"WIEDZIEĆ WIĘCEJ, TO BAĆ SIĘ MNIEJ!"

Apoptoza komórek nowotworowych – na czym polega?

CO TO JEST APOPTOZA KOMÓREK?

Apoptoza komórek to nic innego jak naturalny proces programowanej (genetycznie zakodowanej) śmierci komórki. Pod wpływem zaistnienia pewnych warunków komórka sama siebie metodycznie unicestwia. W zdrowych tkankach organizmu pojedyncze komórki, w których m.in. doszło do nieodwracalnych uszkodzeń, zakażenia czy mutacji ulegają programowanej śmierci. Proces ten chroni organizm przed namnażaniem się chorych, zmutowanych, uszkodzonych lub po prostu zbędnych komórek. W ten sposób zachowana zostaje homeostaza organizmu (utrzymywanie stałych warunków).

Z punktu widzenia nowoczesnej onkologii apoptoza jest bardzo istotna, gdyż jest procesem, który usiłuje się aktywować w komórkach nowotworowych. Komórki nowotworowe są z natury nieśmiertelne. Nowoczesne leki usiłuje się projektować w taki sposób, aby indukowały apoptozę (bądź inny rodzaj śmierci komórki) jedynie nieprawidłowych komórek, pozostawiając zdrowe komórki organizmu nietknięte. Inaczej mówiąc, farmakologicznie nakłania się nowotwór do popełnienia samobójstwa.

apoptoza komórki nowotworowej

 

CZYNNIKI INDUKUJĄCE APOPTOZĘ KOMÓREK

Czynnikami indukującymi apoptozę są cząsteczki sygnałowe (wysyłane m.in. przez sąsiednie komórki), promieniowanie, czynniki pochodzenia bakteryjnego oraz czynniki wewnątrzkomórkowe takie jak wzrost stężenia reaktywnych form tlenu (RFT), wzrost stężenia jonów wapnia, uszkodzenia DNA, zaburzenia transportu elektrolitów [1].
 

JAK PRZEBIEGA APOPTOZA – TYPY APOPTOZY KOMÓRKOWEJ

Apoptoza dzieli się na kilka etapów. Pierwszym z nich jest kondensacja chromatyny, fragmentacja DNA, a następnie rozpad jądra. W cytoplazmie zachodzi depolimeryzacja cytoszkieletu. Błona komórkowa dzieli degradowaną komórkę na małe ciałka apoptotyczne, które mogą następnie być wchłonięte i strawione przez komórki fagocytujące.

Typy apoptozy rozróżnia się ze względu na sposób jej aktywacji. Proces ten może zostać zapoczątkowany przez fluktuacje i zmiany różnych czynników wewnątrz komórki lub poprzez wysłanie do docelowej komórki cząsteczki sygnałowej. Cząsteczka taka (np. czynnik martwicy nowotworów – TNF, ang. Tumor necrosis factor) wiąże się ze specyficznym receptorem na powierzchni komórki, co powoduje przekazanie sygnału dalej do wnętrza komórki i aktywację szlaków sygnałowych prowadzących do programowanej śmierci.

 

SZLAK INDUKCJI ZEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ I WEWNĄTRZKOMÓRKOWEJ

Po związaniu liganda z receptorem dochodzi do zmiany konformacyjnej tego receptora i aktywację białek efektorowych. W następstwie aktywowane zostają enzymy z rodziny kaspaz, których funkcją jest enzymatyczny rozkład białek i innych cząsteczek wewnątrzkomórkowych. Aktywują również kolejne białka dokonujące egzekucji komórki, takie jak czynnik fragmentacji DNA (DFF, ang. DNA fragmentation factor), który odpowiedzialny jest za rozpad DNA na krótkie odcinki o równej długości.

