एपोप्टोसिस और क्रमादेशित कोशिका मृत्यु

एपोप्टोसिस कोशिका मृत्यु का एक विनियमित, ऊर्जा-निर्भर रूप है जिसमें एक कोशिका स्वयं को व्यवस्थित तरीके से विघटित करती है और बिना सूजन पैदा किए हटा दी जाती है। इसे पहली बार 1972 में नामित किया गया था, यह सामान्य विकास, ऊतक समस्थापन (tissue homeostasis) और प्रतिरक्षा विनियमन के लिए आवश्यक है, और इसका अविनियमन कैंसर, अपक्षयी रोग और ऑटोइम्यूनिटी में योगदान देता है। एपोप्टोसिस प्रोटोटाइपिकल क्रमादेशित कोशिका मृत्यु है और इसे इसकी नियंत्रित आकृति विज्ञान और प्रतिरक्षात्मक रूप से शांत निकासी द्वारा नेक्रोसिस से अलग किया जाता है।

Definition

एपोप्टोसिस क्रमादेशित कोशिका मृत्यु का एक विनियमित रूप है जिसमें एक कोशिका एक आंतरिक आत्मघाती कार्यक्रम को सक्रिय करती है, संघनित होकर झिल्ली-बद्ध एपोप्टोटिक निकायों में खंडित हो जाती है जिन्हें बिना सूजन के फैगोसाइट्स द्वारा साफ किया जाता है, मुख्य रूप से कैस्पेज़ प्रोटीज़ कैस्केड के माध्यम से निष्पादित किया जाता है।

Scope

यह विषय एपोप्टोसिस की आकृति विज्ञान, इसके दो प्रमुख प्रारंभिक मार्ग — आंतरिक (माइटोकॉन्ड्रियल) और बाह्य (मृत्यु-रिसेप्टर) मार्ग — BCL-2 प्रोटीन परिवार और कैस्पेज़ की केंद्रीय भूमिका, और एपोप्टोटिक निकायों की निकासी को शामिल करता है। यह एपोप्टोसिस को क्रमादेशित कोशिका मृत्यु की व्यापक श्रेणी में रखता है जबकि नेक्रोसिस और ऑटोफैगी को संबंधित विषयों के लिए छोड़ देता है।

Core questions

• आंतरिक और बाह्य मार्ग एपोप्टोसिस को कैसे ट्रिगर करते हैं?
• BCL-2 परिवार के प्रोटीन और माइटोकॉन्ड्रियल पारगम्यता की क्या भूमिका है?
• कैस्पेज़ मृत्यु कार्यक्रम को कैसे निष्पादित करते हैं?
• एपोप्टोसिस प्रतिरक्षात्मक रूप से शांत क्यों है, और एपोप्टोटिक कोशिकाओं को कैसे साफ किया जाता है?

Key concepts

• आंतरिक (माइटोकॉन्ड्रियल) मार्ग
• बाह्य (मृत्यु-रिसेप्टर) मार्ग
• BCL-2 प्रोटीन परिवार
• माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी झिल्ली पारगम्यता (MOMP)
• कैस्पेज़ कैस्केड (आरंभकर्ता और निष्पादक)
• एपोप्टोटिक निकाय और इफेरोसाइटोसिस
• विकास और समस्थापन में एपोप्टोसिस

Mechanisms

एपोप्टोसिस दो अभिसारी मार्गों से आगे बढ़ता है। आंतरिक मार्ग डीएनए क्षति, वृद्धि-कारक निकासी और ऑक्सीडेटिव तनाव जैसे आंतरिक तनावों पर प्रतिक्रिया करता है; प्रो- और एंटी-एपोप्टोटिक BCL-2 परिवार के प्रोटीन का संतुलन माइटोकॉन्ड्रियल बाहरी झिल्ली पारगम्यता (MOMP) निर्धारित करता है, जो साइटोक्रोम सी जारी करता है और आरंभकर्ता कैस्पेज़-9 को सक्रिय करने के लिए एपोप्टोसोम को इकट्ठा करता है। बाह्य मार्ग तब शुरू होता है जब मृत्यु लिगेंड कोशिका-सतह मृत्यु रिसेप्टर्स को संलग्न करते हैं, एडाप्टर प्रोटीन की भर्ती करते हैं और आरंभकर्ता कैस्पेज़-8 को सक्रिय करते हैं। दोनों मार्ग निष्पादक कैस्पेज़ (जैसे कैस्पेज़-3) पर अभिसरित होते हैं जो संरचनात्मक और नियामक प्रोटीन को विखंडित करते हैं, जिससे विशिष्ट विशेषताएं उत्पन्न होती हैं: कोशिका संकुचन, क्रोमेटिन संघनन, इंटर्न्यूक्लियोसोमल डीएनए विखंडन, और झिल्ली का एपोप्टोटिक निकायों में ब्लीबिंग। बाहरी झिल्ली पर फॉस्फेटिडिलसेरिन का एक्सपोजर फैगोसाइट्स को इन निकायों को निगलने का संकेत देता है (इफेरोसाइटोसिस) इससे पहले कि उनकी सामग्री लीक हो, जो प्रक्रिया को गैर-भड़काऊ रखता है।

Clinical relevance

एपोप्टोसिस कई बीमारियों को समझने के लिए केंद्रीय है: अपर्याप्त एपोप्टोसिस उन कोशिकाओं के अस्तित्व की अनुमति देता है जिन्हें मरना चाहिए, जो कैंसर और ऑटोइम्यूनिटी में योगदान देता है, जबकि अत्यधिक एपोप्टोसिस न्यूरोडीजेनरेशन और इस्केमिक चोट में योगदान देता है। यह कोशिकीय स्तर पर कई साइटोटॉक्सिक उपचारों की क्रिया को भी रेखांकित करता है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए तंत्र का वर्णन करती है और नैदानिक मानदंड या उपचार सिफारिशें प्रदान नहीं करती है।

Evidence & guidelines

एपोप्टोसिस को अन्य मृत्यु विधियों से अलग करने वाले आणविक मानदंड कैस्पेज़ और BCL-2 परिवार पर दशकों के आनुवंशिक और जैव रासायनिक कार्य के आधार पर सेल डेथ पर नामकरण समिति की आम सहमति में समेकित हैं।

History

एपोप्टोसिस शब्द 1972 में केर, विली और क्यूरी द्वारा ऊतक में देखी गई कोशिका मृत्यु के एक विशिष्ट, नियंत्रित तरीके का वर्णन करने के लिए पेश किया गया था। नेमाटोड Caenorhabditis elegans में आनुवंशिक अध्ययनों ने बाद में क्रमादेशित कोशिका मृत्यु की संरक्षित कोर मशीनरी की पहचान की, और 1990 के दशक में जैव रासायनिक कार्य ने कैस्पेज़ कैस्केड और नियामक BCL-2 परिवार को परिभाषित किया, जिससे एपोप्टोसिस को जीव विज्ञान और चिकित्सा में एक केंद्रीय, आनुवंशिक रूप से नियंत्रित प्रक्रिया के रूप में स्थापित किया गया।

Debates

एपोप्टोसिस को अन्य विनियमित मृत्यु विधियों से कितनी स्पष्ट रूप से अलग किया जा सकता है?

नेक्रोप्टोसिस, पायरोप्टोसिस और फेरोप्टोसिस की खोज के साथ, कोशिका-मृत्यु कार्यक्रमों के बीच की सीमाएं कम कठोर हो गई हैं, और एपोप्टोटिक और गैर-एपोप्टोटिक मार्ग प्रमुख प्रभावकों की उपलब्धता के आधार पर ओवरलैप या स्विच कर सकते हैं, जिससे एक बार की स्पष्ट द्वैतता जटिल हो गई है।

Key figures

• John Kerr
• Andrew Wyllie
• Alastair Currie
• Robert Horvitz
• Douglas Green

Seminal works

• kerr-1972
• youle-strasser-2008
• kalkavan-green-2018

Frequently asked questions

एपोप्टोसिस और नेक्रोसिस में क्या अंतर है?

एपोप्टोसिस एक विनियमित, ऊर्जा-निर्भर कार्यक्रम है जो एक कोशिका को झिल्ली-बद्ध निकायों में साफ-सुथरा विघटित करता है जिसे बिना सूजन के साफ किया जाता है, जबकि नेक्रोसिस में झिल्ली का टूटना, सामग्री का रिसाव और सूजन शामिल होती है; नेक्रोसिस आमतौर पर गंभीर चोट की प्रतिक्रिया होती है, हालांकि कुछ नेक्रोसिस भी विनियमित होता है।

कैंसर में एपोप्टोसिस क्यों महत्वपूर्ण है?

कैंसर कोशिकाएं अक्सर एपोप्टोसिस से बच जाती हैं, जिससे क्षतिग्रस्त या असामान्य कोशिकाओं को जीवित रहने और बढ़ने की अनुमति मिलती है; क्रमादेशित कोशिका मृत्यु के प्रति प्रतिरोध को दुर्दमता की पहचान के रूप में मान्यता प्राप्त है।