Prof.Dr.Asuman Sunguroğlu Hücrede Ölüm Yolları Prof.Dr.Asuman Sunguroğlu

APOPTOZİS DOKU HASARI DOKU HOMEOSTASİSİ MORFOGENEZ YAŞLANMA ORGANOGENEZ DOKU HASARI

Hücre ölümü- Her saniye yaklaşık bir milyon hücremiz apoptozisle vücuttan uzaklaştırılmaktadır. Bunların yerine yenileri yapılmaktadır. Bölünme(mitozis) ile ölüm (apoptozis) arasında kontrollü bir denge vardır. Bu dengenin apoptozisin lehine veya aleyhine bozulması birçok önemli hastalığın patogenezine katkıda bulunur.

Lenfositlerin %95’i Timusu terketmeden ölür!

Hücre ölümü için iki ana yol vardır: Nekrotik Kaspaz-Bağımlı Kaspaz-bağımsız Ölüm reseptörü-kaspaz 8 Mitokondri--kaspaz 9

HÜCRE ÖLÜMÜ- APOPTOZİS 1972 yılında Kerr, Wyllie ve Currie Hücre ölümü fizyolojik şartlarda görülür. Doku hasarı yoktur, lokal hücre kaybı vardır. İnflamatuvar yanıt görülmez.

Apoptosis 1. Yaşlanmış hücre hasarı etkilerinin ortadan kaldırılması 2.DNA hasarı: Toksik ajanlar, UV radyasyonu, iyonize radyasyon 3.Homeostasis: Doku ve organ boyutlarının belli sınırlar içinde kalması 4.Doku ve organların embriyonel gelişim sırasında şekillenmesi 5. İmmün sistem hücrelerinin regülasyonu

HÜCRE ÖLÜMÜ Tip I programlı hücre ölümü APOPTOSİS Tip II programlı hücre ölümü OTOFAJİK HÜCRE ÖLÜMÜ Tip III Hücre ölümü (Nekrozis) TipIV Hücre Ölümü (Entosis, hücresel kannibalizm) Biomedical Journal 40:133-140,2017

Apoptozis Basamakları Morfolojik Hücre büzüşmesi Kromatin kondensasyonu Sitoplazmik baloncuk oluşumu Apoptotik cisimlerin oluşumu Fagositoz

Apoptozisin Aşamaları Apoptozisin başlatılması Hücre içi proteazların (kaspaz) aktivasyonu Hücre içi morfolojik ve biyokimyasal değişimler Apoptotik cisimlerin oluşumu Fagositoz

Morfolojik Değişiklikler Tek bir hücrede büzüşme ve çevre hücrelerle olan temasın kaybolması Genomik DNA fragmentasyonu Nüklear piknosis Kromatin kondensasyonu Membran balonlaşması Hücre iskeleti elemanlarının parçalanması Apoptotik cisimcik oluşumu 11

APOPTOZİS Ölüm reseptörleri aracılığıyla gerçekleşen dışsal yolak Memeli hücrelerinde apoptozis sinyal kaynağına bağlı olmak üzere iki temel mekanizma ile gerçekleştirilir. Ölüm reseptörleri aracılığıyla gerçekleşen dışsal yolak Bcl-2 ailesi proteinleri aracılığıyla gerçekleşen içsel yolak 12

Hücreden kaynaklanan çeşitli sinyaller tarafından tetiklenir. İntrinsik yolak Hücreden kaynaklanan çeşitli sinyaller tarafından tetiklenir. DNA Hasarı Hücre içi Ca++düzeyi artışı Hücre içi pH azalışı Metabolik bozukluklar ve/veya hücre döngüsü bozuklukları Ektrinsik yolak Apoptozu tetikleyen sinyallerin hücre Zarında bulunan ilgili reseptörlere bağlanması apoptuzu başlatır. 13

