Apoptosis Sự chết của tế bào

1 APOPTOSIS SỰ CHẾT CỦA TẾ BÀO Sự tăng sinh và chết tế bào là hai mặt của một vấn đề giúp đảm bảo cân bằng nội môi tế bào. Những mạng lưới điều hoà điều khiển đời sống và quyết định cái chết trên cấp độ tế bào thì phức tạp hơn nhiều so với chúng ta từng nghĩ. Quá trình này diễn ra bình thường là nhờ vào sự diều hòa một các nghiêm ngặt của cơ thể nhưng khi gặp một số tác nhân tạo nên sự mất cân bằng (như bệnh, thoái hóa neuron,biến đổi tạo hình), quá trình này sẽ thay đổi. Apoptosis có ở tất cả các động vật đa bào. Điều quan trọng ở đây là các tế bào nào sẽ tham gia vào quá trình chết tế bào apoptosis và cách các tế bào này vào apoptosis. Hai con đường chính dẫn đến quá trình apoptosis: các thụ thể chết (lộ trình bên ngoài) vàlộ trình ty thể (lộ trình bên trong). Lộ trình ty thể là một quá trình nhanh chóng và mạnh mẽ. Sự phá huỷ ty thể làm phóng thích các yếu tố tiền apoptosis như cytochrome c. Còn nhiều lý do làm cho quá trình nghiên cứu gặp khó khăn, một trong số đó là cho đến nay người ta vẫn chưa chắc chắn về mối quan hệ của hai lớp màng của ti thể và mối quan hệ của các lỗ lớn tham gia. Gần đây, nghiên cứu trênsự tái cấu trúc mào ty thể đã cho ta biết về một “trạm kiểm soát” các tế bào đi vào apoptosis, qua đó xác định độ nhạy của con vật trưởng thành với apoptosis. Giới thiệu: Sự sống và cái chết Sự sống và cái chết đi chung với nhau như 2 mặt của cùng một đồng xu. Sinh học tế bào và sinh hoá 2 đã củng cố cho luận điểm này, cho chúng ta thấy rằng đã có sự sống ăt hẳng sẽ phải có cái chết và ngược lại. Các tế bào có thể chết vì già, vì khiếm khuyết, vì thừa so vơi nhu cầu của mô hay vì chúng gây ra vài hư hại. Điều chắc chắn là tất cả tế bào thật sự được lập trình để chết. Nhưng các tế bào sống được là nhờ một loạt những tín hiệu ngăn cản chúng thực hiện các chương trình chết của mình. Kết quả là, các tế bào sống sót, tăng sinh, biệt hoá, và thực hiện những chức năng của chúng. Các tín hiệu ngăn cản chương trình chết này có thể là các tín hiệu nội bào hay ngoại bào. Khi các tín hiệu này không được phát ra hay có một tín hiệu khác mạnh hơn nó được hoạt hóa, tế bào sẽ đi vào chu trình chết của chúng. Trong trường hợp này, sự sống là bất cứ điều gì mà không có cái chết. Điều này dẫn đến việc tế bào sinh ra rồi lại chết đi và có chết đi mới có tế bào tiếp tục được sinh trưởng và phát triển, cứ tiếp tục như thế cho đến hết cuộc đời hay nói khác hơn chết có chu trình đóng một vai trò chủ chốt trong việc phát triển và tăng trưởng của những sinh vật phức tạp. Một lượng lớn các tế bào chết trong quá trình phát triển của phôi, ví dụ trong giai đoạn tạo tác hình thành các cơ quan. Trong cuộc đời của các sinh vật trưởng thành, các tế bào chết đi với một số lượng lớn đối trọng với sự phân chia tế bào để (1) cung cấp cho cơ thể những tế bào cần cho những giai đoạn khác nhau, (2) để diệt những tế bào già, hư hại hoặc gây hại trong tổng số tế bào hằng định nội môi. Sự mất cân bằng giữa sự phân chia tế bào và sự chết tế bào dẫn đến những bất thường về phát triển, những bệnh thoái hoá hay những biến đổi tân sinh. Những cách thức tế bào chết đi Sự hoại tử Tác nhân gây bệnh là chấn thương nghiêm trọng như: bỏng, đứt hay đè nén, có thể gây chết tế bào hoại tử.Trong cái chết hoại tử này, tình trạng stress quá mức gây nên tình trạng sinh hóa không tương thích với sự tồn tại bình thường của tế bào. Trong trường hợp này, những khối các tế bào trong mô bị sưng phù và sau khi nghiên cứu người ta nhận thấy rằng các khối tế bào bào này không còn tồn tại hoạt động chuyển hóa. DNA nhân ngưng tụ, tập trung nhiều nhất ở rìa nhân và các thành phần tế bào bắt đầu phân hủynhanh chóng và không kiểm soát được. Những chất quan trọng nội bào nhanh chóng rò rỉ ra khỏi tế bào, kích