Článok v pdf

Byť či nebyť – túto hamletovskú otázku riešia živé systémy už na podstatne jednoduchšej úrovni, než známy princ dánsky.

V našom tele sa tvoria nepretržite nové a nové bunky. Ak by bunky iba pribúdali, zväčšovali by sme sa aj v dospelosti do gigantických rozmerov. Keďže sa tak nedeje, znamená to, že bunky musia umierať. Bunky môžu zaniknúť dvoma diametrálne odlišnými spôsobmi – nekrózou a apoptózou.

Pri zániku nekrózou sa bunka zdurí, napuchne, potom sa roztrhne a vylejú sa z nej enzýmy, ktoré poškodzujú okolité bunky.

Po príklad nemusíme chodiť ďaleko, stačí si do prsta pichnúť triesku. Sebecky umierajúce bunky v malom množstve náš organizmus zvláda, a tak sa nekróza prejavuje vo väčšine prípadov ako zapálené, napuchnuté, začervenané, bolestivé miesto. Bolestivé preto, že uvoľnené enzýmy rozkladajúce bielkoviny zanikajúcich buniek dráždia voľné nervové zakončenia, a tie začínajú vysielať signály bolesti.

Počas nášho vývoja v maternici sme všetci mali medzi prstami plávacie blany. Kam zmizli, čo sa s nimi stalo? Bunky, ktoré ich tvorili, zahynuli apoptózou. Tichou, slušnou a najmä k iným orgánom ohľaduplnou smrťou. Nazýva sa tiež bunková samovražda, pretože bunka sa v tomto prípade na svojej smrti sama aktívne zúčastňuje. Jadro bunky sa pritom zmenší, zhrudkovatie a rozpadne sa na viacero častí rovnako ako celá bunka. Zásadný rozdiel v porovnaní s nekrózou je, že tieto fragmenty sú obalené do kúskov membrány, ktorá predtým obaľovala celú bunku, a tak sa žiadne agresívne enzýmy z rozpadajúcich buniek nevylejú.

Malé obalené pozostatky bunky pohltia bunky nášho imunitného systému a strávia ich. Takouto cestou umiera v tele dospelého človeka denne 50 – 70 miliárd buniek. U vyvíjajúceho sa organizmu, ako je dieťa vo veku 8 – 14 rokov, je tento počet medzi 20 – 30 miliardami buniek denne. Počas roka zanikne človekovi také množstvo buniek, ktorých celková hmotnosť sa rovná jeho hmotnosti.

Niektoré bunky sa prakticky neobnovujú vôbec, iné len za výnimočných okolností. Ak napríklad potkanovi vyrežeme 60 % pečene, do troch týždňov mu dorastie do pôvodnej veľkosti. U ľudí síce pečeň nedorastá takou veľkou rýchlosťou, ale dorastá. Je schopná dorásť do rozmerov príjemcu, pričom stačí transplantovať 30 – 40 percent pôvodnej veľkosti. Kto by to bol povedal, že Prométeova pečeň je viac ako ustálené slovné spojenie...

Do poslednej skupiny môžeme zaradiť tkanivá, ktorých bunky sa obnovujú neustále. Bunky pokožky žijú 15 – 30 dní v závislosti na lokalizácii, bunky výstelky v črevách 2 – 5 dní, červené krvinky sa v priemere dožívajú 120 dní, ale neutrofily (druh bielych krviniek) iba 6 – 7 hodín.

Ako spozná bunka, že nadišiel čas začať apoptózu? Podľa toho, odkiaľ príde signál, rozlišujeme dve cesty – vonkajšiu a vnútornú.

Normálne zdravé bunky majú na povrchu cytoplazmatickej membrány až niekoľko tisíc receptorov (môžeme si ju predstaviť ako vodnú hladinu, na ktorej sa vznášajú plaváky), ktoré umožňujú bunke komunikovať s ostatnými bunkami a udržiavať tak celistvosť organizmu. Niektoré z týchto receptorov sú receptory pre apoptózu. Pri vonkajšej ceste sa po naviazaní signalizačnej molekuly spustí reťaz procesov, na konci ktorých stojí enzým DNA-áza, ktorá štiepi DNA na fragmenty dĺžky typickej pre apoptózu.

Vnútorná cesta je aktivovaná poškodením jadrovej DNA, či už vplyvom vírusov, toxínov, voľných kyslíkových radikálov alebo naopak nedostatkom kyslíka. Kľúčovú rolu tu zohráva gén p53 alebo ním kódovaný rovnomenný proteín, ktorého hlavnou funkciou je rozpoznať genetické poškodenie, začať jeho opravu a dohliadať na ňu. Súčasne je pozastavené delenie bunky dovtedy, kým sa poškodenie DNA neopraví. Ak však proteín p53 zistí, že zmeny DNA presahujú možnosť opravy, začne povzbudzovať tvorbu proteínov, ktoré poškodzujú mitochondrie. Mitochondrie, ktoré za normálnych okolností zaisťujú energetický metabolizmus bunky, strácajú membránový potenciál a dochádza k zvýšeniu priepustnosti pre látky aktivujúce apoptické deje, akými sú cytochróm c a Diablo proteín. Zároveň sa zvyšuje tvorba voľných kyslíkových radikálov, ktorá mitochondrie naďalej poškodzuje a podporuje tvorbu vyššie uvedených proteínov. Tým končí signálna fáza procesu apoptózy a začína sa samotná deštrukcia bunky.

Veľký problém pre človeka nastáva, keď nejaká bunka v jeho tele vypovie poslušnosť a odmietne sa „obetovať pre vyššie dobro“. Tento problém sa volá nádor. Bunky prestanú reagovať na signály zvonku a začnú sa sebecky presadzovať a nekontrolovateľne množiť. Niekedy až tak nekontrolovateľne, že cievne zásobenie, ktoré sa vyvíja spolu s nádorom, mu nestačí, a tak nádor prepadne nekróze. Obrazne povedané, nádor zaniká na následky vlastnej pažravosti. Častejší je prípad, že nádor zničí skôr svojho hostiteľa než sám seba. Za sľubnú cestu v terapii nádorov sa považuje umelé vyvolanie apoptózy v nádorových bunkách.

Opačným, no nemenej závažným problémom je, keď bunky vo zvýšenej miere hynú apoptózou. To býva príčinou demencie u závažných ochorení ako je Alzheimerova alebo Parkinsonova choroba. Alzheimerova choroba bola prvýkrát rozpoznaná a označená u 49-ročnej ženy, ktorá si dokázala spomenúť jedine na vlastné krstné meno. Jej pitva ukázala, že mala výrazne zmenšený mozog. Až o mnoho desaťročí neskôr bola vysvetlená podstata tejto choroby na molekulárno-bunkovej úrovni. Mutácia génu na 21. chromozóme spôsobuje, že sa v mozgu tvorí proteín, ktorý naše telo nie je schopné odbúravať a tak sa hromadí. Jeho hromadenie vyvoláva v nervových bunkách apoptózu.

Ďalšou zaujímavou ukážkou apoptózy je správanie sa vírusu HIV v bunkách. Ten, usadený v pomocných bielych krvinkách, tzv. Th lymfocytoch, ich núti k samovražde. Pretože Th hrajú veľmi dôležitú úlohu v obranyschopnosti organizmu a v boji proti infekčným ochoreniam obzvlášť, po dramatickom znížení ich počtu nakazený človek umiera na obyčajnú chrípku, zápal pľúc či kvasinkové ochorenie, s ktorým by si zdravé telo hravo poradilo.

To, že apoptóza je obzvlášť častá u buniek imunitného systému, dokazuje aj posledný príklad. Základnou požiadavkou na bunky imunitného systému je rozoznať vlastné od cudzieho a to cudzie zlikvidovať. Ak je biela krvinka v ničení príliš lenivá (necháva prežívať cudzie), alebo naopak príliš horlivá (napáda aj vlastné bunky), musí byť zlikvidovaná. Dostane rozkaz na začatie apoptózy. Takto je zahubených viac než 80 % lymfocytov ešte predtým, než sú vypustené do obehu a dostanú šancu spôsobiť v našom organizme nenávratné škody.

Keby sme si predstavili ľudské telo ako javisko, proces apoptózy by bol na ňom jedným z najčastejšie sa objavujúcich hercov. O dôležitosti apoptózy svedčí aj fakt, že za jej výskum bola v roku 2002 udelená Nobelova cena na poli medicíny a fyziológie. Stalo sa tak v roku 2002, kedy sa o ňu podelili traja významní vedci, Dr. Sydney Brenner, Dr. John E. Sulston a Dr. H. Robert Horvitz.

Katarína Molnárová