Hücre Ölümü: Vücudunuzda Sürekli Devam Eden Hayati Bir Döngü
Vücudunuzda her gün milyarlarca hücre ölüyor. Bazıları büyük bir gürültüyle, bazıları ise bir iniltiyle.
Yaralandıklarında ya da enfekte olduklarında kazara ölebilirler. Alternatif olarak, doğal ömürlerini aşarlarsa ya da başarısız olmaya başlarlarsa, kalıntıları düzgün bir şekilde toplanarak arzu edilen bir ölüm için dikkatlice ayarlanabilirler.
Başlangıçta bilim insanları bir hayvan hücresinin sadece bu iki şekilde ölebileceğini düşünüyordu; kazayla ya da düzenli bir şekilde. Ancak geçtiğimiz birkaç on yıl içinde araştırmacılar, bazıları belirli hücre tiplerine veya durumlara özgü olmak üzere, daha birçok yeni hücresel ölüm senaryosu ortaya koydu. Bu ölüm modlarının anlaşılması, bilim insanlarının iyi hücreleri kurtarmasına ve kötü olanları öldürmesine yardımcı olarak enfeksiyonlar, otoimmün hastalıklar ve kanser için tedavilere yol açabilir.
Hücre biyoloğu olan Michael Overholtzer, “Burada çok ama çok farklı seçenekler var” diyor. Hücre ölümü çeşitlerini tanımlamak için şu anda 20’den fazla farklı isim olduğunu tahmin ediyor.
Planlanmamış hücre ölümü: Nekroz
Hücrelerin başına pek çok kötü şey gelebilir: Yaralanırlar veya yanarlar, zehirlenirler veya oksijensiz kalırlar, mikroplar tarafından enfekte edilirler veya başka bir şekilde hastalanırlar. Bir hücre kazara öldüğünde buna nekroz denir.
Hiçbiri hoş olmayan birkaç nekroz türü vardır: Kangren durumunda, hücreler kana aç kaldığında, hücreler çürür. Diğer durumlarda, ölmekte olan hücreler sıvılaşır, bazen sarı bir yapışkan maddeye dönüşür. Tüberkülozdan zarar gören akciğer hücreleri eriyip beyazlaşır.
Nekroz dışındaki herhangi bir ölüm şekli “programlanmış” olarak kabul edilir, yani hücre tarafından kasıtlı olarak gerçekleştirilir, çünkü hasar görmüş veya yararlılığını yitirmiştir.
İyi, temiz bir ölüm: Apoptoz
İmünolog olan Thirumala-Devi Kanneganti, programlanmış hücre ölümünün iki ana kategorisinin “sessiz ve şiddetli” olduğunu söylüyor. İlk kez 1972 yılında adlandırılan apoptoz, orijinal sessiz tiptir: Bağışıklık sistemini uyandırmayan düzgün, temiz bir hücre ölümü şeklidir.
Hücreler hasar gördüğünde ya da görevlerini tamamladıklarında işe yarar. Apoptoz, örneğin kurbağa yavrularının kurbağa olduklarında kuyruk hücrelerini atmalarını ya da insan embriyolarının gelişmekte olan parmakları arasındaki ağları atmalarını sağlar.
Hücre küçülür ve komşularından ayrılır. Çekirdekteki genetik materyal parçalara ayrılarak birbirine yapışır ve çekirdeğin kendisi de parçalanır. Zar kabarıp şişer ve hücre parçalanır. Diğer hücreler parçaları yutarak dokunun düzenli kalmasını sağlar.
Kırmızı bayraklar: Nekroptoz ve piroptoz
Bunlar şiddetli türlerdir ve hücre ölümü repertuarının apoptoz ve nekrozun ötesine geçmesine yardımcı olmuşlardır. Genellikle hücreler virüsler veya diğer bulaşıcı ajanlar tarafından ele geçirildiğinde devreye girerler. Virüs fabrikalarına dönüşmektense kendilerini öldürürler. Bu hücreler, bağışıklık sistemini uyarmak ve komşularını kurtarmak için salgıladıkları kimyasallar şeklinde büyük kırmızı bayraklar sallayarak aşağı inerler.
