Jenis sel kematian dan karakteristiknya



itu kematian sel itu adalah proses penghancuran komponen seluler yang dialami semua organisme hidup dalam berbagai tahap. Dalam semua organisme multiseluler harus ada keseimbangan optimal antara kematian sel dan proliferasi mereka.

Kematian sel terjadi oleh dua mekanisme utama: oleh nekrosis atau kematian sel yang tidak disengaja, dan oleh apoptosis atau kematian sel yang terprogram. Setiap mekanisme dikaitkan dengan morfologi sel tertentu.

Apoptosis atau kematian sel terprogram terdiri dari jalur yang sangat diatur oleh komponen genetik. Seringkali, ketika organisme mengalami kondisi patologis (penyakit degeneratif, misalnya), program apoptosis dapat diimplementasikan secara tidak benar, yang mengakibatkan kerusakan sel yang tidak semestinya..

Kematian sel yang terprogram adalah komponen penting dari jalur pengembangan dan homeostasis (kontrol antara kematian dan proliferasi sel) secara umum.

Nekrosis atau kematian sel yang tidak disengaja adalah tipe kedua dari kematian sel. Ini menyajikan perbedaan radikal jika kita membandingkannya dengan apoptosis. Fenomena ini terjadi ketika sel terkena lingkungan yang tidak menguntungkan atau ekstrem, yang mengakibatkan kerusakan pada struktur sel.

Indeks

  • 1 kematian sel yang diprogram atau apoptosis
    • 1.1 Perspektif sejarah
    • 1.2 Definisi
    • 1.3 Fungsi
    • 1.4 Karakteristik seluler apoptosis
    • 1.5 Aspek genetik
    • 1.6 Tidak dicairkannya apoptosis
  • 2 Kematian sel yang tidak disengaja atau nekrosis
    • 2.1 Definisi
    • 2.2 Karakteristik seluler nekrosis
    • 2.3 Mekanisme
  • 3 Perbandingan antara apoptosis dan nekrosis
    • 3.1 Perbedaan
    • 3.2 Bisakah kita membedakan antara apoptosis dan nekrosis?
  • 4 kematian sitotoksik
  • 5 Referensi

Kematian sel yang diprogram atau apoptosis

Perspektif sejarah

Pada tahun 1972 istilah apoptosis digunakan untuk pertama kalinya. Itu muncul dalam sebuah makalah ilmiah klasik yang ditulis oleh penulis Kerr, Wyllie dan Currie. Untuk Kerr et al., istilah apoptosis menggambarkan suatu bentuk morfologis yang khas dari kematian sel.

Meskipun fitur-fitur ini telah dirinci beberapa kali, penulis ini adalah yang pertama memberi nama pada fenomena tersebut.

Definisi

Organisme multiseluler terdiri dari banyak sel yang harus terhubung satu sama lain. Komunitas harus dijaga ketat, dan ini dicapai dengan membangun kontrol antara proliferasi sel baru dan penghapusan sel yang sudah ada.

Dengan cara ini, sel-sel yang karena berbagai alasan tidak lagi diperlukan mengalami semacam "bunuh diri" molekuler yang disebut apoptosis.

Kematian sel yang diprogram adalah fenomena fisiologis yang normal. Ini melibatkan eliminasi sel-sel tertentu yang dikendalikan. Mekanisme ini sangat penting untuk menjaga jaringan dewasa berfungsi dengan benar. Ini juga berperan dalam perkembangan embrio.

Fungsi

Pertahankan keseimbangan proliferasi

Tujuan utama kematian sel terprogram adalah untuk menjaga keseimbangan proliferasi sel. Sebagai contoh, dalam tubuh kita hampir 5 x 10 dihilangkan setiap hari11 eritrosit atau sel darah melalui kematian sel.

