Apoptoza_w_procesach.pdf

Apoptoza – programowana śmierć

komórki. Część III. Rola apoptozy

w procesach fizjologicznych

i patologicznych

komórki zakażone, uszkodzone, zmutowane

lub zbędne, np. występujące tylko na pew-

nych etapach rozwoju. Poznano wiele czyn-

ników stymulujących apoptozę, a sygnałem

do jej rozpoczęcia jest połączenie odpowied-

nich receptorów powierzchniowych z rodzi-

ny TNFR z ligandami lub zmiany zachodzą-

ce w mitochondriach. Po odebraniu „sygnału

śmierci” w komórce uruchamiane są prze-

miany biochemiczne, które określa się jako

szlaki apoptozy: mitochondrialny i recepto-

rowy. Skutkiem tych przemian jest aktywa-

cja kaspaz i uruchomienie procesów prote-

olitycznych i nukleolitycznych, prowadzących

do pojawienia się charakterystycznych zmian

morfologicznych i śmierci komórki. W proce-

sie apoptozy ciągłość błony komórkowej jest

zachowana, zawartość obumierającej komór-

ki jest otaczana fragmentami błony cytopla-

zmatycznej, tworzą się tzw. ciałka apoptotycz-

ne, które ostatecznie ulegają sfagocytowaniu

przez sąsiadujące komórki o właściwościach

żernych. Komórki fagocytujące w przebiegu

apoptozy wydzielają substancje hamujące

proces zapalny.

Apoptoza pełni bardzo ważną rolę w licz-

nych procesach fizjologicznych i patologicz-

nych. Umożliwia precyzyjną kontrolę liczby

i rodzaju komórek w czasie ontogenezy i or-

ganogenezy. Dzięki niej możliwa jest elimina-

cja wytworzonych w nadmiarze komórek em-

brionalnych oraz usunięcie komórek uszko-

dzonych w takim stopniu, że ich przeżycie

byłoby niekorzystne dla organizmu. Apopto-

za odgrywa też ważną rolę w przebiegu wie-

lu chorób. Zaburzenia procesu programowa-

nej śmierci komórek towarzyszą chorobom

Monika Baś 1 , Anna Cywińska 1 , Justyna Sokołowska 2 , Małgorzata Krzyżowska 3

z Zakładu Patoﬁ zjologii 1 oraz Pracowni Patologii Katedry Nauk Klinicznych 2 i Pracowni

Immunologii Katedry Nauk Przedklinicznych 3 Wydziału Medycyny Weterynaryjnej

w Warszawie

Apoptosis – programmed cell death. Part III. The role of apoptosis

in physiology and pathology. Baś M., Cywińska A., Sokołowska J.,

Krzyżowska M. Faculty of Veterinary Medicine, Warsaw Agricultu-

ral University.

Apoptosis is an intrinsically programmed process of cell death.

This deliberate suicide is critical for the elimination of unwanted or

damaged cells from multicellular organisms. Apoptosis is responsi-

ble for the physiological deletion of cells during the embryonic de-

velopment and serves as a balance to mitosis in regulating the size

of animal tissues. This mode of cell death is also crucial for normal

tissue maintenance in adulthood. Malfunctioning of cell-suicide path-

ways disrupts this delicate balance and can lead to various disor-

ders, such as neurodegenerative or autoimmune diseases and can-

cer. Apoptosis may also represent a host defense mechanism against

the infections. On the other hand, many pathogens affect apoptosis,

depending on their invasive strategies. Here, we discuss the role of

apoptosis in the embryogenesis, organogenesis, various physiolog-

ical processes such as immune system development, tissue involu-

tion or erythropoiesis and the pathology produced during infectious

diseases.

Keywords: apoptosis, embryogenesis, erythropoiesis, lymphocy-

tes, neutrophils, infections.

Apoptoza, nazywana też programowaną

śmiercią komórki, jest aktywnym, uporząd-

kowanym procesem umożliwiającym elimina-

cję komórek bez pobudzania procesu zapal-

nego i uszkodzenia otaczających tkanek. Na

drodze apoptozy z organizmu usuwane są

ŻYCIE WETERYNARYJNE 2004, 79 (12)

671

PRACE POGLĄDOWE

nowotworowym, degeneracyjnym, alergiom

czy przewlekłym zapaleniom.

wa istotną rolę na etapie kształtowania ukła-

du nerwowego. We wczesnej embriogene-

zie neurony są bardzo liczne, potem znacz-

na ich część ulega programowanej śmierci.

Wykazano, że na etapie tworzenia się rzeź-

by mózgu ginie ich aż 50% (1). Kuida zaob-

serwował, że myszy, którym usunięto gen ko-

dujący kaspazę 3 (3) padają w okresie oko-

łourodzeniowym, a przyczyną ich śmierci jest

zahamowanie apoptozy określonej populacji

komórek neuroepithelium. Apoptoza u ssa-

ków jest też procesem niezbędnym do pra-

widłowego kształtowania się układu rozrod-

czego. W trakcie rozwoju narządów rozrod-

czych u obydwu płci wytwarzają się zarówno

przewody śródnerczowe, tzw. przewody Wolf-

fa (późniejsze najądrza, powrózek nasienny

i pęcherzyki nasienne), jak i przewody przy-

śródnerczowe, tzw. przewody Müllera (póź-

niejsze jajowody, macica i część pochwy).

