HÜCRE ÖLÜMÜ

HÜCRE ÖLÜMÜ
Prof.Dr. T. Ulutin
HÜCRE ÖLÜM TİPLERİ
1- Nekrotik hücre ölümü (Hasar yolu ile ölüm)
2- Apoptotik hücre ölümü (Programlı hücre ölümü)
3- Otofajik hücre ölümü
1. Hasar yolu ile ölüm ; NEKROZ
(mekanik hasar,oksijen yokluğu,toksik maddeler etkisi ile)
• Endoplazmik retikulumda , Golgi kompleksinde ve
mitokondriyumlarda şişme gözlenir.
• Hücre membranının su ve iyon transportu bozulur.
• Hücre şişer ve lizise uğrar.
• Nükleer kromatin dağılır.
• Özgün olmayan tarzda,rasgele DNA kırıkları olur.
• Dokuda enflamasyon oluşurur.
•
•
•
•
•
•
•
•
2. Hücre intiharı (programlı hücre
ölümü); APOPTOZ
Fizyolojik veya patolojik koşullarda
gözlenir
Hücre küçülür, sitoplazma
yoğunlaşır, büzülür
Komşu hücreler ile bağlantılar kopar
Hücre içi Ca+2 konsantrasyonu artar
Hücre iskeleti elementleri parçalanır
Nükleusta kromatin yoğunlaşır
piknotik görüntü ortaya çıkar
DNA , 180 - 200 bç veya katları
şeklinde nukleozomal bölgelerden
kırılır.
Enflamasyon gözlenmez.
HÜCRE NEDEN APOPTOZU SEÇER?
FİZYOLOJİK
Embriyonun Gelişimi
Doku Modellenmesi
İmmun Hücre Seleksiyonu
PATOLOJİK
Kronik viral hastalıklar
Nörodejeneratif hastalıklar
Tip I Diyabet
Ateroskleroz
Miyokard Enfarktüsü
Reperfüzyon hasarı
AIDS
Kanser
HÜCRE NEDEN APOPTOZU SEÇER?
1. Gelişim sürecindeki organizasyonun tamamlanması
için;
• Metamorfoz sırasında kurbağanın kuyruğunun
ortadan kalkması
• Fetusta parmaklar arasındaki perdenin kaldırılması
• Menstürasyon ile endometriyal hücre yıkımı
2. Organizma için zararlı bazı hücrelerin ortadan
kaldırılması için
• Virus ile enfekte olmus hücreler; sitotoksik T
hücreleri ile
• immun sistem hücreleri; hüresel bağışıklık
sistemleri
• DNA hasarı olan hücreler; p53 yolu
• Kanser hücreleri; kemoterapi ajanları ile
Apoptozun fazları
• Uyarılma fazı
• İşlem fazı
• Ortadan kaldırılma fazı
Apoptoz işlem adımları
X Hücre içinden veya dışından gelen ölüm sinyalinin
alınması
X Proteazların (Kaspaz) aktivasyonu
X Aktifleşen kaspazların hedef proteinleri yıkması,
hücre içi yapısal ve biyokimyasal değişimler
X Apoptotik cisimlerin oluşumu
X Apoptotik cisimlerin fagositozu
Hücre apoptoza nasıl karar verir?
1-Pozitif uyaranların kesilmesi ile
2-Negatif uyaranların alınması ile
• Hücre yüzey reseptörlerine bağlanan moleküller
• TNF
• Limfotoksin
• Fas ligandı (FasL)
• DNA hasarına neden olan faktörler
•
•
•
•
UV
x-ışınları
kemoterapi ajanları
serbest radikaller
APOPTOZ MEKANİZMALARI
MEKANİZMALARI
APOPTOZ
1- Hücre yüzeyindeki reseptörlere
bağlanan ölüm aktivatörleri tarafından
tetiklenen apoptoz;
Ölüm reseptörleri yolu
2- Hücre içinde oluşturulan sinyaller ile
tetiklenen apoptoz;
mitokondriyon yolu
Ölüm Reseptörleri Yolu
Ölüm reseptörü + Ligandı
Fas / Apo-1/ CD95 +FasL
TNFR
+ TNF
TRAILR + TRAIL / Apo2L
TRAILR-1 / DR4
TRAILR-2 / DR5
Fas (CD95); Fas ligand (FasL)
• İmmun yanıt sonrası aktif T
hücrelerinin,
• Virus ile enfekte olmuş hücrelerin,
• Patolojik hasarlı hücrelerin ,
ortadan kaldırılmasında bu mekanizma
çalışır
Mitokondriyon yolunu uyaran
sinyaller
•
•
•
•
•
•
•
•
Radyasyon, UV
Hücre içi reaktif oksijen radikallerinde artış
ATP/ADP ve NADPH’ın azalması
Hipoksi,
Ca iyon artışı
Büyüme faktör eksikliği
Antikanser ilaçları
DNA hasarlarına neden olan uyaranlar
Ölüm uyaranları ile mitokondriyondan
salınan faktörler;
• Sitokrom-c (Sit-c; Liu et al. 1996 ),
• AIF (Apoptoz indükleyici faktör. Susin et al. 1999),
• Smac/DIABLO ( Du et al. 2000 ; Verhagen et al.
2000),
• Endonukleaz G (Li et al. 2001 ).