hoạt tình trạng viêm nhờ tế bào của hệ miễn dịch bẩm sinh.Những bằng chứng gần đây cho thấy rằng đáp ứng viêm được khởi phát bằng cách phóng thích một phổ đầy đủ của các phân tử được gọi chung là alarmins, mà cụ thể danh tínhvẫn còn chưa được xác định chính xác. Đặc điểm chung của chúng là khả năng hoạt hóa các thụ thể nhận dạng đại thực bào, tế bào đuôi gai và các tế bào diệt tự nhiên. Qua đo các alarmins này sẽ giúp các tế bào của hệ miễn dịch kích hoạt được tế bào T và bắt đầu đáp ứng miễn dịch, để ngăn chặn nhiễm trùng và loại bỏ tế bào ở các mô đang bị viêm.Tại thời điểm này, các mảnh vỡ tế bào bị nhấn chìm và được loại bỏ bởi các đại thực bào. 3 Hình 1: Sự khác biệt giữa hoại tử và apoptosis. Nét cơ bản là sự phá hủy màng bào tương phóng thích tất cả thành phần của tế bào ở hoại tử, điều này có thể khởi phát tiến trình viêm lan rộng. Trong apoptosis, màng bào tương nguyên vẹn của các thể apoptotic hầu như sẽ bị thực bào êm đềm không khởi phát tiến trình viêm. Apoptosis Quá trình thứ hai của cái chết được đặt ra là apoptosis (trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là sự rụng lácây cối). Năm 1972, một kiểuchết tế bào mới được định nghĩa đã được xác định bởi Kerr, Wyllie, và Currie.Ban đầu kiểu chết này được xem như không thoái hóa trong tự nhiên nhưng sau đó một bài nghiên cứu ấn tượngsau đó đã chứng minh điều ngược lại. Apoptosis là khôngchỉ là một quá trình hoạt động theo thứ tự, mà nó còn là một quá trình yên lặng bằng cách tháo dỡ các tế bào nhưng không lan truyền bừa bãi đến các tế bào xung quanh. Ở cấp độ tế bào, quá trình này đặc trưng bởi một sự khởi phát làm thủng các tế bào và sau đóphá vỡ những mối liên hệ tế bàotế bào. Các tế bào co tròn lại và màng nội bào và các bào quan cô đặc lại nhiều hơn trong tế bào chất, sau đó chúng sẽ tối hơn. Hình 2: tiến trình Apoptosis. Đáng chú ý là ở thời kì muộn của quá trình, các bào quan vẫn còn nguyên vẹn và bình thường,cho thấy hoạt động chuyển hóa vẫn còn quan trọng đối với tế bào trong thời gian đầu. Các thành phần tế bào chất không bị rò rỉ khỏi tế bào, vì vậy, đáp ứng viêm không được tạo ra. Trong nhân, chất nhiễm sắc cô đặc tối đa và thườngtạo ra các phần hình lưỡi liềm bao quanh màng nhân hoặc pycnosis. Sự kiện rất đặc biệt nàykhông nhìn thấy trong bất kỳ trường hợp nào khác.Endonucleasestách một cách chính xác DNA giữa các nucleosome, cho ra những mảnh vỡ của 180 (hay nhiều hơn) đôi base. Mặc dù ít được 4 chú ý hơn, những mạng lưới nội bào khác như Golgi, lưới nội chất và ty thể cũng bịphân mảnh đáng kể. Trong khi quá trìnhphân cắt DNA tiếp tục, nhân bắt đầu vỡ thành từng mảnh vàtế bào tương tự cũng chia tách thành một số mảnh nhỏ còn nguyên vẹn hoặc các thể apoptosis không bắt màu thuốc nhuộm. Sau đó xảy ra sự thực bào, một quá trình trong đó các đại thực bào di cư hay các tế bào biểu mô khoẻ mạnh xung quanh nuốt các mảnh vỡ của tế bào. Sự kiện này đặc biệt đáng chú ý là ở trạng thái bình thường các thực bào nàytham gia trong việc nhận và loại bỏ vật lạ hoặc các thực thể "không phải của bản thân". Kết quả là, các thể apoptosis gắn vào một túi được bao bọcbởi màng trong một tế bào gọi là thể thực bào. Cuối cùng, tế bào chủhay thể thực bào và chất chứa của nó dần dần bị suy thoái, và trong nhiều trường hợp, một tế bào mới thay thế tế bào cũ trong một vài giờ. Trong một số hệ thống tế bào,đặc biệt là trong nuôi cấy tế bào (in vitro), apoptosis không xảy ra với đầy đủ các bước và theo đúng trình tự thời gian như ở trên.Lưu ý, sự cô đặc nhiễm sắc chất thành quả bóng đặc hình cầu tại một đầu của nhân không phải là bất thường. Trái lại, khi nuôi cấy trong ống nghiệm (in vitro), các tế bào trải qua quá trình apoptosis bị mất một phần màng plasma. Trong trường hợp không có đại thực bào, các tín hiệu