Vol.12, No 1, 2005 pp. 6 - 11
UC 612.013
APOPTOSIS: PROGRAMMED CELL DEATH
AND ITS CLINICAL IMPLICATIONS
Goran Bjelaković1, Aleksandar
Nagorni1,
Marija Bjelaković2, Ivanka Stamenković1,
Rade Arsić1, Vuka Katić3
1Department
of Internal Medicine-Gastroenterology and Hepatology, 2Institute
of Anatomy, 3Institute of Pathology,
Medical Faculty, Niš,
Serbia and Montenegro
E-mail: goranb@junis.ni.ac.yu
Summary. The fact that cell death is not ultimately a bad thing
came as a surprise to many researchers. Physiological cell death has
been
observed in various multicellular organisms. Apoptosis or programmed
cell
death is the predominant form of physiological cell death by which the
organism eliminates unnecessary or damaged single cells. It is a major
component of normal development and disease. Apoptosis is characterized
by membrane blebbing, shrinkage of the cell, nuclear fragmentation and
chromatin condensation. Organelles are preserved almost intact. Cell
surface
molecules change to assure that apoptotic cells will be immediately
recognized
and engulfed by neighboring cells or phagocytes leading to little or no
inflammation. A wide variety of physiological and pathological stimuli
can initiate apoptosis. They act via receptor mechanisms, through
biochemical
agents, or cause DNA and cell membrane damage. Death receptors that
initiate
apoptosis include the Fas receptor and the TNF receptor systems. After
an appropriate stimulus, the first stage of apoptosis or "decision
phase"
is the genetic control point of cell death. This is followed by the
second
stage or "execution phase", which is responsible for the morphological
change in apoptosis. The third stage is engulfment of the dying cell
followed
by degradation of the engulfed cell DNA. There are two overlapping
signaling
pathways leading to apoptosis, termed the intrinsic and extrinsic
pathways.
In the intrinsic, various stimuli, such as oxidative stress, lead to
mitochondrial
dysfunction and the release of pro-apoptotic factors. Ligand binding to
cell surface death receptors, such as Fas, activates the extrinsic
pathway.
During the last decades the molecular mechanisms involved in disordered
apoptosis were unraveled, suggesting that cancer, chronic disease, and
fetal developmental abnormalities can occur as a result of disordered
apoptosis.
Key words: Apoptosis, cell death, death receptors, caspases
APOPTOZA: PROGRAMIRANA ĆELIJSKA SMRT I
NJEJE KLINIČKE IMPLIKACIJE
Kratak sadržaj: Činjenica da ćelijska smrt nije uvek loša stvar
je bila iznenadjenje za mnoge istraživače. Fiziološka ćelijska smrt je
zabeležena kod različitih višećelijskih organizama. Apoptoza, ili
programirana
ćelijska smrt je predominantna forma fiziološke ćelijske smrti, putem
koje
organizam eliminiše nepotrebne ili oštećene ćelije. Ona je glavna
komponenta
normalnog razvoja i bolesti. Apoptoza se karaktriše izbočenjem ćelijske
membrane, skupljanjem ćelije, fragmentacijom jedra i kondenzacijom
hromatina.
Organele su skoro intaktne. Dolazi do promene ćelijskih površinskih
molekula
što osigurava da će apoptotična ćelija biti odmah prepoznata i
fagocitovana
od susednih ćelija, ne dovodeći do zapaljenja. Različiti fiziološki i
patološki
stimulusi mogu inicirati apoptozu. Oni deluju preko receptora,
biohemijskih
agernasa, ili dovode do oštećenja DNA i ćelijske membrane. Receptori
'smrti'
koji iniciraju apoptozu obuhvataju Fas receptore i TNF receptor sistem.
Posle odgovarajućeg stimulusa nastupa prva faza ili 'faza odluke' koja
predstavlja genetsku kontrolnu tačku ćelijske smrti. Nakon toga sledi
druga
faza ili 'faza egzekucije', koja je odgovorna za morfološke promene u
apoptozi.
Treći stadijum je fagocitoza i razgrdnja DNA ćelije koja umire. Postoje
dva puta prenošenja signala koji vode apoptozi i koji se preklapaju,
unutrašnji
i spoljašnji. U unutrašnjem različiti stimulusi kao oksidativni stres,
dovode do poremećaja funkcije mitohondrija i oslobadjanja
pro-apoptotičkih
faktora. Vezivanje liganda za receptore 'smrti' na ćelijskoj površini,
kao što su Fas, aktivira spoljašnji put. Tokom poslednje dekade
otkriveni
su molekularni mehanizmi uključeni u poremećaje apoptoze, sugerirajući
da su kancer, mnoga hronična oboljenja, kao i poremećaji nastali tokom
fetalnog razvoja, posledica poremećene apopoze.
Ključne reči: Apoptoza, ćelijska smrt, receptori smrti, kaspaze