Na kolejnych etapach rozwoju, dzięki apop-

tozie dochodzi do zaniku przewodów niewła-

ściwych dla płci osobnika (1, 3).

Bardzo dobrze zbadanym procesem

jest formowanie się palców u wyżej uorga-

nizowanych kręgowców (4). Wykazano, że

programowana śmierć komórek występują-

cych pomiędzy palcami u rozwijającego się

zarodka jest etapem niezbędnym do prawi-

dłowego ukształtowania się dystalnych czę-

ści kończyn.

W życiu płodowym ssaków apoptoza od-

grywa ważną rolę w rozwoju układu odpor-

nościowego. Prekursory tymocytów, najpierw

z wątroby, a następnie ze szpiku dostają się

do grasicy płodu. Tymocyty intensywnie się

dzielą, jednak około 95% z nich ginie na sku-

tek apoptozy w grasicy (5).

Chociaż programowana śmierć komórek

jest bardzo ważna w przebiegu ontogene-

zy i organogenezy pełni ona także niezwy-

kle istotną rolę w prawidłowym funkcjono-

waniu organizmów także poza okresem ich

rozwoju (6, 7).

stości różnego typu m.in. talasemii, zespo-

łu mielodysplastycznego lub niedokrwisto-

ści aplastycznej (6).

Apoptoza w procesach

fizjologicznych

Apoptoza w procesie

dojrzewania limfocytów T

Programowana śmierć komórek

w procesach rozwojowych

Programowana śmierć komórek odgrywa

ogromną rolę w prawidłowym funkcjonowa-

niu układu odpornościowego. W trakcie doj-

rzewania tymocytów w grasicy następuje kil-

ka etapów selekcji, podczas których docho-

dzi do eliminacji ponad 95% komórek (5). Tak

bezwzględna selekcja jest warunkiem utrzy-

mania tolerancji wobec własnych antygenów.

Jej celem jest wyłonienie puli limfocytów T

rozpoznających obce antygeny w połączeniu

z własnymi cząsteczkami MHC. Na jednym

z etapów selekcji dochodzi do sprawdzenia,

czy w wyniku rearanżacji genów, kodujących

podjednostki α i β powstały receptory TCR

prawidłowo rozpoznające prezentowany anty-

gen. Jeśli dojrzewający tymocyt nie rozpozna

żadnego antygenu, wówczas ulega apopto-

zie. Programowanej śmierci ulegają też takie

tymocyty, które charakteryzuje zbyt wysokie

powinowactwo do własnego MHC.

W trakcie rozwoju każdego organizmu

wielokomórkowego część komórek ginie.

Niektórzy autorzy określają ten proces jako

programowaną śmierć komórek i odróżnia-

ją go od apoptozy. Podstawą do takiego roz-

różnienia jest rodzaj bodźca wywołującego

śmierć komórki oraz obecność charaktery-

stycznych zmian morfologicznych. Progra-

mowana śmierć komórki wywoływana jest

wyłącznie przez bodźce fizjologiczne i nie

zawsze towarzyszą jej zmiany morfologicz-

ne charakterystyczne dla apoptozy (1). Jed-

nak określenia „programowana śmierć” ko-

mórek i „apoptoza” są powszechnie utoż-

samiane.

W 2002 r. odkrycia związane z genetyczną

regulacją procesów rozwoju narządów oraz

regulacją samobójczej śmierci komórek, tzw.

apoptozy (2), uhonorowano nagrodą Nobla

w dziedzinie medycyny i fizjologii. Laureaci:

Robert Horvitz, Sydney Bremar i John Sulston

badali procesy rozwojowe i ich regulację, po-

sługując się modelem nicienia Caenorhaboli-

tis elegans . Sulston prześledził wszystkie po-

działy komórek u C. elegans. W wyniku tych

podziałów powstaje 1090 komórek, z których

131 obumiera w trakcie rozwoju. Każdy ro-

bak rozwija się tak samo i w stadium doro-

słym ma zawsze 959 komórek. Ten sam ba-

dacz dowiódł też, że podziały, różnicowanie

i śmierć komórek przebiegają zawsze w ten

sam sposób. U innych nicieni odsetek komó-

rek ulegających apoptozie w trakcie rozwoju

jest podobny i wynosi około 15% (3).

Zasadnicze znaczenie programowanej

śmierci komórek w rozwoju tkanek i narządów

zwróciło uwagę embriologów na zaburzenia

jej przebiegu i na powstawanie wad wrodzo-

nych u ludzi i u zwierząt. Od apoptozy zależy

prawidłowe modelowanie tkanek i narządów

w czasie embriogenezy. Sulston wykazał, że

doświadczalne wykluczenie apoptozy wystę-

pującej fizjologicznie w przebiegu rozwoju C.

elegans nie powoduje śmierci robaków, jed-

nak wywołuje u nich zaburzenia rozwojowe.

