Apoptoz: Programlı Hücre Ölümü
Güncelleme tarihi: 7 Şub 2021
Ayça İrgit - Moleküler Biyoloji ve Genetik, Fen - Edebiyat Fakültesi, İstanbul Teknik Üniversitesi
Günümüzde programlanmış hücre ölüm mekanizması olarak bilinen apoptoz kelimesinin kökeni Yunanca’da apo (ayrı) ve ptosis (düşmek) kelimelerinin birleşmesine dayanmaktadır. Apoptoz, ilk olarak Yunan şair Homeros tarafından sonbaharda yaprakların ağaçlardan düşüşünü tanımlamak için kullanılmıştır. Homeros’un sonbaharda kurumuş yaprakların dökülerek baharda açacak olan yeni yapraklara yerlerini bırakması olarak tanımladığı apoptoz, Yunan tarihçi James Cormarck’ın önerisi ile vücutta adeta kuruyan hücrelerin ölümü ile yeni hücrelere yer açması sürecini tanımlamak için de kullanılmaya başlanmıştır.[1]
Nekroz ve Apoptoz
Apoptoz, hücre şişmesi ve patlaması görülen nekrozdan farklı olarak hücrenin büzüşmesi gözlemlenmesi nedeniyle ilk olarak ‘büzüşme nekrozu’ olarak tanımlanmıştır.[1] 1972 yılında yaptıkları çalışmada ise Kerr, Wyllie ve Currie bu hücre ölüm mekanizmasının nekrozdan daha farklı olduğunu ve özgün morfolojik özellikleri nedeniyle önceden tahmin edilebileceğini ortaya koymuşlardır.[2]
Apoptoz ile nekroz arasındaki en temel fark apoptotik hücrenin sitoplazma zarı bozulmadan önce, komşu sağlıklı hücrelerden farklı olarak ve vücutta yabancı (nonself) olarak algılanmasına yol açacak morfolojik değişiklikler geçirmesidir. Apoptoz, nekrozdan farklı olarak kimyasal ya da mekanik hasar sonucunda meydana gelmemekte hormonlar, büyüme faktörleri ve gen ekspresyonu ile kontrol edilmektedir.[5] Apoptoz bir dokudaki hücrelerin tamamında değil, belli hücrelerde görülmesi ile de nekrozdan farklılık göstermektedir.[1] Böylece kendine özgü morfolojik özellikleri ile apoptoz programlı hücre ölümü olarak tanımlanmıştır.
Apoptotik Hücrede Meydana Gelen Morfolojik Değişiklikler
Apoptoz; uyarının oluşmasını, apoptotik hücrenin uyarıyı algılamasını, ölüm karanın verilmesini ve hücrenin ölümünü içeren programlı ölüm kararının verilmesi ile programlı olarak ölen hücrenin ortadan kaldırılması olmak üzere iki temel süreçte gerçekleşmektedir.[1]
Apoptotik hücrelerde kromatitlerin yarım ay ya da oval şeklinde yoğunlaşması ile kromatitler yığınları meydana gelmektedir. Çekirdek kondenzasyonu, apoptozda görülen karakteristik morfolojik değişimdir.[6] Çekirdek zarının altında meydana gelen kromatit yoğunlaşmaları çekirdeğin osimofilik granül kümeleri oluşturmak amacıyla kromatitlerini dağıtması ile sonuçlanır. Apoptotik hücre çekirdeğinde meydana gelen değişimler ile eş zamanlı olarak apoptotik hücre çevresindeki sağlıklı hücrelerle bağlantı noktalarını keserek sağlıklı komşu hücrelerden ayrılır. Hücre hacmin azalması, sitoplazmik organallerin yoğunlaşması, hücre yoğunluğunun artması apoptotik hücrede gözlemlenen diğer morfolojik değişikliklerdir. Sitoplazmanın yoğunlaşması ile kesecikler oluşur ve sisternaların genişleyip hücre zarı ile birleşmesi sonucunda hücre yüzeyinde tomurcuk yapılar gözlemlenir. Çekirdekte düzensizliklerin ve hücre yüzeyinde tomurcuklanmaların görüldüğü bu aşamada hücre çok sayıda ve değişik boyutta apoptotik cisimlere ayrılır. Apoptotik cisimler makrofajlar ya da komşu parankimal hücreler tarafından fagositoza uğrayarak ya da epitel yüzeyden dökülerek vücuttan uzaklaştırılır. Son olarak fagositozu gerçekleştiren hücrenin lizozomu tarafından apoptotik cisimlerin kalıtıntı çekirdek ve sitoplazması otoliz ile sindirilir.[1]
Apoptotik cisimlerin otolizi sonucunda hücresel elemanların, proteolitik enzimlerin ve toksik oksijenin hücreler arası boşluğa salınımı önlenerek apoptozun komşu sağlıklı hücreleri etkilemesinin önüne geçilmektedir.[1]
Apoptotik Hücrede Meydana Gelen Biyokimyasal Değişiklikler
Apoptotik hücrelerde kromatitlerin yoğunlaşmasının öncesinde sitoplazmadaki serbest Ca+2 iyonlarının konsantrasyonunda artış görülmektedir. Normalde sitoplazmadaki serbest Ca+2 iyonlarının konsantrasyonu düşük olmakla birlikte sitoplazmadaki serbest Ca+2 iyonlarının artışı Ca+2 konsantrasyonuna bağlı aktivite gösteren enzimlerde yapısal değişikliklere yol açar. Apoptotik hücrelerde endojen kalsiyum magnezyum bağımlı nükleazların aktivasyonu ile apoptotik hücre çekirdeğinde kromatitlerin yoğunlaşması gibi sağlıklı hücrelerde görülmeyen değişiklikler meydana gelmektedir. Bazı hücrelerde her zaman bulunan bazı hücrelerde ise sadece apoptozdan önce görülen endojen kalsiyum magnezyum bağımlı nükleazlar, apoptotik hücre DNA’sının agaroz elektroforezde apoptozun karakteristik merdiven şeklinde görünümüne yol açacak şekilde parçalanmasına yol açar. Apoptotik hücrede meydana gelen biyokimyasal değişikliklerin bir diğeri de hücrede mRNA ve β-tubulin miktarının artmasıdır. Sağlıklı hücrelerde görülmeyen fakat apoptotik hücrelerde meydana gelen biyokimyasal değişikliklerden biri de apoptotik cisimlerin fagosite edilmeden önce tehlikeli hücre içi enzimlerin salınımını önleyen SDS- dirençli kabuk oluşumudur. Sitoplazma zarı altındaki keratin yapılarına benzer bir kabuk oluşumu apoptotik hücrelerin sitoplazmalarında çapraz lizin bağlarının oluşumuna yol açan transglutaminaz aktivitesinin görülmesi ile gerçekleşmektedir. Apoptotik hücrede meydana gelen morfolojik değişiklikler ve hücrenin büzüşmesi transglutaminaz aktivitesi ile ilişkilidir. Apoptotik hücrelerin makrofajlar tarafından fagositoz edilmek üzere tanınması hücre zarında gömülü olan N-asetil glukozamin ve dimeri N, N'-diasetilşitabroz şekerlerinin yüzeye çıkması ile gerçekleşmektedir. Apoptotik hücrelerde fosfolipit dağılımının değişmesi sonucunda negatif yüklü fosfatlar hücre zarının dış yüzeyine çıkar. Fosfolipitlerin dağılımındaki değişim apoptotik hücrelerin fagositozunu gerçekleştiren makrofajların apoptotik hücre zarına bağlanmasını sağlar.[1]
Referanslar
Öniz, H., (2004), Apoptoz: Ölmeye Yatmak, SSK Tepecik Eğitim Hastanesi Dergisi 14(1):1-20, Erişim Adresi: https://jag.journalagent.com/terh/pdfs/TERH_14_1_1_20.pdf
Gültekin, N., Karaoğlu, K. & Küçükateş, E., (2008), Hücrede Apoptoz ve Sağkalım Mekanizmalarının Keşfedilmesi ve Yeni Potansiyel Tedavi Stratejeleri, Türk Kardiyoloji Derneği 36(2): 120-130, Erişim Adresi: https://jag.journalagent.com/tkd/pdfs/TKDA_36_2_120_130.pdf
Yılmaz, İ., (2005), Erişkin Ratlarda Deneysel Varikosel Oluşturulması Sonrası Testislerde Germ Hücrelerinde Apoptozis Düzeylerinin Yükselmesi; Ve Yükselmiş Olan Apoptozisin Varikoselektomi Sonrası Gerileme Düzeyi Ve Süresinin Tunel Yöntemi İle Değerlendirilmesi, Taksim Eğitim ve Araştırma Hastanesi Üroloji Kliniği, Erişim Adresi: http://www.istanbulsaglik.gov.tr/w/tez/pdf/uroloji/dr_inanc_yilmaz.pdf
Aktuğ, H., (2014), Apoptozis ve Hücre Döngüsü, Ege Journal of Medicine 53(1):60-64, Erişim Adresi: http://egetipdergisi.com.tr/tr/download/article-file/350629
Önal, B., (1996), Apoptozis: Kavram, Mekanizmalar, Onkolojik Önemi, SSK Tepecik Hastanesi Dergisi (6)1: 20-35, Erişim Adresi: https://jag.journalagent.com/terh/pdfs/TERH_6_1_20_34.pdf
Mis, L. & Yeltekin, A. Ç., (2014), Apoptosis, Bülent Ecevit Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 3(1), 102-112, Erişim Adresi: https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/41701