Programlı Hücre Ölümü (Apoptosis), Hücre Ölümü (Nekroz) ve Evrim

Yazdır Programlı Hücre Ölümü (Apoptosis), Hücre Ölümü (Nekroz) ve Evrim

Merhaba arkadaşlar,

 

Bu yazımızda, kitap ödüllü sorularımızdan biri olan "Apoptosis nedir? Evrimsel süreçte apoptosis nasıl ve neden evrimleşmiş/gelişmiştir? Günümüzde var olan canlılarda apoptosisin nasıl kullanıldığını örnekleyiniz." sorusuna okurlarımızdan Sn. Nilüfer Tekin'in verdiği ve ödülümüzü kazanmasını asğlayan cevabını geliştirerek ve eklemeler yaparak apoptosis ile evrim ilişkisini açıklamaya çalışacağız. Okurumuzu tekrar tebrik ediyor, lafı dolandırmadan konuya giriyoruz:

 

 

Apoptosis nedir?

 

Daha önceki yazılarımızda da açıkladığımız gibi, canlılığın gerekliliklerinden biri olarak organizmalar bir noktada ölürler. Bu ölümler, pek çok farklı şekilde olabilir. Organizmalar ömürlerinin sonuna geldikledinde bir bütün olarak ölebildikleri gibi, aynı zamanda ömürleri boyunca sürekli organizmaları meydana getiren hücrelerde ölümler gerçekleşir. Bazı hücreler yıllarca yaşarken bir kısmı sadece birkaç saat yaşarlar. Bu ölümler, organizmanın bütününü olumsuz etkilemediği gibi, az sonra değineceğimiz gibi çoğu zaman olumlu amaçlarla kullanılabilir.

 

 

Hücre ölümü genel olarak iki şekilde gerçekleşir:

 

1) Nekroz

2) Apoptosis

 

Nekroz, dokularda ve dokuları oluşturan hücrelerde meydana gelen, "istenmeyen" hücre ölümüdür. Çoğu zaman nekroza yanıklar, yaralanma, enfeksiyon, kanser, enfarktüs, zehirlenme gibi çeşitli fiziksel, kimyasal etkenler, bozukluklar ve hastalıklar neden olur. Tıpkı bir canlının ağır bir darbe alması, ciddi şekilde hastalanması veya çeşitli kimyasallara maruz kalması durumunda ölmesi gibi, nekroz durumunda da benzer sebeplerle hücreler ölmektedir. Nekrozda hasar gören hücrenin kromatini (genetik materyali) erir, hücre şişip yırtılarak içeriği ortama dökülür ve komşu hücreler de etkilenir. Aslında zaten canlının bir bütün olarak ölmesi, genellikle bünyesindeki hücrelerin zincirleme şekilde ölmesiyle, canlının bütünlüğünü koruyamamasından kaynaklanır.

 

Apoptosis ise çok hücreli organizmalarda görülen ve genetik materyal tarafından ne zaman gerçekleşeceğine karar verilen, "istenen" ve programlı hücre ölümüdür. Apoptosise biyokimyasal tepkimeler sebep olur ve hücre buruşur, küçülür, kromatin (genetik materyal) parçalanır ve DNA kısım kısım ayrılarak ortama dağılır. Tüm bunlar, yine Evrimsel süreçte kazanılmış genetik materyalin, gerektiği (DNA'da belirlenen) zamanda bu biyokimyasal tepkimeleri başlatmasıyla gerçekleşir.

 

Nekroz ile apoptosisi genel olarak kıyaslayacak olursak:

 

Patolojik hücre ölümü (Nekroz):

 

1) Hücre ölümü fizyolojik olmayan şartlarda görülür.

2) Aşırı doku hasarı görülür.

3) Enflamatuar (Enfeksiyon, yangı, şişme, ağrı, kızarıklık) gelişir.

 

Programlı hücre ölümü (Apoptosis):

 

1) Hücre ölümü fizyolojik (normal işleyiş) şartlarda görülür.

2) Doku hasarı yoktur (Normal hücre kaybı).

3) Enflamatuar yanıt görülmez.

