מוות בתאים: סוגים ומאפייניהם - ביולוגיה - 2025

המוות של התאים הוא התהליך של הרס המרכיבים התאיים חווים כל יצור החיים בשלבים שונים. בכל האורגניזמים הרב-תאיים חייב להיות איזון אופטימלי בין מוות תאים לשגשוג תאים.

מוות תאים מתרחש על ידי שני מנגנונים עיקריים: על ידי נמק או מוות תאיים מקרי, ועל ידי אפופטוזיס או מוות תאים מתוכנת. לכל מנגנון מיוחסים מורפולוגיית תאים מסוימת.

הבדלים בין אפופטוזיס ונמק.
מקור: המכון הלאומי להתעללות באלכוהול ואלכוהוליזם (NIAAA)

אפופטוזיס או מוות תאים מתוכנת כוללים מסלול המווסת מאוד על ידי רכיבים גנטיים. לעתים קרובות כאשר האורגניזם חווה נסיבות פתולוגיות (מחלות ניווניות, למשל), ניתן ליישם את התוכנית האפופטוטית בצורה לא נכונה, מה שגורם להרס תאים בלתי הולם.

מוות תאים מתוכנת הוא מרכיב חשוב במסלולי התפתחות והומאוסטזיס (שליטה בין מוות תאים לשגשוג) באופן כללי.

מוות תאים מקרי או נמק הוא הסוג השני של מוות בתאים. הוא מציג הבדלים קיצוניים אם נשווה זאת לאפופטוזיס. תופעה זו מתרחשת כאשר תאים נחשפים לסביבה שלילית או קיצונית, מה שמביא לפגיעה במבני התא.

מוות תאים מתוכנת או אפופטוזיס

פרספקטיבה היסטורית

בשנת 1972 נעשה שימוש לראשונה במונח אפופטוזיס. זה הופיע במאמר מדעי קלאסי שנכתב על ידי הסופרים קר, ווילי וקורי. עבור Ker et al., המונח אפופטוזיס מתאר צורה מורפולוגית ייחודית של מוות תאים.

למרות שתכונות אלה כבר פורטו מספר פעמים, מחברים אלה הם הראשונים לתת שם לתופעה.

הַגדָרָה

אורגניזם רב-תאי מורכב מכמה תאים שחייבים ליצור קשרים זה עם זה. יש לקיים את הקהילה בצורה מאורגנת בקפדנות, והדבר מושג על ידי יצירת בקרה בין התפשטות תאים חדשים לבין חיסול התאים שכבר קיימים.

באופן זה, תאים שמסיבות רבות לא נדרשים עוד עוברים סוג של "התאבדות" מולקולרית הנקראת אפופטוזיס.

מוות תאים מתוכנת הוא תופעה פיזיולוגית רגילה. זה כרוך בחיסול מבוקר של תאים מסוימים. מנגנון זה הוא קריטי בכדי לשמור על רקמות מבוגרים שיעבדו כראוי. זה גם משחק תפקיד בהתפתחות העובר.

מאפיינים

שמרו על מאזן ההתפשטות

המטרה העיקרית של מוות תאים מתוכנת היא לשמור על איזון התפשטות התא. לדוגמה, בגופנו, כמעט 5 x 10 ¹¹ אריתרוציטים או תאי דם מחוסלים מדי יום באמצעות מוות של תאים.

הגן על התאים

בנוסף, היא מאפשרת להקים מנגנון הגנה מפני תאים שעלולים להשפיע על הגוף. במקרה של תאים שהיו קורבן לזיהום בנגיף, הם נהרגים בדרך כלל על ידי מוות מתוכנן. לפיכך, הנגיף לא יוכל להמשיך להתפשט בתוך המארח.

מוות תאים מתוכנן לא רק מבטל תאים הנגועים על ידי פתוגנים חיצוניים, הוא גם מסוגל לשלול תאים מהאורגניזם המזיקים לחומר הגנטי. במקרה זה, התאים הנושאים מוטציות המזיקות לאורגניזם מבוטלים.