apoptosis có vai trò thúc đẩysự tự loại bỏ nhanh chóng bởi sự vắng mặt các đại thực bào nhận diện sự bất thường (ví dụ như sự ngoại bào hoá phosphatidylserine từ lớp trong ra lớp ngoài trên màng bào tương của chúng) không thể xảy ra. In vivo, sự nhận diện này loại bỏ hiện tương viêm và khở động phản ứng đông máu. Hình 3: Scramblase hoán vị phosphatidyl serine từ lớp lipid trong ra lớp lipid ngoài, macrophage có thể nhận diện sự bất thường này, ngoài ra PS còn có thể tương tác với 5 Hình 4: gắn kết phosphatidyl serineAnnexinV Hình 5: gắn kết Annexin V (A5)PS vị trí nhận diện của macrophage. Sự tự thực (Autophagy) Bên cạnh sự hoại tử và apoptosis, chúng ta nên giới thiệu một quá trình đáng chú ý thứ ba quyết định cái chết của tế bào và có vai trò ngày càng quan trọng trong cuộc sống con người. Đó là sự tự thực. Nếu như apoptosis là rất quan trọng trong phát triển và sinh lý bình thường cũng như trong một phạm 6 vi rộng các bệnh lý thì sự tự thực cũng vậy. Sự tự thực hay chính xác hơn là đại tự thực, là một quá trình ly giải proteinliên quan đến cô lập các bộ phận của tế bào chất trong những túi màng đôi được gọi là túi tự thực hoặc các autophagosomes, kết hợp với các lysosomes hình thành nên autophagolysosome.Trong autophagosome, vật chất trong tế bào chất bị nuốtbị thủy phân và các sản phẩmamino acids, các tiền chất đại phân tử khác có thể được tái chế. Sự tự thực hạn chế này là một cơ chếđể cung cấp cho các tế bào các cơ chất trao chuyển hoá để đáp ứng nhu cầu năng lượng của mình dưới những điều kiện căng thẳng, chẳng hạn như: sự tước mất chất dinh dưỡng. Đây cũng là cơ chếly giải protein căn bản cho những protein bị mòn và ủng hộ việc loại bỏ có chọn lọc các bào quan bị hư hỏng (và có thể nguy hiểm), nhờ đó duy trì kiểm soát chất lượng của chúng. Trong những trường hợp này, sự tự thực hoạt động như một cơ chế tiền sống sót. Mặc dù người ta đã mô tả rằngsự tự thực có thể bảo vệ các tế bào bằng cách ngăn chặn chúng trải qua quá trình apoptosis, mọi thứ không đơn giản như vậy, vàvai trò của nó hiện còn đang bàn cãi, vì nó cũng có thể làm ngược lại tức là nó có thể giết chếtcác tế bào. Trong thực tế, chết tế bào do tự thực còn được gọi là chết tế bào được lập trình loạiII để phân biệt với quá trình apoptosis hoặc chết tế bào được lập trình loại I. Gọi như vậy vì các tế bào có khiếm khuyết trong bộ máy apoptosis sẽ chết theo kiểu tự thực.Ngoài ra, chết tế bào do tự thực có thể được gây ra bởi sự tăng các oxygen dạng tái hoạt động cũng còn gọi là gốc oxy tự do phản ứng (reactive oxygen species, ROS), kết quả của sự ly giải protein tự thực của catalase. Ở các tế bào chết do apoptosis, các protein cấu trúc như bộ khung tê bào sẽ bị ly giải protein sớm trong khi các bào quan được giữ nguyên đến cuối quá trình. Ngược lại, trong chết tế bào do tự thực, một sự tích lũy lớn các túi tự thực liên quan đến sự ly giải protein đầu tiên của các bào quan, trong khibộ khung tế bào vẫn còn nguyên vẹn và duy trì chức năng cho đến khi vào cuốiquá trình. Bất kể những điểm khác biệt về hình thái đáng kể giữa apoptosis và sự tự thực, ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy sự đại tự thực có mối quan hệ phức tạp với quá trình apoptosis dựa trên các kết nối chặt chẽ tồn tạigiữa các tác nhân kích thích và bộ máy điều hoà kiểm soát cả hai quá trình này. Đó lànhững chất điều hoàsự tự thực có thể kiểm soát quá trình apoptosis và ngược lại. Vì vậy, mặc dù các nghiên cứu về hình tháisẽ dẫn chúng ta đến kết luận rằng quá trình apoptosis và đại tự thực là hai cách chết khác nhau nhưng có lẽchúng chỉ là hai khía cạnh khác nhau của cùng cơ chế chết tế bào tích hợp. Hơn nữa, nhiều ví dụ bắt đầu chỉ ra rằng thật sự không có hai cơ chế chết tế bào được lập trình (apoptosisvà sự tự thực) và một cơ chế