Šū

nu diferenciācija un n

āve15. tēm

a

Šū

nu augšana, diferenciācija un n

āve

Šū

nu augšana ir neatgriezeniska šū

nas izm

ēru palielināšan

ās. Šū

nas var palielin

āties osmotisko

īpašību d

ēĜ, ta

ču augšanas gad

ījumā palielin

āšanās ir

saistīta ar iekššū

nas sintētiskiem

procesiem

. Šū

nas izmērus kontrol

ē šū

nu signālsist

ēma un telpas lielum

s starp kaim

iĦ

u šū

nām

. Šū

nas augšanai pēc m

itozes seko diferenciācija.

Diferenci

ācijas turpinājum

ā iestājas šū

nas nāve.

Šū

nu diferenciācija

Šū

nu diferenciācija ir apskat

āma k

ā visa organism

a ontoă

enēzes da

Ĝa. S

ākotnējie im

pulsi nāk no g

ēniem, kas

bija ekspresēti m

ātes organismā, t.i.,

mR

NS

, un olbaltumvielas, kas atrad

ās jau neapaug

Ĝotā olšū

nā.

Tālākie etapi ir atkar

īgi no zigotas gēniem

, bet vēlāk arī no kaim

iĦ

u šū

nu m

ijiedarbības.

Diferenci

āciju var apskatīt, atbilstoši

organisma un š

ūnu izm

aiĦām

, em

brionālās attīstības gait

ā. D

zīvniekiem var izdal

īt četras em

brionālās attīstības stadijas:

●drostalošan

ās, ●

formas veidošana,

●diferenci

ācija,●

augšana.

Drostalošan

ās

Zigotas m

itoze un citokinēze veido

daudz mazu š

ūnu. K

atrai no tām

ir genom

s, kas ir identisks zigotas genom

am. D

rostalošanās beidzas ar

blastulas (blastocistas) veidošanos. Š

ajā fāzē šū

nas organizējas slā

Ħos.

Form

as veidošana

Form

as veidošanas procesā parād

ās organisma

priekšpuse un aizmugure

(posteriorā un anteriorā puse), v

ēderpuse un mugurpuse

(dors

ālā un ventrālā puse), labā un kreis

ā puse.

Gastrulācijas gaitā izveidojas sekojoši celm

šū

nu

slāĦi: ektoderm

a, mezoderm

a un endoderma

. T

o veidošanos nosaka zigotas gēnu ekspresija.

Form

as veidošanas stadijā nav redzamas

m

orfoloă

iskas atšėirības

starp šūnām

. D

ažādām

šūnu grup

ām atš

ėiras regulējošo olbaltum

vielu veidi, kas noteiks tālāko šūnu

attīstību.

Šajā etap

ā embrija š

ūnas

diferencējas, t.i., veido daudzš

ūnu

struktū

ras un iekššū

nas struktū

ras, kas ir tipiskas pieaugušam

organism

am. V

eidojas neironi, m

uskuĜu š

ūnas, asins š

ūnas u.c. T

ās apvienojas audos, audi – org

ānos un org

āni – orgānu sist

ēmās.

Cilvēka em

brionālā attīstība

Ektoderm

a – epidermālais epitēlijs, nervu audiE

ntoderma – entoderm ālais epitēlijs

Mezoderm

a – endotēlijs, balstaudi, saistaudi, asinis

Cilm

šū

nasM

etodes, kas Ĝauj ieg

ūt transg

ēnas peles vai sapludin

āt bezkodola olšū

nu ar diferencētu aitas

šū

nu, tiek nedaudz izmain

ītas, lai tās izm

antotu cilv

ēku embrion

ālo celmšū

nu iegū

šanai.Im

plantācijai izm

antojamie z

īdītājdz

īvnieku em

briji ir blastocistas stadijā. T

o veido vairākas

šū

nu grupas: trofoblasts – sfēriska š

ūnu grupa,

kas Ĝauj implant

ēties dzemdē un veido

ekstraembrion

ālas mem

brānas; placenta; am

nijs u.c.Iekš

ējā šū

nu grupa veido jauno organismu. Š

īs šū

nas tiek uzskatītas par pluripotent

ām. T

as noz

īmē, ka no tām

var veidoties simtiem

dažādu

šū

nu veidu – musku

Ĝi, nervu šū

nas u.c.