•
•
•
•
Hücre içi reaktif oksijen radikallerindeki artış
ATP/ADP , NADPH’ın azalması
Bcl-2 transkripsiyon veya translasyonundaki hatalar
hücre DNA hasarları ile uyarılan hücrelerde
mitokondriyon membran permeabilitesi bozulur
*Sitokrom-c mitokondriyon membranından sitoplazmaya geçer
*Apaf-1 (apoptoz aktive edici faktör) ve kaspaz-9 ile birleşerek bir
kompleks oluşturur
*Sitokrom -c + Apaf -1 + kaspaz -9 Kompleksi :
APOPTOZOM
diger kaspazları aktive ederek hücreyi ölüme götürürler
Bcl-2 ailesi
• Mitokondriyon yolunun esas düzenleyici proteinleri
Mitokondriyon- ER- Nukleus membranına bağlı proteinler
Apoptozu ilerletenler (Ölüm aktivatörleri)
Bax, Bak, Bad, Bid, Bim,
BclXs,Noxa, Puma
Apoptozu engelleyenler (Yaşam aktivatörleri)
Bcl-2, BclXL, Mcl-1
Apoptozda Bcl-2 ailesinin işlevleri
• Por oluşumu
(mitokondriyondan sit-c ve diğer moleküllerin kaçışı)
Heterodimerizasyon (apoptozu uyaran ve engelleyen
proteinler arasında)
Kaspazların doğrudan etkisi
• Mitokondriyon proteinleri ile etkileşim
(por oluşturmak, mitokondriyon homeostazına katılmak)
• Oligomerizasyon
(zayıf seçici iyon kanalları oluşturmak)
Bcl-2 (B cell Lymphoma/leukemia-2)
• Mitokondrium, ER ve Nukleus membranına
yerleşik
• Antioksidan etki yolunda iş görür
(lipid peroksidasyonunu engeller )
• Bcl -2 eksikliğinin gözlendiği durumlar;
*Polikistik böbrek hastalıkları,
*Saç pigmentasyon anomalisi,
*IDDM,
*Normal embriyo gelisiminde
•
•
Apoptozda gözlenen sitoplazmik olaylar zincirine
Kaspaz ailesine ait enzimler (diğer adı ile sistein
proteazları)
•
ayrıca transglutaminazlar (TG) katılır. TG lar hücre
tomurcuklanmasında rol alırlar ( sitozolik proteinler
arasında glutamil -lizin bağlarının kurulmasında iş
görerek apoptotik cisimlerin ortaya çıkmasında rol
alırlar)
•
hücre içi kalsiyum iyonlarındaki artış ile aktifleşen
enzimler örnegin kaspazlar hücre iskeletinin
yıkılmasında etkendirler.
•
bir diğer aktiflenen enzim sistemide DNA
kırılmalarına neden olan endonukleazlardır.
Kazpaz ailesi;
• proteinleri Asp bölgesinden keserler
• ilk üyesi IL -1 β (Interleukin –Converting -Enzyme =ICE)
• proteolitik şelale oluştururlar
Sitoplazmik proteinlerin yıkımı
Nuklear DNA yıkımı
(Ca+2’e bağlı endonukleazlar ile oligonukleozom parçalar DNA kırıkları)
Kaspazların işlevlerine göre
sınıflandırılması
1. Başlatıcı kaspazlar ( kaspaz 2, 8, 9 ve 10 )
2. Etkili (efektör) kaspazlar ( kaspaz 3, 6 ve 7 )
3. Enflamatuvar kaspazlar ( kaspaz 1, 4, 5, 11,
12, 13 ve 14 )
Kaspazların Substratları
•Hücre döngüsü kontrolündeki proteinler
•Sitoiskelet proteileri
•Sitokin öncüleri
•Sinyal iletimindeki proteinler
•DNA metabolizmasına katılan proteinler
•RNA metabolizmasına katılan proteinler
•Transkripsiyon faktörleri
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Apoptozda morfolojik değişiklikler.
Sitoplazma yoğunluğu artar, hücre boyutu küçülür.
Hücre membranı kıvrıntılı bir şekil alır.
Hücre yüzeyindeki özel yüzey farklılaşaları (mikrovilli gibi )ortadan
kalkar,
Komşu hücreler ile bağlantılar kopar.
Hücre organalleri yapısal bütünlüklerini (morfolojik ) olarak korurlar.
Nukleus küçülür.Kromatin yoğunlaşor,piknotik görüntü alır.DNA
internukleozomal alanlardan kırılır, Endonuklear aktivitesi ile 180-200
baz çifti veya katları şeklinde ortaya çıkan DNA parçaları jel
elektroforezinde tipik merdiven bant şekli ortaya çıkar.Nukleus
parçalara ayrılır.
Hücre sitoplazması bir parça nukleus kırıntısınıda alarak
tomurcuklanır. Apoptotik cisimler ortaya çıkar.
Oluşan apaptotik cisimler makrofajlar veya komşu hücreler
tarafından fagosite edilirler.
Bu nedenle apoptotik hücre ölümünde enflamasyon gözlenmez.
• Apoptotik ve nekrotik ölüm arasındaki farklar
1- Apoptoz fizyolojik koşullarda veya bazen patolojik koşullarda
gözlenen programlı hücre ölümüdür.
Nekroz her zaman patolojik koşullarda,hücre hasarı sonucu
ortaya çıkan ölüm şeklidir.
2- Apoptozda hücre büzülmesi ve küçülmesi gözlenirken
Nekrozda hücre şişer ve boyutu artar.
3- Apoptozda hücre sitoplazmasının yoğunluğu artar,hücre
organelleri normal görünümlerini korurlar.
Nekrozda sitoplazma sulanır,organeller su alarak şişer
(Organellerde özellikle ER ve Golgide dilatasyonlar
belirgindir.)
4- Apoptozda hücre membranı yüzey farklılaşmalarını
kaybeder,büzülür ve kıvrıntılı görüntü alır.
Nekrozda hücre zarı ve organel membranlarında parçalanma
gözlenir.