ЧТО ТАКОЕ КАРИОЛИЗИС? - ЛЕКАРСТВО - 2025

Кариолизис является одним из изменений , определенных в ядрах клеток , когда они умирают от NOXA или внешних повреждений, например, из - за гипоксии (недостаточное снабжение кислородом) или токсичных веществ.

Его название происходит от греческого karyon, что означает «ядро» и лизис, что можно интерпретировать как «ослабление» или растворение; поэтому термин кариолиз буквально означает «стирание ядра».

Это явление возникает на стадии некрофанероза, такой как пикноз и кариорексис, и может быть единственным ядерным изменением или включаться в континуум, который начинается с пикноза, проходит через кариорексис и заканчивается кариолизисом.

Как и при кариорексисе, ядерное изменение предшествует цитоплазматическим изменениям, и весь процесс в целом сопровождается воспалением внеклеточного матрикса, что характерно для некроза и может считаться фундаментальным отличием от апоптоза, при котором отсутствует есть воспалительный комплекс.

Кариолиз происходит из-за действия ядерных ферментов, которые в нормальных условиях помогают раскручивать и фрагментировать ДНК, чтобы ее можно было транскрибировать, но в условиях гибели клеток из-за нокса (некроза) ядро ​​начинает полностью разрушаться.

Ядерные ферменты

Ферменты ядра клетки многочисленны и очень специфичны, они жизненно важны для физиологии ДНК и РНК.

Поскольку гены и хромосомы структурированы, образуя хроматин, транскрипция и репликация ДНК практически невозможны, поскольку это непрерывная цепь, чрезвычайно длинная и с очень сложной трехмерной пространственной конформацией.

Чтобы облегчить процесс репликации и транскрипции, ядерные ферменты «разрезают» фрагмент ДНК, который нужно транскрибировать, тем самым позволяя РНК связываться с линейной цепью дезоксирибонуклеиновой кислоты с очень четким началом и концом.

Также известные как «фосфодиэстеразы», ​​ядерные ферменты способны расщеплять фосфодиэфирные связи, ключевые звенья в структуре нуклеиновых кислот, а также регулировать внутриклеточные уровни циклического АМФ и ГМФ.

Классификация ядерных ферментов

В зависимости от сайта, в котором эндонуклеазы проявляют свое действие, они подразделяются на две широкие категории: нуклеазы и лигазы.

До сих пор эффекты нуклеазных ферментов, ответственных за «разрезание» фрагментов ДНК для их репликации, были примерно описаны, однако после завершения транскрипции фрагмента ДНК его необходимо повторно интегрировать в большой цепи дезоксирибонуклеиновой кислоты, к которой она принадлежит, а также сделать это в определенном положении.

Именно здесь вступают в игру «лигазы», ​​ферменты, способные «закреплять» на своем месте цепь ДНК, ранее расщепленную фосфодиэстеразами.

Тонкий баланс между нуклеазами и лигазами позволяет поддерживать целостность генетического материала, поэтому, когда активность одного фермента превышает активность другого, можно прогнозировать проблемы.

Типы нуклеаз

Чтобы понять роль фосфодиэстеразы в кариолизе, важно знать различные существующие типы, поскольку они несут ответственность за весь процесс.

В этом смысле лигазы практически не играют роли, фактически их активность аннулируется, что делает невозможным обращение вспять процесса, инициированного нуклеазами.

Таким образом, в зависимости от участка действия нуклеазы их подразделяют на:

- Эндонуклеазы

- экзонуклеазы

- эндонуклеазы рестрикции

Помимо ферментов, способных расщеплять ДНК (также известных как ДНКазы), в ядре есть также ферменты, способные «разрезать» и моделировать сегменты РНК, известные как рибонуклеазы или РНКазы.

Хотя эти ферменты важны для нормальной физиологии клетки, во время процесса некроза они играют второстепенную роль.

эндонуклеаз

Эндонуклеазы - это ферменты, способные отрезать цепи ДНК от их свободного конца, то есть они способны разделять ДНК в любой точке цепи.

Эндонуклеазы могут разрезать ДНК случайным образом в любой области без совпадения конкретной нуклеотидной последовательности.

Эндонуклеазы рестрикции

Эндонуклеазы рестрикции представляют собой особый тип эндонуклеаз, способных идентифицировать определенную последовательность оснований, чтобы разрезать цепь ДНК в этой конкретной точке.

Они делятся на три группы: тип I, тип II и тип III.

Эндонуклеазам рестрикции I типа для функционирования требуется АТФ (таким образом, потребляя энергию), и они способны отщеплять до 1000 пар оснований из последовательности узнавания.

Со своей стороны, самый простой вариант эндонуклеаз рестрикции - это тип II; В процессе, который не требует энергии, эти ферменты способны разрезать ДНК различной длины из рестрикционной последовательности.

Наконец, эндонуклеазы рестрикции типа III в процессе, который также потребляет энергию (АТФ), разрезают цепь ДНК на небольшие фрагменты, длина которых не превышает 25 пар оснований с точки распознавания (рестрикции).

экзонуклеазы

Наконец, экзонуклеазы - это те ферменты, которые способны разрезать ДНК со свободного конца цепи, то есть они являются специализированными ферментами в линейных цепях ДНК, которые ранее расщеплялись эндонуклеазами.

Таким образом, термин ENDOnucases относится к способности фермента разрезать нить ДНК внутри (ENDO = внутри), в то время как EXOnuclease указывает, что фермент может разрезать ДНК только на свободном конце (EXO = снаружи) ,

Синхронизированная и гармоничная активность всех этих ферментов позволяет осуществлять сложные процессы генетической репликации и транскрипции; Однако во время некроза этот баланс теряется, и ДНК начинает фрагментировать до тех пор, пока не останутся только ее свободные и неорганизованные основные компоненты, что является синонимом гибели клетки.

Патофизиология кариолизиса

Зная о большом количестве ферментов, присутствующих в ядре, а также о том, как они реализуют свои функции, нетрудно сделать вывод о патофизиологии кариолиза.

Все начинается с потери гомеостаза между нуклеазными ферментами и лигазами, причем эффект последних намного превосходит первые; то есть разрушается больше ДНК, чем может быть восстановлено.

В первом случае эндонуклеазы разрезают длинную цепь ДНК на небольшие фрагменты, которые впоследствии восстанавливаются другими эндонуклеазами.

Наконец, более короткие фрагменты лизируются с концов экзонуклеазами до тех пор, пока не останется следов организованного ядерного материала, который подвергся ферментативному разложению.

Результаты световой микроскопии

При световой микроскопии клетки, подвергшиеся кариолизу, выглядят полностью розовыми (эозинофильными), что делает невозможным идентификацию ядерного материала, окрашенного в фиолетовый цвет.

В некоторых случаях исчезающее пятно или «призрак» можно увидеть в области, где когда-то было ядро ​​клетки, но в целом преобладающий цвет будет розовым, потому что больше нет организованных ядерных структур, способных улавливать гематоксилин.

Ссылки

1. Ван Крухтен, С., и Ван ден Брок, В. (2002). Морфологические и биохимические аспекты апоптоза, онкоза и некроза. Анатомия, гистология, эмбриология, 31 (4), 214-223.
2. Парафинюк, М. (1998). Феномен кариолиза при цитофотоморфометрических исследованиях. В Annales Academiae Medicae Stetinensis (стр. 1-87).
3. Толберт П. Е., Шай К. М. и Аллен Дж. У. (1992). Микроядра и другие ядерные аномалии в буккальных мазках: разработка методов. Мутационные исследования / Мутагенез в окружающей среде и связанные предметы, 271 (1), 69-77.
4. Левин, С., Буччи, Т.Дж., Коэн, С.М., Фикс, А.С., Хардисти, Дж. Ф., Легран, Е. К.,… и Трамп, Б. Ф. (1999). Номенклатура клеточной смерти: рекомендации специального комитета Общества токсикологических патологов. Токсикологическая патология, 27 (4), 484-490.
5. Забити, С. (2002). Изменение ионного гомеостаза при повреждении клеток, вызванном метаболической гипоксией. Роль одновалентных ионов (докторская диссертация, Университет Гранады).