Podobne doświadczenia przeprowadzili Whi-

te i wsp. (3) z użyciem pcheł, u których, ina-

czej niż ma to miejsce w przypadku nicieni,

wykluczenie apoptozy na etapie embrioge-

nezy zawsze prowadziło do śmierci. U ssa-

ków prawidłowy przebieg apoptozy w czasie

rozwoju jest równie ważny. Apoptoza odgry-

Apoptoza w przebiegu

fizjologicznej inwolucji

narządów

Grasica z wiekiem ulega inwolucji. Sam

narząd nie zmniejsza się, ale obszary limfo-

epitelialne zastępowane są przez tkanki łącz-

ną i tłuszczową. Wykazano, że fizjologiczny

zanik grasicy ma ścisły związek z procesa-

mi apoptotycznymi (7, 8). Yajima i wsp. (7)

prowadzili doświadczenia z użyciem myszy

genetycznie pozbawionych receptorów Fas

w grasicy (Fas –/– ). U tych zwierząt nie zaob-

serwowano żadnych różnic w morfologii gru-

czołu, jak również w procesach różnicowania

tymocytów, w porównaniu do myszy niezmo-

dyfikowanych. Jednocześnie wykazano, że

zarówno tymocyty, jak i komórki nabłonkowe

grasicy znokautowanych genetycznie myszy,

były wrażliwe na sygnały śmierci i po poda-

niu zwierzętom przeciwciał monoklonalnych

przeciwko CD3, białku czynnościowo zwią-

zanemu z TCR, obserwowano apoptozę ko-

mórek nabłonka grasicy i prekursorów limfo-

cytów T. Przeprowadzono też doświadczenia

z użyciem myszy Fas –/– napromieniowanych

w celu całkowitego zniszczenia komórek szpi-

ku. U tych zwierząt inwolucję grasicy zaobser-

wowano dopiero po przeszczepieniu szpiku

od myszy nie poddanych modyfikacjom ge-

netycznym ani napromieniowaniu (7). W ba-

daniach in vitro wielokrotnie wykazano, że ty-

mocyty starszych osobników wykazują mniej-

Apoptoza w erytropoezie

Prawidłowe funkcjonowanie układu krwio-

twórczego jest możliwe dzięki zachowaniu

równowagi między procesami wytwarzania

i obumierania komórek krwi. Wykazano, że

niektóre kaspazy ulegają fizjologicznej akty-

wacji w trakcie różnicowania i dojrzewania

krwinek (6). Wiadomo, że obniżenie pozio-

mu erytropoetyny – czynnika pobudzającego

erytropoezę, stymuluje procesy apoptotycz-

ne różnicujących się komórek krwi, a szcze-

gólnie wrażliwe na „sygnały śmierci” są pre-

kursory krwinek czerwonych. Zaburzenia pro-

gramowanej śmierci komórek na poziomie

erytropoezy mogą prowadzić do niedokrwi-

672

ŻYCIE WETERYNARYJNE 2004, 79 (12)

PRACE POGLĄDOWE

szą zdolność proliferacji i większą skłonność

do ulegania śmierci na drodze apoptozy niż

tymocyty izolowane od osobników młodych.

Warto zaznaczyć, że tego rodzaju obserwacje

w pewnym stopniu ukierunkowały doświad-

czenia mające na celu opracowanie metod

hamowania naturalnej inwolucji grasicy i „od-

mładzania” tego narządu u starszych osób

(8). Z drugiej strony wiadomo, że zaburze-

nia w przebiegu naturalnej apoptozy w grasi-

cy mogą wiązać się z wystąpieniem ciężkich

chorób, m.in. miastenii u ludzi (9).

Apoptoza pełni istotną rolę w natural-

nej inwolucji narządów i struktur pozostają-

cych pod ścisłą kontrolą układu hormonalne-

go. Fizjologiczny zanik gruczołu krokowego,

zanik gruczołu mlekowego, cykliczne zmia-

ny w macicy, zanik ciałka żółtego i inwolucja

macicy po porodzie zależą w dużym stop-

niu od programowanej śmierci komórek (10,

11, 12, 13). Po spełnieniu swojej fizjologicz-

nej roli, zarówno błona śluzowa macicy, jak

i nabłonek gruczołowy gruczołu mlekowego

ulegają inwolucji. Najistotniejszymi elemen-

tami tego procesu są napływ neutrofilów, któ-

re fagocytują kruszywo komórkowe, oraz pro-

gramowana śmierć komórek, umożliwiająca

usuwanie zbędnych komórek. Przemianom

tym towarzyszy wzrost wytwarzania różnych

substancji czynnych (np. białka SIP24/24p3),

których funkcje biologiczne są przedmiotem

licznych badań (10, 11, 14). Komórki apop-

totyczne stwierdza się w większości tkanek

takich narządów, przy czym największe na-

silenie apoptozy obserwuje się w tkankach

gruczołowych (15). Stwierdzono też, że szla-

ki apoptotyczne programowanej śmierci sto-

sunkowo najpóźniej uruchamiane są w zrębie

łącznotkankowym narządów (12). Zjawisko to

dotyczy zarówno cyklicznych zmian w błonie

śluzowej macicy samic w okresie rozrodczym,

jak i procesów inwolucyjnych w innych narzą-

dach znajdujących się pod ścisłą kontrolą hor-

monalną (10, 12, 13). Wiadomo, że apoptoza

w tych narządach nasila się z wiekiem, co ma

związek z poziomem hormonów płciowych

u starszych osobników (16). Udowodniono,

że inwolucja narządów układu rozrodczego

wywołana gonadektomią w dużej mierze za-

leży od wzmożonych procesów apoptotycz-

nych (14). Stwierdzono, że odsetek komórek

ulegających w stanie prawidłowym apopto-

zie w gruczole krokowym szczura jest niski

(ok. 2%) i jest równoważony przez podob-

ny wskaźnik proliferacji (17). Po przeprowa-

dzonej kastracji następuje znaczne nasilenie

apoptozy doprowadzające, już po 7 dniach,

do utraty około 70% komórek nabłonkowych

gruczołu. Odpowiednie proporcje pomiędzy

procesami apoptozy i proliferacji warunkują

prawidłowe funkcjonowanie gruczołu. Prze-

waga procesów proliferacyjnych może pro-

wadzić do nadmiernego rozrostu gruczołu.

