एपोप्टोसिस और विषाक्त कोशिका मृत्यु मार्ग

एपोप्टोसिस कोशिका मृत्यु का एक कसकर विनियमित, क्रमादेशित रूप है जिसमें एक कोशिका अपनी सामग्री को बिखेरे बिना व्यवस्थित तरीके से खुद को नष्ट कर देती है। कई विषाक्त रसायन कोशिकाओं को इतनी गंभीर रूप से चोट पहुँचाते हैं कि वे एपोप्टोसिस या संबंधित विनियमित मृत्यु कार्यक्रमों को ट्रिगर करते हैं; क्या एक क्षतिग्रस्त कोशिका एपोप्टोसिस से मरती है या अनियंत्रित नेक्रोसिस से, यह चोट के प्रकार और तीव्रता और सेलुलर ऊर्जा की उपलब्धता पर निर्भर करता है।

Definition

एपोप्टोसिस कोशिका मृत्यु का एक विनियमित, ऊर्जा-निर्भर तरीका है जिसे मुख्य रूप से कैस्पेज़ एंजाइमों द्वारा निष्पादित किया जाता है, जिससे नियंत्रित सेलुलर विघटन होता है; विषाक्त विज्ञान में यह रासायनिक चोट से सक्रिय कई मृत्यु मार्गों में से एक है।

Scope

यह विषय एपोप्टोसिस के आणविक मार्गों को, रासायनिक चोट उन्हें कैसे संलग्न करती है, और विषाक्त विज्ञान में एपोप्टोसिस को नेक्रोसिस और अन्य विनियमित मृत्यु विधियों से कैसे अलग किया जाता है, इसे शामिल करता है। यह रासायनिक विषाक्त विज्ञान के भीतर एक यांत्रिक संदर्भ है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है।

Core questions

• कौन से आणविक मार्ग एपोप्टोसिस को निष्पादित करते हैं, और उन्हें कैसे नियंत्रित किया जाता है?
• विषाक्त रसायन आंतरिक और बाह्य एपोप्टोटिक मार्गों को कैसे संलग्न करते हैं?
• क्या निर्धारित करता है कि एक घायल कोशिका एपोप्टोसिस या नेक्रोसिस से गुजरती है?
• वर्तमान विषाक्त विज्ञान में विनियमित कोशिका मृत्यु को कैसे वर्गीकृत और नामित किया जाता है?

Key concepts

• कैस्पेज़ और निष्पादक कैस्केड
• आंतरिक (माइटोकॉन्ड्रियल) मार्ग
• बाह्य (मृत्यु-रिसेप्टर) मार्ग
• Bcl-2 परिवार और माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी-झिल्ली पारगम्यता
• साइटोक्रोम सी और एपोप्टोसोम
• एपोप्टोसिस बनाम नेक्रोसिस
• विनियमित कोशिका मृत्यु नामकरण

Key theories

आंतरिक और बाह्य एपोप्टोटिक मार्ग

एपोप्टोसिस एक आंतरिक (माइटोकॉन्ड्रियल) मार्ग के माध्यम से आगे बढ़ता है जो Bcl-2 परिवार और साइटोक्रोम सी रिलीज द्वारा नियंत्रित होता है, और एक बाह्य मार्ग जो मृत्यु-रिसेप्टर बंधन द्वारा शुरू होता है; दोनों मृत्यु को निष्पादित करने के लिए कैस्पेज़ सक्रियण पर अभिसरण करते हैं।

एपोप्टोसिस-नेक्रोसिस निरंतरता

कोशिका मृत्यु का तरीका चोट की गंभीरता और एटीपी उपलब्धता पर निर्भर करता है: संरक्षित ऊर्जा के साथ सीमित चोट एपोप्टोसिस का पक्ष लेती है, जबकि अत्यधिक चोट या ऊर्जा का पतन कोशिकाओं को नेक्रोसिस की ओर ले जाता है, जो विषाक्त-प्रेरित अंग क्षति में महत्वपूर्ण एक निरंतरता है।

Mechanisms

एपोप्टोसिस को कैस्पेज़ द्वारा निष्पादित किया जाता है, जो दो प्रमुख मार्गों के माध्यम से सक्रिय होने वाले प्रोटीज़ का एक परिवार है। आंतरिक मार्ग में, सेलुलर तनाव - जिसमें ऑक्सीडेटिव क्षति, डीएनए चोट और प्रतिक्रियाशील मेटाबोलाइट्स शामिल हैं - प्रो- और एंटी-एपोप्टोटिक Bcl-2 परिवार के प्रोटीन के संतुलन को बदलते हैं, माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी झिल्ली को पारगम्य बनाते हैं और साइटोक्रोम सी को छोड़ते हैं, जो एपोप्टोसोम को नाभिकित करता है और आरंभकर्ता कैस्पेज़ को सक्रिय करता है। बाह्य मार्ग में, कोशिका-सतह मृत्यु रिसेप्टर्स का बंधन एडेप्टर प्रोटीन को भर्ती करता है और सीधे कैस्पेज़ को सक्रिय करता है। दोनों मार्ग निष्पादक कैस्पेज़ पर अभिसरण करते हैं जो संरचनात्मक और नियामक प्रोटीन को विखंडित करते हैं, जिससे एपोप्टोसिस की विशिष्ट विशेषताएं उत्पन्न होती हैं: कोशिका संकुचन, क्रोमेटिन संघनन, डीएनए विखंडन, और एपोप्टोटिक निकायों में पैकेजिंग। क्योंकि कार्यक्रम ऊर्जा-निर्भर है, गंभीर रासायनिक चोट जो एटीपी को ध्वस्त करती है या झिल्ली को फाड़ देती है, कोशिकाओं को इसके बजाय नेक्रोसिस की ओर ले जाती है। समकालीन विषाक्त विज्ञान अतिरिक्त विनियमित मृत्यु विधियों को पहचानता है, और उन्हें वर्गीकृत करने के लिए मानकीकृत नामकरण विकसित किया गया है।

Clinical relevance

एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस के बीच संतुलन दवाओं और रसायनों के कारण होने वाली अंग क्षति के पैटर्न को आकार देता है, उदाहरण के लिए यकृत में। इन मार्गों को समझना विषाक्तता की यांत्रिक व्याख्या का समर्थन करता है; यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए है और निदान या उपचार की सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

Evidence & guidelines

यहां संक्षेपित मार्ग एपोप्टोसिस जैव रसायन की मूलभूत समीक्षाओं और कोशिका मृत्यु नामकरण समिति की सिफारिशों पर आधारित हैं, जो विनियमित मृत्यु विधियों को अलग करने के लिए आम सहमति परिभाषाएं प्रदान करती हैं। ये नैदानिक अभ्यास दिशानिर्देशों के बजाय वैज्ञानिक आम सहमति दस्तावेज हैं।

History

क्रमादेशित कोशिका मृत्यु की अवधारणा को 1972 में एपोप्टोसिस नाम दिया गया था, और नेमाटोड C. elegans में आनुवंशिक अध्ययनों ने बाद में संरक्षित कोर मशीनरी की पहचान की, इस कार्य को नोबेल पुरस्कार से मान्यता मिली। कैस्पेज़, Bcl-2 परिवार और माइटोकॉन्ड्रियल भागीदारी की खोज ने जैव रसायन को स्पष्ट किया, और विषाक्त विज्ञान ने एपोप्टोसिस को रासायनिक चोट के एक प्रमुख तंत्र के रूप में अपनाया, बाद में आम सहमति प्रयासों ने विनियमित मृत्यु को कैसे वर्गीकृत किया जाता है, इसे मानकीकृत किया।

Debates

विषाक्तता में एपोप्टोसिस को अन्य मृत्यु विधियों से कितनी तीव्रता से अलग किया जा सकता है?

विषाक्त-घायल कोशिकाएं एपोप्टोसिस, नेक्रोसिस और अन्य विनियमित मृत्यु कार्यक्रमों की मिश्रित या अतिव्यापी विशेषताएं दिखा सकती हैं, इसलिए इन विवो में मृत्यु मोड को वर्गीकृत करना और केवल आकृति विज्ञान से तंत्र का अनुमान लगाना चुनौतीपूर्ण बना हुआ है।

Key figures

• Michael O. Hengartner
• Guido Kroemer
• Lorenzo Galluzzi

Seminal works

• hengartner-2000
• elmore-2007
• galluzzi-2018

Frequently asked questions

एपोप्टोसिस नेक्रोसिस से कैसे भिन्न है?

एपोप्टोसिस एक व्यवस्थित, ऊर्जा-निर्भर, विनियमित मृत्यु है जो कोशिका की सामग्री को पैक करती है और सूजन को सीमित करती है, जबकि नेक्रोसिस अनियंत्रित होता है, झिल्ली टूटने और ऊर्जा विफलता का अनुसरण करता है, और ऐसी सामग्री जारी करता है जो सूजन को उत्तेजित करती है।

रसायन एपोप्टोसिस को कैसे ट्रिगर करते हैं?

रासायनिक चोट जैसे ऑक्सीडेटिव तनाव, डीएनए क्षति, या प्रतिक्रियाशील-मेटाबोलाइट बंधन आंतरिक माइटोकॉन्ड्रियल मार्ग को संलग्न कर सकते हैं, और कुछ एजेंट बाह्य मार्ग के माध्यम से मृत्यु रिसेप्टर्स के माध्यम से कार्य करते हैं; दोनों कैस्पेज़ सक्रियण की ओर ले जाते हैं।