במקרה בו התפתחותם של תאים לא תקינים אלו יכולה להימשך והמנגנונים של מוות תאים אינם פועלים, יכולים להופיע גידולים והתפתחות של סוגים שונים של סרטן.

לתאם את התפתחות העובר

מוות תאים מתוכנת ממלא תפקיד מכריע בהתפתחות העובר. במהלך היווצרות אותו דבר, יש לחסל כמה תאים שאינם נחוצים.

לדוגמא, היא אחראית לחיסול הרקמות בזחלים באורגניזמים העוברים מטמורפוזה: זחלים ודו-חיים. בנוסף, כמה צורות נעורים מאופיינות בכך שיש קרומים בין האצבעות, האופייניות לחיים מימיים.

כאשר האורגניזם הופך למבוגר, הממברנות הללו נעלמות, מכיוון שהתאים המרכיבים אותו עוברים אירוע מוות מתוכנן. באופן כללי, תהליך האפופטוזה מעצב את גפי בני האדם והעכברים: מבנים בצורת חפירה המסתיימים בספרות מעוצבות היטב.

במהלך התפתחות יונקים, מוות תאים מתוכנת משתתף בהיווצרות מערכת העצבים. כאשר הגוף מתפתח, נוצרים מספר מוגזם של תאי עצב, אשר מאוחר יותר מחוסלים על ידי מוות תאים מתוכנת.

הנוירונים שכן שורדים (כ- 50%) יוצרים קשרים נכונים עם תאי המטרה. כאשר החיבור שנוצר נכון, מתחילה הפרשת סדרת גורמי גדילה המאפשרת את הישרדות התא, מכיוון שהוא מעכב את תוכנית מוות התא.

מאפיינים תאיים של אפופטוזיס

במהלך מות המוות המתוכנן, התא מציג פנוטיפ מסוים. המאפיין המובהק הראשון הוא פיצול DNA כרומוזומלי.

במקרה זה מתרחשת פירוק של נוקלאוזומים, מבנים הנוצרים על ידי DNA וחלבונים. עם עיבוי הכרומטין, הגרעין נשבר לחתיכות קטנות.

ככל שעובר התהליך, התא יורד באופן משמעותי בגודלו. בסופו של דבר, התא פורץ לקטעים מרובים המוקפים בקרום התא. כל אחת מהיצירות הללו מכונה גופים אפופטוטיים.

בהמשך, תאים של מערכת החיסון המכונה מקרופאגים אחראים על זיהוי ופגוציטיזציה של מבנים גוססים אלה.

כך, "גוויית" התא שעובר אפופטוזיס נעלמת למעשה מהאורגניזם אליו היה שייך - בניגוד למה שקורה כשהתא מת מפציעה. בתרחיש האחרון התאים מתנפחים ולבסוף מתארים, ומלבים את האזור המדובר.

בזמן אפופטוזיס, נזק מתרחש במיטוכונדריה, המאופיין בשחרור של סדרה של מולקולות המעוררות את מנגנון המוות, כמו ציטוכרום C, חלבוני הסמאק / דיאבלו, בין היתר.

היבטים גנטיים

הרגולציה הקפדנית של מוות תאים מתוכנת מתרחשת בזכות תפקודם המתוזמר של גנים שונים.

המחקרים הראשונים שקשורים למנגנון הגנטי של אפופטוזיס בוצעו ב- nematode Caenorhabditis elegans. באורגניזם זה זוהו 3 גנים הקשורים לביצוע ולוויסות של כל התהליך האפופטוטי.

אצל יונקים נמצאו גנים הדומים מאוד לאלה של הנמטודה. לכן הם היו ישויות שמורות מאוד במהלך האבולוציה.

Ced-3 הוא הדוגמה למשפחה שנוצרה על ידי יותר מתריסר פרוטאזות (אנזימים שמטפטרים חלבונים) הידועים תחת השם caspases.

