Apoptosis – Giới thiệu về quá trình chết tế bào

Apoptosis

Các tế bào trong cơ thể con người liên tục được đổi mới, và trong quá trình này, các tế bào ban đầu sẽ dần chết đi. Cái chết này bao gồm quá trình lão hóa tự nhiên và các con đường không lão hóa khác. Có nhiều phương thức chết tế bào khác nhau, bao gồm apoptosis, autophagy, pyroptosis, copper death, ferroptosis, v.v.

Apoptosis , còn được gọi là chết tế bào theo chương trình hoặc tự tử tế bào, là một quá trình chết tế bào chủ động dưới sự kiểm soát của gen. Không giống như hoại tử, apoptosis không giải phóng thành phần tế bào vào môi trường xung quanh.

Apoptosis tồn tại rộng rãi trong thế giới sinh học và xảy ra trong điều kiện sinh lý và bệnh lý bình thường. Nó đóng vai trò quan trọng trong sự phát triển phôi, sự ổn định của mô, khả năng phòng vệ của cơ thể và phản ứng miễn dịch, và do đó đã trở thành một trong những điểm nóng trong nghiên cứu y sinh học.

Đặc điểm của apoptosis

Trong quá trình apoptosis, nhiều hiện tượng sinh lý đặc trưng xuất hiện. Khi mức độ apoptosis tiến triển hơn nữa, các biểu hiện sinh lý riêng biệt cũng xuất hiện.

Giai đoạn apoptosis sớm: thay đổi cấu trúc màng tế bào, sự chuyển hóa phosphatidylserine (PS) của màng tế bào, hoạt hóa các protein liên quan đến apoptosis như Bcl-2, hoạt hóa các enzyme Caspase nội bào, sự sụp đổ của điện thế màng ty thể, v.v.

Giai đoạn giữa của quá trình apoptosis: Quần thể tế bào ở pha dưới G1 tăng lên.

Giai đoạn héo muộn: nhân tế bào co lại, các mảnh DNA, chồi màng tế bào và các thể chết theo chương trình được hình thành.

Hình 2. Sơ đồ đặc điểm của quá trình apoptosis.

Ý nghĩa sức khỏe

Quá ít hoặc quá nhiều apoptosis có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng như sau:

Ung thư

Suy giảm apoptosis làm tăng tỷ lệ sống sót của tế bào, dẫn đến ung thư phát triển.

Virus gây khối u thay đổi tế bào bằng cách tích hợp vật liệu di truyền của chúng với ADN của tế bào chủ. Tế bào ung thư thường chèn vĩnh viễn vào vật liệu di truyền. Những virus này đôi khi có thể sản xuất các protein ngăn chặn quá trình apoptosis, ví dụ virus HPV liên quan đến ung thư cổ tử cung. Các tế bào ung thư không phát triển do nhiễm virus cũng có thể tạo ra các chất ức chế quá trình apoptosis và thúc đẩy tăng sinh không kiểm soát.

Hiện nay, nhắm mục tiêu apoptosis là một tiêu chuẩn mới trong phát triển thuốc điều trị ung thư.

Bệnh tự miễn

Nếu các tế bào miễn dịch tự phản ứng bị suy giảm apoptosis, có thể dẫn đến các bệnh tự miễn như viêm khớp dạng thấp, lupus ban đỏ, hội chứng tăng sinh bạch huyết tự miễn dịch và những bệnh khác.

Bệnh thoái hóa thần kinh

Tế bào chết cũng liên quan đến nhiều rối loạn thoái hóa thần kinh. Cả hoại tử và apxe đều xảy ra trong một bệnh thần kinh cấp tính như hội chứng thiếu máu cục bộ cấp tính. Trong các bệnh thoái hóa thần kinh mãn tính, tế bào thần kinh chết chủ yếu do quá trình apoptosis liên quan, ví dụ như bệnh Parkinson, bệnh Alzheimer và bệnh Huntington.

Nhồi máu cơ tim

Hoại tử từ lâu được xem là nguyên nhân duy nhất của nhồi máu cơ tim, nhưng các nghiên cứu gần đây cho thấy quá trình apoptosis cũng chủ yếu xảy ra trong giai đoạn tái tưới máu sau cơn nhồi máu cấp, dẫn đến tổn thương cơ tim thêm.

Do những mối liên hệ phức tạp và quan trọng giữa Apoptosis và sức khỏe con người, hiện nay đây là 1 lĩnh vực đang được chú ý nghiên cứu.

Các phương pháp phát hiện apoptosis phổ biến

Dựa trên những thay đổi sinh lý khác nhau xảy ra trong quá trình apoptosis của tế bào, có thể sử dụng các phương pháp phát hiện khác nhau để phát hiện apoptosis của tế bào.

Quan sát bằng kính hiển vi

Những thay đổi về hình thái của quá trình apoptosis có thể được quan sát dưới kính hiển vi, có thể quan sát thông qua phương pháp nhuộm HE, nhuộm cam acridine và nhuộm xanh trypan thông qua kính hiển vi quang học hoặc kính hiển vi huỳnh quang, và quá trình apoptosis của tế bào có thể được phát hiện thông qua màu sắc hoặc trạng thái nhân và tế bào chất.

Annexin V phát hiện sự đảo ngược PS màng tế bào

Khi tế bào trải qua quá trình apoptosis sớm, PS trên màng tế bào bị lộn ngược. Annexin V là một protein liên kết với PS. Khi tế bào trải qua quá trình apoptosis, Annexin V kết nối với thuốc nhuộm huỳnh quang có thể được sử dụng để kết hợp với PS đảo ngược và sự xuất hiện của apoptosis có thể được xác định bằng cách phát hiện tín hiệu của nhóm huỳnh quang.

Phát hiện protein được kích hoạt trong quá trình apoptosis

Sau khi màng tế bào mất tính đối xứng, một số protein liên quan đến apoptosis trong tế bào được kích hoạt, chẳng hạn như Bcl-2, BAX, FASL/TNFSF6, TNF-α, v.v. Các protein được kích hoạt trong tế bào có thể được xác định bằng ELISA và các phương pháp khác để kết luận liệu các tế bào có đang trong trạng thái apoptosis hay không.

Phát hiện hoạt động của enzyme caspase

Trong giai đoạn đầu của quá trình apoptosis, Caspase có trong tế bào chất được kích hoạt, kích hoạt một loạt các phản ứng liên quan đến apoptosis. Quá trình apoptosis của tế bào có thể được xác định bằng cách phát hiện hoạt động của Caspase.

JC-1 phát hiện những thay đổi trong điện thế màng ty thể

Tiềm năng màng ty thể của tế bào bình thường cao, và JC-1 có thể tập hợp và phát ra huỳnh quang đỏ; khi tế bào trải qua quá trình apoptosis, tiềm năng màng ty thể giảm và JC-1 không thể tập hợp, do đó nó tồn tại dưới dạng monome màu xanh lá cây. Sự xuất hiện của apoptosis có thể được đánh giá bằng cách phát hiện những thay đổi trong tiềm năng màng ty thể.

TUNEL phát hiện sự phân mảnh DNA

Ở giai đoạn cuối của quá trình apoptosis, sự phân mảnh DNA xảy ra và các đầu 3′-OH lộ ra của DNA phân mảnh có thể được xúc tác bởi terminal deoxynucleotidyl transferase (TdT) để liên kết với dUTP được gắn nhãn huỳnh quang. Sự phân mảnh DNA có thể được phát hiện bằng bộ xét nghiệm TUNEL để xác định sự xuất hiện của apoptosis trong tế bào.

Bộ kit phát hiện Apoptosis đến từ Elabscience®