Apoptoza może również być skutkiem nad-

miernej stymulacji hormonalnej, np. nadmiar

progesteronu stymuluje u samicy chomika za-

nik endometrium. Podobnie glikokortykoste-

roidy u wielu gatunków zwierząt powodują

atrofię tkanki limfoidalnej (1). Hormony płcio-

we pełnią ważną rolę w modulowaniu reakcji

immunologicznych zachodzących w przebie-

gu ciąży. Shirshev i wsp. wykazali, że u kobiet

fizjologiczny poziom estradiolu, progestero-

nu i gonadotropiny kosmówkowej stymuluje

apoptozę limfocytów CD8 + i hamuje apop-

tozę limfocytów CD4 + w pierwszym tryme-

strze ciąży, natomiast w trzecim trymestrze

programowana śmierć obwodowych limfo-

cytów T jest hamowana (18). Z badań tych

wynika ponadto, że wpływ hormonów płcio-

wych na apoptozę komórek układu immu-

nologicznego w przebiegu ciąży zależy ści-

śle nie tylko od rodzaju wrażliwych komórek,

ale także od ich aktywności.

Apoptoza w zakażeniach

Wiadomo, że charakter procesu zapal-

nego zależy m.in. od rodzaju patogenu, któ-

ry wtargnął do organizmu. Czynniki zakaźne

można też podzielić na działające proapop-

totycznie i antyapoptotyczne.

Chlamydie należą do czynników choro-

botwórczych, które hamują przebieg apop-

tozy i w ten sposób zapewniają sobie prze-

życie w komórkach gospodarza (21, 22). Jest

to możliwe m.in. dzięki stymulacji wytwarza-

nia IFN- γ w trakcie zakażenia oraz modulacji

ekspresji receptorów powierzchniowych ko-

mórek. W eliminacji zakażenia tymi drobno-

ustrojami istotną rolę odgrywa TNF- α , czyn-

nik ten wyzwala apoptozę zarówno komórek

zakażonych, jak i zdrowych. Jednocześnie ist-

nieje podejrzenie, że nieprawidłowej apopto-

zie zakażonych chlamydiami komórek może

towarzyszyć uwalnianie tych drobnoustro-

jów do przestrzeni międzykomórkowych, co

tym samym przedłuża czas trwania zakaże-

nia (21). Rozregulowanie naturalnej apopto-

zy prowadzi do szerzenia się zakażenia i na-

silenia odpowiedzi przeciwzapalnej, czego

konsekwencją jest większe uszkodzenie za-

każonych tkanek.

Rickettsia rickettsii , czynnik etiologiczny

gorączki Gór Skalistych, należy także do we-

wnątrzkomórkowych patogenów modulują-

cych przebieg apoptozy (23). Wykazano, że

drobnoustrój ten aktywuje transkrypcję jądro-

wego czynnika kappa B (NF- κ B; nuclear fac-

tor- κ B), który zwiększa syntezę białka Bcl-2

i tym samym wyklucza aktywację kaskady ka-

spaz prowadzącej do śmierci komórek (23).

Supresyjne oddziaływanie na apoptozę neu-

trofilów w przebiegu zakażenia stwierdzono

w badaniach u suk z ropomaciczem. Sanok

i wsp. wykazali, że u suk zdrowych progra-

mowana śmierć dotyczy ok. 54% neutrofilów

krążących, natomiast u suk z ropomaciczem

– około 24% (24).

W patogenezie licznych jednostek choro-

bowych istotną rolę odgrywa też stymulacja

procesów apoptotycznych. Wiele badań z za-

kresu apoptozy w przebiegu chorób bakteryj-

nych dotyczy zakażeń wywoływanych przez

Helicobacter pylori u ludzi (25, 26). Drobno-

ustrój ten może zakłócać naturalną równo-

wagę pomiędzy procesami proliferacji i pro-

gramowanej śmierci komórek nabłonka błony

śluzowej żołądka. Poprzez nasilenie apopto-

zy przyczynia się do powstawania ubytków,

co w konsekwencji prowadzi do rozwoju cho-

roby wrzodowej. Nasilenie apoptozy towa-

rzyszy też innym poważnym chorobom bak-

teryjnym. Obserwuje się je np. w przebiegu

gruźlicy czy bakteryjnego zapalenia opon mó-

zgowych (27, 28). Mycobacterium tuberculo-

Apoptoza neutrofilów

W warunkach fizjologicznych wielkość

puli krążących neutrofilów zależy od wytwa-

rzania tych komórek w szpiku i od ich apop-

tozy. Proces ten odgrywa ważną rolę w re-

gulowaniu długości życia neutrofilów, które

nie biorą udziału w procesie zapalnym, jak

również w hamowaniu reakcji zapalnej (19).

