Apoptosis | Apoptosis in Pathological and Physiological context | Molecular pathway of apoptosis
Was ist Apoptose?
- Apoptose ist eine Art programmierter Zelltod, bei dem Zellen schrumpfen und apoptotische Körper bilden.
- Der Prozess wird durch intrinsische Enzyme reguliert, die DNA und Proteine abbauen.
- Die Integrität der Zellmembran bleibt erhalten, was Entzündungen verhindert.
Apoptose vs. Nekrose
- Im Gegensatz zur Nekrose verursacht Apoptose keine Entzündungsreaktion.
- Bei Apoptose gibt es keinen Cytoplasma-Austritt, während dies bei Nekrose der Fall ist.
- Es gibt zwei Haupttypen von Apoptose: pathologische und physiologische.
Rolle der Apoptose in der Entwicklung
- Apoptose spielt eine Schlüsselrolle in der Entwicklung, z.B. bei der Trennung von Fingern.
- Auch im menschlichen Gehirn sterben bestimmte Zellen während der Entwicklung ab.
- In Lymphknoten findet häufig Apoptose statt, um unreife B-Zellen zu eliminieren.
Pathologische Umstände für Apoptose
- DNA-Brüche können zu einer regulierten Apoptose führen, wenn sie nicht repariert werden können.
- Ansammlungen von fehlgefalteten Proteinen sind häufig in neurodegenerativen Erkrankungen wie Parkinson.
- Stress im endoplasmatischen Retikulum kann ebenfalls apoptotische Programme aktivieren.
Molekulare Wege der Apoptoseregulation
- Es gibt zwei Hauptwege: den intrinsischen (mit Mitochondrien) und den extrinsischen (ohne Mitochondrien).
- Spezifische Rezeptoren binden Liganden und aktivieren Initiator-Caspasen für die Signalübertragung.
Was ist Apoptose?
- Cytochrom c ist in der Elektronentransportkette involviert und sollte nicht ins Zytoplasma gelangen. Ein Leck deutet auf ein Problem hin, das Apoptose auslöst.
- Caspase-3 wird aktiviert und führt zur DNA-Zerstörung sowie zur Fragmentierung von Organellen, was letztendlich zum Zelltod führt.
- Bei Virusinfektionen wird die spezifische Maschinerie der Klasse 1 MHC aktiviert, um virale Proteine zu verarbeiten.
Mechanismen der Apoptose
- Degradierte virale Proteine werden in das ER aufgenommen und auf Klasse 1 MHC-Moleküle geladen, die dann auf infizierten Zellen präsentiert werden.
- CD8-positive T-Zellen erkennen diese Peptide und setzen zytotoxische Granula frei, die Apoptose fördern.
- Interaktionen zwischen Fas und Fas-Ligand können Caspase-8 aktivieren, was ebenfalls zur Auslösung von Apoptose führt.
Erkennung von Apoptose
- Forscher können Immunhistochemie gegen cleaved Caspase-3 verwenden, um den Status der Apoptose zu bestimmen.
- Die Tunnel-Assay-Technik nutzt spezifische Enzyme zur Markierung fragmentierter DNA apoptotischer Zellen.
- Fluoreszenz zeigt an, dass eine signifikante Menge an gebrochener DNA vorliegt.
Anwendung von Anexin 5 PI Assay
- Der Anexin 5 PI-Assay kombiniert mit Durchflusszytometrie erkennt exponiertes Phosphatidylserin in apoptotischen Zellen.
- In gesunden Zellen bleibt Phosphatidylserin im inneren Membranblatt; bei Apoptose wechselt es nach außen.
- Anexin 5 bindet mit hoher Affinität an Phosphatidylserin und ermöglicht die Erkennung durch Durchflusszytometrie.
Zusammenfassung der Erkennungsmethoden
- Propidiumiodid ist ein Marker für späte Stadien der Apoptose und dringt in geschädigte Zellen ein.
- Verschiedene Signaturen helfen Wissenschaftlern zu bestimmen, ob eine Zelle nekrotisch oder apoptotisch ist oder noch lebensfähig ist.
Abschlussbemerkungen zur Apoptose
- Bei Apoptose erfolgt keine Sekretion von Cytokinen; daher wird keine Entzündung ausgelöst.
Was ist Nekroptose?
- Nekroptose kombiniert Nekrose und Apoptose, ist stark reguliert und führt zu spezifischen Zellschäden.
- Charakteristische Merkmale sind ATP-Verlust, Zellschwellung und ROS-Generierung sowie Freisetzung lysosomaler Enzyme.
- Informationen über biologische Themen sind auf sozialen Medien verfügbar; MCQ-Wettbewerbe finden regelmäßig statt.
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