Apoptose vs. Nekrose

Während Apoptose eine Form des Zelltods ist, die im Allgemeinen durch normale, gesunde Prozesse im Körper ausgelöst wird, ist Nekrose der Zelltod, der durch äußere Faktoren oder Krankheiten wie Trauma oder Infektion ausgelöst wird. Apoptose, die auch als Abwehrmechanismus bei Heilungsprozessen auftreten kann, ist fast immer normal und für einen Organismus von Vorteil, während Nekrose immer abnormal und schädlich ist. Obwohl Nekrose als mögliche Form des programmierten Zelltods (dh eines manchmal natürlichen Prozesses) untersucht wird, wird sie derzeit als "unprogrammierter" (unnatürlicher) Zelltodprozess angesehen. Als normalerweise gesunde Form des Lebenszyklus einer Zelle erfordert Apoptose selten irgendeine Form der medizinischen Behandlung, aber unbehandelte Nekrose kann zu schweren Verletzungen oder sogar zum Tod führen.

Vergleichstabelle

Vergleichstabelle Apoptose versus Nekrose
Apoptose Nekrose
EinführungApoptose oder programmierter Zelltod ist eine Form des Zelltods, die im Allgemeinen durch normale, gesunde Prozesse im Körper ausgelöst wird.Nekrose ist der vorzeitige Tod von Zellen und lebendem Gewebe. Obwohl Nekrose als mögliche Form des programmierten Zelltods untersucht wird, wird sie derzeit als "unprogrammierter" Zelltodprozess angesehen.
NatürlichJaVerursacht durch Faktoren außerhalb der Zelle oder des Gewebes, wie Infektionen, Toxine oder Traumata.
AuswirkungenNormalerweise vorteilhaft. Nur abnormal, wenn zelluläre Prozesse, die den Körper im Gleichgewicht halten, zu viele oder zu wenige Zelltods verursachen.Immer schädlich
ProzessMembranbläschen, Schrumpfen der Zelle, Kernkollaps (Kernfragmentierung, Chromatinkondensation, Chromosomen-DNA-Fragmentierung), apoptopische Körperbildung. Dann verschlingen Sie sich von weißen Blutkörperchen.Membranstörung, Atemgifte und Hypoxie, die ATP-Verarmung, Stoffwechselkollaps, Zellschwellung und -ruptur verursachen und zu Entzündungen führen.
SymptomeNormalerweise keine erkennbaren Symptome im Zusammenhang mit dem Prozess.Entzündung, verminderte Durchblutung an der betroffenen Stelle, Gewebetod (Gangrän).
UrsachenSelbst erzeugte Signale in einer Zelle. Im Allgemeinen natürlicher Teil des Lebens, die Fortsetzung des durch Mitose ausgelösten Zellzyklus.Bakterien- oder Pilzinfektionen, denaturierte Proteine, die den Kreislauf behindern, Pilz- und Mykobakterieninfektionen, Pankreatitis, Ablagerungen von Antigenen und Antikörpern in Kombination mit Fibrin.
Medizinische BehandlungSehr selten muss behandelt werden.Erfordert immer eine medizinische Behandlung. Unbehandelte Nekrose ist gefährlich und kann zum Tod führen.

Apoptotische und nekrotische Prozesse

Sowohl Apoptose als auch Nekrose können als Teil eines Spektrums gemeinsamer biochemischer Ereignisse angesehen werden, die beide zu einer Form des Zelltods führen.

Apoptose oder programmierter Zelltod (PCD) führt dazu, dass Zellen schrumpfen, Bläschen (blasenartige Flecken) auf der Zellmembran entwickeln, genetische und Proteinmaterialien im Zellkern abbauen und ihre Mitochondrien abbauen, wodurch Cytochrom freigesetzt wird. Die Fragmente werden jeweils in eine eigene Membran eingewickelt, wobei andere Chemikalien (wie ATP und UTP) frei freigesetzt werden. Diese Chemikalien führen dazu, dass Makrophagen - zellfressende Körper - die toten Zellen und ihre Fragmente finden und eliminieren. Diese "iss mich" -Nachricht wird durch ein Phospholipid ausgelöst, das normalerweise in der Zellmembran inert ist, und die Makrophagen setzen wiederum Zytokine frei, die Entzündungsreaktionen hemmen.

Im Gegensatz dazu quellen nekrotische Zellen auf ihrer Oberfläche auf oder können Vakuolen bilden, wobei sich die inneren Strukturen entweder schnell ausdehnen oder schrumpfen und die Prozesse und chemischen Strukturen der Zelle zerstören. Die unregulierte Freisetzung von Cytochrom und des Phospholipids der Zellmembran (Phosphatidylserin genannt) führt zu sofortigen Reaktionen im umgebenden Gewebe, die zu Schwellungen (Entzündungen) und Ödemen führen. es löst auch oft andere Zelltodfälle durch Apoptose aus. Im Gegensatz zur Apoptose werden nekrotische Zellen nicht von Makrophagen zur Reinigung ihrer Zelltrümmer angegriffen, sodass sich die Auswirkungen des Zellbruchs über lange Zeiträume schnell und im ganzen Körper ausbreiten können.

Energiezufluss

Apoptose ist energieabhängig, was bedeutet, dass für den Zelltod Eingaben von einer Zelle erforderlich sind, was zum Begriff "Zellsuizid" führt. Nekrose erfordert keinen Energieeintrag von einer Zelle, da externe Faktoren oder lokalisierte Infektionen die Nekrose auslösen.

Caspasen

Für die apoptotischen Wege, die Zellsuizid verursachen, sind die primären molekularen Signale inaktive Proenzyme, die Caspasen genannt werden. Bei der Nekrose werden manchmal Caspasen verwendet, jedoch in viel geringerem Maße, und häufig werden sie vom Prozess nicht verwendet, da eine Zelle selbst bei nekrotischen Ereignissen unkontrolliert zerstört wird. Zum Beispiel ist Nekrose der Prozess hinter sterbendem oder nekrotischem Gewebe, das beispielsweise einen giftigen Spinnenbiss umgibt.

Die Forschung hat bis zu 13 Caspasen identifiziert, die allgemein als Initiatoren, Effektoren oder Henker (diejenigen, die direkt den Zelltod auslösen) und entzündlich eingestuft sind. Ungeachtet dessen, wie es sich anhört, hemmen entzündliche Caspasen tatsächlich Entzündungen. Da der Nekrose der entzündliche Caspase-Input fehlt, ist beim nekrotischen Zelltod immer eine Entzündung vorhanden .

Apoptotische und nekrotische Symptome

Nekrose nach einem Biss einer braunen Einsiedlerspinne.

Da Apoptose ein normaler Bestandteil des zellulären Gleichgewichts eines Organismus ist, gibt es keine erkennbaren Symptome im Zusammenhang mit dem Prozess. Im Gegensatz dazu ist Nekrose eine unkontrollierte Veränderung des Zellgleichgewichts eines Organismus, daher ist sie immer schädlich und führt zu spürbaren negativen Symptomen.

Nekrose wird in ihren frühen Stadien von Entzündungen begleitet, da Komponenten (einschließlich Zellstrukturen, Zytoplasma und DNA / RNA) der aufgebrochenen oder beschädigten Zellen freigesetzt werden. Für einen Organismus löst dieser unregulierte Fluss von Proteinen, Chemikalien und genetischem Material Notfallreaktionen aus, wie Entzündungen zum Schutz des umgebenden Gewebes sowie eine Zunahme der Produktion weißer Blutkörperchen, Makrophagen und T-Zellen, um Infektionen abzuwehren. Diese Reaktionen gehen oft mit einem Stoffwechselschub und Fieber einher, was zu Müdigkeit und einem insgesamt geschwächten Immunsystem führen kann.

Wenn sie nicht behandelt werden, verlieren nekrotische Gewebe ihre Vaskularität, was bedeutet, dass sie den Blutfluss verlieren und somit zu sterben beginnen. In diesem Fall wird die Nekrose als Gangrän bezeichnet, ein Zustand, bei dem das Gewebe letztendlich stirbt und entfernt werden muss, um die Ausdehnung der Nekrose zu verhindern.

Wenn Apoptose ungesund ist

Apoptose wird nur dann abnormal, wenn die zellulären Prozesse, die den Körper im Gleichgewicht halten, entweder zu viele oder zu wenige Zelltods verursachen. Es wird angenommen, dass viele Autoimmunerkrankungen wie Muskeldystrophie und Alzheimer mit übermäßiger Apoptose zusammenhängen und dazu führen, dass Muskel- oder Nervenzellen vor ihrer Zeit sterben. Zellen, die ohne Kontrolle wachsen, was bedeutet, dass Apoptose nicht oft genug auftritt, führen normalerweise zu Tumoren, die selbst krebsartig werden können.

Allgemeine Ursachen für Apoptose und Nekrose

Es gibt drei Mechanismen, die zum Zelltod führen:

  1. Selbst erzeugte Signale in einer Zelle, die durch Alter, Infektion, unregelmäßige Mitose (Zellteilung) oder andere Ursachen entstehen können. Dieser Mechanismus ist als intrinsischer oder mitochondrialer Weg bekannt, während die folgenden zwei Arten des Zelltods extrinsische Wege sind.
  2. Das Auslösen von Todesaktivatoren, Rezeptoren auf der Oberfläche einer Zelle, die auf externe Signale wie Hormone oder andere chemische Botenstoffe reagieren.
  3. Externe Auslösung durch reaktive Sauerstoffspezies wie freie Radikale, die für den Körper gefährlich sind.

Im Allgemeinen ist Apoptose ein Teil des Lebens, die Fortsetzung des durch Mitose ausgelösten Zellzyklus. Apoptose kann jedoch durch eine Vielzahl schädlicher Reize ausgelöst werden, wie z. B. Hitze, Strahlung, Sauerstoffmangel (Hypoxie), Medikamente und Trauma. In diesen Fällen befreit Apoptose den Körper von beschädigten Zellen oder Zellen, die nicht mehr normal funktionieren können, und hilft, beschädigte Bereiche zu heilen. Höhere Schädigungsgrade durch dieselben Reize können zu Nekrose führen. Zum Beispiel kann eine leichte Verbrennung eine kleine Blase verursachen, die in einer Woche heilt, aber eine Verbrennung dritten Grades verursacht eine Nekrose im betroffenen Bereich.

Apoptose kann auch durch hormonelle und chemische Veränderungen im Körper verursacht werden, ein Prozess, der am häufigsten bei der Embryonalentwicklung auftritt. Sowohl das Immunsystem als auch das Nervensystem entwickeln sich mit einer großen Überproduktion von Zellen, die vor der Geburt durch selektive Prozesse, die durch Apoptose ausgeführt werden, reduziert werden. Zum Beispiel entwickeln Feten Hände und Füße ohne einzelne Ziffern; Sobald ein chemischer Botenstoff freigesetzt wird, stirbt das Gewebe zwischen den Fingern und Zehen ab und trennt jede Ziffer. Ein ähnlicher Prozess tritt bei der sexuellen Differenzierung auf, da Hormone die Entwicklung des Fötus steuern, um bestimmte Gewebe und Strukturen zu unterdrücken oder zu eliminieren, um andere zu entwickeln. Wenn andererseits während der Entwicklung des Fötus eine Nekrose vorliegt, ist häufig eine medizinische Intervention erforderlich, und es kann zu Deformationen oder Fehlgeburten kommen.

Arten von Nekrose und ihre Ursachen

Bei der Nekrose wird der Tod einer Zelle normalerweise durch einen plötzlichen und unkontrollierten Bruch verursacht, der auf zwei Mechanismen beruht:

  1. Störung der Energieversorgung der Zelle (Blut, Plasma, Sauerstoff usw.).
  2. Direkte Schädigung der Zellmembran.

Nekrose wird je nach Ursache auf fünf Arten kategorisiert:

  1. Bakterien- oder Pilzinfektionen können eine verflüssigende Nekrose verursachen. Dies ist eine Nekrose, die die verflüssigte Masse toten Gewebes umfasst, die als "Eiter" bekannt ist.
  2. Die Nekrose, die durch denaturierte Proteine ​​entsteht, die die ordnungsgemäße Durchblutung behindern, wird als koagulative Nekrose bezeichnet. Dieser Typ tritt am häufigsten im Herzen nach einem Infarkt sowie in Nieren und Nebennieren auf.
  3. Pilz- und Mykobakterieninfektionen wie Tuberkulose können gasförmige Nekrose verursachen. Diese Kombination aus verflüssigender und koagulativer Nekrose wird durch tote Zellen verursacht, die von Mikrophagen nicht vollständig verdaut werden. Sie hinterlassen körnige Rückstände, die die Durchblutung behindern.
  4. Eine Nekrose, die nur im Fettgewebe auftritt, wird als Fettnekrose bezeichnet. Die häufigste Form dieser Nekrose ist eine Pankreatitis, eine schwere Entzündung der Bauchspeicheldrüse.
  5. Ablagerungen von Antigenen und Antikörpern in Kombination mit Fibrin können an Arterien haften und diese schließlich blockieren und deren Struktur zerstören. Dies wird als Fibrinoidnekrose bezeichnet.

Behandlung

Apoptose und Nekrose werden auf sehr unterschiedliche Weise behandelt, hauptsächlich aufgrund der Tatsache, dass ein Prozess oft normal und der andere offensichtlich abnormal ist.

Obwohl ein Großteil des Apoptoseprozesses identifiziert wurde, sind die Mechanismen und die Aktivierungskaskade noch nicht vollständig verstanden. Die Erforschung der Signalwege ist weit verbreitet und erweitert sich, da die klinischen Ergebnisse direkte Anwendung auf Autoimmunerkrankungen wie Parkinson, Huntington, Amyotrophe Lateralsklerose und HIV / AIDS sowie auf nahezu alle Krebsarten finden. Da Apoptose ein Prozess von Gesundheit und Krankheit ist, sind die Chancen, wirksamere und gezieltere Behandlungen zu entwickeln, umso besser, je besser sie verstanden werden. In allen Fällen ist eine unbehandelte Nekrose gefährlich und kann zum Tod führen.

Bei Autoimmunerkrankungen, bei denen Apoptose zu viele Zelltods verursacht, besteht die Behandlung darin, die Caspase-Trigger zu hemmen oder die externen Trigger zu reduzieren, die die erhöhten Selbstmorde der Zellen auslösen können. Bei Krebs ist das Gegenteil erforderlich, daher ist die Behandlung zur Induktion von Apoptose in den Tumorzellen, wodurch die Zellen anfälliger für Medikamente und Strahlung werden, ein wesentlicher Bestandteil der meisten Therapien. Eine vielversprechende neue Behandlung betrifft die generische Verbindung Dichloressigsäure (DCA), von der gezeigt wurde, dass sie die Apoptose bei bestimmten Krebstumoren hochwirksam "wieder entzündet".

Die häufigsten Behandlungen für Nekrose sind:

  1. Antibiotika / NSAIDs: Diese bekämpfen die infektiöse und entzündliche Natur der Nekrose und sind häufig die erste Verteidigungslinie gegen ihre Schädigung. In extremen Fällen können immunsuppressive Medikamente verschrieben werden, um die Entzündungsreaktion zu reduzieren.
  2. Debridement: Entfernung des toten Gewebes von der einfachen Reinigung des Bereichs bis zur Operation einschließlich Amputation. Fliegenlarven (Maden) werden auch bei einigen Formen des Debridements sehr effektiv eingesetzt.
  3. Antioxidantien: können zur Behandlung von innerem nekrotischem Gewebe verwendet werden, das am häufigsten mit Ischämie zusammenhängt. Dies ist das Endergebnis eines Gefäßverlusts des Herzgewebes nach einem Infarkt (Herzinfarkt).

Auftreten

Mit über 50 Milliarden Zellen, die jeden Tag auf natürliche Weise in einem erwachsenen menschlichen Körper sterben, ist Apoptose sehr häufig und typischerweise gutartig, wenn nicht sogar vollständig vorteilhaft. Nekrose ist im Vergleich relativ selten, und der Grad des Zelltods hängt stark davon ab, ob wirksame Behandlungen wie Antibiotika und entzündungshemmende Medikamente angewendet werden.

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