Ja no blastocistas atdala trofoblasta šū

nas, var izdalīt iekš

ējo šū

nu masu. T

ās savukārt kop

ā ar fibroblastu š

ūnām

var izmantot klona veidošanai.

Izveidojas praktiski nemirst

īgu šū

nu klons.Pētījum

i šajā virzien

ā parāda, kā darbojas cilv

ēka em

brionālās attīstības ă

enētiskie m

ehānism

i un sign

ālsistēm

a. Cilvēka em

brionālo cilm

šū

nu kult

ūras var

ētu izmantot daž

ādu diferencētu

šū

nu grupu iegū

šanai, lai iegū

tu insulīnu

sekret ējošas šū

nas u.c. Cilm

šū

nām

bū

tu arī liela noz

īme nefunkcion

ējošu cilvēku š

ūnu

aizvietošanā.

Cilm

šū

nu veidi●

Cilm

šū

na- nediferenciēta š

ūna kas spēj

dalīties un veidot cititus specializētus š

ūnu veidus.

●T

otipotenta cilmšū

na - cilm

šūna, kurai ir

neirobežotas attīstības iespējas. A

trodamas

embrio

ăenēzes s

ākumā, blastocistas stadijā.

Pluripotentas cilm

šū

nas - cilm

šūnas, kura

ietver visus šūnu tipus, k

ādi atrodami em

brijā pēc im

plantācijas, vai pieaugušā orgaism

ā. M

ultipotenta cilmšū

na - em

brija šūna, kura

veido daudzus diferenciētu šūnu tipus.

●U

nipotenta cilmšū

na - cilm

šūna, kura var

izveidot tikai vienu diferenciētu šūnu tipu.

Ăenētisk

ās regulācijas problēm

as

Zigotas genom

s satur visus gēnus, kas

nepieciešami sim

tiem daž

ādu specializētu š

ūnu

veidošanai, kas atradīsies daž

ādās organism

a daĜās. V

isi šie gēni ietilpst div

ās grupās:

•“housekeeping genes

” – gēni, kas kod

ē RN

S,

kuru var izmantot vis

ās šū

nās, piem

ēram tR

NS

gēni, enz

īmi glikol

īzei, mem

brānu

struktū

rolbaltumvielas u.c.

●audu specifiski g

ēni – gēni, kas kod

ē mR

NS

, kuru izm

anto dažos šū

nu veidos, piemēram

, hem

oglobīna g

ēni, kuri ekspresējas tikai sarkano

asins šū

nu priekštečos u.c.

Kā var pan

ākt, ka specializēta š

ūna ekspres

ē tikai noteiktu gēnu

komplektu, nevis visus g

ēnus? R

egulējošie faktori sāk darboties no em

brionālās attīstības

sākum

a.•

Apaug

Ĝota olšū

na ir daudzkārt liekl

āka par normālu

somatisku š

ūnu un taj

ā veidojas mR

NS

un olbaltumvielu

koncentrāciju gradienti.

•D

rostalošanās proces

ā zigota sadalās daudz

ās šū

nās, kuras

satur zigotai identisku genomu.

•Š

ajās šū

nās g

ēnu ekspresija ir atkarīga no olbaltum

vielām

(transkripcijas faktoriem

u.c.), kas atrodas citoplazmā.

•Šū

nās transkripcijas faktoru veidi, daudzum

s un novietojums

ir atkarīgs no to s

ākotnējās vietas zigotas citoplazm

ā.•

Kad š

ūnās ir sasniegta specifiska g

ēnu ekspresija, tās ar

signālu palīdz

ību ietekmē kaim

iĦu šū

nu attīstību.Tādā veid

ā pakāpeniski veidojas sim

tiem daž

ādu šū

nu veidu.

Em

brionālās attīstības s

ākums

AugĜu m

ušiĦu olās gēnam bcd - “bicoid” - veidojas m

RN

S

gradients. Ola sa Ħem

transkriptus no pavadītājšūnām

. T

ransporta virziens un signāls RN

S m

olekulas 3’ daĜā nosaka augstu šo m

RN

S m

olekulu koncentr āciju anteriorajā da

Ĝā un zem

u – pret ējā pusē.