Lindungi sel

Selain itu, memungkinkan untuk membangun mekanisme perlindungan terhadap sel-sel yang berpotensi mempengaruhi organisme. Dalam kasus sel yang telah menjadi korban infeksi virus, mereka biasanya dihilangkan dengan kematian sel terprogram. Dengan demikian, virus tidak dapat terus menyebar di dalam host.

Kematian sel yang diprogram tidak hanya menghilangkan sel yang terinfeksi oleh patogen eksternal, tetapi juga mampu membuang sel-sel tubuh sendiri yang memiliki kerusakan pada bahan genetik. Dalam hal ini, sel-sel yang membawa mutasi yang berbahaya bagi organisme dihilangkan.

Dalam kasus di mana perkembangan sel-sel abnormal ini dapat berlanjut dan mekanisme kematian sel tidak bekerja, tumor dapat muncul dan perkembangan berbagai jenis kanker..

Mengkoordinasikan pengembangan embrio

Kematian sel yang terprogram memainkan peran penting dalam perkembangan embrio. Selama pembentukan yang sama, harus dihilangkan beberapa sel yang tidak perlu.

Misalnya, itu bertanggung jawab untuk menghilangkan jaringan dalam larva dalam organisme yang mengalami metamorfosis: larva dan amfibi. Selain itu, beberapa bentuk remaja ditandai dengan menghadirkan selaput di antara jari-jari, karakteristik kehidupan akuatik.

Ketika organisme menjadi dewasa, selaput ini menghilang, karena sel-sel yang menyusunnya mengalami peristiwa kematian sel yang diprogram. Secara umum, proses apoptosis membentuk ekstremitas manusia dan tikus: struktur berbentuk sekop berakhir dengan angka yang terbentuk dengan baik..

Selama pengembangan mamalia, kematian sel terprogram berpartisipasi dalam pembentukan sistem saraf. Ketika organisme berkembang, sejumlah besar sel saraf diproduksi, yang kemudian dihilangkan dengan kematian sel terprogram.

Neuron yang berhasil bertahan (hampir 50%) membangun koneksi yang benar dengan sel target. Ketika koneksi dibuat, sekresi serangkaian faktor pertumbuhan yang memungkinkan kelangsungan hidup sel dimulai, karena menghambat program kematian sel.

Karakteristik sel apoptosis

Selama kematian sel terprogram, sel menunjukkan fenotipe tertentu. Ciri pembeda pertama adalah fragmentasi DNA kromosom.

Dalam peristiwa ini terjadi kerusakan nukleosom, struktur yang dibentuk oleh DNA dan protein. Dengan kondensasi kromatin, nukleus pecah menjadi potongan-potongan kecil.

Saat proses berlangsung, sel secara signifikan mengurangi ukurannya. Pada akhirnya, sel pecah menjadi beberapa segmen yang dikelilingi oleh membran sel. Masing-masing potongan ini dikenal sebagai tubuh apoptosis.

Selanjutnya, sel-sel sistem kekebalan yang disebut makrofag bertanggung jawab untuk mengenali dan memfagositosis struktur yang sekarat ini.

Dengan demikian, "mayat" sel yang menderita apoptosis secara efektif menghilang dari organisme tempatnya - bertentangan dengan apa yang terjadi ketika sel mati karena cedera. Dalam skenario terakhir ini, sel-sel membengkak dan akhirnya lisis, meradang area yang dimaksud.

Selama apoptosis, kerusakan mitokondria terjadi, ditandai dengan pelepasan serangkaian molekul yang merangsang mekanisme kematian, seperti sitokrom c, protein Smac / Diablo, antara lain..

Aspek genetik

Regulasi ketat dari kematian sel terprogram terjadi berkat fungsi gen yang berbeda yang diatur.

Studi pertama yang terkait dengan mekanisme genetik apoptosis dilakukan di nematoda Caenorhabditis elegans. Dalam organisme ini, 3 gen yang terkait dengan eksekusi dan regulasi seluruh proses apoptosis diidentifikasi.

