Morte cellulare: necrosi e apoptosi a confronto
Nel momento in cui vi è un danno irreversibile causato da un agente chimico, fisico o biologico sono messi in atto i meccanismi di morte cellulare.
A seconda del tipo di danno cellulare si può incorrere in due fenomeni: la necrosi cellulare oppure l’apoptosi.
Meccanismi di morte cellulare: introduzione
Durante la vita dell’individuo le cellule vanno incontro al loro rinnovamento e all’invecchiamento.
L’invecchiamento porta con sé una serie di conseguenze sulla cellula che possono portare alla sua morte. Altre volte la causa della morte cellulare è dovuta ai danni subiti.
Ad esempio, le gravi scottature da sole possono innescare fenomeni di necrosi, a causa dei danni alla membrana oppure al DNA. In questi casi si può generare una vescicolazione e desquamazione con morte cellulare.
Il corpo umano possiede due tipologie differenti di morte cellulare: la necrosi e l’apoptosi.
Necrosi: fisiologia
La necrosi è un meccanismo di morte cellulare che avviene a seguito di un danno di natura traumatica o patologica.
Il danno di natura traumatica è l’esempio dell’ustione descritto nell’introduzione. Nel caso di natura patologica la responsabilità del danno è a causa dell’azione di alcune tossine e veleni. Inoltre, la necrosi può riguardare una singola cellule o gruppi più o meno estese di cellule appartenenti ad un tessuto.
In quali condizioni avviene il processo necrotico?
La necrosi viene innescata da tre possibili eventi:
- Variazioni osmotiche cellulari importanti. Ad esempio, questo fenomeno può causare la disidratazione;
- Per mancanza di sostanze nutritive vitali, compreso l’ossigeno;
- Per denaturazioni di enzimi e componenti proteiche-strutturali.
Questa tipologia di morte cellulare prevede una sorta di “esplosione” della cellula, di conseguenza le sue sostanze si riversamento nel tessuto circostante. Questo fenomeno innesca un processo infiammatorio che vede il coinvolgimento delle cellule del sistema immunitario.
Nella necrosi l’alterazione iniziale della cellula vede una compromissione strutturale della sua membrana plasmatica e si assiste ad un rigonfiamento della cellula. Contemporaneamente ci sono alterazioni del nucleo che vedono una sua frammentazione, la cosiddetta carioressi.
Apoptosi: fisiologia
L’apoptosi, o “morte programmata”, è l’insieme dei processi che portano alla morte cellulare a causa di un danno o per la perdita della loro funzione principale.
In questo processo non c’è un danno della membrana plasmatica, ma la compromissione di altre parti della cellula. Sovente, il danno principale a causa del meccanismo di apoptosi è un danno del DNA.
Durante il processo, la membrana plasmatica forma una serie di protrusioni che assomigliano a dei tentacoli.
Questi prendono il nome di “blebs“. Il fenomeno del blebbing rappresenta la formazione di una serie di vescicole. Le vescicole sono il prodotto dello strozzamento delle protrusioni formatesi sulla membrana plasmatica.
La loro funzione è di intrappolare il materiale della cellula ed evitare che si diffonda nell’ambiente circostante.
Le vescicole possono restare nell’ambiente corporeo per diverso tempo, fino a quando particolari enzimi non le modifica. Gli enzimi responsabili di questo processo sono le flippasi.
Il loro scopo è di esternalizzare una molecola segnale ampiamente studiata e utilizzata anche sotto forma di integratore alimentare: la fosfatidilserina.
La fosfatidilserina rappresenta una molecola segnale importante perché permette una risposta immunitaria chiamata fagocitosi, con eliminazione delle vescicole.
Prima di arrivare al termine del processo apoptotico con la fagocitosi, il DNA cellulare si frammenta. Questa frammentazione è data dall’azione di altri enzimi che prendono il nome di endonucleasi specifiche.
La diverse vie di attivazione del processo apoptotico
Esistono due vie principali per il meccanismo di morte cellulare che riguarda l’apoptosi: una via intrinseca e una via estrinseca.
I nomi delle vie di attivazione ci permettono di comprendere la natura di questi processi.
La via intrinseca del processo di apoptosi
La via intrinseca avviene per uno stimolo interno alla cellula. Un’alterazione al reticolo endoplasmatico o al DNA possono innescare il processo di apoptosi per via intrinseca.
La via intrinseca comincia all’interno del mitocondrio.
Quando si verifica una perdita di potenziale all’interno del mitocondrio avviene qualcosa che normalmente non ci verifica. Fuoriesce dalla sede mitocondriale uno dei componenti fondamentali della catena di trasporto degli elettroni: il citocromo C. Quando il citocromo C si ritrova nel citosol, si unisce al fattore APAF1 generando il apoptosoma. Ma questo non è tutto.
La formazione del complesso avviene grazie anche al contatto con la procaspasi 9 che, in associazione alla caspasi 3 che agisce da substrato, si attiva a caspasi 9.
Queste reazioni innescano in modo irreversibile la morte cellulare programmata.
La via estrinseca del processo di apoptosi
Questa via prende il nome dal fatto che viene attivata da eventi esterni alla cellula.
Detto in maniera semplice, questa tipologia di morte cellulare avviene per interazione con alcuni recettori di membrana attivati da molecole definiti ligandi.
Quando il legame tra questi si ripete per più volte si ha l’attivazione di particolari “proteine adattatrici” che attivano una classe di enzimi definita pro-caspasi 8, attivate a caspasi 8 grazie alle caspasi 3.
Infine, come per la via intrinseca, così facendo si innesca il processo di apoptosi.
Il ruolo cruciale delle caspasi 3 e della proteina p53
Come intuibile dalle due tipologie di apoptosi, le caspasi 3 sono determinanti per innescare il processo di morte programmata.
Queste portano all’attivazione di tre processi cruciali:
- Frammentazione del nucleo;
- Taglio proteolitico del citoscheletro cellulare;
- Attivazione di enzimi, le transglutaminasi, che permettono la formazione di vescicole (blebbing).
Inoltre, vi è un altro protagonista importante a livello cellulare, studiato nei fenomeni che portano alla formazione dei tumori. Questo protagonista è la proteina p53.
Dunque, la sua funzione è di soppressore tumorale ed ha lo scopo di incentivare una riparazione al DNA. Qualora questo non fosse possibile verrà innescato automaticamente l’apoptosi cellulare.
Apoptosi e necrosi a confronto
Alcune differenze tra queste due tipologie di morte cellulare le abbiamo viste. La necrosi genera spesso un’infiammazione, cosa che l’apoptosi non produce.
Infine, la necrosi è un meccanismo metabolicamente alquanto disordinato , al contrario dell’apoptosi che rappresenta una serie di passaggi ordinati e strutturati.
A cura del Dottor Giulio Merlini
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APPROFONDIMENTI:
- Elmore S (2007). Apoptosis: A Review of Programmed Cell Death. Toxicol Pathol; 35(4): 495-516.
- Farber E (1994). Programmed cell death: necrosis versus apoptosis. Mod Pathol; 7(5): 605-609.
- Kanduc D et al. (2002). Cell death: apoptosis versus necrosis (review). Int J Oncol; 21(1): 165-170.
- Krysko DV et al. (2008). Apoptosis and necrosis: detection, discrimination and phagocytosis. Methods; 44(3): 205-221.
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