Neutrofile krążące znajdują się w stanie spo-

czynku i są metabolicznie nieaktywne. Do ich

pobudzenia dochodzi po odebraniu sygnału

chemicznego płynącego z miejsca zapalenia

i/lub w wyniku adhezji do komórek śródbłon-

ka naczyniowego. Aktywacja neutrofilów za-

chodzi więc jeszcze we krwi. Neutrofile, któ-

re nie zostały pobudzone po kilku godzinach

życia giną na drodze apoptozy. Proapopto-

tycznie działa m.in. TNF- α i enzymy prote-

olityczne, natomiast hamująco na apoptozę

neutrofilów działają: IL-1, IL-2, IL-4, IL-6, IFN- γ ,

czynniki wzrostu i proces adhezji. W miej-

scu zapalenia neutrofile, które uległy apop-

tozie są fagocytowane przez miejscowe ma-

krofagi (19).

Rola apoptozy w procesach

patologicznych

W złożonych procesach programowanej

śmierci komórek może dochodzić do zabu-

rzeń będących skutkiem np. mutacji genów

białek uczestniczących w tym procesie lub

z upośledzoną ich interakcją podczas trwa-

nia apoptozy. Wadliwa apoptoza towarzyszy

patomechanizmom wielu chorób, w tym prze-

wlekłym zapaleniom (20).

ŻYCIE WETERYNARYJNE 2004, 79 (12)

673

PRACE POGLĄDOWE

sis indukuje apoptozę monocytów, makrofa-

gów i komórek nabłonka oddechowego (28),

natomiast Streptococcus pneumoniae, czyn-

nik etiologiczny zapalenia opon mózgowych

– apoptozę neuronów (27).

Apoptoza odgrywa istotną rolę także

w chorobach pasożytniczych. W badaniach

in vitro nad Neospora caninum wykazano,

że wzrost wytwarzania IFN- γ w przebiegu

zakażenia tym pasożytem jest skorelowa-

ny ze wzrostem ekspresji FasL i spadkiem

wytwarzania Bcl-2 przez zakażone komór-

ki, czego konsekwencją jest ich nasilona

apoptoza (29).

Długotrwałe zapalenia towarzyszą wielu

zakażeniom wirusowym. Wirusy w różny spo-

sób wpływają na przebieg apoptozy. Progra-

mowana śmierć komórek często jest wyko-

rzystywana przez organizm gospodarza jako

przeciwwirusowy mechanizm obronny, gdyż

podczas apoptozy degradacji ulegają biał-

ko i kwasy nukleinowe zarówno komórki, jak

i wirusa, który do niej wtargnął. Wykazano,

że niektóre wirusy mogą hamować apopto-

zę poprzez kodowanie białek unieczynnia-

jących kaspazy. Wszystkie wirusowe inhibi-

tory kaspaz należą do rodziny serpin – sery-

nowych inhibitorów proteaz (20). Wykazano,

że na przykład wirus krowianki indukuje inhi-

bitor kaspaz – proteinę crmA, natomiast ba-

kulowirus – p53, a w przebiegu zakażenia

wirusem Epsteina-Barr dochodzi do hamo-

wania apoptozy pośrednio przez inaktywa-

cję białka Bik (29).

W hamowaniu apoptozy dużą rolę od-

grywają też wirusowe, krótkołańcuchowe,

rozpuszczalne białka blokujące komórko-

we receptory powierzchniowe (np. TNFR,

IFN- γ R) biorące udział w przekazywaniu sy-

gnału śmierci. Antyapoptotyczne oddziaływa-

nie wirusa stwierdzono też w niektórych ba-

daniach nad zakażeniem wirusem nosówki

u psów (CDV – canine distemper virus) (31).

Takim wpływem wirusa na komórki gospoda-

rza próbowano tłumaczyć przetrwały charak-

ter większości zakażeń CDV. Jednak, jak wy-

nika z innych prac na ten temat, hamowa-

nie apoptozy nie zawsze przeważa nad jej

stymulacją. Moro i wsp. w trakcie doświad-

czeń nad zakażeniami CDV stwierdzili nasi-

loną apoptozę komórek ośrodkowego ukła-

du nerwowego (32). Takie obserwacje skło-

niły ich do sformułowania wniosku, że CDV

poprzez indukowanie apoptozy przyczynia

się do powstawania licznych ognisk demie-

linizacji w układzie nerwowym psów w prze-

biegu nosówki. Z kolei Schobesberger i wsp.

twierdzą, że tego rodzaju zmiany nie są bez-

pośrednią konsekwencją uszkodzenia bądź

programowanej śmierci komórek. Badacze ci

sugerują, że morfologiczne zmiany w tkance

nerwowej (dotyczące przede wszystkim oli-

godendrocytów) wynikają z niewyjaśnionych

dotąd mechanizmów (33).

Nie ulega jednak wątpliwości, że CDV

pośrednio i bezpośrednio indukuje nasiloną

apoptozę limfocytów, co prowadzi do zmniej-

szenia ich liczby i w rezultacie immunosupre-

sji w ostrej i podostrej postaci nosówki (34,

35). Wykazano, że taki sam wpływ na limfo-

cyty wywiera wirus wścieklizny. Opisano za-

nik śledziony i grasicy u myszy zakażonych

doświadczalnie tym wirusem (36). Bauder

i wsp. (37) prowadzili doświadczenia nad

programowaną śmiercią komórek w prze-

biegu panleukopenii i parwowirozy. Bada-

cze ci stwierdzili nasiloną apoptozę komó-

rek nabłonkowych, limfocytów i makrofa-

gów w układzie pokarmowym psów i kotów

zakażonych parwowirusem. Wywnioskowa-

no, że znaczne uszkodzenia nabłonka jeli-

towego w przebiegu parwowirozy wynikają

przede wszystkim z proapoptotycznego od-

działywania wirusa.