ítđược điều hoà thứ ba (hoại tử). Thay vào đó, chết tế bào có thể được coi là một cơ chế tích hợp trong đó ba quá trình làm việc với nhau và điều hoà lẫn nhau một cách liên tục, với sự phân biệt không rõ ràng giữa chúng. Các tế bào đã đi vào quá trình chết thì nếu không chết bằng apoptosis thì cũng sẽ chết bằng con đường khác. Chúng ta chỉ nghiên cứu cơ chế chết nổi bật nhất tại 1 thời điểm trong tế bào. Tuy nhiên, có sự phân biệt rõ ràng giữa cái chết được cam kếttứcapoptosis và sự tự thực, chúng ta có thể khẳng định rằng trong khi cái chết do xâm phạm (sự tự thực) là một sự hỗn loạn và là một quá trình thụ động, cái chết đã cam kết (apoptosis) là một quá trình có thứ tự, được lập trình, và hiện diện trong tất cả các quá trình hoạt động ở cấp độ phân tử. Số phận của tế bào và Apoptosis Rất rõ ràng rằng các tế bào khỏe mạnh và các tế bào đã được tiếp xúc với một tác nhân gây hư hạicó các chương trình di truyền và phân tử để nhận được hướng dẫn (tín hiệu) và đáp ứng với những tín hiệu này. Đáp ứng này có thể là một chuỗi các sự kiện dẫn đến việc đình chỉ chu kỳ tế bào và sửa chữa hoặc lựa chọn đi đến apoptosis. Tế bào có thể bị xâm phạm bởinhững chất độc và không độc đối vớibộ gene làm tăng nhanh chóngp53. Thật ra tất cả các loại gây hại đến DNA (ví dụ: bức xạ, phản ứng với các gốc tự do oxy hóa, thuốc, nhiễm virus, v.v) được xác định là do sự tồn tại của protein p53 và lộ trình chuyển hoá của nó. Ngoài ra hư tổn các thành phần liên quan đến việc phân bố các vật liệu di truyền (chẳng hạn như thoi phân bào), tình trạng thiếu oxy, sự kích hoạt oncogen,cạn kiệt ribonucleotide hoặc tiếp xúc với nitric oxide, cũng gia tăng mức đáng kể nồng độ của protein này trong 7 tế bào. Do đó, lộ trình p53 liên quan đến hàng trăm gen và các sản phẩm của chúng đáp ứng một loạt cáctín hiệu stress tế bào và p53 được xem là protein được nghiên cứu nhiều nhất hiện nay. Nó đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi tính chính xác trong di truyền của tế bào, vì vậy mà nó còn được gọi là “chất bảo vệ bộ gen ". p53 đáp ứng với sự hư hại DNA hay với việc các tế bào không vượt qua được checkpoint bằng cách tạo một loạt phản ứng chống tăng sinh. Các nghiên cứuvề khiếm khuyết di truyền khi cấy ghép sớm trước và sau phôi động vật có vú đã chứng minh rằng được rằng p53 sẽ làm các tế bào quái thai chết đi thông qua apoptosis và làm sẩy nhưng phôi bị khiếm khuyết. Như vậy, một trong những chức năng quan trọng nhất của p53 là khả năng tạo ra apoptosis, sự gián đoạn của lộ trình p53 này có thể thúc đẩy sự tiến triển của khối u và sức đề kháng hóa trị. Các chương trình dịch mã của p53 rất linh hoạt, vì nó thay đổi theo bản chất của các kích thích kích hoạt, loại tế bào và thời gian của tín hiệu kích hoạt. Tính linh hoạt này có thể cho phép tế bào gắn kết các phản ứng thay thế để kích hoạt p53, chẳng hạn như ngừng chu kỳ tế bào hoặc apoptosis. Làm thế nào p53 có liên quan trong việc đưa ra quyết định này vẫn chưa được biết rõ. Dù vậy đối với một tế bào riêng lẻ, sự lựa chọn có thể được chi phối bởi mức độ mà lượng p53 được nâng lên đáp ứng với sự hư hại DNA.Với lượng thấp p53thì khởi động gen sửa chữa, còn lượng p53 cao hơn được yêu cầu để mở những genes apoptosis hoặc tắt những genes dành cho sự sống còn. Bên cạnh khả năng thúc đẩy apoptosis thông qua cơ chế dịch mã phụ thuộc, p53 cũng có thể kích hoạt apoptosis độc lập với sư điều hoà dịch mã. Để đảm bảo sự phát triển của tế bào bình thường, nồng độ và hoạt động của p53 được điều hoà một cách chặt chẽ. Trong hầu hết các tế bào ở điều kiện bình thường, p53 thường hiện diện ở mức rất thấp hoặc không thể phát hiệnđược. Protein này có một cuộc sống rất ngắn (630 phút) và nồng độ của nó phần lớn được quy định bởi sựphân huỷ protein nhanh chóng. Nhờ các hình thức đa dạng của stress tế bào,mức độ ổn định và hoạt động phiên mã của p53 xảy ra nhanh chóng (trong vòng hai giờ). Sự ổn định và kích hoạt p53 là một kết quả của sự ức chế bị cản trở bởi các chất điều hoà âm như Mdmx (còn được gọi là Mdm4) và Mdm2; trong khi các chất kích hoạt khác như HIPK2 và DYRK2 có thể tăng cường đáp ứng p53. Khi p53 được tăng lên và kích hoạt, nó sẽ tăng khả năng liên kết với các yếu tố chuỗi DNAđáp ứng p53 trong hệ gene tạo nên sự thay đổi trong sao chép ở hơn 150 genesđược điều hoà dương hay âm bởi p53. Một vài gene điều hòa bởi p53 có thể được sao chép khi nhận được nhiều loại tín hiệu khác nhau và xảy ở tất cả các mô (ví dụ như MDM2, Gadd45, hoặc những genes mã hóa cho p21 và cyclin G)nhưng cũng có một vài gene chỉ sao chép khi nhận được tín hiệu phù hợp ở những mô phù hợp mà thôi (ví dụ như PTE TSC2).Cơ chế của quá trình điều hòasự khác biệt này vẫn chưa rõ ràng.Chức năng của các gen đáp ứng với p53 gồm nhiều loại. Một tập hợp các gen và các sản phẩm của chúng liên quan đến việc đình chỉ chu kỳ tế bào và quá trình lão hóa tế bào(ví dụ như p21, 1433 sigma, Gadd-45). Trong các tế bào không thể sửa chữa, một bộ thứ hai cácgenesdo p53điều hoàsẽ tham gia vào quá trình apoptosis. Như chúng ta sẽ thảo luận dưới đây,cả lộ trìnhbên trong và bên ngoàicủa quá trình apoptosis đều được khởi phát.Tronglộ trìnhbên ngoài,p53điều hoà sản xuất Fas (một protein được tiết ra), cũng nhưDR5/killer, thụ thể trail và một protein màng. Lộ trình tín hiệu nội tại được tăng cườngvới nhiềugenes do p53 điều hoà trong đó các protein Bax, Noxa vàPuma có thể hoạt động trong các loại tế bào khác nhau. Mối quan tâm chính của các nhà nghiên cứu bây giờ là cách p53 khởi sự apoptosis thông qua chương trình dịch mã của nó một cách chi tiết và cụ thể.Mặc dù có rất nhiều tế bào được tạo thành trong suốt quá trình cảm ứng của apoptosis nhưng chưa xác định được một gen đích mà sự thay đổi biểu hiện đơn lẻ của nó có thể giải thích đầy đủ quá trình p53. Người ta đã chứng minh rằng một phần nhỏp53 sinh ra nhanh chóng di chuyển ra khỏi nhân và thúc đẩy apoptosis trong khi nó tương tác với các thành phần chống và tiền apoptosis của của dòng tế bào B CLL/lymphomacủa những chất điều hoà hoà tính thấm ty thể. Một số nhóm nghiên cứu đã xác nhận sự tồn tại của cái chết ty thể trực tiếp qua trung gian p53. 8 Hình 6: tích hợp lộ trình tín hiệu của hiện tượng Apoptosis. Lưu ý vai trò của protein1433 và p53. protein 1433 chịu tác động sớm từ Akt(protein kinase B) ức chế hoạt động của Bad và FoxO1 kiểm soát chu kỳ tế bào và apoptosis. p53 có tác động hai mặt, sửa chữa sai lệch ở đoạn DNA ngắn; khi không thể sửa chữa thì protein này có vai trò biểu hiện gen apoptosis gây chết tế bào. Sự huỷ diệt của tế bào và sự kết thúc của Apoptosis Một khi quá trình apoptosis được kích hoạt,giai đoạntác động của sự hủy diệt của tế bào trong hầu hết trường hợplà con đường không thoái lui. Những biến đổi hình thái biểu hiện của apoptosis được tạo ra bởi những gì diễn ra trong giai đoạn này, và sự gián đoạn của nó chỉ đơn thuần là không điều hoà quá trình đó chứ không cho các tế bào sống sót. Nghiên cứu tiến hành trong hai thập kỷ qua đã cho ta biết về một mạng lưới phức tạp các phân tử thực hiện và điều tiết quá trình apoptosis. Điều thú vị là, trong những năm gần đây, một sự chuyển đổi mô hình đã xảy ra và nó giúp chúng ta hiểu rằng các protein tham gia vào quá trình apoptosis cũng thực hiện những chức năng không liên quan đến chết tế bào. Thật vậy, có vẻ như sự tiến hóa đã không "tạo" ra những yếu tố tiền apoptosis mà đúng hơn là đã "chiếm đoạt" những phân tử đã có chức năng trong các quá trình quan trọng (chẳng hạn như thích ứng với stress) vào chết tế bào theo chương trình. Ở cấp độ proteome, hầu hết các tính