במהלך המוות המתוכנן, caspases hydrolysze יותר ממאה חלבונים שנמצאו בתא המדובר. בין חלבוני היעד של caspase אנו מוצאים מעכבי DNAase הגורמים להתמוטטות DNA בגרעין התא.

Caspases אחראים גם לקרע של למינציה גרעינית, מה שמוביל לפיצול הגרעין והציטוס שלד בכלל. ההשלכות המיידיות של כל אירועי ההשפלה הללו הם פיצול תאים.

הפעלת אפופטוזיס

יש סדרה של גירויים שמפעילים מנגנונים אפופטוטיים. גירויים אלה יכולים להיות פיזיולוגיים או פתולוגיים. מעניין שלא כל התאים מגיבים באותה צורה לגירויים.

הקרנה ותרופות המשמשות לטיפולי סרטן (כימותרפיה) גורמות לאפופטוזיס ממסלול הנקרא מסלול תלוי p53.

הורמונים מסוימים, כמו קורטיקוסטרואידים - הורמונים מקבוצת הסטרואידים והנגזרות - יכולים להוביל למסלול האפופטוטי בכמה תאים. עם זאת, מרבית התאים אינם מושפעים מנוכחותם.

מוות בתאונה מקרית או נמק

הַגדָרָה

מוות בתאונה מקרית או נמק מתרחש כאשר תאים נחשפים לסביבה שלילית הגורמת לפגיעה קשה במבני התא.

גורמים אלה הגורמים לטראומה כוללים טמפרטורות גבוהות מאוד או נמוכות מאוד, רמות חמצן לא תקינות, חשיפה לרעלים, חשיפה למטבוליטים של חמצן תגובתי, חסך תזונתי, רמות pH לא תקינות, ועוד.

מצבים רפואיים שונים כוללים נמק, כולל מחלות ניווניות כמו מחלת אלצהיימר, מחלת הנטינגטון, מחלת פרקינסון, טרשת עורקים אמיוטרופית ואפילפסיה.

אף על פי שהתהליך הנמק מעורב במצבים רפואיים שונים, המנגנון שמאחורי האירוע לא הובהר במלואו. מבחינה היסטורית, נמק נתפס פשוט כתגובות כאוטיות שהורסות את התא.

עם זאת, עדויות עדכניות מאת Caenorhabditis elegans ואורגניזמים מהתסיסה הטילו ספק ב'דוגמה 'זו.

סוגי תאים שונים העוברים נמק מראים מאפייני תאים מורפולוגיים מאוד ספציפיים בתגובה לפגיעה, מה שמרמז כי קיימת תוכנית ביצוע מרכזית לנמק.

ההבנה המלאה והמפורטת של התהליך הנמק יכול להביא להתפתחות של מתודולוגיות חדשות לבקרת מחלות הכרוכות במוות של תאים נמקיים.

מאפיינים סלולריים של נמק

כמו באפופטוזיס, לנמק יש תכונות מורפולוגיות אופייניות. יתר על כן, אלה שונים לחלוטין ממה שאנחנו צופים בתא שמת במסלול האפופטוטי.

המוות מלווה בדלקת משמעותית בתא, היווצרות וואוואולים בציטופלזמה, התערבות של הרקמה האנדופלסמית, שלפוחית ​​הציטופלזמה, עיבוי המיטוכונדריה, התפלגות ושפיכת ריבוזומים, קרע ממברנות, ליזוזומים מודלקים ושברו, בין היתר.

נמק הוא תהליך "פסיבי", מכיוון שהוא אינו דורש סינתזת חלבון נוספת, דרישת האנרגיה לקיומו היא מינימלית, ואין לו שום מנגנון ויסות הומאסטטי נוסף.

מנגנונים

ניתן לתווך את הפגיעות הנגרמות בתא נמק על ידי שני מנגנונים עיקריים: הפרעה לאספקת האנרגיה ופגיעה ישירה בתא על ידי הגורמים שהוזכרו לעיל.