W wyniku zadziałania czynników indukujących apoptozę komórek, wewnątrzkomórkowa machineria kontrolująca (np. system punktów kontrolnych cyklu komórkowego, czy wewnątrzkomórkowe receptory np. poziomu jonów wapniowych) powoduje pośrednio permeabilizację błony mitochondrialnej, a w jej wyniku wypływ różnego rodzaju cząsteczek do cytoplazmy. Tam kaspaza 9, białko Apaf 1 oraz cytochrom c tworzą apoptosom, który powoduje aktywację kaskady kaspaz oraz rozkład komórki. Dochodzi do enzymatycznego rozkładu cytoszkieletu, degradacji DNA oraz zahamowania syntezy ATP, co prowadzi do inhibicji łańcucha oddechowego oraz rozpadu komórki [2].

 

REGULACJA APOPTOZY KOMÓREK – BIAŁKO p53

Procesy regulujące apoptozę zostały już dość dobrze poznane. Wiążą się one m.in. z regulowaniem poziomu ekspresji białek antyapoptotycznych oraz proapoptotycznych. Do apoptozy dochodzi, jeśli przeważają białka proapoptotyczne z rodziny Bcl-2 znajdujące się na błonie mitochondriów.
Ważną rolę odgrywają również cząsteczki hamujące białka proapoptotyczne – inhibitory apoptozy, np. IAP (ang. inhibitor of apoptosis protein). W wypadku wysokiej ekspresji genów tychże inhibitorów, apoptoza może zostać zahamowana.

Istotnym czynnikiem w regulacji apoptozy jest białko p53. Jest to tzw. „strażnik genomu”. Białko p53 kieruje komórkę na drogę programowanej śmierci, jeśli dojdzie do nieodwracalnych uszkodzeń DNA. Nie dopuszcza tym samym do przekazywania dalej wadliwej informacji genetycznej. W większości typów nowotworów gen kodujący to białko jest zmutowany i przez to nie może pełnić swojej funkcji. Dochodzi również do nadekspresji inhibitorów p53 lub obniżonej ekspresji genu kodującego p53.

Sygnały apoptotyczne mogą być również „zagłuszane” przez silne sygnały prożyciowe. Wysoki poziom ekspresji ważnych białek związanych z przeżyciem komórki (kinaza Akt, białko mTOR), ich konstytutywna aktywacja, niski poziom ekspresji inhibitorów wymienionych białek to procesy zachodzące w komórkach nowotworowych, które mają na celu uchronić je przed śmiercią [3].

 

LEKI I STRATEGIE INDUKUJĄCE APOPTOZĘ KOMÓREK NOWOTWOROWYCH

Obecne metody leczenia
Apoptoza komórek nowotworowych wywołana przez stan hipoksji lub ischemii może być powodowana przez terapię antyangiogenną (angiogeneza)– zapobiegającą tworzeniu nowotworowych naczyń krwionośnych. Apoptoza wskutek podwyższenia poziomu RFT w komórkach nowotworowych może nastąpić jako efekt radioterapii.

Rozwijane strategie leczenia
Terapeutyczne przeciwciała lub drobnocząsteczkowe inhibitory kinaz mogą powodować apoptozę poprzez zahamowanie prożyciowych szlaków sygnałowych. Ludzkimi przeciwciałami oddziałującymi na receptory śmierci znajdującymi się w fazie badań klinicznych są np. tigatuzumab, drozitumab, czy mapatumumab. Małocząsteczkowe inhibitory prożyciowych członków rodziny Bcl-3 bezpośrednio zaburzają strukturę białka docelowego. W fazie klinicznej znajdują się obecnie obatoklax oraz gossipol.

Obiecującą terapią są strategie związane z interferencją RNA, nacelowaną np. na inhibicję białek prożyciowych z rodziny Bcl-2. Interferencja RNA polega na potranslacyjnym zahamowaniu ekspresji genów na poziomie mRNA przez krótkie odcinki komplementarnego w stosunku do docelowego RNA. Obecnie nie szczędzi się wysiłku w celu pokonania trudów związanych z przenikaniem leku do komórki, niską stabilnością cząsteczek w ustroju oraz nacelowaniem na komórki nowotworowe (terapia celowana molekularnie).

Oprócz wymienionych powyżej, rozwija się również wiele innych strategii przeciwnowotworowych mających na celu aktywację apoptozy komórek nowotworowych, jednak nie doszły one jeszcze do fazy badań klinicznych. Można wymienić tu, wśród wielu, małocząsteczkowe inhibitory kinaz białkowych (ważne czynniki odpowiedzialne za przekazywanie sygnałów prożyciowych), czy strategie mające na celu zahamowanie IAP [4].