Kaspazların apoptozisle ilişkisi bir nematod olan Caenorhabditis elegans'ın genetik analizi sırasında ortaya çıkarılmıştır. 1993’te C.elegans-CED3 (cell death )geninin insandaki kaspaz 1 ile yüksek homoloji gösterdiği bulunmuştur. Bu yapısal ve fonksiyonel benzerlik kaspazlar üzerindeki çalışmaların artmasını sağlamış insan genomunda yeni kaspazların varlığı keşfedilmiştir. Kaspaz aktivasyonunun mekanizması ve fonksiyonu apoptoziste temel konulardan biridir. 14

14 kaspaz tanımlanmıştır Kaspazlar aa. dizilerindeki homolojiye göre üç gruba ayrılmaktadır. 15

CAD – caspase-activated DNase – Initial cleavage – 50,000 base pairs – Ladder of DNA – 200 base pairs • ICAD – inhibitor of CAD

BCL-2 AİLESİ Pro- ve anti-apoptotik proteinler Bcl-2 Homology domainleri içerirler (BH 1-4) Düzenleyici Dimerizasyon BAX: pro-apoptotik protein, mitokondrilerden sitokrom c’nin salınmasını sağlarlar. Bcl-2 protein: anti-apoptotik protein, sitokrom c’nin salınmasını ve APAF-1’in aktivasyonunu inhibe eder

APOPTOZ VE GENLER Apoptotik ölüme götüren sinyaller : c-myc, Fas, TNF, p53, E1A/E1B

Apoptozun regülasyonu Bcl–2/Bax gen ailesi ile sağlanır. Bcl–2 geni ilk olarak insan B hücreli foliküler lenfomada tanımlanmıştır. Bu ailenin 20 üyesi vardır; bunlardan bazıları apoptoz inhibitörüdür (antiapoptotik), bazıları ise apoptozu uyarır ve proapopitotik genler olarak tanımlanır. Bu ailenin üyeleri kendi aralarında homo veya heterodimerler oluştururlar (Bcl-2, Bax ile heterodimer oluşturduğunda Bcl-2 etkisini antagonize ederler). Hücrenin yaşayabilirlik durumu bu ailenin proapoptotik ve antiapoptotik üyelerinin relatif oranına bağlıdır. Bcl–2/Bax gen ailesinin ürünleri, mitokondri ve çekirdek zarlarının yanı sıra endoplazmik retikulum zarının üzerinde de yer alırlar. (Nagata 1997)

Bcl–2, 24–26 kDa’luk protein kodlar, ürettiği protein, mitokondrinin sitoplazmaya dönük dış zarı üzerinde ve endoplazmik retikulumun bir bölümü olan çekirdek zarında yerleşmiştir Bu proteinler iyon alış-verişini düzenler ve zarın parçalanmasına karşı koruyucu etki yaparlar. • Özellikle antiapoptotik genler içinde yer alan Bcl-xL’in mitokondriyal hasarı engelleyerek mitokondriyi koruduğu ileri sürülmektedir. Bu sayede apoptoz inhibisyonu gerçekleşmektedir (Gastman).

Bax proteinleri sitoplazmada da bulunur Bax proteinleri sitoplazmada da bulunur. Apoptotik sinyalin alınmasından sonra Bax proteinleri, mitokondri zarının ‘permeabilite geçiş poru’na doğru yönlenirler ve buraya bağlanırlar. • Bu bağlanma seçici iyon geçirgenliğini (permeabilitesini) azaltabilir. Zardaki bu değişiklikler nedeniyle sitokrom c ve AIF (Apoptozis Inducing Factor) gibi mitokondri zarı içinde yer alan faktörler sitoplazmaya geçerler.

Genom Gardiyanı p53 p53 proteini bir transkripsiyon faktörüdür ve bozulması durumunda yaklaşık %50-55 insan kanserlerinin oluşum etkenidir. p53 apoptosizi başlatmak veya engellemek üzere hücre döngüsünde kontrol noktasında iş görür.

Anoikis, substrata veya diğer hücrelere tutunmanın kaybolduğu durumlarda tetiklenen apopitosisdir. Eryptosis, eritrositerde gözlenen ölüm Entosis- Huntington hastalığında gözleniyor Oncosis-

Pyroptosis Apopitozisden morfolojik ve fizyolojik olarak farklı PCD için kullanılır. Insulin Like Growth Factor Res. I ekspresyonu ile tetiklenir. Sitoplazmik vakuolazasyon, mt şişme görülür. Spesifik MAPK ailesi üyeleri tarafından sinyal kaskadının başlatıldığı düşünülmektedir.

