वह प्रक्रिया जिसके द्वारा एक कोशिका स्वयं को मार सकती है, प्रोग्राम्ड सेल डेथ (PCD) कहलाती है। इस तंत्र की कई किस्में हैं और विभिन्न जीवों, विशेष रूप से बहुकोशिकीय जीवों के शरीर विज्ञान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। CHF का सबसे आम और अच्छी तरह से अध्ययन किया जाने वाला रूप एपोप्टोसिस है।
एपोप्टोसिस क्या है
एपोप्टोसिस कोशिका आत्म-विनाश की एक नियंत्रित शारीरिक प्रक्रिया है, जो झिल्ली पुटिकाओं (एपोप्टोटिक निकायों) के गठन के साथ इसकी सामग्री के क्रमिक विनाश और विखंडन की विशेषता है, जो बाद में फागोसाइट्स द्वारा अवशोषित हो जाती है। यह आनुवंशिक तंत्र कुछ आंतरिक या बाहरी कारकों के प्रभाव में सक्रिय होता है।
मृत्यु के इस प्रकार के साथ, कोशिका सामग्री झिल्ली से आगे नहीं जाती है और सूजन का कारण नहीं बनती है। एपोप्टोसिस के अनियंत्रित होने से गंभीर विकृति होती है जैसे अनियंत्रित कोशिका विभाजन या ऊतक अध: पतन।
एपोप्टोसिस क्रमादेशित कोशिका मृत्यु (पीसीडी) के कई रूपों में से केवल एक है, इसलिए इन अवधारणाओं की पहचान करना एक गलती है। प्रसिद्ध के लिएकोशिकीय आत्म-विनाश के प्रकारों में माइटोटिक तबाही, स्वरभंग और क्रमादेशित परिगलन भी शामिल हैं। पीसीजी के अन्य तंत्रों का अभी तक अध्ययन नहीं किया गया है।
कोशिका अपोप्टोसिस के कारण
क्रमादेशित कोशिका मृत्यु के तंत्र को ट्रिगर करने का कारण प्राकृतिक शारीरिक प्रक्रियाएं और आंतरिक दोष या बाहरी प्रतिकूल कारकों के संपर्क में आने के कारण होने वाले रोग परिवर्तन दोनों हो सकते हैं।
आम तौर पर, एपोप्टोसिस कोशिका विभाजन की प्रक्रिया को संतुलित करता है, उनकी संख्या को नियंत्रित करता है और ऊतक नवीकरण को बढ़ावा देता है। इस मामले में, एचजीसी का कारण कुछ संकेत हैं जो होमोस्टेसिस नियंत्रण प्रणाली का हिस्सा हैं। एपोप्टोसिस की मदद से, डिस्पोजेबल कोशिकाएं या कोशिकाएं जो अपना कार्य पूरा कर चुकी हैं, नष्ट हो जाती हैं। इस प्रकार, संक्रमण के खिलाफ लड़ाई की समाप्ति के बाद ल्यूकोसाइट्स, न्यूट्रोफिल और सेलुलर प्रतिरक्षा के अन्य तत्वों की बढ़ी हुई सामग्री एपोप्टोसिस के कारण ठीक से समाप्त हो जाती है।
क्रमादेशित मृत्यु प्रजनन प्रणाली के शारीरिक चक्र का हिस्सा है। अपोप्टोसिस अंडजनन की प्रक्रिया में शामिल है, और निषेचन के अभाव में अंडे की मृत्यु में भी योगदान देता है।
वानस्पतिक प्रणालियों के जीवन चक्र में कोशिका एपोप्टोसिस की भागीदारी का एक उत्कृष्ट उदाहरण शरद ऋतु की पत्ती का गिरना है। यह शब्द स्वयं ग्रीक शब्द एपोप्टोसिस से आया है, जिसका शाब्दिक अर्थ है "गिरना"।
एपोप्टोसिस भ्रूणजनन और ओण्टोजेनेसिस में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जब शरीर में ऊतक बदलते हैं और कुछ अंग शोष करते हैं। एक उदाहरण कुछ स्तनधारियों के अंगों की अंगुलियों के बीच झिल्लियों का गायब होना या कायापलट के दौरान पूंछ की मृत्यु है।मेंढक।