1998 yılında yapılan bir çalışmada, bir ekip tabaklarda yetiştirilen hücrelerin apoptoz geçirme yeteneğini devre dışı bıraktı ve hücreler yine de öldü. Ancak bunu, apoptoz ve nekroz özelliklerinin karışımından dolayı nekroptoz olarak adlandırılan dağınık bir şekilde yaptılar. Nekrozda olduğu gibi, hücreler ve organelleri şişer ve ardından dış zar yırtılır. Nekroptoz kullanışlı bir yedekleme mekanizmasıdır çünkü bazı enfeksiyöz ajanlar apoptozu devre dışı bırakabilir.
Bir de ilk kez 1992’de dizanteri bakterileriyle enfekte olmuş beyaz kan hücrelerinde gözlemlenen ve 2001’de vaftiz edilen piroptoz var. Bu, “potansiyel olarak tehlikeli bir hücrenin çığlık atan, alarm zili çalan iltihaplanma yanlısı ölümüdür” diye yazdılar. Nekroptozda olduğu gibi, hücreler şişer. Hücre zarında delikler açan enzimleri aktive ederler, böylece içerikleri dışarı sızarak bir bağışıklık tepkisi oluşturur.
İster piroptoz ister nekroptozdan kaynaklansın, bu bağışıklık tepkisinin, vücudun enfeksiyona karşı savunmasını harekete geçirmek için gerekli olduğunu söylüyor. Ancak çok fazla hücre ölürse veya bağışıklık sistemi “açık” konumda takılıp kalırsa, bu durum devam eden iltihaplanmaya veya otoimmün hastalığa yol açabilir.
Karıştır ve eşleştir: PANoptoz
Bağışıklık hücrelerinin de enfeksiyon, iltihaplanma ve hatta kanser durumunda ölmesi gerekebilir. Kanneganti’nin grubu bu süreci araştırırken, apoptoz, nekroptoz ve piroptoz unsurlarını içeren alternatif bir ölüm şekli fark ettiler. Her klasik türün ilk harfini kullanarak buna PANoptoz adını verdiler. O zamandan beri araştırmacılar bu melez ölüm yöntemini diğer hücre türlerinde de buldular.
PANoptozda hücre, PANoptozom adı verilen büyük bir protein makinesini bir araya getirir. Bu, hücrenin zarlarını delmek için enzimleri harekete geçirir. Hücre ölürken, diğer bağışıklık hücrelerine bir sorun olduğunu söyleyen kırmızı bayrak molekülleri salgılar.
Hücreler aynı ölümcül sona ulaşmak için neden bu kadar çok yola ihtiyaç duyarlar? Kanneganti, hücrelerin bu farklı seçenekleri muhtemelen hastalığa neden olan mikroplarla girdikleri bir silahlanma yarışı sırasında geliştirdiğini düşünüyor. Hayatta kalmayı amaçlayan mikroplar, hücre ölümünü kapatmaya çalışabilir. Ancak hücre geniş bir ölüm mekanizması menüsüne sahipse, patojeni engellemek için kendini feda ederek başka bir şekilde intihar edebilir.
Kamikaze öldürme: NETosis
Bağışıklık hücreleri, etraflarındaki patojenleri de yok eden bir kamikaze eylemiyle kendilerini daha da dramatik bir şekilde feda edebilirler. Bu sansasyonel eylem, enfeksiyon bölgelerinde devriye gezen ve işgalcileri yutan nötrofil adı verilen beyaz kan hücrelerinin görevidir.
Ancak bazen enfeksiyon etkenleri yutulamayacak kadar büyük ya da çok sayıdadır. Nötrofiller taktik değiştirir ve kendi DNA’larını patojenin üzerine kusarak istilacıları bir tür genomik ağa hapseder. Buna NETosis (nötrofil hücre dışı tuzakları için) denir. Diğer hücreler daha sonra dolanmış patojenleri bertaraf eder.
