سیستم پیشرفته و برنامه ریزی

دانلود پایان نامه

مورفولوژی 15 درصد اسپرم دارای شکل طبیعی یا بیشتر
*:a حرکت تند پیشرونده، :b حرکت آهسته پیشرونده
1-6- انواع مرگ سلولی و تعریف آن
مرگ سلولی از لحاظ مورفولوژیک به دو نوع تقسیم می شود : نکروز و مرگ سلولی برنامه ریزی شده یا آپوپتوز
1-6-1- نکروز
در نتیجه یک آسیب خارجی ایجاد شده گروهی از سلول ها را در برگرفته ونهایتاََ موجب از هم گسستگی غشاء سلول وتورم بافتی می شود. این امر موجب شروع پاسخ التهابی در بافتهای مجاور می گردد. اما آپوپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده روی سلولهای منفرد اثر می گذارد و با التهاب بافتی ارتباطی ندارد (Kerr, Wyllie, & Currie, 1972).
1-6-2- آپوپتوز سلولی
مدت کوتاهی پس از ارائه نظریه سلولی توسط Schleiden و Schwann در سال 1842، Carl Voget مرگ سلولی را در نوتوکورد وغضروف مجاور آن در نوعی وزغ که در حال دگردیسی بود، گزارش کرد. در پی آن کشفهای بیشتری از مرگ سلولی و مشاهده آن ارائه گردید (Clarke & Clarke, 1996). اگر چه ممکن است مرگ به عنوان نقطه مقابل حیات تصور شود، با دید زیست شناختی، مرگ بخش قابل انکار حیات در نظر گرفته می شود. بنابراین حضور یک سیستم پیشرفته برای برنامه ریزی مرگ، از جمله ویژگی های مشترک ارگانیسم های پیشرفته می باشد.
آپوپتوز، نوع خاصی از مرگ سلولی است، در نتیجه تمام مرگ های برنامه ریزی شده توسط آپوپتوز صورت نمی گیرد (Schwartz, Smith, Jones, & Osborne, 1993). آپوپتوز فرایند پیچیده ای است که برای اولین بار در سال 1972 توسط Kerr وهمکاران جهت توصیف مرگ فیزیولوژیک و تمایز آن از نکروز معرفی شد(Greenberg, 1996; Kerr, et al., 1972). آپوپتوز در رشد و نمو هموستازی ، در یوکاریوتهای چند سلولی نقش حیاتی دارد و نقش مهمی در کنترل سطح و اندازه سلول دارد و با فیزیولوژی نرمال ارتباط دارد. این فرایند از طریق سه مکانیزم فعال می شود(Greenberg, 1996):
1- از طریق سیگنال های درون سلول. 2- به وسیله اتصال فعال کننده ها به رسپتورهای سطح
سلول مثل TNF، لنفوتوکسین. 3- به وسیله رادیکال های اکسیژن
1-6-2-1- مراحل آپوپتوز
فرایند آپوپتوز را می توان به سه مرحله : القا ، اثرکننده و تجزیه تقسیم کرد. در خلال مرحله القا سلول محرک های گوناگون تحریک کننده مرگ را دریافت می کند. از جمله فقدان عامل بقای ضروری، کم شدن ذخیره متابولیک، اتصال لیگاند به گیرنده و انتقال دهنده پیام مرگ مانند CD95 وگیرنده TNF و یا آسیب توسط سموم، حرارت وتشعشع. از آن جا که رخدادهای بیوشیمیایی مرحله القا، به نوع محرک وابسته هستند، مسیری اختصاصی دارد. تنها در خلال مرحله بعدی که این حوادث آغاز کننده به الگوی منظمی از واکنش های متابولیک ترجمه می شوند و در چنین شرایطی است که تصمیم مرگ گرفته می شود. بنابراین، سرنوشت نهایی سلول در خلال مرحله اثر کننده تابع رخدادی تنظیمی است. در خلال مرحله تجزیه، آنتروپی کلی افزایش می یابد، آنزیم های کاتابولیک فعال شده و از اثرات تنظیمی بیشتر جلوگیری می شود و خرد شدن DNA، تجزیه وسیع پروتئین و مانند آن ظاهر می شود. مرحله اثر کننده را می توان مهمترین مرحله آپوپتوز دانست. زیرا در اثر بر هم کنش بین پروتئین های متفاوت مثل فعال شدن ژن های کشنده و اختلال در چرخه سلولی و تقسیم میتوز، سرنوشت سلول تعیین می شود(Kroemer, et al., 1995).