म्यूटेशन, उम्र बढ़ने या माइटोटिक त्रुटियों के परिणामस्वरूप कोशिका में दोषपूर्ण परिवर्तनों के संचय से एपोप्टोसिस को ट्रिगर किया जा सकता है। एक प्रतिकूल वातावरण (पोषक तत्वों की कमी, ऑक्सीजन की कमी) और वायरस, बैक्टीरिया, विषाक्त पदार्थों आदि द्वारा मध्यस्थता वाले रोग संबंधी बाहरी प्रभाव सीएचसी के शुभारंभ का कारण हो सकते हैं। इसके अलावा, यदि हानिकारक प्रभाव बहुत तीव्र है, तो सेल नहीं करता है एपोप्टोसिस तंत्र को अंजाम देने का समय है और परिणामस्वरूप मर जाता है। रोग प्रक्रिया का विकास - परिगलन।
एपोप्टोसिस के दौरान कोशिका में रूपात्मक और संरचनात्मक-जैव रासायनिक परिवर्तन
एपोप्टोसिस की प्रक्रिया को रूपात्मक परिवर्तनों के एक निश्चित सेट की विशेषता है, जिसे माइक्रोस्कोपी द्वारा इन विट्रो में ऊतक की तैयारी में देखा जा सकता है।
कोशिका अपोप्टोसिस की मुख्य विशेषताओं में शामिल हैं:
- साइटोस्केलेटन का पुनर्निर्माण;
- सेल सामग्री को सील करें;
- क्रोमैटिन संघनन;
- कोर विखंडन;
- सेल वॉल्यूम में कमी;
- झिल्ली समोच्च की झुर्रियाँ;
- कोशिका की सतह पर बुलबुले बनना,
- ऑर्गेनेल का विनाश।
जानवरों में, इन प्रक्रियाओं की परिणति एपोप्टोसाइट्स के निर्माण में होती है, जिसे मैक्रोफेज और पड़ोसी ऊतक कोशिकाओं दोनों द्वारा ग्रहण किया जा सकता है। पौधों में, एपोप्टोटिक निकायों का निर्माण नहीं होता है, और प्रोटोप्लास्ट के क्षरण के बाद, कंकाल में रहता हैसेल की दीवार।
रूपात्मक परिवर्तनों के अलावा, एपोप्टोसिस आणविक स्तर पर कई पुनर्व्यवस्थाओं के साथ होता है। लाइपेस और न्यूक्लीज गतिविधियों में वृद्धि हुई है, जिससे क्रोमेटिन और कई प्रोटीनों का विखंडन होता है। सीएमपी की सामग्री तेजी से बढ़ जाती है, कोशिका झिल्ली की संरचना बदल जाती है। पादप कोशिकाओं में विशाल रसधानियों का निर्माण देखा जाता है।
एपोप्टोसिस नेक्रोसिस से कैसे भिन्न होता है
एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस के बीच मुख्य अंतर कोशिका क्षरण के कारण में निहित है। पहले मामले में, विनाश का स्रोत स्वयं कोशिका के आणविक उपकरण हैं, जो सख्त नियंत्रण में काम करते हैं और एटीपी ऊर्जा के खर्च की आवश्यकता होती है। परिगलन के साथ, बाहरी हानिकारक प्रभावों के कारण जीवन की निष्क्रिय समाप्ति होती है।
एपोप्टोसिस एक प्राकृतिक शारीरिक प्रक्रिया है जिसे इस तरह से डिजाइन किया गया है कि आसपास की कोशिकाओं को नुकसान न पहुंचे। परिगलन एक अनियंत्रित रोग संबंधी घटना है जो गंभीर चोटों के परिणामस्वरूप होती है। इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस के तंत्र, आकारिकी और परिणाम कई मायनों में विपरीत हैं। हालाँकि, समानताएँ भी हैं।
| प्रक्रिया विशेषता | एपोप्टोसिस | नेक्रोसिस |
| सेल वॉल्यूम | घटता | बढ़ रही |
| झिल्ली अखंडता | रखरखाव | उल्लंघन |
| भड़काऊ प्रक्रिया | लापता | विकसित |
| एटीपी ऊर्जा | खर्च | इस्तेमाल नहीं किया |
| क्रोमैटिन विखंडन | उपलब्ध | वर्तमान |
| एटीपी एकाग्रता में तेज गिरावट | है | है |
| प्रक्रिया का परिणाम | फागोसाइटोसिस | अंतर्कोशिकीय अंतरिक्ष में सामग्री का विमोचन |
क्षति के मामले में, कोशिकाएं नेक्रोटिक विकास को रोकने के लिए क्रमादेशित मृत्यु के तंत्र को ट्रिगर करती हैं। हालांकि, हाल के अध्ययनों से पता चला है कि परिगलन का एक और गैर-रोगजनक रूप है, जिसे पीसीडी भी कहा जाता है।
एपोप्टोसिस का जैविक महत्व
इस तथ्य के बावजूद कि एपोप्टोसिस कोशिका मृत्यु की ओर ले जाता है, पूरे जीव के सामान्य कामकाज को बनाए रखने में इसकी भूमिका बहुत महान है। पीसीजी के तंत्र के कारण निम्नलिखित शारीरिक कार्य किए जाते हैं:
- कोशिका प्रसार और मृत्यु के बीच संतुलन बनाए रखना;
- ऊतकों और अंगों को अद्यतन करना;
- दोषपूर्ण और "पुरानी" कोशिकाओं का उन्मूलन;
- रोगजनक परिगलन के विकास के खिलाफ सुरक्षा;
- भ्रूणजनन और ओण्टोजेनेसिस के दौरान ऊतकों और अंगों का परिवर्तन;
- अनावश्यक तत्वों को हटाना जिन्होंने अपना कार्य पूरा किया है;
- उन कोशिकाओं का उन्मूलन जो शरीर के लिए अवांछित या खतरनाक हैं (उत्परिवर्ती, ट्यूमर, वायरस से संक्रमित);
- संक्रमण की रोकथाम।
इस प्रकार, एपोप्टोसिस कोशिका-ऊतक होमियोस्टैसिस को बनाए रखने के तरीकों में से एक है।
पौधों मेंएपोप्टोसिस को अक्सर ऊतक-संक्रमित परजीवी एग्रोबैक्टीरिया के प्रसार को रोकने के लिए ट्रिगर किया जाता है।
कोशिका मृत्यु के चरण
एपोप्टोसिस के दौरान कोशिका का क्या होता है, यह विभिन्न एंजाइमों के बीच आणविक अंतःक्रियाओं की एक जटिल श्रृंखला का परिणाम है। प्रतिक्रियाएं एक कैस्केड के रूप में आगे बढ़ती हैं, जब कुछ प्रोटीन दूसरों को सक्रिय करते हैं, मृत्यु परिदृश्य के क्रमिक विकास में योगदान करते हैं। इस प्रक्रिया को कई चरणों में विभाजित किया जा सकता है:
- प्रेरण।
- प्रॉपोपोटिक प्रोटीन का सक्रियण।
- कस्पासे का सक्रियण।
- सेल ऑर्गेनेल का विनाश और पुनर्गठन।
- एपोप्टोसाइट्स का निर्माण।
- फागोसाइटोसिस के लिए कोशिका के टुकड़ों की तैयारी।
प्रत्येक चरण को लॉन्च करने, लागू करने और नियंत्रित करने के लिए आवश्यक सभी घटकों का संश्लेषण आनुवंशिक रूप से आधारित होता है, इसलिए एपोप्टोसिस को प्रोग्राम्ड सेल डेथ कहा जाता है। इस प्रक्रिया की सक्रियता सीएचजी के विभिन्न अवरोधकों सहित नियामक प्रणालियों के सख्त नियंत्रण में है।
सेल एपोप्टोसिस के आणविक तंत्र
एपोप्टोसिस का विकास दो आणविक प्रणालियों की संयुक्त क्रिया से निर्धारित होता है: प्रेरण और प्रभावकारक। पहला ब्लॉक ZGK के नियंत्रित लॉन्च के लिए जिम्मेदार है। इसमें तथाकथित डेथ रिसेप्टर्स, Cys-Asp-proteases (caspases), कई माइटोकॉन्ड्रियल घटक और प्रो-एपोप्टोटिक प्रोटीन शामिल हैं। प्रेरण चरण के सभी तत्वों को ट्रिगर (प्रेरण में भाग लेना) और मॉड्यूलेटर में विभाजित किया जा सकता है जो मृत्यु संकेत का पारगमन प्रदान करते हैं।
प्रभावकार प्रणाली में आणविक उपकरण होते हैं जो सेलुलर घटकों के क्षरण और पुनर्गठन को सुनिश्चित करते हैं। पहले और दूसरे चरणों के बीच संक्रमण प्रोटियोलिटिक कैस्पेज़ कैस्केड के चरण में होता है। यह प्रभावकारक ब्लॉक के घटकों के कारण है कि एपोप्टोसिस के दौरान कोशिका मृत्यु होती है।
एपोप्टोसिस कारक
एपोप्टोसिस के दौरान संरचनात्मक-रूपात्मक और जैव रासायनिक परिवर्तन विशेष सेलुलर उपकरणों के एक निश्चित सेट द्वारा किए जाते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण कैसपेस, न्यूक्लियस और झिल्ली संशोधक हैं।
कैसपेज़ एंजाइमों का एक समूह है जो शतावरी अवशेषों पर पेप्टाइड बॉन्ड को काटता है, प्रोटीन को बड़े पेप्टाइड्स में विभाजित करता है। एपोप्टोसिस की शुरुआत से पहले, वे अवरोधकों के कारण निष्क्रिय अवस्था में कोशिका में मौजूद होते हैं। कैसपेज़ के मुख्य लक्ष्य परमाणु प्रोटीन हैं।
न्यूक्लियस डीएनए अणुओं को काटने के लिए जिम्मेदार होते हैं। एपोप्टोसिस के विकास में विशेष रूप से महत्वपूर्ण सक्रिय एंडोन्यूक्लाइज सीएडी है, जो लिंकर अनुक्रमों के क्षेत्रों में क्रोमैटिन क्षेत्रों को तोड़ता है। नतीजतन, 120-180 न्यूक्लियोटाइड जोड़े की लंबाई वाले टुकड़े बनते हैं। प्रोटियोलिटिक कैसपेज़ और न्यूक्लीज़ के जटिल प्रभाव से नाभिक का विरूपण और विखंडन होता है।
कोशिका झिल्ली संशोधक - बाइलिपिड परत की विषमता को तोड़ें, इसे फागोसाइटिक कोशिकाओं के लिए एक लक्ष्य में बदल दें।
एपोप्टोसिस के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका कैसपेज़ की है, जो धीरे-धीरे गिरावट और रूपात्मक पुनर्व्यवस्था के बाद के सभी तंत्रों को सक्रिय करती है।
सेलुलर में कस्पासे की भूमिकामौत
कस्पासे परिवार में 14 प्रोटीन शामिल हैं। उनमें से कुछ एपोप्टोसिस में शामिल नहीं हैं, जबकि बाकी को 2 समूहों में विभाजित किया गया है: दीक्षा (2, 8, 9, 10, 12) और प्रभावकारक (3, 6, और 7), जिन्हें अन्यथा द्वितीय-स्तरीय कैसपेज़ कहा जाता है। इन सभी प्रोटीनों को अग्रदूतों के रूप में संश्लेषित किया जाता है - प्रोकैस्पेज़, प्रोटीयोलाइटिक क्लेवाज द्वारा सक्रिय, जिसका सार एन-टर्मिनल डोमेन की टुकड़ी और शेष अणु का दो भागों में विभाजन है, जो बाद में डिमर और टेट्रामर्स में जुड़ा हुआ है।
एक प्रभावशाली समूह को सक्रिय करने के लिए आरंभकर्ता कैसपेज़ की आवश्यकता होती है जो विभिन्न महत्वपूर्ण सेलुलर प्रोटीन के खिलाफ प्रोटियोलिटिक गतिविधि प्रदर्शित करता है। द्वितीय-स्तरीय कस्पासे सबस्ट्रेट्स में शामिल हैं:
- डीएनए मरम्मत एंजाइम;
- p-53 प्रोटीन अवरोधक;
- पॉली-(एडीपी-राइबोज)-पोलीमरेज़;
- डीनेज डीएफएफ का अवरोधक (इस प्रोटीन के नष्ट होने से सीएडी एंडोन्यूक्लिज की सक्रियता होती है), आदि।
प्रभावकार कैसपेज़ के लिए लक्ष्य की कुल संख्या 60 से अधिक प्रोटीन है।
कोशिका अपोप्टोसिस का निषेध अभी भी सर्जक उद्घोषणा के सक्रियण के चरण में संभव है। एक बार प्रभावकारक कस्पासेस सक्रिय हो जाने पर, प्रक्रिया अपरिवर्तनीय हो जाती है।
एपोप्टोसिस सक्रियण मार्ग
सेल एपोप्टोसिस शुरू करने के लिए सिग्नल ट्रांसमिशन दो तरीकों से किया जा सकता है: रिसेप्टर (या बाहरी) और माइटोकॉन्ड्रियल। पहले मामले में, प्रक्रिया विशिष्ट मौत रिसेप्टर्स के माध्यम से सक्रिय होती है जो बाहरी संकेतों को समझते हैं, जो टीएनएफ (ट्यूमर नेक्रोसिस फैक्टर) परिवार या सतह पर स्थित फास लिगैंड के प्रोटीन होते हैं।टी-किलर।
रिसेप्टर में 2 कार्यात्मक डोमेन शामिल हैं: एक ट्रांसमेम्ब्रेन एक (लिगैंड से जुड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया) और एक "डेथ डोमेन" सेल के अंदर उन्मुख होता है, जो एपोप्टोसिस को प्रेरित करता है। रिसेप्टर पाथवे का तंत्र एक DISC कॉम्प्लेक्स के निर्माण पर आधारित है जो सर्जक कैस्पेज़ 8 या 10 को सक्रिय करता है।
असेंबली की शुरुआत इंट्रासेल्युलर एडेप्टर प्रोटीन के साथ डेथ डोमेन की बातचीत से होती है, जो बदले में सर्जक की घोषणा करता है। परिसर के हिस्से के रूप में, बाद वाले कार्यात्मक रूप से सक्रिय कैसपेज़ में परिवर्तित हो जाते हैं और एक और एपोप्टोटिक कैस्केड को ट्रिगर करते हैं।
आंतरिक मार्ग का तंत्र विशिष्ट माइटोकॉन्ड्रियल प्रोटीन द्वारा प्रोटियोलिटिक कैस्केड की सक्रियता पर आधारित है, जिसके रिलीज को इंट्रासेल्युलर संकेतों द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ऑर्गेनेल घटकों की रिहाई विशाल छिद्रों के निर्माण के माध्यम से की जाती है।
लॉन्च में
Cytochrome c एक विशेष भूमिका निभाता है। एक बार साइटोप्लाज्म में, इलेक्ट्रोट्रांसपोर्ट श्रृंखला का यह घटक Apaf1 प्रोटीन (एक एपोप्टोटिक प्रोटीज सक्रिय करने वाला कारक) से बंध जाता है, जो बाद के सक्रियण की ओर जाता है। Apaf1 तब सर्जक 9 द्वारा बाध्य होता है, जो एक कैस्केड तंत्र द्वारा एपोप्टोसिस को ट्रिगर करता है।
आंतरिक मार्ग का नियंत्रण Bcl12 परिवार के प्रोटीन के एक विशेष समूह द्वारा किया जाता है, जो माइटोकॉन्ड्रिया के इंटरमेम्ब्रेन घटकों को साइटोप्लाज्म में छोड़ने को नियंत्रित करता है। परिवार में प्रो-एपोप्टोटिक और एंटी-एपोप्टोटिक दोनों प्रोटीन होते हैं, जिसके बीच संतुलन यह निर्धारित करता है कि प्रक्रिया शुरू की जाएगी या नहीं।
माइटोकॉन्ड्रियल तंत्र द्वारा एपोप्टोसिस को ट्रिगर करने वाले शक्तिशाली कारकों में से एक प्रतिक्रियाशील हैंऑक्सीजन के रूप। एक अन्य महत्वपूर्ण उत्प्रेरक p53 प्रोटीन है, जो डीएनए क्षति की उपस्थिति में माइटोकॉन्ड्रियल मार्ग को सक्रिय करता है।
कभी-कभी कोशिका एपोप्टोसिस की शुरुआत एक साथ दो तरह से होती है: बाहरी और आंतरिक दोनों। उत्तरार्द्ध आमतौर पर रिसेप्टर सक्रियण को बढ़ाने के लिए कार्य करता है।
