסים

The authors declare that they have no conflict of interest.

דמויות

Ligated CD95 and TRAILR recruit…

Ligated CD95 and TRAILR recruit FADD via homotypic death domain (DD) interactions. FADD…

The immunogenic state of apoptotic…

The immunogenic state of apoptotic cells is in part dependent on macrophage efferocytosis.…

Here we present a putative…

Here we present a putative model for necroptosis and necroinflammation in conditions of…


צפו בסרטון: Prostate vs. Plants (יָנוּאָר 2022).