W ostatnich latach wiele doświadczeń

prowadzonych jest nad zakażeniami ludz-

kim wirusem niedoboru odporności (HIV

– human immunodeficiency virus). W prze-

biegu zespołu nabytego niedoboru odporno-

ści (AIDS – acquired immunodeficiency syn-

drome) nasilenie apoptozy dotyczy wszyst-

kich komórek zakażonych HIV, które wykazują

nasiloną ekspresję Fas i wzmożoną wrażli-

wość na Fas – zależną apoptozę, co sugeruje

dominującą rolę apoptozy w postępującej de-

strukcji układu immunologicznego (19). Waż-

nymi czynnikami nasilającymi ekspresję Fas

i FasL są niektóre antygeny HIV: białka wiru-

sowe gp 120 i produkty genu TAT. HIV akty-

wuje ponadto syntezę białka p53, co prowa-

dzi do wypływu cytochromu c oraz mitochon-

drialnego czynnika aktywującego apoptozę

(AIF – apoptosis inducting factor) z mitochon-

driów i aktywacji programu śmierci także dro-

gą mitochondrialną. Wirus ten upośledza tak-

że syntezę przez limfocyty Th1 cytokin, wyka-

zujących działanie hamujące apoptozę, np.

IL-2, IL-12. Badacze sugerują też, że wskaź-

nik apoptozy limfocytów T może korelować

z rozwojem AIDS (19).

Dotychczas w większości badań nad

apoptozą u zwierząt stwierdzono przede

wszystkim stymulujący wpływ wirusów na

procesy programowanej śmierci komórek.

Wiadomo, że tak oddziałuje wirus niedo-

boru odporności małp (SIV – simian immu-

nodeficiency virus), który jest powszechnie

wykorzystywany jako model doświadczalny

w badaniach nad HIV i AIDS (38). Nasilenie

apoptozy komórek gospodarza obserwuje

się w przebiegu zakażenia wirusem pomo-

ru afrykańskiego świń (ASFV – african swi-

ne fever virus), czy lentiwirusem visna-ma-

edi u owiec (39, 40). Oba wirusy indukują

procesy apoptotyczne poprzez szlak mito-

chondrialny.

Do procesów patologicznych, w któ-

rych istotną rolę odgrywa programowana

śmierć komórek, zalicza się też choroby

z autoagresji. Zarówno u ludzi, jak i u zwie-

rząt z genetyczną predyspozycją, apopto-

za może odgrywać istotną rolę w patome-

chanizmach chorób związanych z reakcją

układu odpornościowego na własne anty-

geny. Liczne prace poświęca się reumato-

idalnemu zapaleniu stawów u ludzi. W cza-

sie tej choroby stwierdza się zaburzenia na

różnych etapach apoptozy (41). W przewle-

kłym zapaleniu stawów stwierdza się obec-

ność licznych granulocytów obojętnochłon-

nych w mazi stawowej. Neutrofile wydzielają

enzymy proteolityczne, wolne rodniki tleno-

we oraz inne czynniki prozapalne niszczą-

ce chrząstkę stawów. Usunięcie ze stawów

granulocytów i makrofagów odbywa się na

drodze apoptozy. Zaburzenia tego procesu

nasilają degradację tkanek, przedłużają stan

zapalny stawu (19). W chorobie tej wykryto

obecność rozpuszczalnego białka Fas, co

sugeruje, że hiperplazja maziówki stawów

może być wynikiem upośledzonej funkcji re-

ceptorów Fas. Obserwowano wysoką eks-

presję białka bcl-x L , hamującego apoptozę,

ponadto wykryto szereg mutacji genu p53

w komórkach błony maziowej, czym tłuma-

czy się patomechanizm reumatoidalnego za-

palenia stawów (20).

Różnorodność czynników regulujących

programowaną śmierć komórek wzbudza

z oczywistych względów zainteresowanie

onkologów. Wiele badań dotyczy apopto-

zy w tkankach i narządach objętych nowo-

tworzeniem. Podejmuje się próby ingerencji

w toczące się procesy nowotworowe poprzez

modulowanie przebiegu apoptozy (42). Takie

działania mają pośrednio umożliwić regula-

cję wrażliwości komórek nowotworowych na

leki, podnieść ich skuteczność i obniżyć tok-

syczność (17). Roli apoptozy w procesach

nowotworowych poświęcona będzie kolej-

na część opracowania.

Podsumowanie

Programowana śmierć komórek jest pro-

cesem naturalnie równoważącym prolifera-

cję komórek, eliminuje komórki zbędne lub

zmienione patologicznie, co zapewnia pra-

widłowe funkcjonowanie organizmu. Zabu-

rzenia w jej przebiegu mogą prowadzić do

różnego rodzaju zmian morfologicznych na-

rządów oraz nieprawidłowości w ich funkcjo-

nowaniu.

