Apoptóza, zvaná také „programovaná buněčná smrt“(programmed cell death), je proces likvidace nežádoucích nebo poškozených buněk, kontrolovaný specifickými proteolytickými reakcemi. S apoptózou se u mnohobuněčných organismů setkáváme fyziologicky v průběhu ontogeneze a stárnutí. Veškeré složky systému buněčné apoptózy jsou zakodovány v buněčném genomu a jsou spouštěny řadou podnětů, mezi něž patří metabolický a oxidační stres, imunitní intolerance, výpadky v regulaci hormony a růstovými faktory, působení některých cytokinů, poškození buněčného genomu a buněčných organel pod vlivem přirozených i syntetických cytotoxických látek, UV a ionizujícího záření, patogenních mikroorganismů a parazitů. Centrální postavení v tomto procesu mají cysteinové proteázy štěpící výlučně za zbytkem kyseliny asparagové, zvané kaspázy (caspase = cysteine-dependent aspartate specific protease). Existuje pouze jediná proteáza odlišného typu se stejnou substrátovou specifitou, granzym B, který je však také zapojen do apoptózové reakce jako fyziologický aktivátor kaspázových zymogenů. Tato přísná specifita kaspáz umožňuje degradovat a funkčně vyřazovat jen úzce vymezenou skupinu klíčových proteinů, a to zejména proteiny cytoskeletu, buněčného jádra, proteiny nutné pro replikaci a opravy DNA, proteiny reagujících s RNA, proteiny signálních drah, jako např. proteinkinázy, proinflamační cytokiny, regulátory buněčného cyklu a proliferace. Mezi význačné substráty, jejichž proteolytická modifikace hraje klíčovou roli v přeměně živé buňky v apoptotická tělíska, jsou samotné kaspázové zymogeny, prokaspázy. Osudová role aktivovaných kaspáz v životě buňky vyžaduje jemnou a současně účinnou regulaci apoptotické kaskády. Ta je zajištěna protichůdným účinkem aktivátorů a inhibitorů. Výkonný apoptotický povel je uskutečňován prostřednictvím vnitřních nebo vnějších aktivačních drah, sekvenčně nebo souběžně. Vyvolávající vnější signály vedou prostřednictvím death-inducing signalling komplexů („DISC“) k aktivaci dvou iniciačních kaspáz (kaspázy 8 a 10). Iniciační kaspázy aktivují prokaspázy 3 a 7, tyto pak prokaspázu 6. Tyto tři posledně jmenované enzymy se souborně nazývají exekutivní kaspázy. Exekutivní kaspázy mohou být přímo aktivovány také granzymem B, který je produkován cytotoxickými lymfocyty a přirozenými killer buňkami. Vstup granzymu B do buňky umožňuje kanál vytvořený bílkovinou perforinem, který je rovněž produktem těchto buněk. Nitrobuněčným apoptotickým signálem je translokace cytochromu c z mitochondrií do cytoplasmy pod vlivem kaspázy 8 nebo granzymu B. Cytochrom c vyvolá v cytoplasmě výstavbu apoptosomů, které uskuteční aktivaci iniciační kaspázy 9. Účinky aktivních exekučních kaspáz se morfologicky projeví buněčným kolapsem, kondenzací chromatinu s jeho následným rozpadem a typickým pučením měchýřkových útvarů z buněčné membrány (zeiosis). Odpadlé membránové útvary se vyznačují inverzní lokalizací fosfatidylserinu na vnějším povrchu. Buněčná rezidua jsou v závěru apoptotického procesu diskretně fagocytována makrofágy a jinými fagocytozujícími buňkami bez jakýchkoli zánětlivých projevů.

Chronické neurodegenerativní procesy (amyotrofická laterální skleróza, Alzheimerova choroba, frontotemporální demence, spinální muskulární atrofie) bývají uváděny v souvislost s nežádoucí apoptózou neuronů. Naproti tomu u nádorových buněk se často vyskytuje deregulace exprese určitých proapoptotických genů na nejrůznějších úrovních. Kromě toho bývají v nádorových buňkách mobilizovány různé inhibiční mechanismy, které na posttranslační úrovni blokují spuštění a průběh proteolytické kaspázové kaskády (inhibitory prokaspáz FLIPy, antiapoptotické proteiny bcl-2 a bcl-x, blokátor apoptosomů TUCAN, inhibitor granzymu B PI-9, skupina proteinových inhibitorů apoptózy IAP, mezi které patří např. protein survivin).

K posouzení apoptózy se experimentálně využívá detekce aktivovaných kaspáz a jiných pro- a antiapoptotických faktorů.

Literatura.

Klener P.: Protinádorová terapie, Galén 1996

Další informace

Proteiny systému proteáz a antiproteáz

Jaromír Kotyza