 

Kısaca özetleyecek olursak apoptosis, tüm canlıların oluşumundan ölümüne dek, sağlığında ve hastalığında, sürekli olarak, gereksinim duyulmayan ve fonksiyonları bozulan hücrelerinin çevreye zarar vermeden moleküler temelleri ve süreci olan hücre içi bir programla ölümünü gerçekleştiren, evrimsel olarak korunmuş bir programlanmış hücre ölümü mekanizmasıdır.

 

 

Apoptosisin Keşfi ve Önemi

 

1972 yılında , iskemiye (kanlanma eksikliği) maruz kalan dokunun etrafında nekrozdan daha farklı hücre ölümü gösterilmiş ve buna, Latincede "ağaç yapraklarının gövdeden ayrılması" anlamına gelen ‘’apoptosis’’ adı verilmiştir.

 

Apoptosis, Biyoloji'de özellikle Embriyoloji ve Moleküler Biyoloji'de çok önemli bir yere sahiptir. Bu olay, Gelişim Biyolojisi'nde (embriyoloji) ve temel tıp bilimlerinde anlaşılması güç birçok olayın açıklanmasında kullanılmış, örneğin parmaklarımızın nasıl oluştuğu gibi açıklanması geçmiş zamanda birçok bilim adamının bulmak için uğraştığı konuları aydınlatmıştır.

 

Embriyogenez (embriyo oluşumu) sırasında bazı canlılarda parmaklar arasındaki perdenin ve damak füzyonu sonrası kalıntı epitel hücrelerin ortadan kaldırılmasında olduğu gibi, organogenez (doku ve organların meydana gelmesi) sırasında apoptosis, fazla üretilen hücrelerin ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır. Bu tip hücre ölümü vücutta ihtiyaç duyulmayan veya anormalleşmiş hücrelerden kurtulmanın normal yoludur. Organizmanın yaşam döngüsü için gerekli ve yararlıdır. Apoptosis, belirli bir moleküler işlemler serisinin (sırasının) sonunda hücrenin ölümünü sağlar.

 

Elbette bu mekanizma organizmada doğru bir şekilde işlemelidir. Ölmesi gereken hücrelerimiz zamanında ve gerekli sayıda ölmelidir. Bir şekilde (mutasyonlar, çevresel etmenler, vs. sebebiyle) hızlanmış ya da yavaşlamış bir apoptozis patalojiktir. Apoptosis çok hızlı gerçekleşiyorsa, gerekenden fazla hücre ölerek atrofi (atrophy), olması gerekenden yavaş gerçekleşiyorsa istenmeyen hücreler bazı bölgelerde birikerek kanser (cancer) oluşumuna sebep olur.

 

Dokuların devamlılığı, gereksiz hücrelerin yok edilmesi olan apoptosis ile gereken hücrelerin oluşumu dengesine bağlıdır. Biz de dahil olmak üzere canlıların vücudunda her an hücreler apoptosise uğrayarak yok edilmektedir. Bir sayı vermek gerekirse, günde 50-70 milyar hücremiz apoptosis ile öldürülmektedir. Siz bu cümleyi okumayı bitirdiğinizde, binlerce hücrenizi kaybetmiş olacaksınız. O hücreler sizin sağlıklı kalmanız için "intihar etmektedirler", daha doğrusu "ettirilmektedirler", çünkü evrimsel süreçte, belirli dönemlerde bu hücrelerin ölerek, yenilerine yer açılmasını sağlayanlar organizmanın bütününün avantajlı konuma geçmesini sağlamışlardır ve böylece bu ölümlere sebep olan kimyasal tepkimelerde kullanılan proteinlerin ve enzimlerin üretimini sağlayan genler, bu süreçte seçilerek popülasyon içerisinde birikmiştir.

 

 

Apoptosisin Uyarılma Nedenleri ve İşlevi

 

Organizmada apoptosisi uyaran ve engelleyen çok sayıda gen bulunmaktadır.

 

1) Embriyonal gelişim, örneğin insanlarda parmak aralarının şekillenmesi ya da göz kapakları arasındaki boşluğun şekillenmesi.

 

2) Sürekli çoğalan hücre gruplarının azaltılması (örneğin gastrointestinal sistem -mide ve bağırsak sistemi- hücreleri, deri hücreleri vb.)

 

3) Metamorfoza (şekil ya da karakter değişikliği) uğramış veya yaşlanmış ve bu nedenle fonksiyonunu kaybetmiş hücrelerin ortadan kaldırılması.

 

4) Enfekte olmuş hücrelerin ortadan kaldırılması

 

5) İmmün hücrelerin (bağışıklık hücrelerinin) seçimi

 

6) Kadınlarda menstruel dönemde (iki adet arası) endometrial hücrelerinin (rahim içini döşeyen ve gereksiz hale gelen hücrelerin) yıkımı

 

7) Hormona bağımlı ya da doğum veya kısırlaştırma sonrası involüsyon (Örneğin prostat, meme dokusu hücrelerinde doku ve organların küçülerek eski haline dönmesi)

 

8) Radyasyona maruz kalmış hücerelerin yıkımı

 

9) DNA hasarı oluşmuş hücrelerin yıkımı

 

10) Tümoral, kansere sebep olabilecek hücrelerin ortadan kaldırılması

 

 

Apoptosisin Gerçekleşme Süreci

 

Programlı hücre ölümünde birbirini izleyen basamakların neler olduğu henüz tam olarak bilinmemektedir. Hücrenin kendi otomatik saati olan genlerin aktivasyonu veya çevreden gelen sinyallerle apoptosis başlamaktadır. Hücre dışı uyaranlar tümör nekroz faktörü (TNF), koloni uyarıcı faktörler (CSF), nöron büyüme faktörü (NGF), insülin benzeri büyüme faktörü ((İGF), IL-2 gibi maddelerin ortamda azalması, bazı protein ve virüsler, glukokortikoidler, radyasyon, ilaçlar, çeşitli antijenler gibi pozitif uyaranlar olabilir.

 

Nekrozdan farklı olarak, apoptosise uğrayan bir hücre küçülerek ölür. Apoptosis sinyali alan bir hücrenin kromatini ve sitoplazması (hücre içi sıvısı) yoğunlaşmaya ve hücrenin boyutları küçülmeye başlar.

 

 

Apoptosisin erken evresinde hücreler birleşme bölgelerinden ayrılır, özelleşmiş yüzey organellerini kaybeder ve belirgin şekilde büzülür, birkaç dakikada hacimlerinin 1/3'ünü kaybederler. Bu görünüm, plazma membranında bulunan iyon kanalları ve pompalarında aktivasyonun bozulmasına bağlanmaktadır.

 

Daha sonra plazma membranında tomurcuklanmalar oluşur. Normalde bir hücre üzerinde meydana gelen 7 kırılmaya kadar onarım yapılabilirken, apoptoziste 300.000 civarında kırılma meydana gelir ve dolayısıyla hücre onarımı yapılamaz. hücre stoplazma ile çevrilmiş kromatin parçalarından oluşan apoptatik cisimciklere parçalanır. Hücre henüz yaşamaya devam etmektedir.

 

Apoptotik cisimcikler; yüzeylerinde yeni sinyal verici yapılar ortaya çıkarır ve bu sinyalin uyarısı ile yakınlarındaki hücreler veya makrofajlar tarafından tanınıp fagosite edilerek (sindirilerek) ortadan kaldırılır.

 

Okurumuzun Kaynakları:

http://tr.wikipedia.org/wiki/Apoptozis

http://biyoinformatik.wordpress.com/2007/03/10/apoptosis-nedir/

http://toraks.dergisi.org/pdf/pdf_Toraksder_108.pdf

http://www.main-board.eu/saglik-genel/191480-nekroz-nedir.html

 

Evrim Ağacı Kaynakları:

http://www.nature.com/cdd/journal/v9/n4/full/4400991a.html

http://icb.oxfordjournals.org/content/45/4/631.full

 

Ana Yazar: Nilüfer Tekin (Evrim Ağacı Okuru)

Düzenleyen ve Geliştiren: ÇMB (Evrim Ağacı)

6 Yorum