Pyroptosis Morfolojik olarak apopitotik ve nekrotik hücre kombinasyonuna benzer. Mitokondriyel membran potansiyeli kaybolur. DNA fragmantasyonu ve nükleer kondensasyon görülür. Plazma membran integritesi kaybolur. Sitoplazma içeriği ve membran vezikülleri extraselüler matrikse salınır. Küçük iyon geçirgen porlar oluşur. Hücresel iyonik gradient kaybolur. Su girişini takiben hücre şişer ve lizis görülür

otofaji Protein degredasyonu ve organel turnover gibi homeostatik fonksiyonları sürdüren fizyolojik ve evrimsel süreçte korunmuş bir mekanizmadır. Hücrenin gerekli besini bulunduğu ortamdan alamaması durumda, kendini içten yiyerek varlığını sürdürmesi, Besin ve büyüme faktörü eksikliği gibi hücresel strese yol açan durumlarda hızla upregüle olmaktadır .

Kromatin kondensasyonu apoptotik cisimcklerin DNA fragmentasyonu En büyük morfolojik değişiklik mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi organeller ve/veya sitoplazmanın bir kısmının çift veya cok membranlı veziküller içine alınmasıdır. Kromatin kondensasyonu apoptotik cisimcklerin DNA fragmentasyonu Fogositoz tarafından ölü hücrelerin temizlenmesi

OTOFAJİK HÜCRE ÖLÜMÜ Otofaji nedir? Otofajinin 3tipi bulunur:, Auto-phagy self-eating Otofajinin 3tipi bulunur:, Makrootofaji, Mikrootofaji, Şaperon-aracılı otofaji, Makrootofaji hücre içi degredasyonda temel rol oynamaktadır. Otofaji nedir?

OTOFAJİK HÜCRE ÖLÜMÜNÜN DÜZENLEYİCİ MEKANİZMALARI: ATG genleri (autophagy-related genes) Otofaji sürecin farklı aşamalarında ; vezikül oluşumu, bunların genişlemesi, otofajik veziküllerin lizozomlarla füzyonu ve yıkımında görev alan 27 proteini içermektedir.

AUTOPHAGY-RELATED GENE (Atg gene) Atg5 : Atg5-Atg12 Biogenesis of autophagic vesicles (autophagosome) Beclin 1 (Atg6)：a Bcl-2 interacting protein form complex with PI3K to regulate autophagy. LC3 (Atg8)：Normally spread throughout the cytoplasm. Specifically concentrated on autophagosomes

1)İndüksiyon 2)Genişleme 3)Tamamlama 4)Yapışma ve füzyon Otofaji en az beş adımda gerçekleşmektedir. 1)İndüksiyon 2)Genişleme 3)Tamamlama 4)Yapışma ve füzyon 5) Degredasyon

Hücrelerin enerji üreten organellerinde (mitokondriler) yaşlanma sürecinde oluşan bozuklukların, kanserde, beyin, sinir sistemi harabiyeti, kas ve güç kaybında rol oynadığını gösteriyor. Bozulup hücreye zarar vermeye başlayan mitokondriler otofaji mekanizması sayesinde yok edilir.

Bozuk mitokondri birikimi artıyor. Yaşlandıkça bu sistem yavaşlıyor. Bozuk mitokondri birikimi artıyor. Genetik yapısı zedelenen hücreler çeşitli hastalıkları tetikleyebiliyor. Deneyler, küçük yaştan itibaren çok düşük enerjili besinlerle beslenen fare ve sıçanlarda ömrün uzadığını gösterdi. Nedenlerinden birisi, bu koşullarda artan otofaji aktivitesi. Gelecekte ilaçlarla insanda otofajinin etkin düzeyde sürdürülmesi ileri yaşlarda yaşam kalitesini artırabilir, hatta ömrün uzamasına yol açabilir."

Dikkatiniz için teşekkürler !!