השוואה בין אפופטוזיס ונמק

הבדלים

בקרת תהליכים : באופן יחסי, אפופטוזיס הוא תהליך פעיל מאוד מבוקר, ואילו נמק הוא תהליך רעיל בו התא הוא קורבן פסיבי של מוות עצמאי אנרגטי. כפי שהזכרנו, עדויות עכשוויות מטילות ספק באי-הסדרת הנמק.

מיקום המוות : בדרך כלל אפופטוזיס מתרחשת בתא יחיד או באשכול תאים קטן, ואילו נמק מתרחש ברצף של תאים.

מצב קרום הפלזמה : באפופטוזיס קרום התא נותר על כנו והציטופלזמה שומרת על גופים אפופטוטיים. בנמק, קרום הפלזמה מתפרק והציטופלזמה משתחררת.

תהליכים דלקתיים : באפופטוזיס לא נצפה שום סוג של דלקת, בעוד שהאינפלציה היא אחד המאפיינים הבולטים ביותר של נמק. אובדן שלמות הממברנה והתאיות שולח אותות כימוטקטיים המגייסים חומרים סלולריים הקשורים לתהליך הדלקתי.

האם אתה יכול להבדיל בין אפופטוזיס לנמק?

מה זה תלוי אם תא נפטר מאפופטוזיס או מנמק? החלטה זו מעורבת במגוון גורמים הכוללים את אופי אות המוות, סוג הרקמה המדובר, מצב התפתחות האורגניזם, בין היתר.

באמצעות טכניקות היסטולוגיה קונבנציונאליות, לא קל להבחין בין רקמות הגוססות מאפופטוזיס או מנמק. התוצאות המורפולוגיות של המוות שנוצרו על ידי המסלולים הנקרוטיים והאפופטוטיים שונות בכמה הבחינות וחפיפה אצל אחרים.

העדויות מצביעות על כך שאפופטוזיס ונמק מייצגים ביטוי מורפולוגי של מסלול ביוכימי משותף הנקרא רצף אפופטוזיס-נמק. לדוגמה, שני גורמים משתתפים בהמרה של מסלול אפופטוזיס לנמק: ירידה בזמינות של caspases ו- ATP בתוך התא.

מוות ציטוטוקסי

באורגניזמים רב-תאיים ישנם סוגים ספציפיים של תאים השייכים למערכת החיסון - או הפרשות שהם מייצרים - רעילים לתאים אחרים.

תאים אלה אחראים על התחלת מסלולי האחראיות על השמדת תאי המטרה (שיכולים להיות תא הנגוע בפתוגן או בתא סרטן). עם זאת, המחברים מעדיפים לא לכלול אף אחת משתי הקטגוריות שהוזכרו (נמק או אפופטוזיס), מכיוון שזה לא מתרחש באמצעות מנגנון ספציפי.

קח את המקרה הספציפי של מוות תאי כי מתווך על ידי סוג תא הנקרא ציטוטוקסיות CD8 ⁺ לימפוציטים מסוג T . בדוגמה זו התא משלב היבטים של מוות תאים מקרי וגם מתוכנת.

הפניות

1. אלברטס, ב., בריי, ד., הופקין, ק., ג'ונסון, א.ד., לואיס, ג'., רף, מ., … & וולטר, פ. (2013). ביולוגיה חיונית של תאים. גרלנד מדע.
2. קופר, GM, Hausman, RE, & Hausman, RE (2000). התא: גישה מולקולרית. וושינגטון הבירה: עיתונות ASM.
3. Elmore, S. (2007). אפופטוזיס: סקירה של מוות תאים מתוכנת. פתולוגיה טוקסיקולוגית, 35 (4), 495-516.
4. רוס, MH ופאולינה, וו. (2006). היסטולוגיה. ליפינקוט וויליאמס ווילקינס.
5. Syntichaki, P., & Tavernarakis, N. (2002). מוות על ידי נמק. אסון בלתי נשלט, או שיש סדר מאחורי הכאוס ?. דו"חות EMBO, 3 (7), 604-9.