AugĜu m

ušiĦas attīstības īpatnības

AugĜu m

ušiĦas Drosophila un citu

insektu gadījumā drostalošanās

laikā notiek atk

ārtota mitoze, bet

izpaliek citokinēze. Tād

ējādi veidojas š ūna, kas satur daudzus tūkstošus kodolu. A

ttīstības gaitā tie m

igrē uz šūnas perifēriju, un notiek to atdal īšanās, veidojot neliela izmēra šūnas. R

ezultātā izveidojas blastoderm

a. P

olarit āti nosaka mātšūn

ā novietoto m

RN

S m

olekulu koncentrāciju gradienti.

Pēc apaug

Ĝošanās s

ākas translācija.

Izveidotā olbaltum

viela ir atbildīga par

kāpura galvas veidošanos.

Savuk

ārt olas pretējā pus

ē uzkrājas “nanos” olbaltum

vielas, kuras ir atbild

īgas par astes daĜas veidošanos.

Vairāki eksperim

enti parāda šo R

NS

molekulu

nozīm

i.N

o šū

nas anteriorās da

Ĝas tika atdalīta

citoplazma, kura satur

ēja daudz bcd m

RN

S. Tās

vietā ievadīja ar “nanos” m

RN

S bag

ātu citoplazm

u no citas šū

nas. Rezult

ātā izveidojās

kāpurs ar asti abos galos. C

itā eksperim

entā

citoplazmu ar ‘

nanos” m

RN

S aizvietoja ar “

bcd”

saturošu citoplazmu. T

ika iegū

ts pretējs rezult

āts – kāpurs ar galv

ām abos galos.

Izveidoja arī transg

ēnas mušas, kuru g

ēnam, kas

kodēja “nanos”, tika pievienota 3’ gal

ā anteriorā

novietojuma sign

ālsekvence no bcd

gēna. T

as lika “nanos” m

RN

S m

olekulām

novietoties pretējā – anterioraj

ā pusē.

Norm

āls kāpurs.E

.Te

ilor u

n R

.Le

hm

an

.

Transgēns kāpurs.

E.T

eilo

r un

R.L

eh

ma

n.

Līdzīgi citiem

insektiem, t

ām ir posm

aina uzbū

ve:●

trīs segmenti veido galvas da

Ĝu ar mutes da

Ĝām un

antenām

;●

trīs segmenti veido kr

ūtis, kas satur tr

īs kāju p

ārus un vienu sp

ārnu pāri;

●asto

Ħi segm

enti veido vēdera da

Ĝu.Sākum

ā informāciju sniedz “bicoid” un “nanos”

kodējošo m

RN

S m

olekulu gradienti, kuri veidojas pēc

apaugĜošan

ās.

Abas olbaltum

vielas darbojas kā transkripcijas faktori.

Olbaltum

viela “bicoid” ieslēdz g

ēnu “hunchback”, bet olbaltum

viela “nanos” iepriekšmin

ēto gēnu inaktiv

ē. “N

anos” un “bicoid” darbības rezult

ātā izveidojas gēna

“hunchback” gradients. Tas ekspres

ējas priekšējā

daĜā, bet tā ekspresija ir nom

ākta aizmugur

ē. Arī

“hunchback” produkts ir transkripcijas faktors. Šo

transkripcijas faktoru kombin

ācijas noteiktās em

brija zon

ās regulē citu gēnu ieslēgšanos un izsl

ēgšanos.

Gēns “pa p

āriem trū

kstošais” (“even-skipped” (

eve)) tiek

ekspresēts 7 no 14 aug

Ĝu mušiĦ

as segm

entiem.

Eve

gēna prom

oteram ir

piesaistīšan

ās vietas olbaltum

vielām

, kuras kodē

“bicoid” (bcd

), “hunchback” (hb

), “giant” (

gt), “Krüppel” (

Kr).

Gēna eve

aktivācija tiek pan

ākta ar “bicoid” un “hunchback” olbaltum

vielu pievienošanu. Gēna eve

represēšana tiek

panākta ar “giant” un “K

rüppel” olbaltum

vielu pievienošanu.

Attēls no: P

.A.

La

wre

nce

an

d

Bla

ckwe

ll Scie

ntific

Pu

blica

tion

s.

Vairākas vietas var kalpot gan

transkripcijas faktoru, gan inhibēšanas

faktoru pievienošanai. Tāpēc liela

nozīme ir šo proteīnu koncentrācijām

šūnā, jo tās nosaka, cik lielā m

ēra var ekspresēt eve g

ēnu.“G

iant” un “Krüppel” augst

ā koncentrācija noved pie eve ekspresijas ierobežošanas un robežzonas izveidošanās. T

rešajā joslā darbojas citi prom

otori, kas neĜauj represēt šī

gēna transkripciju. T

ādējādi izveidojas

regulējošu faktoru komplekss, kas rada

atšėirības dažādu segm

entu gēnu ekspresijā.

Selektorg

ēni

Ubx pieder pie selektorg

ēnu grupas. S

elektorgēni ir atbild

īgi par citu gēnu

ieslēgšanu vai izslēgšanu. Selektorg

ēni kod

ē transkripcijas faktorus. Ubx kod

ē transkripcijas faktoru, kas šajā segm

entā T3 parasti tiek sintez

ēts lielā daudzum

ā. Tādējādi tā bojājum

i kavē

citu proteīnu sintēzi un izm

aina segm

enta morfo

ăenēzi.

AugĜu m

ušiĦas segm

enti

Insekta ėermenis sastāv no trim

daĜām

. Vidējo da

Ĝu veido trīs segm

enti: T1, T

2 un T3. K

atram

no segmentiem

ir divas kājas. V

airumam

insektu segmentiem

T

2 un T3 ir ar ī spārnu p

āri. D

ivspārĦiem

spārnu pāris

veidojas segment ā T

2. S

egmentam

T3 veidojas

balans ēšanas orgāni.

AugĜu m

ušiĦu T

3 segm

enta iekšienē

darbojas gēns U

bx, kas

traucē sp

ārnu veidošanos. P

rofesors E.B

. Levis izveidoja m

utantu organism

u, kuram

balansēšanas org

āni bija aizvietoti ar otru sp

ārnu pāri. T

as lika augĜu

muši Ħ

ām pazaud

ēt lidotsp

ēju. Spārniem

ir sarež

ăīta strukt

ūra. P

at aseviš

ėas gēnu m

utācijas

izraisa atšėirīgu segm

enta T

3 uzbū

vi.

Parasti aktīvi ekspresē otru selektorgēnu A

ntp krūšu nodalījum

ā, bet repres ē galvas nodalījum

ā. Tādējādi A

ntp mutācijas var izraisīt

t ā ekspresiju galvas šūnās. T

ad antenu vietā izveidojas kājas.A

ntp un Ubx g

ēni pieder pie “homeobox” grupas gēniem

. Tas

noz īmē, ka to kodējošā da

Ĝa satur apmēram

180 bp garu sekvenci – “hom

eobox”. Sešdesm

it aminoskābes veido domēnu, kas atbild par

olbaltumvielas m

olekulas pievienošanu DN

S. Š ī da

Ĝa, līdzīgi kā

histonu olbaltumvielas, ir ārk

ārtīgi konservatīva. Piemēram

, hom

oloăiskais peles gēns, līdzīgi kā A

ntp, antenu vientā var determ

inēt k

āju izveidošanos uz galvas. R

ezult ātā var secināt, ka daudzos gēnus, kas veido organismu var

ieslēgt vai izslēgt viens gēns. Šie selektorgēni var atsevišė

ā ėermeĦa

daĜā nodrošin

āt sugai raksturīgā org

āna izveidošanos vai arī veidojas k āds cits orgāns, kas parasti veidojas citā ėerm

eĦa daĜā.

“Hox” grupa

“Hox” grupa apvieno 8 “hom

eobox” gēnus. Divi no tiem

ir A

ntp un U

bx. V

isi šie g ēni atrodas uz vienas D

roso

ph

ila hrom

osomas un apvienoti vien

ā klasterī.D

audz ām dzīvnieku sugām

ir pārbaudīts vismas viens “H

ox” klasteris. T

o gēni ir homoloăiski D

roso

ph

ila gēniem

. Pelēm

un cilvēkiem

ir četrās dažādās hrom

osomās novietoti “Hox”

klasteri, kas cilvēkiem sastāv no 39gēniem

. Līdzīgi kā augĜu m

uši Ħas gadījumā, tie ieslēdzas atbilstoši to novietojum

am

hromosomā (sākum

ā pirmais utt.).

Zīdītāju gadījum

ā ir parādīts, ka divu atbilstošo “H

ox” gēnu m

ut āciju gadījumā priekškājās neizveidojas kauli.

Tas r āda, ka em

briju genomā selektorgēni atrodas līdzīgās

vietās, taču izveidotie orgāni ir atkarīgi no piederības sistem

ātiskajai grupai.

“Hom

eobox” gēni:

●Kodē transkripcijas faktorus.

●Satur domēnus, kas pievienojas pie D

NS

.●D

arbojas noteiktā embrija zonā, atbilstoši

novietojumam

hromosom ā.

●Veido divas grupas A

NT

-C un B

X-C

.

Šū

nu nāve

Visām

šū

nām

var iestāties n

āve. Tas notiek

ievainojuma rezult

ātā (nekroze) vai pašn

āvības

rezultātā (programmēta š

ūnas n

āve).

Šū

nu ievainojumus izraisa m

ehāniski boj

ājumi

un toksiski ėīm

iski savienojumi. Š

ūnā tie izsauc

izmai Ħ

u kaskādi.

Šū

nas un organellas piebriest. To izraisa

mebr ānu selekt

īvās caurlaid

ības samazin

āšanās

un ūdens daudzum

a palielināšan

ās. Šū

nu iekš

ējās sastāvda

Ĝas un šū

nas sadalās, kas noved pie iekaisum

a reakcijas šajā audu da

Ĝā.K

artup

eĜu škirn

e Nico

la inficēta ar viru

lentu

M. ch

itwo

od

i. vairākas gig

antiskās

šūnas (G

C) N

ovieto

tas ap n

emato

di

(Ne). G

igan

tiskās šūnās red

zama ko

nd

ensēta

citop

lazma u

n p

alielināts kod

ols (N

u) u

n cen

trālā vakuo

la (V).

http

://ww

w.e

u-d

rea

m.n

l/WP

5_

Resu

lts.htm

Šū

nu bojājumu c

ēloĦ

i

●M

ehāniski bojājum

i; ●

Fizikāli: tem

peratūra, UV

un jonizējoš

ā radiācija, m

ikroviĜĦi; ●Ėīm

iski: skābek

Ĝa savienojumi, brīvie radik

āĜi,

genotoksiski un proteotoksiski savienojumi;

●B

arības vielu, skābek

Ĝa vai gaismas

enerăijas trūkums;

●P

atogēni: v

īrusi, baktērijas, vienšūĦi un

sēnes.

●P

rogrammēta š

ūnas nāve.

Šūnu bojājum

u veidi

DN

S bojājum

u piemēri

Timīn

a dimēru

veid

ošanās.

Nu

kleotīd

u d

eaminācija

Mehāniski bojājum

i

•A

ug

u u

n d

zīvnieku

šūnas var b

ojāt

mehān

iski, pato

gēni vai zālēd

āji. Org

anism

a stratēăija ir v

ērsta uz atb

ildes reakcijas

veido

šanu

org

anism

a līm

enī.

Mem

brānas pārrāvum

i

•M

embrānas pārr

āvums iepludina C

a 2+ citoplazm

ā.•

Maza bojājum

a gadījum

ā:Iedarbojas šūnas signālsistēm

a;S

intēzejas stresa hormoni;

Goldži vezikulas ar aktīna m

ikrofilamentu

palīdzību pārvietojas uz bojāto vietu.

•Liela bojājum

a gadījum

ā notiek nekroze.

Mazs m

embrānas bojājum

sF

izikālie un ė

īmiskie stresa faktori

•ied

arbo

jas uz n

ukleīnskāb

ēm;

•ied

arbo

jas uz o

lbaltu

mvielām

(plazm

atiskajā m

emb

rānā u

n p

roto

plazmā);

•ied

arbo

jas uz lipīd

iem;

•(p

lazmatiskajā m

emb

rānā u

n o

rgan

ellu

mem

brānās);

•izraisa o

ksidatīvo

stresu (p

astiprin

a aktīvu

skāb

ekĜa savieno

jum

u u

.c. vielu veid

ošan

os).

Brīvie radik

āĜi norm

āla metabolism

a apstākĜos

Brīvie radik

āĜi un ūdeĦraža

peroks īds visvairāk veidojas:Lizosom

ās;P

eroksisomās;

Mitohondrijos;

Hloroplastos;

Citosol ā.

Brīvos radik

āĜus sadala par

ūdeni, molekulāro sk

ābekli u.c.netoksiskiem

savienojumiem

:

Superoksīda dism

utāze;G

lutationa peroksidāze;

Katal āze;

Tokoferols, u.c. enzīm

i

Oksidatīvais stress

Brīvie radik

āĜi stresa apstāk

Ĝos

Lizosomās;

Peroksisom

ās;M

itohondrijos;H

loroplastos;C

itosolā.P

AS

TIP

RINāT

I VE

IDO

JAS

!!!

Superoksīda dism

utāze/katalāze;G

lutationa peroksidāze/reduktāze;

Tokoferols, u.c. enzīm

i.N

OāR

DA

TIK

AI D

Aě

U N

O S

AV

IEN

OJU

MIE

M!!!

oks

idç

tais

glu

tatio

ns

(GS

H)

HO

2 HO

22

su

pe

roks

îda

dis

mutâ

zeg

luta

tiona

pe

rok

sid

âze

brîv

iera

dikâ

ïi

red

uc

çta

isg

luta

tion

s (G

SH

)

glu

tatio

na

red

uktâz

e

NA

DF

NA

DF

HR

ED

UC

ÇTI

ME

TAB

OLÎTI

OK

SID

ÇTI

ME

TAB

OLÎTI

Antioksid

ācijas sistēma šūn

ā nodrošina augstu H2 O

,reducētā glutationa un N

AD

FH

koncentrāciju.S

tresa gadījumā pieaug H

2 O2 , oksidētā glutationa un

NA

DF

+ koncentrācija.

Oksidatīvais stress izraisa C

a 2+ im

portu citoplazmā

Ca

2+ imports citoplazm

ā izraisa Ca

2+ izdalīšanu no organellām

Ca

2+ koncentrācijas pieaugums izraisa

nekrozi

•A

ktivē C

a2+ atkarīg

ās fosfo

lipāzes (n

oārda m

emb

rānu

lipīd

us);

•aktivē C

a2+ atkarīg

ās pro

teāzes (n

oārda cito

plazm

as olb

altum

vielas);•

aktivē Ca

2+ atkarīgās en

do

nu

kleāzes (n

oārda D

NS

un

RN

S);

•n

oārda cito

skeletu;

•d

zīvnieku

šūnas frag

men

tējas;•

aug

os sag

labājas šūnu

sieniĦas.

Kodolu nekroze

Paplašinās kodola apvalka

starpmem

br ānu telpa;kodola centrā kondensējas hrom

atīns;citoplazm

a k Ĝūst tumšāka -

olbaltumvielas noārdas (izšė

īst ).

Šūnas nekroze

Mich

al W

alski &

Ba

rba

ra G

ajko

wska

(20

01

) Th

e ch

an

ges in

th

e

ultra

structu

re o

f the ce

reb

rova

scula

r jun

ction

afte

r trau

ma

tic in

jury o

f the

cere

bra

l corte

x in ra

ts. Neu

roen

do

crino

log

y Lette

rs, 22

:19

–2

6

1. Nekroze endotēlija šūn

ās. 2. Nekrotiska šūna m

akrofāgā.

SkābekĜa trūkum

s / hipoksija

Pavājinas A

TF

sintēze mitohondrijos.

•A

TF

trūkum

a dēĜ pavājin

as aktīvais tran

spo

rts caur m

emb

rānām

.•

Aktiv

ējas gliko

līze.•

pH

citop

lazmā pazem

inās.•

Mainās attiecīb

a starp katab

oliskajām

un

an

abo

liskajām rekcijām

.

SkābekĜa trūkum

s / hipoksija

aktīvā transporta pavājin

āšanās

šūnu piebriešana

šūnu salipšana

mem

brānu atgriezeniski/neatgriezeniski bojājumi

Ca

2+ imports citosolā

SkābekĜa trūkum

s / hipoksija

Ca

2+ imports citosolā

pH pazem

ināšanās citoplazmā

hidrolāžu aktivēšanās lizosom

ās un izkĜūšana citoplazmā

šūnas autolīze

Pašn

āvība

Šū

nas cenšas uzturēt savas dz

īvības funkcijas

bezgalīgi, bet, kad šū

nas virsmu sasniedz

signālm

olekulas, kuru ietekmi š

ūna nevar p

ārvarēt, ieslēdzas š

ūnas izn

īcināšanas program

ma. Š

ūnas kuras

ir ierosinātas izdar

īt pašnāvību:

●izstiepjas;

●to m

itohondriji sadalās, izdalot citohrom

u;●ārpus

ē veido burbuĜveida izaugum

us;●

kodola DN

S un olbaltum

vielas fragment

ējas, un veidojas m

ikrokodoli;●

mem

brānu iekšien

ē novietotais fosfolipīds -

fosfotidilserīns - tiek pav

ērsts pret mem

brānas ārpusi;

●pievienojas fagocit

āro šū

nu, piemēram

, makrof

āgu, m

embrānu receptoriem

, un fagaocitozes ceĜā š

ūnu

fragmenti tiek sadal

īti fagocītu lizosom

ās;●

fagocitāro š

ūnu sekret

ētie citokīni kav

ē iekaisumu

audos.

Visi šie procesi seko stingri noteikt

ā secībā. T

āpēc

bieži lieto terminu “program

mēta š

ūnas n

āve”. Šis

process ir tikpat dabisks kā m

itoze. Program

mēto

šū

nas nāvi sauc ar

ī par “apoptozi”.

Vārds apoptoze ir c

ēlies no latīĦ

u valodas vārda

“ptosis”, kas nozīm

e izslēgšana, izdalīšana.

Kāpēc š

ūnām

iestājas programmēta n

āve? To nosaka

bioloă

iskais pulkstenis, līdzīgi k

ā mitozes iest

āšanās.

Tas notiek, piem

ēram, kurku

Ĝa astes rezorbcijas gad

ījumā. L

īdzīgi em

brionālās attīstības gait

ā notiek ar ī cilv

ēku audu atmiršana, veidojot pirkstus, vai

pārpalikušo š

ūnu atm

iršana pēc sinapšu veidošan

ās starp sm

adzeĦ

u neironu šū

nām

.

Program

mēta

nāve augu š

ūnā

Apoptoze augu šūn

ā beidzas ar trahe

īdveidīgo šūnu izveidošanos.

Program

mēta n

āve sīpola š

ūnā

Apoptoze dz

īvnieku šū

nā

Apoptoze dzīvnieku šūn

ā noslēdzas ar šūnas fragmentāciju.

http

://ww

w.ap

ocyte.co

.uk/ap

ocyte/scien

ce/

Program

mētu šūnas nāvi izraisa arī bojātu šūnu

parādīšanās. T

ā notiek ar vīrusu infic

ētās šūnās. P

ie tām

tuvumā esošās T

limfocītu šūnas nosūta signālm

olekulas, kas izraisa apoptozi.

Imū

nsistēm

as darbības rezult

ātā efektoru šū

nās

tiek izaukta pašiznīcin

āšanās program

ma, lai

novērstu to ietekm

i uz citām

šū

nām

. Apoptoze

var notikt pat pašās T

limfoc

ītu šū

nās. M

utāciju rezultātā apoptotiskaj

ā sistēmā rodas trauc

ējumi,

kas noved pie slimībām

, kas saistītas ar

autoimunit

āti. O

lbaltumviela p53 p

ārbauda DN

S boj

ājumus

šū

nas cikla G1 un G

2 periodā. D

NS

mutācijas

gadījum

ā tā šū

nās veidojas pastiprin

āti. Ja notiek m

utācijas olbaltum

vielas p53 kodējoš

ā gēnā, tas noved pie v

ēža veidošanās, jo š

ī olbaltum

viela kavē apoptozi.

Pozitīvie un negat

īvie signāli

Šū

nu apoptozi izraisa divi faktori: pozitīvu

signālu tr

ūkum

s un negatīvu sign

ālu par ād

īšanās.

Šū

nu izdzīvošanai nepieciešam

a nepārtraukta

pozitīvu sign

ālu klātbū

tne. Tādi var n

ākt no citām

šū

nām

vai pat no adhēzijas ar k

ādu virsmu –

ārpusšū

nas matriksu vai m

ēă

enes sieniĦ

u. N

eironiem par pozit

īvo signālu kalpo augšanas

faktors.Lim

focītiem

, savukārt, ir svar

īga mitozi

veicinošas olbaltumvielas - Interleik

īna-2 (IL-2) - kl ātb

ūtne.

Par negatīvajiem

signāliem

kalpo:●

oksidantu paaugstināšan

ās šū

nā;

●D

NS

bojājumi, kurus var izrais

īt UV

un jonizējoš

ā radi ācija u.c.;

●sign

ālmolekulas, kuras pievienojas pie

noteiktiem receptoriem

un inducē apoptozes

programm

u. Šāda sign

ālmolekula ir tum

ora nekrozes faktors alfa (T

NF

), kurš pievienojas pie T

NF

receptoriem; lim

fotoksīns (tum

ora nekrozes faktors beta), kurš ar I pievienojas pie T

NT

receptoriem

; Fas ligande, kas pievienojas pie

šū

nu virsmas receptora F

as u.c.

Apoptozes m

ehānism

i

Apoptozi var izrais

īt signāli, kuri

rodas šū

nas iekšienē. ārējās

signālm

olekulas var kalpot par apoptozes aktiviz

ētājiem, kuri p

ēc tam

pievienojas pie šū

nas plazmas

mem

brānas. V

islabāk izp

ētītie ir T

NF

, limfotīns un F

as ligande.

Apoptozes gadījum

ā pie mitohondrijiem

pievienojas sign ālm

olekulas. Tās izraisa citohrom

a c atdalīšanos no m

itohondriju mem

brānas un to transportu uz citosolu.

Citosol ā tās izsauc proteolītisku kom

pleksu veidošanos.

Trofisk

ā faktora trūkum

a gadījumā,

pro apoptotiskā olbaltum

viela Bad

pievienojas pie anti apoptotiskām

olbaltumvielām

Bcl-2 un B

cl-xl, kuras atrodas m

itohondriju mem

brānā.

Tas traucē šīm

olbaltumvielā saistīties

ar mem

brānas olbaltumvielu B

ax. Tā

rezultātā Bax m

embrān

ā veido kan

ālus, kas pastiprina jonu plūsmu.

Tas noved pie citohrom

a c atdalīšanās m

itohondriju starpmem

brānu telp

ā. C

itohroms c savienojas ar

adaptorolbaltumvielu A

paf-1. Tas

izraisa kaspāžu aktivēšanas kaskādi,

kas noved pie šūnas nāves.Pēc B

.Pettm

ana un C.E

.Hendersona

(1998), Neuron 20, 633.

Trofisk

ā faktora klātbūtne vairāk

ās šūnās aktiv

ē proteīnkin

āzes Pl-3

aktivitāti. T

as aktivē prote

īnkināzi A

kt, kura fosforilē B

ad.F

osforilētais Bad veido kom

pleksu ar olbaltum

vielu 14-3-3.T

as Ĝauj anti apoptotiskajām

olbaltumvielām

Bcl-2 un B

cl-xl inhibēt

Bax aktivitāti.

Tas novērš citohrom

a c izdalīšanos citosolā un neĜauj iedarbin

āt kaspāžu

aktivēšanas kaskādi.

Pēc B

.Pettm

ana un C.E

.Hendersona

(1998), Neuron 20, 633.

Kristu deform

ācija stresa apstākĜos

Mitohondrijs ar

kondensētām kristām

Mitohondrija kristas

aktīvā funkcion

ālā stāvoklī

Apoptoze un v

ēzis

Daudzu vēža veidu gadījum

ā apoptotiskā sistēma

nedarbojas. Cilvēku papilom

as vīruss (HP

V) var

izraisīt vair

ākus vēža veidus. Vienā no gadījum

iem

tiek ražota olbaltumviela E

6, kas piesastās pie p53 gēna prom

otora. Epšteina-B

ara vīruss (EB

V) izraisa

Burkita lim

fomu. Š

īs slimības gadījum

ā tiek ražota olbaltum

viela, kas atg ādina Bcl-2. T

urklāt cita, slim

ībai raksturīga, olbaltum

viela izraisa šūnas pašas olbaltum

vielas Bcl-2 sint ēzes aktivizēšanos. R

ezultātā šūnas kĜūst rezistentas pret apoptozi un turpina vairošan ās un augšanas procesu.

Melanom

as gadījum

ā vīrusi nav iesaist

īti. D

ažos B-šū

nu leikēm

ijas un limfom

as gadījum

os notiek akt

īva Bcl-2

sintēze. To izraisa B

cl-2 gēna

translokācija.

Tādējādi var secin

āt, ka iekššū

nas mehānism

i var izrais

īt gan programmētu š

ūnas n

āvi, gan šo procesu inaktiv

ēt .