674

ŻYCIE WETERYNARYJNE 2004, 79 (12)

PRACE POGLĄDOWE

Programowana śmierć komórki i jej me-

chanizmy regulacyjne stanowią przedmiot

licznych prac doświadczalnych i przeglądo-

wych. Apoptoza jest zjawiskiem dotyczącym

każdej tkanki i każdego narządu. Zarówno

w procesach fizjologicznych, jak i w patolo-

gicznych jest rodzajem śmierci komórki, któ-

rej przebieg może być indukowany lub hamo-

wany pod wpływem bodźców wewnętrznych

i zewnętrznych. Wysoce prawdopodobna jest

więc możliwość ingerencji w to zjawisko, co

jest niezwykle ważne z punktu widzenia po-

szukiwań nowych środków i metod terapeu-

tycznych.

13. Takamoto N., Leppert P.C., Yu S.Y.: Cell death and

proliferation and its relation to collagen degradation

in uterine involution of rat. Connect Tissue Res. 1998,

37, 163–175.

14. Salto T., Fukazawa Y., Kojima H., Ohta Y., Iguchi T.: Mul-

tiple mechanisms are involved in apoptotic cell death

in the mouse uterus and vagina after ovariectomy. Re-

prod. Toxicol. 2003, 17, 289–297.

15. Fukazawa Y., Yamamura Y., Sato T., Iguchi T., Ohta Y.:

Mode of cell death in the rat metrial gland during pe-

ripartum regression. Anat. Arec. 1998, 252, 369–377

16. Khong T.Y., Abdul Rahman H.: Bcl-2 expression de-

lays postpartum involution of pregnancy-induced va-

scular changes in the human placental bed. Int. J. Gy-

necol. Pathol. 1997, 16, 138–142.

17. Hanecki R.: Zjawisko apoptozy i jego znaczenie w ła-

godnym rozroście gruczołu krokowego (BPH). http://

www.borgis.pl/czytelnia/nm_urologia/01.php

18. Shirshev S.V., Kuklina E.M., Yarilin A.A.: Role of repro-

ductive hormones in control of apoptosis of T-lympho-

cyte. Biochemistry (Moscow). 2003, 68, 470–475.

19. Szpringer E., Lutnicki K.: Znaczenie apoptozy w wybra-

nych chorobach w dermatologii. http://www.borgis.pl/

czytelnia/nm_dermatologia/15.php

20. Maślińska D.: Programowana śmierć komórki (apop-

toza) w procesie zapalnym. http://www.borgis.pl/

czytelnia/nm_reumatologia/02.php

21. Perfettini J.L., Hospital V., Stahl L., Jungas T., Verbeke

P., Ojcius D.M.: Cell death and inflammation during in-

fection with the obligate intracellular pathogen, Chla-

mydia. Biochimie 2003, 85, 763–769.

22. Fischer S.F., Hacker G.: Characterization of antiapop-

totic activities of Chlamydia pneumonieae in infected

cells. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003, 1010, 565–567.

23. Joshi S.G., Francis C.W., Silverman D.J., Sahni S.K.:

NF-kappaB activation suppresses host cell apoptosis

during Rickettsia rickettsii infection via anti-apoptotic

proteins. FEMS Microbiol. Lett. 2004, 234, 333–341.

24. Sano J., Oguma K., Kano R., Tsumagari S., Hasega-

wa A.: Decreased apoptotic polymorphonuclear leu-

cocyte rate in dogs with pyometra. J. Vet. Med. Sci.

2004, 66, 103–105.

25. de Freitas D., Urbano M., Goulao M.H., Donato M.M.,

Baldaia C., Martins M.I., Souto P., Gregorio C., Figu-

eiredo P., Gouveia H., Romaozinho J.M.: The effect

of Helicobacter pylori infection on apoptosis and cell

proliferation in gastric epithelium. Hepatogastroente-

rology 2004, 51, 876–882.

26. Fukui H., Franceschi F., Penland R.L., Sakai T., Sepu-

lveda A.R., Fujimori T., Terano A., Chiba T., Genta R.M.:

Effects of Helicobacter pylori infection on the link be-

tween regenerating gene expression and serum ga-

strin levels in Mongolian gerbils. Lab. Invest. 2003, 83,

1777–1786.

27. Gianinazzi C., Grandgirard D., Simon F., Imboden H.,

Joss P., Tauber M.G., Leib S.L.: Apoptosis of hippo-

campal neurons in organotypic slice culture models:

direct effect of bacteria revisited. J Neuropathol. Exp.

Neurol. 2004, 63, 610–617.

28. Gil D.P., Leon L.G., Correa L.I., Maya J.R., Paris S.C.,

Garcia L.F., Rojas M.: Differential induction of apop-

tosis and necrosis in monocytes from patients with tu-

berculosis and healthy control subjects. J. Infec. Dis.

2004, 189, 120–128.

29. Nishikawa Y., Mishima M., Nagasawa H., Igarashi I.,

Fujisaki K., Otsuka H., Mikami T.: Interferon-gamma-

induced apoptosis in host cells infected with Neospo-

ra caninum. Parasitology. 2001, 123, 25–31.

30. Saikumar P., Dong Z., Weinberg J.M., Venkafachalam

M.A.: Apoptosis. Am. J. Med. 1999, 107, 486–502.

31. Nishi T., Tsukiyama-Kohara K., Togashi K., Kohriyama

N., Kai C.: Involvement of apoptosis in syncytial cell

death induced by canine distemper virus. Comp. Im-

munol. Microbiol. Infect. Dis. 2004, 27, 445–455.