năng siêu cấu trúc của quá trình apoptosis là kết quả của hàng trăm protein trải qua quá trình ly giải protein bị hạn chế trong giai đoạn tác động. 9 Tuy nhiên, cho đến nay sự liên quan của đa số các sự kiện ly giải protein vẫn còn chưa rõ ràng. Một loạt các protease cystein từ họcaspase làm trung gian phân cắtnhiều protein này. Trong thực tế, gần như tất cả các kích thích kích hoạt apoptosis đều thông qua việckhởi phátcác sự kiện liên quan đến kích hoạt caspase, mặc dù theo những cách hơi khác nhau. Trong các động vật có vú, ba cách chính để kích hoạt caspase apoptosis liên quan đã được công bố, bao gồm (1) con đường ngoại sinh hay con đường thông qua thụ thể chết,(2) con đường nội sinh hay con đường qua trung gian ty thể và (3)con đường B granzyme. Ngoài ra, ít nhất là hai con đường khác đã được đề xuất nhưng chúng vẫn chưa biết rõ. Lộ trình ngoại sinh Lộ trìnhngoại sinh được khởi độngbởi các kích thích ngoại bào, chẳng hạn như phóng thích các yếu tố tăng trưởng kích động sự gắn của các thụ thể chết xuyên màng (một tập hợp con họthụ thể TNF, bao gồm cả TNFR1, Fas/CD95, thụ thể TRAIL 1 và 2, và cả thụ thể chết3) với các ligand cùng nguồn gốc với chúng. Điều này làm hoạt hoá trực tiếp các thụ thể này thông qua trimerization và của một phức hợp tín hiệu gây chết (deathinducing signaling complex DISC) lớn ở mặt tế bào chất của màng bào tương. Mặc dù các thành phần của DISC chưa được xác định, người ta thấy rằng vùng Fasliên quan đến cái chết (Fasassociated death domain, FADD)dường như là thành phần bắt buộc, tuyển chọn và điều biến sự kích hoạt tự động caspase khởi phát, tiền caspase 8 (và có thể của caspase 10). Caspase 8 hoạt động sau đó ly giải protein bằng cách cắt đứt và kích hoạt caspase3, 6 và 7; dẫn đến các việc kích hoạt thêm caspase cho đến khi đến đỉnh trong quá trình ly giải protein chất nền và chết tế bào. Con đường ngoại sinh có thể được kích hoạt bằng các thụ thể phụ thuộc, chúng cung cấp một tín hiệu cái chết khi không có các ligands của chúng, thông qua các chất trung gian chưa được biết đến. Trong trường hợp không ligand, các thụ thể này kích hoạt chết tế bào, do đó tạo ra một tình trạng các ligand phụ thuộc tế bào. Nguyên mẫu các thụ thể phụ thuộc là các thụ thể netrin1 DCC (bị mất trong ung thư đại trực tràng) và UNC5H- 1, 2, 3. Hình 7: Sơ đồ lộ trình apoptosis nội sinh và ngoại sinh. Trong lộ trình ngoại sinh, sự tham gia của cácthụ thể chết với các ligands cùng nguồn gốcgây ra việc bổ sungcácproteinschuyển đổi, chẳng hạn như protein FADD protein tuyển chọn và tổng hợp một số phân tử caspase 8. Phức hợp tín hiệu gây 10 chết (DISC) do đó hình thành trongmặt tế bào chất của màng bào tương, thúc đẩy quá trình xử lý tự động và kích hoạt tiền caspase 8 (và có thể của caspase 10). Đến phiên nó có thể cắt đứt caspase tác động 3, 6, và7. Caspase 8 cũng có thể ly giải kích hoạt Bid. Bid được cắt ngắn đại diện cho các liên kết chính giữalộ trìnhapoptosis ngoại sinh và nội sinh, bởi vì nó hỗ trợviệc kết hợp và chènBax và Bak vào màng ngoài ty thể. Kết quả là quá trình Apoptosis tạo ra kênh (MAC membrane attack complex bao gồm C6, C7, C8α, C8β, C9và perforin) thúc đẩy tăng tính thấm của màng ty thể, đó là dấu hiệu của lộ trình nội sinh. Trong con đường này, một số tín hiệu nội bào, bao gồm stress tổn hại DNA và lưới nội chất (ER), hội tụ trên ty thểđể làm màng ngoài thấm, gây giải phóng các yếu tố tiền apoptosis từ khoảng gian màng. Trong số này, Cyt c gây ra yếu tố apoptosis hoạt hoá protease – 1(APAF1) và ATP / dATP để lắp ráp các apoptosome, một phân tử nền tảng thúc đẩy sựtrưởng thành nhờ ly giải protein của caspase 9. Đến lượt caspase 9 hoạt động, cắt đứt và kích hoạt các caspasesphản ứng, cuối cùng dẫn đến kiểu hình apoptosis. Chất kích hoạt thứ hai có nguồn gốc từ ty thể của các caspases/ protein gắn kết IAP (inhibitor of apoptosis protein) trực tiếp với một pI thấp (Smac/DIABLO) và endoprotease được điều hoà bởi Omi stress/ protein A2yêu cầu nhiệt độ cao (Omi/HtrA2), thúc đẩy quá trình apoptosis gián tiếp, bằng các gắn kết với các chất đối vận của họ IAP (chất ức chế protein apoptosis). Lộ trìnhphụ thuộc granzyme B của sự hoạt hoá caspase liên quan đến việc cung cấp các protease này vào tế bào đích thông qua các hạt chuyên biệt được phóng thích từ các tế bào lympho T gây độc tế bào hoặc các tế bào diệt tự nhiên. Những hạt này cũng chứa lỗ hình thành protein perforin, cho phép granzymes đi vào. Granzyme B có thể xử lý Bid cũng như caspase 3 và 7 để bắt đầu quá trình apoptosis. Lộ trình nội sinh Lộ trình nội sinh dựa trên tính thấm hoá của màng ty thể (mitochondrial membrane permeabilization, MMP) để giải phóng các yếu tố tiền apoptosis như cytochrome capoptosis từ khoảng gian màng của bào quan này. Ví dụ, trong điều kiện của stress tế bào, những chất chống apoptosis trong họ protein Bcl2 (ví dụ, Bcl2 và BclXL), cư trú trong màng ty thể bên ngoài, có thể mất ổn định thông qua giảm biểu hiện, hoặc bổ sung các thành viên tiền apoptosis của họ Bcl2 (ví dụ: Bax, Bad, và Bak). Tỷ lệ giữa các chất tiền apoptosis và chất đối kháng apoptosisngày càng lớn. Việc này gây ra sự lắp ráp các oligomers BaxBak ở màng ngoài ty thể. Những oligomers này làm tổn thương tính thấm của màng, cho phép sự thành lập những kênh đầy protein ngoài màng. Kết quả là những yếu tố tiền apoptosis từ khoảng gian màng của ty thể được phóng thích vào tế bào chất. Trong số này, cytochrome c (Ctyt c) hoạt hoá trực tiếp Apaf1 và với sự hiện diện của dATP hoặc ATP, tạo điều kiện hình thành một phức hợp multimeric lớn thể “apoptosome”. Thể apoptosome tuyển lựa và điều biến quá trình tự hoạt hoá caspase khởi đầu, tiền caspase 9, rồi chất này tiếp tục hoạt hoá caspase 3, 6 và 7. Những chất thuộc họ Bcl2 không phải là tác nhân duy nhất có khả năng xúc tiến MMP cần để phóng thích những yếu tố tiền apoptosis từ khoảng gian màng của ty thể. Các proteases cũng như các tác nhân khác (ceramide, các ROS và Ca2+) cũng có thể có chức năng này. MMP thậm chí có thể lập trình một tế bào đi vào cái chết khi các caspases không được hoạt hoá. Cái chết không phụ thuộc caspase này có thể xảy ra do sự mất chức năng không hồi phục của ty thể cũng như do ty thể phóng thích các chất tác động cái chết không phụ thuộc caspase bao gồm yếu tố gây ra apoptosis (apoptosis inducing factorAIF) và endonuclease G. Cả 2 chất này đi từ tế bào chất đến nhân làm phân đoạn DNA và cô đặc nhiễm sắc chất. Ở mức độ phân tử, sự giao thoa giữa 2 cơ chế apoptosis nội sinh và ngoại sinh xảy ra khi hoạt hoá caspase 3, 6, và 7. Hơn nữa, mục tiêu sinh lý của caspase 8 được hoạt hoá là Bid, một protein BH3 họ [...]... bề mặt của những tế bào T được hoạt hoá vào tế bào diệt tự nhiên Nó đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì cân bằng nội môi tế bào T và B ngoại biên, và trong việc giết những tế bào gây hại như những tế bào bị nhiễm virus hay tế bào ung thư và giết những tế bào viêm tại những vị trí ưu tiên cho miễn dịch như mắt Sự tham gia của Fas với ligand của nó (hoặc với kháng thể Fas đơn dòng) dẫn đến sự trimer... sinh apoptosis của ty thể bị ngăn chặn bởi sự biểu hiện quá mức của Bcl2 hoặc BclxL Tuy nhiên, chỉ trong tế bào loại II mà không phải trong tế bào loại I, sự biểu hiện quá mức Bcl2 hoặc BclxL ngăn apoptosis xảy ra Vì vậy chỉ trong tế bào loại II, ty thể cần thiết cho sự thực hiện chương trình apoptosis, trong khi ở tế bào loại I, rối loạn chức năng ty thể có thể là sự khuếch đại tín hiệu apoptosis Sự. .. trong tế bào, khung màng tế bào, và một vùng đầu N ngoài tế bào gắn với ligand Các thụ thể