Kaliforniya Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi’nde bu fenomeni inceleyen immünolog Ben Croker, bazen ağ atan hücrenin zaten ölmekte ya da ölmüş olduğunu, bunun da onu son bir fedakarlık eylemi gerçekleştiren bir zombi hücre haline getirdiğini söylüyor.
Ölüm metali: Cuproptosis ve ferroptosis
Cambridge, Massachusetts’teki Broad Enstitüsü’nde kanser biyoloğu olan Todd Golub, kanser hücreleri uğursuz gibi görünse de aslında ölüme karşı oldukça savunmasız olduklarını söylüyor. “Önemli olan” diye ekliyor, ”doğru tetikleyicileri bulmak.”
Golub’un grubu, bakırı hücrelere feribotla taşıyan ilaçlarda bir tetikleyici buldu. Ekip halen, 2022’de kuproptoz adını verdikleri bir süreçte hücrelerin nasıl nalları diktiğini çözmeye çalışıyor.
kimyasal biyolog Brent Stockwell’in keşfettiği gibi, demir de kanser hücreleri için ölümcül olabilir. Tümörlerin yanı sıra beyin, karaciğer ve böbreklerdeki normal hücreler de Stockwell’in 2012 yılında ferroptoz adını verdiği bu hücre ölümü biçimine özellikle duyarlı görünüyor. Ferroptozun temel özelliklerinin bir tanımını 2019 Annual Review of Cancer Biology’de kaleme alan Stockwell, araştırmacıların maya ve bitkiler de dahil olmak üzere çok çeşitli organizmalarda ferroptoz gözlemlediğini söylüyor.
Stockwell ve diğer araştırmacılar, kanserle mücadele için ferroptozu aktive edecek ya da Alzheimer gibi hastalıklarda hücrelerin ölmesini engelleyecek ilaçları ya da özel diyetleri belirlemek için çalışıyorlar.
Entosis
Overholtzer, 2000’li yılların başında meme kanseri hücreleri üzerinde çalışırken tuhaf bir şey fark etti: kanser hücreleri diğer hücrelerin içine giriyordu. O ve laboratuvar şefi 2007 yılında bu olguya entosis adını verdi.
İstilacı hücre kendini büyük, zarımsı bir baloncuğun içinde buluyor. Açlık çekip apoptoza uğrayabilir ya da çevresindeki hücre tarafından öldürülebilir. Daha sonra dış hücre onun kalıntılarını sindirir.
Entosis sırasında bir hücre kendini diğerinin içine yerleştirir. Bu görüntülerde mavi hücresel DNA’yı, yeşil ise hücrenin jelatinimsi iç kısmı olan sitoplazmayı göstermektedir. Bir hücre başka bir hücrenin içinde var olabilir (A); bir hücre başka bir hücrenin içindeki bir hücrenin içinde var olabilir (B); ve bir iç hücre DNA bölünmesine uğrayabilir (C). KREDİ: I. MLYNARCZUK-BIALY ET AL / CANCERS 2020
Ancak bazen, garip bir şekilde, hayatta kalır ve tekrar bağımsız yaşamak için hücreden dışarı çıkar. Buna dikkat çeken bazı araştırmacılar, entosisin kanser hücrelerine bağışıklık sisteminden ya da kanser ilaçlarından geçici olarak saklanmanın bir yolunu sunduğunu öne sürdü.
Golub’a göre hücre ölümleri hakkında daha öğrenilecek çok şey var ve muhtemelen keşfedilmeyi bekleyen ölüm modları da var.
Nihayetinde, yaşamın incelenmesi hücre ölümünün araştırılmasını gerektirir. Japon yazar Haruki Murakami’nin yazdığı gibi, “Ölüm, yaşamın karşıtı olarak değil, bir parçası olarak vardır.”
Kaynak: https://www.popsci.com
WÜ’den Bilim Dünyasını Sarsan Açıklama: Bazı Hücrelerimiz Ölümü Reddediyor!