 

APOPTOZA KOMÓREK – PODSUMOWANIE

Indukcja procesu apoptozy jest jednym z głównych celów projektowanych terapii przeciwnowotworowych. Wynika to z rozwiniętych mechanizmów oporności komórek nowotworowych na programowaną śmierć. Istnieje wiele strategii i leków, które jednak muszą zostać poddane dalszej ewaluacji w celu skutecznego leczenia pacjentów onkologicznych bez skutków ubocznych.

 

  • AUTOR ARTYKUŁU

    Sara Juszczyk - redaktor portalu zwrotnikraka.pl. Ukończyła studia biotechnologiczne przy Katedrze Biochemii na Uniwersytecie Szczecińskim. Stypendystka Programu Erasmus w Instytucie Naukowym ds. Badań nad Rakiem (Danish Cancer Society Research Centre) w Kopenhadze. Pragnąca walczyć z rakiem na wszystkich możliwych frontach. W wolnym czasie czyta, pisze i maluje.

 

Apoptoza komórek – na czym polega? foto: flickr.com, licencja CC, PRZYPISY:
  1. Rudnicka K.W., Szczęsna E., Miszczyk E., Mikołajczyk-Chmiela M.; Apoptoza i autofagia – mechanizmy i metody detekcji ; Postępy Biologii Komórki 2011; 38; 247-265
  2. Stępień A., Izdebska M., Grzanka A.; Rodzaje śmierci komórki; Postępy Higieny i Medycyny Doświadczalnej 2007; 61; 420-428
  3. Bielak – Żmijewska A.; Mechanizmy oporności komórek nowotworowych na apoptozę; Kosmos. Problemy nauk biologicznych 2003; 157-171
  4. Ocker M., Hopfner M.; Apoptosis-modulating drugs for improved cancer therapy; European Surgical Research 2012; 48; 111-120

 

ZOBACZ WIĘCEJ:  BIOLOGIA NOWOTWORÓW

 

Apoptoza komórek nowotworowych – na czym polega?
4.83 (96.67%) 6 votes
About the Author
 

Powiązane artykuły


Kampania Piękna bo Zdrowa 2017 – „Wpadnij na przegląd do ginekologa”

21 stycznia 2017 roku wystartuje ósma odsłona kampanii społecznej Piękna bo Zdrowa, która organizowana jest przez Ogólnopolską Organizację Kwiat Kobiecości. Tegoroczna edycja akcji odbywa się pod hasłem:...
Opublikowane 17 Sty 2017

Europejski Tydzień Profilaktyki Raka Szyjki Macicy. Pink Lips Project 2017

Zbliża się Europejski Tydzień Profilaktyki Raka Szyjki Macicy (European Cervical Cancer Prevention Week), którego tegoroczna edycja przypada na 22-28 stycznia 2017 roku. W ramach wydarzenia odbywają się...
Opublikowane 16 Sty 2017

Bezpłatna diagnostyka zmian piersi w warszawskiej Klinice WILMED

Centrum medyczne WILMED prowadzi nabór pacjentek do programu uzupełniającej diagnostyki zmian piersi nowoczesnym urządzeniem BRASTER.   Do rozwoju komórek nowotworowych przyczyniają się dwa procesy:...
Opublikowane 15 Sty 2017

Inauguracja Forum Raka Płuca

Rak płuca jest najczęściej diagnozowanym nowotworem złośliwym w Polsce – co piąty pacjent i co dziesiąta pacjentka onkologiczna choruje na raka płuca. Na leczenie tej grupy chorych Ministerstwo Zdrowia...
Opublikowane 12 Sty 2017

Dwanaście ciekawych konferencji onkologicznych dla specjalistów w 2017 roku

Rok 2017 prezentuje się bardzo atrakcyjnie, jeśli chodzi o warsztaty i konferencje onkologiczne. Publikujemy zestawienie najciekawiej zapowiadających się wydarzeń edukacyjnych dla specjalistów z branży...
Opublikowane 10 Sty 2017