Pada mamalia, gen yang sangat mirip dengan nematoda ditemukan. Karena alasan ini, mereka adalah entitas yang sangat dilestarikan sepanjang evolusi.

Ced-3 adalah contoh keluarga yang dibentuk oleh lebih dari selusin protease (enzim dalam protein hidrolisis), yang dikenal sebagai caspases.

Selama acara kematian terprogram, caspases menghidrolisis lebih dari 100 protein yang ditemukan dalam sel tersebut. Di antara protein putih caspases kami menemukan inhibitor dari DNAases, yang menyebabkan pemecahan DNA dari inti sel.

Caspases juga bertanggung jawab atas kerusakan lembaran nuklir, yang menyebabkan fragmentasi nukleus dan sitoskeleton secara umum. Konsekuensi langsung dari semua peristiwa degradasi ini adalah fragmentasi sel.

Tidak ada apoptosis

Ada serangkaian rangsangan yang memicu mekanisme apoptosis. Stimulus ini bisa fisiologis atau patologis. Menariknya, tidak semua sel merespons dengan cara yang sama terhadap rangsangan.

Iradiasi dan obat-obatan yang digunakan untuk perawatan kanker (kemoterapi) menghasilkan apoptosis dari jalur yang disebut jalur p53-dependent.

Beberapa hormon, seperti kortikosteroid - hormon dari kelompok steroid dan turunannya - dapat menyebabkan jalur apoptosis pada beberapa sel. Namun, sebagian besar sel tidak terpengaruh oleh keberadaannya.

Kematian sel yang tidak disengaja atau nekrosis

Definisi

Kematian sel yang tidak disengaja atau nekrosis terjadi ketika sel terpapar pada lingkungan yang tidak menguntungkan yang menyebabkan kerusakan serius pada struktur sel.

Faktor-faktor ini yang menyebabkan trauma termasuk suhu yang sangat tinggi atau sangat rendah, kadar oksigen abnormal, paparan racun, paparan metabolit oksigen reaktif, kekurangan nutrisi, kadar pH abnormal, antara lain..

Kondisi medis yang berbeda melibatkan nekrosis, termasuk penyakit neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer, penyakit Huntington, penyakit Parkinson, sklerosis lateral amyotrophic dan epilepsi..

Meskipun proses nekrotik terlibat dalam berbagai kondisi medis, mekanisme setelah kejadian belum sepenuhnya dijelaskan. Secara historis, nekrosis dianggap sebagai reaksi kacau yang menghancurkan sel.

Namun, bukti saat ini diperoleh dari organisme Caenorhabditis elegans dan Drosophila telah mempertanyakan "dogma" ini.

Jenis sel yang berbeda yang mengalami nekrosis menunjukkan karakteristik seluler morfologis yang sangat spesifik dalam menanggapi lesi, menunjukkan bahwa ada program eksekusi pusat nekrosis.

Kompresi lengkap dan terperinci dari proses nekrotik dapat menghasilkan pengembangan metodologi baru untuk mengendalikan penyakit yang melibatkan kematian sel nekrotik.

Karakteristik seluler nekrosis

Seperti pada apoptosis, nekrosis memiliki ciri morfologi yang khas. Selain itu, ini sangat berbeda dari yang kita amati dalam sel yang mati oleh rute apoptosis.

Kematian disertai dengan peradangan yang signifikan dalam sel, pembentukan vakuola di sitoplasma, distensi retikulum endoplasma, pembentukan lepuh di sitoplasma, kondensasi mitokondria, disagregasi dan pelepasan ribosom, pecahnya membran, lisosom yang meradang dan rusak antara lain.

Nekrosis adalah proses "pasif", karena tidak memerlukan sintesis protein tambahan, kebutuhan energi yang diperlukan untuk terjadi adalah minimal dan tidak memiliki mekanisme homeostatik pengaturan tambahan.

Mekanisme

Lesi yang disebabkan oleh sel nekrotik dapat dimediasi oleh dua mekanisme utama: gangguan pasokan energi dan kerusakan langsung pada sel karena faktor-faktor yang disebutkan di atas..

Perbandingan antara apoptosis dan nekrosis

Perbedaan

Kontrol prosesSecara komparatif, apoptosis adalah proses aktif yang sangat terkontrol, sedangkan nekrosis adalah proses toksik di mana sel adalah korban pasif dari mode kematian yang tidak bergantung pada energi. Seperti yang kami sebutkan, bukti saat ini mempertanyakan non-regulasi nekrosis.

Lokasi kematian: Biasanya, apoptosis terjadi dalam sel tunggal atau dalam kelompok sel kecil, sedangkan nekrosis terletak dalam kontinum sel.

Keadaan membran plasma: pada apoptosis, membran sel tetap utuh dan sitoplasma mempertahankan tubuh apoptosis. Pada nekrosis, membran plasma rusak dan sitoplasma dilepaskan.

Proses inflamasi: pada apoptosis tidak ada jenis peradangan yang diamati, sementara inflasi adalah salah satu fitur nekrosis yang paling mencolok. Hilangnya membran dan integritas seluler mengirimkan sinyal kemotaksis yang merekrut agen seluler yang terkait dengan proses inflamasi.

Dapatkah Anda membedakan antara apoptosis dan nekrosis?

Apa itu tergantung pada apakah sel mati oleh apoptosis atau oleh nekrosis? Berbagai faktor yang terlibat dalam keputusan ini, termasuk sifat sinyal kematian, jenis jaringan yang dimaksud, keadaan perkembangan organisme, antara lain.

Menggunakan teknik histologi konvensional, tidak mudah untuk membedakan antara jaringan yang mati oleh apoptosis atau oleh nekrosis. Hasil morfologis dari kematian yang dihasilkan oleh jalur nekrotik dan jalur apoptosis berbeda dalam beberapa aspek dan tumpang tindih dalam aspek lainnya..

Bukti menunjukkan bahwa apoptosis dan nekrosis mewakili ekspresi morfologis dari jalur biokimia bersama yang disebut apoptosis-nekrosis berkelanjutan. Sebagai contoh, dua faktor ikut serta dalam konversi jalur apoptosis menjadi nekrosis: penurunan ketersediaan caspases dan ATP di dalam sel..

Kematian sitotoksik

Pada organisme multiseluler ada beberapa tipe sel khusus yang dimiliki oleh sistem kekebalan - atau sekresi yang dihasilkannya - yang beracun bagi sel-sel lain..

Sel-sel ini bertanggung jawab untuk memulai jalur yang bertanggung jawab atas penghancuran sel target (yang dapat berupa sel yang terinfeksi oleh patogen atau sel kanker). Namun, penulis lebih suka untuk tidak memasukkan salah satu dari dua kategori yang disebutkan (nekrosis atau apoptosis), karena tidak terjadi melalui mekanisme spesifik.

Ambil kasus spesifik kematian sel yang dimediasi oleh tipe sel yang disebut limfosit T CD8+ sitotoksik Dalam contoh ini, sel menggabungkan aspek-aspek kematian sel yang tidak disengaja dan terprogram.

Referensi

  1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, A.D., Lewis, J., Raff, M., ... & Walter, P. (2013). Biologi sel esensial. Ilmu Garland.
  2. Cooper, G.M., Hausman, R.E., & Hausman, R.E. (2000). Sel: pendekatan molekuler. Washington, DC: Pers ASM.
  3. Elmore, S. (2007). Apoptosis: ulasan kematian sel yang diprogram. Patologi toksikologis, 35(4), 495-516.
  4. Ross, M. H., & Pawlina, W. (2006). Histologi. Lippincott Williams & Wilkins.
  5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). Kematian karena nekrosis. Malapetaka yang tak terkendali, atau ada ketertiban di balik kekacauan itu?. Laporan EMBO, 3(7), 604-9.