chết được đặc trưng bởi sự tương đồng đáng kể trong một vùng có chứa 1 đến 5 đoạn lặp lại giàu cysteine trong vùng ngoại bào của chúng, và trong chuỗi 6080 amino acids tế bào chất được gọi là vùng chết (DD), nó tuyển lựa các protein xuôi dòng apoptosis Truyền tín hiệu bởi những thụ thể chết được khởi phát bởi sự. .. khí của tế bào đối với Apoptosis Hiểu chi tiết về con đường của sự chết tế bào là con đường tốt nhất để hiểu được cơ chế quan trọng trong chuyển hóa tế bào bình thường và trong các tế bào đangc chịu áp lực từ stress từ môi trường bên 14 ngoài Hình 14: sơ đồ hoạt hóa calpain lệ thuộc nồng độ calcium nội bào Caspases Cơ chế chết được hoạt hóa bởi rất nhiều các tín hiệu trong đó trung tâm của các tín... kiện bình thường, và cần có sự tổng hợp protein mới để kềm lại kích thích apoptosis Sự biểu hiện của những protein chống apoptosis này có thể được điều khiển bởi hoạt động của yếu tố dịch mã NFκB Sự tham gia của TNFR1 bởi TNFα dẫn đến sự trimer hoá và những thay đồi hình dạng trong vùng nội bào của thụ thể, dẫn đến sự tuyển chọn nhanh va nhiều loại proteins thích ứng trong tế bào chất chứa DD, và một... với sự ức chế sinh tổng hợp protein Sự điều hoà các mức độ biểu hiện của những protein tiền apoptosis của họ Bcl2 là một con đường khác Trong đó, tế bào có thể điều hòa apoptosis Ví dụ, BclxL có thể gây dịch mã bởi những yếu tố tăng trưởng để thúc đẩy sự sống sót của tế bào Mcl1 bị thoái giáng nhanh chóng bởi lộ trình ubiquitinproteasome để đáp ứng với sự thiếu hụt cytokine hoặc những kích thích gây chết. .. xâm nhập tế bào ung thư Gắn kết giữa TCRMHC I cần thiết cho sự hoạt hóa lộ trình PI3K phóng thích Ca2+ từ ER của lymphocyte là động lực xuất bào của hạt độc P19 là một protein ức chế đặc hiệu granzymeB có thể ức chế quá trình apoptosis Những tế bào ung thư tăng biểu hiện FASL có thể gây chết cho cytotoxic lymphocyte qua lộ trình caspase của lymphocyte này, điều này giải thích sự thất bại của lymphocyte... thiết cho sự gắn kết và gây độc tế bào Ngõ vào của granzymes vào trong tế bào chất của tế bào đích được điều biến bởi perforin, nhưng cách thức hoạt động của perforin thì chưa được rõ Mô hình đầu tiên về ngõ vào của granzyme thông qua những lỗ trên màng bào tương tạo ra chính bởi perforin được xem là có giá trị Một mô hình sửa đổi công nhận rằng perforin tạo ra những lỗ hổng vi thể trên màng bào tương... tạo ra chết tế bào theo lập trình bởi 2 enzyme này xảy ra Sự di chuyển đến nhân tế bào của granzymes có lẽ được hỗ trợ bởi importinα Chúng ta mới phần nào hiểu được cách thức các granzymes khác ngoài B hoạt hoá chết tế bào vì các phòng thí nghiệm đã chỉ mới bắt đầu giải mã những dạng tái tổ hợp hoạt động của cácenzymes này Điều mới được sang tỏ gần đây là granzyme A hoạt hoá sự chết tế bào với những... lại hoạt động của cathepsin được chứng minh là có liên quan đến MMP(matrix metalloproteinase), sự cô đặc nhiễm sắc chất, sự ly giải protein của chất nền nội bào, sự xử lý các chất tiền caspase và biểu hiện phosphatidyl serine (PS) ra ngoài màng bào tương của tế bào bị apoptosis Một cơ chế gần đây cho rằng MMP qua trung gian cathepsin và apoptosis không phụ thuộc caspase liên quan đến apoptosis kết . protein bộ máy nguyên phân nhân: NuMA, protein bám RNA và protein liên hệ với ribonucleoprotein, protein liên kết khung chromosome), protein chuyển hoá và sửa chữa DNA (PARP, DNAPKcs, protein. mức của proteins IAP ức chế apoptosis gây ra bởi Bax và những protein tiền apoptosis thuộc họ Bcl2. Không phải tất cả protein chứa BIR đều là chất ức chế caspase hay apoptosis. Survivin chỉ. khác Có thêm 2 proteases không phải caspase bên cạnh granzymes đã được xem như là chất phản ứng của apoptosis. 1. Họ cathepsin bao gồm cysteine, asparte và các serine proteases. Cathepsin B