Ako dôjde k tomu, že bunka samu seba zlikviduje? Apoptóza
Bunky majú zabudovaný mechanizmus na "samozničenie", ktorý je kľúčový pre správne fungovanie a prežitie celého organizmu. Tento proces sa nazýva apoptóza, alebo programovaná bunková smrť. Je to riadený, kontrolovaný proces, ktorý sa líši od nekontrolovanej bunkovej smrti (nekrózy), ktorá nastáva pri vážnom poškodení bunky a často vedie k zápalu.
Apoptóza je pre organizmus nesmierne dôležitá z viacerých dôvodov:
Vývoj a formovanie tkanív: Počas embryonálneho vývoja apoptóza odstraňuje nepotrebné bunky, napríklad bunky medzi prstami, aby sa vytvoril ich definitívny tvar.
Odstraňovanie poškodených alebo infikovaných buniek: Ak je bunka infikovaná vírusom alebo má poškodenú DNA (čo by mohlo viesť k rakovine), apoptóza ju zlikviduje, aby sa zabránilo šíreniu poškodenia.
Udržiavanie homeostázy (rovnováhy): Apoptóza pomáha udržiavať správny počet buniek v tkanivách. Napríklad, po ukončení laktácie sa prsné žľazy zmenšia, pretože mnohé bunky podstúpia apoptózu.
Ako dôjde k tomu, že bunka samu seba zlikviduje?
Apoptóza prebieha prostredníctvom zložitých molekulárnych dráh, ktoré sa aktivujú vnútri bunky. Kľúčovú úlohu v tomto procese zohrávajú enzýmy nazývané kaspázy, ktoré fungujú ako "popravčie" proteíny, štiepiace iné proteíny v bunke a vedúce k jej organizovanému rozpadu.
Existujú dva hlavné spôsoby, ktorými sa apoptóza spúšťa:
1. Vnútorná (mitochondriálna) cesta apoptózy: Príkaz zvnútra bunky
Táto cesta sa aktivuje, keď vnútri bunky nastane vážne poškodenie alebo nerovnováha, a je akýmsi "vnútorným kontrolným systémom". Je to ako keby bunka sama vyhodnotila, že je príliš poškodená na prežitie alebo že by mohla ohroziť celý organizmus.
Spúšťače zvnútra:
Poškodenie DNA: Ak je DNA bunky poškodená (napríklad vplyvom UV žiarenia, toxínov alebo mutácií) a nedá sa opraviť, bunka aktivuje apoptózu, aby zabránila šíreniu chybných génov.
Oxidačný stres: Nadmerné množstvo voľných radikálov môže poškodiť bunkové komponenty a spustiť apoptózu.
Chybné proteíny: Ak sa v bunke hromadia zle poskladané alebo nefunkčné proteíny.
Nedostatok rastových faktorov: Bunky potrebujú špecifické signály na prežitie a rast. Ich nedostatok môže viesť k apoptóze.
Mechanizmus:
Vnútorná cesta je primárne regulovaná mitochondriami, ktoré sú kľúčové pre produkciu energie.
Pri aktivácii sa z mitochondrií uvoľní proteín nazývaný cytochróm c do cytoplazmy.
Cytochróm c sa tam spojí s inými molekulami a vytvorí komplex nazývaný apoptozóm, ktorý aktivuje iniciačné kaspázy (napr. kaspázu-9).
Tieto iniciačné kaspázy potom aktivujú "výkonné" kaspázy (napr. kaspázu-3), ktoré začnú štiepiť dôležité bunkové proteíny, čo vedie k zmršťovaniu bunky, kondenzácii DNA a jej rozpadu na malé, membránou obalené apoptotické telieska. Tieto telieska sú následne pohltené inými bunkami (fagocytmi) bez vyvolania zápalu.
2. Vonkajšia (receptorová) cesta apoptózy: Príkaz zvonka organizmu
Táto cesta sa spúšťa, keď bunka dostane signál na smrť od iných buniek v organizme, čo je kľúčové pre imunitný systém a kontrolu nádorových buniek.
Spúšťače zvonka:
Signály z imunitného systému: Napríklad cytotoxické T-lymfocyty (druh bielych krviniek) môžu rozpoznať infikované alebo rakovinové bunky a navodiť ich apoptózu uvoľnením špecifických molekúl.
Ligandy smrti: Niektoré bunky produkujú "ligandy smrti" (napr. Fas ligand alebo TNF – tumor necrosis factor), ktoré sa viažu na špecifické receptory smrti na povrchu cieľovej bunky.
Mechanizmus:
Keď sa ligand smrti naviaže na receptor smrti na povrchu cieľovej bunky, aktivuje sa signálny komplex, ktorý priamo aktivuje iniciačné kaspázy (napr. kaspázu-8).
Tieto kaspázy opäť spúšťajú kaskádu výkonných kaspáz, vedúcich k rozpadu bunky.
Môže k tomu bunka dostať príkaz aj zvonka – napríklad od protirakovinovej potraviny alebo z nejakého kontrolného systému organizmu?
Kontrolné systémy organizmu: Celý organizmus má sofistikované kontrolné mechanizmy na sledovanie stavu buniek. Imunitný systém je toho skvelým príkladom – neustále monitoruje bunky tela a odstraňuje tie, ktoré vyzerajú podozrivo (napr. premenili sa na rakovinové) alebo sú infikované. Takže T-lymfocyty a iné imunitné bunky môžu v podstate "vydať príkaz" na apoptózu.
Protirakovinové potraviny: Je to fascinujúca oblasť výskumu. Mnoho zložiek nájdených v ovocí, zelenine a bylinkách (napr. sulforafan z brokolice, kurkumín z kurkumy, antokyány z bobuľového ovocia) preukazuje v laboratórnych štúdiách schopnosť indukovať apoptózu v rakovinových bunkách, zatiaľ čo zdravé bunky neovplyvňujú. Tieto látky môžu pôsobiť rôznymi mechanizmami, napríklad:
Zvýšením oxidačného stresu špecificky v rakovinových bunkách.
Narušením signalizačných dráh, ktoré rakovinové bunky využívajú na prežitie.
Aktiváciou kaspázovej kaskády.
Modifikáciou génovej expresie, ktorá potláča rast nádoru a podporuje bunkovú smrť.
Apoptóza je teda absolútne kľúčová pre naše zdravie a prežitie.