32. Moro L., Martins A.S., Alves C.M., Santos F.G.A, Del

Puerto H.L., Vasconcelos A.C.: Apoptosis in the Ce-

rebellum of dogs with distemper. J. Vet. Med. 2003,

50, 221-225.

33. http://www.celldeath-apoptosis.org/_disc/00000090.htm

34. Moro L., de Sousa Martins A., de Moraes Alves C.,

de Araujo Santos F.G., dos Santos Nunes J.E., Car-

neiro R.A., Carvalho R., Vasconcelos A.C.: Apoptosis

in canine distemper. Arch Virol. 2003, 148, 153–164.

35. Kumagai K., Yamaguchi R., Uchida K., Tateyama S.:

Lymphoid apoptosis in acute canine distemper. J. Vet.

Med. Sci. 2004, 66, 175–181.

36. Kasempimolporn S., Tirawatnapong T., Saengseesom

W., Nookhai S., Sitprija V.: Immunosuppression in ra-

bies virus infection mediated by lymphocyte apopto-

sis. Jpn. J. Infect. Dis. 2001, 54, 144–147.

37. Bauder B., Suchy A., Gabler C., Weissenbock H.:

Apoptosis in feline panleukopenia and canine parvo-

virus enteritis. J. Vet. Med. Infect. Dis. Vet Public He-

alth. 2000, 47, 775–784.

38. Bouzar A.B., Villet S., Morin T., Rea A., Genestier L.,

Guiguen F., Garnier F., Garnier C., Mornex J.F., Na-

rayan O., Chebloune Y.: Simian immunodeficiency vi-

rus Vpr/Vpx proteins kill bystander noninfected CD4+

T-lymhocytes by induction of apoptosis. Virology 2004,

326, 47–56.

39. Dixon L.K., Abrams C.C., Bowick G., Goatley L.C.,

Kay-Jackson P.C., Chapman D., Liverani E., Nix R.,

Zhang F.: African swine fever virus proteins involved

in evading host defence systems. Vet. Immunol. Im-

munopathol. 2004, 100, 117–134.

40. Bellet V., Delebassee S., Bosgiraud C.: Visna/maedi vi-

rus-induced apoptosis involves the intrinsic mitochon-

drial pathway. Arch. Virol. 2004, 149, 1293–1307.

41. Borrelli J.J, Ricci W.M.: Acute effects of cartilage im-

pact. Clin. Orthop. 2004, 423, 33–39.

42. Petak I., Houghton J. A.: Shared pathways: death re-

ceptors and cytotoxic drugs in cancer therapy. Pathol.

Oncol. Res. 2001, 7, 95–106.

Piśmiennictwo

1. Radziszewska E.: Fizjologiczna rola apoptozy. Post.

Biol. Kom. 1995, 22, 247–263.

2. http://www.nobel.se/medicine/laureates/2002/

press.html

3. Jacobson M.D., Weil M., Raff M.C.: Programmed

cell death in animal development: Cell. 1997, 88,

347–354.

4. http://www.acsucalgary.ca/~browder/apoptosis.htm l

5. Jakóbisiak M., Gołąb J.: Morfologia układu limfatycz-

nego. W: Immunologia, Jakóbisiak M. (wyd.), Wydaw-

nictwo Naukowe PWN, Warszawa 2002, s. 7–24.

6. Testa U.: Apoptotic mechanisms in the control of ery-

tropoiesis: Leukemia 2004, 18, 1176–1199.

7. Yajima N., Sakamaki K., Yonehara S.: Age-related thy-

mic involution is mediated by Fas on thymic epithelial

cells. Int. Immunol. 2004, 16, 1027–1035.

8. Min H., Montecino-Rodriguez E., Dorshkind K.: Re-

duction in the developmental potential of intrathymic

T cell progenitors with age. J. Immunol. 2004, 173,

245–250.

9. Salakou S., Tsamandas A.C., Bonikos D.S., Papape-

tropoulos T., Dougenis D.: The potential role of bcl-2,

bax, and Ki67 expression in thymus of patients with

myasthenia gravis, and their correlation with clinicopa-

thologic parameters. Eur. J. Cardiothorac Surg. 2001,

20, 712–721.

10. Lacher M.D., Siegenthaler A., Jager R., Yan X., Hett S.,

Xuan L., Sarer Laureu R.R., Dharmarajan A.M., Friis

R.: Role of DDc-4/sFRP-4, a secreted frizzled-related

protein, at the onset of apoptosis in mammary invo-

lution. Cell Death Differ. 2003, 10, 528–538.

11. Nilsen-Hamilton M., Liu Q., Ryon j., Bendickson L.,

Lepont P., Chang O.: Tissue involution and the acu-

te phase response. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2003, 995,

94–108.

12. Dahmoun M., Boman K., Cajander S., Westin P., Back-

strom T.: Apoptosis, proliferation, and sex hormone

receptors in superficial parts of human endometrium

at the end of the secretory phase. J. Clin. Endocrinol.

Metab. 1999, 84, 1737–1743.

Dr M. Baś, Zakład Patofizjologii Katedry Nauk

Przedklinicznych, Wydział Medycyny Weterynaryjnej

SGGW, ul. Ciszewskiego 8, 02-787 Warszawa

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: