آپوپتوز (Apoptosis) نوعی از مرگ برنامه ریزی شده سلول یا خودکشی سلولی است. این فرایند با بافت مردگی یا «نکروز» (Necrosis) متفاوت است که در آن سلول‌‌ها به دلیل آسیب دیدگی می‌میرند. آپوپتوز فرآیندی منظم است که در آن محتویات سلول در بسته‌‌های کوچک غشایی برای جمع‌آوری زباله توسط سلول‌های سیستم ایمنی بسته‌بندی می‌شوند. فرایند مرگ برنامه ریزی شده سلول، سلول‌ها را در حین رشد از بین می‌برد، در این حالت سلول‌های سرطانی و آلوده به ویروس از بین رفته و در نتیجه تعادل در بدن حفظ می‌شود.

مرگ برنامه ریزی شده سلول چیست؟

شاید تصور شود که مردن سلول‌های بدن اتفاق خوبی نیست، در بسیاری از موارد، این تصور درست است، به عنوان مثال اگر سلول‌ها در اثر جراحت (ایجاد زخم با بریدگی یا اثر ترکیبات شیمیایی) از بین بروند، برای بدن می‌تواند زیان‌بار باشد. ولی این موضوع اهمیت دارد که گاهی برخی از سلول‌های بدن باید از بین بروند اما نه به صورت اتفاقی، بلکه این روند باید کاملا کنترل شده باشد.

سلول در حال آپوپتوز
تصویر ۱: سلول در حال آپوپتوز

به عنوان مثال، به روند تشکیل انگشتان در دوران جنینی توجه کنید، در دوران جنینی در بین انگشتان، لایه‌ای از سلول‌ها تشکیل می‌شود که این سلول‌ها قبل از تولد از بین می‌روند. سلول‌های بین انگشتان جنینی در طی یک فرایند کنترل شده سلولی به نام مرگ برنامه ‌ریزی شده سلول یا آپوپتوز می‌میرند. در مرگ برنامه ریزی شده، سلول‌ها زمانی که سیگنال‌های خاصی را دریافت می‌کنند، در واقع خودکشی می‌کنند.

مرگ برنامه ریزی شده سلول باعث مرگ سلول‌ها می‌شود اما این فرایند برای بدن مفید است (مانند مرگ لایه سلولی بین انگشتان) در این مطلب قصد داریم به بررسی ابعاد و مکانیسم فرایند مرگ برنامه ریزی شده سلول بپردازیم و به سوالاتی در مورد چرایی و چگونگی آن در بدن، پاسخ دهیم.

تفاوت بافت مردگی و مرگ برنامه ریزی شده سلول

در بدن انسان دو راه برای مرگ سلول وجود دارد که در اکثر ارگانیسم‌های پرسلولی نیز اتفاق می‌افتد، این مسیرها شامل موارد زیر است:

  • سلول‌ها ممکن است در اثر اتفاقی که موجب آسیب در آن‌ها شوند از بین بروند، این آسیب‌ها معمولا در اثر سموم شیمیایی یا جراحت‌های فیزیکی اتفاق می‌افتد.
  • مسیر دوم مکانیسم آپوپتوز است که در اثر یک مرگ برنامه ریزی شده و کنترل شده، سلول‌ها از بین می‌روند.

نکروز و آپوپتوز در شرایط متفاوتی اتفاق می‌افتند و شامل مراحل مختلفی هستند. در حالت کلی، نکروز یا بافت مردگی به صورت نامنظم رخ می‌دهد و در اثر پاسخ التهابی سیستم ایمنی بدن انجام می‌گیرد، در حالی که آپوپتوز فرایندی کاملا تنظیم شده است و در طی آن سلول به بخش‌های کوچک‌تر شکسته می‌شود که این قطعات سلولی مرده توسط سایر سلول‌ها جذب شده و بازیافت می‌شوند.

تفاوت نکروز و آپوپتوز
تصویر ۲: مقایسه دو مسیر مرگ سلول؛ نکروز یا بافت مردگی (سمت چپ)، مرگ برنامه ریزی شده سلول (سمت راست)

نکروز یا بافت مردگی

وقتیکه سلول‌‌ در اثر عوامل مضر (مانند جراحت یا مواد شیمیایی سمی) آسیب می‌بیند، معمولاً هنگام مرگ ترکیبات داخل وزیکول‌های گوارشی آن‌ به درون سلول آزاد می‌شوند. از آنجایی که غشای پلاسمایی سلول آسیب دیده دیگر نمی‌تواند رفت و آمد یون‌‌ها و آب را کنترل کند، سلول متورم می‌شود و محتوای آن از منافذ غشای پلاسمایی بیرون می‌آید. این فرایند اغلب باعث التهاب در بافت اطراف سلول مرده می‌شود.

آپوپتوز

سلول‌هایی که تحت آپوپتوز قرار می‌گیرند، فرآیندی متفاوت و بسیار منظم‌تر را طی می‌کنند. این سلول‌ها برآمدگی‌‌هایی مانند حباب روی سطح خود ایجاد می‌کنند. DNA موجود در هسته آن‌ها به قطعات کوچک شکسته می‌شود و برخی از اندام‌‌های سلول مانند شبکه آندوپلاسمی ‌به کیسه‌های غشایی تجزیه می‌شوند. در پایان، کل سلول به قسمت‌های کوچک تقسیم شده و هر یک به طور مرتب در بسته‌ای از غشا محصور می‌شوند.

چه اتفاقی برای قطعات سلولی می‌افتد؟ آن‌ها از خود سیگنال‌هایی را آزاد می‌کنند که سلول‌های ایمنی بدن (سلول‌های فاگوسیتیک) که باقی مانده‌های سلولی را می‌بلعند، مانند ماکروفاژ‌ها را جذب می‌کنند.

فرایند آپوپتوز
تصویر ۳: مراحل فرایند آپوپتوز

همچنین قطعات سلول در حال مرگ، مولکولی لیپیدی به نام «فسفاتیدیل سرین» (Phosphatidylserine) را روی سطح غشایی خود نگه می‌دارند. فسفاتیدیل سرین معمولاً در قسمت داخلی غشای پنهان است و هنگامی ‌که در قسمت بیرونی قرار گیرد، اجازه می‌دهد تا فاگوسیت‌ها قطعات سلول را محصور کرده و ببلعند.

چرا سلول‌ها تحت آپوپتوز قرار می‌گیرند؟

بسیاری از سلول‌‌های بدن انسان توانایی ایجاد درونی در فرایند آپوپتوز را دارند (به همان روشی که توانایی داخلی در کپی کردن DNA یا تجزیه سوخت‌‌های سلولی را دارند). اصولاً آپوپتوز روشی کلی و راحت برای از بین بردن سلول‌هایی است که دیگر نباید بخشی از ارگانیسم باشند.

  • بعضی از سلول‌ها در طول رشد و تکامل باید حذف شوند، این اتفاق را می‌توان در حذف بافت بین انگشتان در دوران جنینی مشاهده کرد.
  • برخی از سلول‌ها غیرطبیعی هستند و در صورت زنده ماندن می‌توانند به بقیه سلول‌های ارگانیسم‌‌ها آسیب برسانند، مانند سلول‌های دارای عفونت ویروسی یا سلول‌هایی که DNA آن‌ها آسیب دیده و دچار جهش شده‌اند.
  • سلول‌های موجود در ارگانیسم بالغ ممکن است گاهی برای حفظ تعادل از بین بروند و راهی برای تولید سلول‌های جدید ایجاد کنند یا این که در مواردی، سلول‌هایی که برای انجام وظایف موقت در بدن ایجاد شده‌اند، بعد از انجام آن باید از بدن حذف شوند.

آپوپتوز بخشی از روند تکامل است

در بسیاری از ارگانیسم‌ها، مرگ برنامه ریزی شده سلول بخشی عادی از روند تکامل به شمار می‌آید. در بعضی موارد، آپوپتوز در حین رشد به روشی بسیار قابل پیش بینی اتفاق می‌افتد: در «کرم الگانس» (Caenorhabditis Elegans)، با رشد کرم از سلول منفرد به یک موجود بالغ، 131 سلول با آپوپتوز می‌میرند (تمام سلول‌هایی که می‌میرند، قابل پیش‌بینی هستند).

آپوپتوز همچنین نقش مهمی‌ در رشد انسان دارد. به عنوان مثال، همان طور که در ابتدا اشاره شد، در دوران جنینی، رشد انگشتان دست به همراه بافت‌هایی که بین آن‌ها را پر می‌کند، شروع می‌شود که قبل از تولد، این بافت‌های سلولی طی فرایند آپوپتوز از بین می‌روند.

این فرآیند در انواع گونه‌های مهره‌داران که دارای انگشتان در دست و پا هستند، رخ می‌دهد. گاهی در دوران جنینی، یک خطای سلولی ممکن است موجب انجام ناقص آپوپتوز شود که در این حالت برخی مواقع انگشتان در هنگام تولد هنوز در بخش‌هایی به هم متصل باقی می‌مانند.

نمونه‌ دیگر آپوپتوز در حین رشد طبیعی، شامل از بین رفتن دم نوزاد قورباغه در هنگام تبدیل شدن به یک قورباغه بالغ است و همچنین حذف نورون‌های غیرضروری در مدارهای عصبی درون مغز نیز در اثر آپوپتوز اتفاق می‌افتد.

آپوپتوز بافت سلولی بین انگشتان
تصویر ۴: آپوپتوز بافت سلولی بین انگشتان در جنین موش؛ الف) رشد جنین موش در روز دوازدهم جنینی، ب) رشد جنین موش در روز سیزدهم جنینی

آپوپتوز می‌تواند سلول‌های آلوده یا سرطانی را از بین ببرد

در بعضی موارد، برخی از سلول‌ها در صورت زنده ماندن می‌توانند تهدیدی برای بقیه بخش‌ها و سلول‌های بدن به شمار آیند. به عنوان مثال، این ممکن است در مورد سلول‌هایی با آسیب DNA، سلول‌های پیش سرطانی و سلول‌های آلوده به ویروس‌ها اتفاق بیفتد. اگر این سلول‌ها در معرض آپوپتوز قرار بگیرند، دیگر تهدیدی برای سایر ارگانیسم‌ها (مانند ایجاد و سرایت سرطان یا شیوع عفونت ویروسی به سایر سلول‌ها) محسوب نمی‌شوند.

هنگامی‌ که DNA سلول آسیب ببیند، به طور معمول آسیب توسط سلول تشخیص داده می‌شود و هسته سلول با مکانیسم‌های ترمیمی خود شروع به اصلاح آسیب وارد شده می‌کند. اگر آسیب ایجاد شده قابل ترمیم نباشد، سلول به طور معمول خود را وارد فرایند آپوپتوز می‌کند و این اطمینان را می‌دهد که DNA آسیب دیده خود را به نسل‌های بعد منتقل نخواهد کرد.

آپوپتوز سلول پیش سرطانی
تصویر ۵: اگر DNA سلول دچار آسیبی غیرقابل ترمیم شود، دو مسیر را در پیش رو دارد. یکی از آن‌ها تکثیر و قرار گرفتن در مسیر سرطانی شدن و دیگری انجام فرایند آپوپتوز و رفع خطر آسیب به سایر سلول‌ها است.

مشکل زمانی ایجاد می‌شود که سلول دارای آسیب در DNA، نه تنها قادر به ترمیم خود نیست، بلکه نمی‌تواند وارد فرایند آپوپتوز شود، به همین دلیل ممکن است در مسیر سرطانی شدن و انتقال آن به سایر سلول‌ها قرار بگیرد و برای تمام سلول‌های بدن خطرساز شود.

بعضی اوقات، سلول‌های پیش سرطانی که از مکانیسم مرگ برنامه ریزی شده فرار کرده‌اند، توسط سلول‌های ایمنی بدن شناسایی می‌شوند، سلول‌های ایمنی سعی می‌کنند از طریق یک مسیر سیگنالینگ خارجی، باعث آپوپتوز در سلول‌های پیش سرطانی شوند. سلول‌های سرطانی موفق، با این حال، می‌توانند نشانه‌های داخلی و خارجی را که به طور معمول باعث آپوپتوز می‌شوند، دور بزنند که همین امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا از کنترل خارج شده و با تکثیر و تجمع جهش‌های ژنتیکی باعث رشد و تکثیر سلول‌های سرطانی شوند.

آپوپتوز برای عملکرد سیستم ایمنی مهم است

یکی دیگر از عملکرد‌های فرایند مرگ برنامه ریزی شده سلول، حفظ و نگهداری سیستم ایمنی بدن است. هنگامی ‌که سلول‌ها یا لنفوسیت‌های B و T (سلول‌های ایمنی بدن که مولکول‌های خاصی را به هم وصل می‌کنند) تولید می‌شوند، توسط اجزای سیستم ایمنی مورد آزمایش قرار می‌گیرند تا اطمینان حاصل شود که لنفوسیت‌ها در برابر سلول‌ها و ترکیبات خود بدن پاسخ ایمنی ایجاد نمی‌کنند. سلول‌هایی که به سلول‌های خودی واکنش‌ نشان می‌دهند، بلافاصله توسط آپوپتوز از بین می‌روند. در صورتی که سیستم ایمنی لنفوسیت‌ها را مورد آزمایش قرار ندهد یا این آزمایش به درستی صورت نگیرد، سلول‌های خود واکنش پذیر ممکن است در بدن آزاد شوند، در این حالت می‌توانند به بافت‌ها حمله کرده و باعث ایجاد بیماری‌ها و اختلالات خود ایمنی در بدن شوند.

لنفوسیت های بی و تی
تصویر ۶: دو لنفوسیت بی و تی در سیستم ایمنی با تولید آنتی بادی، در بدن ایمنی هومورال (لنفوسیت بی) و ایمنی سلولی (لنفوسیت تی) ایجاد می‌کنند.

فرایند آپوپتوز همچنین نقش مهمی در اجازه سیستم ایمنی بدن برای خاموش کردن پاسخ خود نسبت به یک پاتوژن دارد. هنگامی ‌که یک پاتوژن توسط سیستم ایمنی بدن مورد شناسایی قرار می‌گیرد، سلول‌های ایمنی بدن که پاتوژن را تشخیص می‌دهند، به طور گسترده تقسیم می‌شوند و با هدف از بین بردن پاتوژن، تعداد آن‌ها افزایش می‌یابد. پس از ایجاد پاسخ ایمنی مناسب و از بین رفتن پاتوژن، برخی از سلول‌های ایمنی تولید شده دیگر مورد نیاز نیستند و به همین دلیل جهت حفظ شرایط هومئوستازی بدن، این سلول‌ها توسط آپوپتوز از بین می‌روند.

خلاصه مطلب

آپوپتوز نوعی از مرگ برنامه ریزی شده سلول یا خودکشی سلولی است. با نکروز یا بافت مردگی سلول متفاوت است، زیرا در نکروز سلول‌ها به دلیل آسیب دیدگی می‌میرند. آپوپتوز تنها شکل مرگ برنامه ریزی شده سلول نیست، بلکه شکلی است که به خوبی مورد شناسایی قرار گرفته است.

آپوپتوز فرآیندی منظم است که در آن محتویات سلول تجزیه شده و در بسته‌های کوچک غشایی جهت جمع‌آوری زباله‌های سلولی توسط سلول‌های ایمنی بسته‌بندی می‌شوند. این فرایند با نکروز (مرگ سلولی بر اثر جراحت و آسیب) در تضاد است، زیرا در فرایند نکروز محتوای سلو‌ل‌های آسیب دیده به بیرون ریخته می‌شوند و در این حالت سلول‌های اطراف بافت نکروزه دچار التهاب می‌شوند.

آپوپتوز سلول‌های غیرضروری و همچنین سلول‌های پیش سرطانی و آلوده به ویروس را حین رشد از بین می‌برد. اگرچه گاهی سلول‌های سرطانی موفق به فرار از آپوپتوز می‌شوند و می‌توانند به تقسیم ادامه دهند. در حالت کلی فرایند آپوپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده سلول تعادل سلول‌ها را در بدن انسان حفظ می‌کند و از اهمیت ویژه‌ای در عملکرد سیستم ایمنی بدن برخوردار است.

اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌ها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:

شکوفه دلخواهی کارشناس ارشد نانوبیوتکنولوژی است. فعالیت‌های علمی و کاری او در زمینه تکنیک‌های زیست فناوری و طراحی نانوزیست‌حسگر بوده و اکنون در مجله فرادرس آموزش‌های زیست‌شناسی می‌نویسد.

بر اساس رای 29 نفر

آیا این مطلب برای شما مفید بود؟

3 نظر در “آپوپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده سلول — به زبان ساده

نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *