Apoptose

Apoptose ist ein faszinierendes Phänomen, das eine zentrale Rolle in der Aufrechterhaltung der Gesundheit und der Entwicklung von Organismen spielt. Einfach ausgedrückt, ist Apoptose ein Prozess des programmierten Zelltods, der es dem Körper ermöglicht, beschädigte oder nicht mehr benötigte Zellen auf kontrollierte Weise zu entfernen. Wir zeigen dir in diesem Artikel die wissenschaftlichen Hintergründe und zeigen dir, wofür wir Apoptose brauchen.

Was ist Apoptose?

Die Definition für Apoptose ist der Prozess des programmierten Zelltods, der in mehrzelligen Organismen auftritt. Es handelt sich um einen streng regulierten Prozess, der es dem Organismus ermöglicht, Zellen, die beschädigt, überflüssig oder potenziell gefährlich sind, auf eine kontrollierte Weise zu eliminieren. Dieser Prozess ist durch charakteristische morphologische Veränderungen gekennzeichnet, einschließlich der Schrumpfung der Zelle, der Kondensation des Chromatins und der Bildung von sogenannten apoptotischen Körpern, die dann von benachbarten Zellen oder Makrophagen phagozytiert werden​​​​.

Apoptose – geht es auch einfacher?

Zugegeben, die ganzen Fachbegriffe können verwirrend sein. Deshalb ist hier eine Analogie für dich, damit du den Prozess der Apoptose besser verstehst:

Stell dir Apoptose vor wie das geplante Aufräumen eines Zimmers, das nicht mehr benötigte oder kaputte Gegenstände enthält. In diesem Bild sind die Zellen die Gegenstände im Zimmer. Manche davon sind vielleicht beschädigt oder nicht mehr nützlich für den Körper, genau wie alte oder kaputte Gegenstände in einem Zimmer.

Der Prozess der Apoptose beginnt, wenn der Körper entscheidet, dass es Zeit ist, diese nicht mehr benötigten oder beschädigten Zellen „aufzuräumen“. Ähnlich wie wenn du ein Signal (z.B. den Beginn des Frühjahrsputzes) erhältst, dass es Zeit ist, dein Zimmer aufzuräumen. Der Körper sendet spezielle Signale an diese Zellen, die ihnen sagen, dass ihre Zeit gekommen ist.

Die Zellen folgen dann einem sehr ordentlichen und methodischen „Selbstzerstörungsprozess“. Sie schrumpfen und zerlegen sich in kleinere Stücke, ähnlich wie wenn du alte Gegenstände zerlegst, um sie leichter entsorgen zu können. Diese kleinen Stücke werden dann von den „Müllsammlern“ des Körpers, den Makrophagen (eine Art von weißen Blutkörperchen), aufgenommen und beseitigt, sodass keine Unordnung zurückbleibt. Diese Aufräumaktion verursacht keine Entzündung oder Schaden im umliegenden „Zimmer“ (Gewebe), was einen großen Unterschied zur Nekrose (einer unordentlichen und entzündlichen Form des Zelltods) darstellt.

Dieser geordnete Prozess hilft dem Körper, gesund zu bleiben, indem er sicherstellt, dass nur funktionierende und benötigte „Gegenstände“ (Zellen) im „Zimmer“ (Gewebe) zurückbleiben. Es ist ein natürlicher und lebenswichtiger Prozess für Entwicklung, Gesundheit und die Verhinderung von Krankheiten.

Die Bedeutung von Apoptose – was hat p53 damit zu tun?

Die Bedeutung von Apoptose erstreckt sich auf zahlreiche physiologische Prozesse und Krankheitszustände. Sie spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Homöostase, indem sie zum Beispiel während der Embryonalentwicklung überschüssige Zellen entfernt oder das Immunsystem durch den Abbau fehlerhafter Zellen unterstützt​​.

Der p53-Proteinpfad ist ein zentraler Mechanismus in der Regulation der Apoptose. Das p53-Protein wirkt als Tumorsuppressor und kann die Zelle in den Zustand der Apoptose versetzen, wenn DNA-Schäden nicht repariert werden können. Dies dient als Schutzmechanismus gegen die Entstehung von Krebs​​.

Langlebigkeit und Apoptose

Apoptose und Langlebigkeit stehen ebenfalls in Verbindung. Eine fein abgestimmte Apoptose unterstützt die Langlebigkeit, indem sie zur Eliminierung von potenziell schädlichen, alternden oder dysfunktionalen Zellen beiträgt, was zur Gesundheit und Stabilität von Geweben und Organismen insgesamt beiträgt​​.

Ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Apoptose ist die Art und Weise, wie sie sich von anderen Formen des Zelltods, wie Nekrose und Autophagie, abhebt. Nekrose ist typischerweise das Ergebnis einer akuten Schädigung, die zu einer unkontrollierten Freisetzung von Zellinhalten führt und eine entzündliche Reaktion hervorrufen kann, im Gegensatz zur „sauberen“ und kontrollierten Natur der Apoptose​​. Autophagie hingegen ist ein Prozess, bei dem Zellen ihre eigenen Bestandteile abbauen und recyceln, was eine Überlebensstrategie unter Stressbedingungen darstellt, aber nicht unmittelbar zum Zelltod führt wie Apoptose​​. Die Autophagie können wir z.B. durch Fasten stärken.

Die Notwendigkeit der Apoptose ergibt sich aus ihrer zentralen Rolle bei der Verhinderung von Krebserkrankungen, bei der Entwicklung des Organismus und bei der Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. Sie hilft, ein Gleichgewicht zwischen Zellwachstum und Zelltod aufrechtzuerhalten und spielt eine entscheidende Rolle bei der Immuntoleranz und der Eliminierung von Krankheitserregern​.

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Seneszenz und Apoptose

Apoptose und Seneszenz, obwohl unterschiedlich in ihren Endpunkten, teilen Gemeinsamkeiten im Hinblick auf ihre Beteiligung an der Alterung und der Tumorsuppression. Seneszenz bezieht sich auf einen Zustand, in dem Zellen nicht mehr teilen, aber am Leben bleiben und metabolisch aktiv sind. Beide Prozesse dienen als Schutzmechanismen gegen Krebs und tragen zur Langlebigkeit bei, indem sie die Ansammlung potenziell schädlicher Zellen verhindern​​.

Die Einführung von Senolytika, insbesondere die Wirkung von Quercetin, markiert einen vielversprechenden Fortschritt im Verständnis und in der Behandlung altersbedingter Krankheiten und der Langlebigkeit. Senolytika sind spezialisierte Medikamente, die selektiv seneszente Zellen eliminieren, die zur Alterung und zur Entwicklung altersassoziierter Krankheiten beitragen. Seneszente Zellen sind Zellen, die sich nicht mehr teilen, aber weiterhin aktive Rollen im Körper spielen, oft durch die Freisetzung proinflammatorischer Faktoren, die als Seneszenz-assoziiertes sekretorisches Phänotyp (SASP) bekannt sind​​.

Quercetin, ein natürlich vorkommendes Flavonoid, hat sich zusammen mit Dasatinib als wirksames Senolytikum erwiesen. Diese Kombination hat in klinischen Studien gezeigt, dass sie die Last seneszenter Zellen in menschlichem Gewebe reduzieren kann. Beispielsweise zeigte eine Pilotstudie an Personen mit diabetischer Nierenerkrankung, dass eine kurze Behandlung mit Dasatinib und Quercetin die Menge an seneszenten Zellen deutlich verringerte​​. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass Quercetin die AMPK-Aktivität fördert, was zu einem nicht-apoptotischen Zelltod und einer verringerten Anzahl von stressinduzierten seneszenten Zellen führt.

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Fazit

Zusammenfassend spielt Apoptose eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit und Prävention von Krankheiten. Die fortlaufende Forschung in diesem Bereich verspricht ein tieferes Verständnis dieser Prozesse und potenzielle therapeutische Ansätze zur Behandlung verschiedener Krankheiten.

Literatur

  • Favaloro, Bartolo et al. “Role of apoptosis in disease.” Aging vol. 4,5 (2012): 330-49. Link
  • Kam, P C, and N I Ferch. “Apoptosis: mechanisms and clinical implications.” Anaesthesia vol. 55,11 (2000): 1081-93. Link
  • Aubrey, Brandon J et al. “How does p53 induce apoptosis and how does this relate to p53-mediated tumour suppression?.” Cell death and differentiation vol. 25,1 (2018): 104-113. Link
  • D’Arcy, Mark S. “Cell death: a review of the major forms of apoptosis, necrosis and autophagy.” Cell biology international vol. 43,6 (2019): 582-592. Link
  • Childs, Bennett G et al. “Senescence and apoptosis: dueling or complementary cell fates?.” EMBO reports vol. 15,11 (2014): 1139-53. Link