آپوپتوز بر خلاف نکروز دارای روند متوالی ومشخص می باشد. اصلی ترین ویژگی قابل قبول برای شناسایی آپوپتوز، تغییرات ریخت شناسی سلول است. از جمله تغییرات ریخت شناسی اولیه در یک سلول در حال آپوپتوز، متراکم شدن کروماتین و تغییر شکل آن به صورت اجسام هلالی شکل متراکمی است که در مجاور غشای هسته قرار می گیرد. حجم سلول کاهش یافته و چگالی آن افزایش می یابد. سیتوپلاسم متراکم شده و غشا هسته و سلول به شدت دندانه دندانه می گردد. سپس هسته قطعه قطعه شده تمامی سلول حالت وزیکولر به خود گرفته و به صورت قطعاتی در می آید که توسط غشا پوشیده شده است و اجسام آپوپتوتیک نامیده می شوند. اندمک ها فشرده می شوند و تغییر در اندازه و فعالیت سلول آشکار می گردد.
در غشای سلول برآمدگی حباب مانندی ایجاد می گردد. غشای پلاسمایی پاره نمی شود بلکه به صورت چند گرانول کوچک در می آید که حاوی سیتوپلاسم متراکم و اندامک های دست نخورده آن می باشد که به آن اجسام آپوپتوتیک می گویند. اغلب اجسام آپوپتوتیک در شرایط in vivo بلافاصله توسط سلول های مجاور و ماکروفاژ ها بلعیده شده و توسط لیزوزم تجزیه می گردند. بنابراین پاسخ التهابی دیده نشده یا خیلی کم مشاهده می شود. در این فرایند سلول چروکیده شده وتغییرات هسته ای رخ می دهد. آنزیم های خاصی در سلول فعال شده شروع به تجزیه پروتئین و DNA می کنند. و نیز افزایش غلظت درون سلولی کلسیم که ناشی از خالی شدن منابع سلولی آن مانند شبکه آندوپلاسمی، دیده می شود. دهیدراتاسیون سلول، قرار گرفتن فسفاتیدیل سرین در سطح غشا سلول، افزایش نفوذپذیری میتوکندری، آزاد شدن محتویات میتوکندری به درون سیتوپلاسم، از دست دادن پتانسیل غشا میتوکندری، پروتئولیز لامین B، دناتوره شدن DNA و مشاهده DNA در سیتوپلاسم از دیگر علائم این پدیده می باشد. آپوپتوز معمولاََ در سلول های بالغ منفرد رخ می دهد(Hale, et al., 2004; Walker, 1998).
آپوپتوز مرگ فیزیولوژیک سلولی است که در شرایط طبیعی سبب حذف سلول های پیر، آسیب دیده، اضافی و مضر می شود و برای تکامل و هموستاز بافتی ضروری است(Israels & Israels, 2000). هر گونه اختلال در این روند، منجر به بیماری می شود(Ghavami, et al., 2005)که می تواند ناشی از کاهش مرگ سلولی بوده و موجب ایجاد و رشد سلول های سرطانی و یا اختلال خود گردد. افزایش غیر طبیعی مرگ سلولی در بیماری هایی مثل اختلالات نرودژنراتیو و ایدز دیده می شود(Hashemi & Kroczak, 2005).
1-6-2-2 مسیر های آپوپتوز
مولکول های متعدد در فرایند آپوپتوز درگیر هستند. تحریک مولکول های پرو آپوپتوزی و یا مهار فاکتورهای آنتی آپوپتوزی بستگی به نوع سلول و محرک دارد. دو مسیر اصلی آپوپتوز، مسیر خارجی یا مسیر وابسته به گیرنده های مرگ و مسیر داخلی یا مسیر میتوکندریایی می باشد(Hashemi & Kroczak, 2005; Yavin & Arav, 2007).
1-6-2-3- عناصر کلیدی مسیرهای آپوپتوز
گیرندهای مرگ: آپوپتوز از طریق تحریک چندین گیرنده سطح سلولی به وسیله فعالیت کاسپاز ها شروع می شود.
تغییرات غشایی: در مراحل اولیه آپوپتوز در سطح سلول و غشا پلاسمایی تغییرات مهمی رخ می دهد. از جمله این تغییرات حرکت فسفاتیدیل سرین از سطح داخلی غشا سلول به سطح خارجی آن است. این تغییر جزء وقایع زود هنگام آپوپتوز است و از سایر تغییرات مورفولوژیکی نظیر تجمع هسته و چروکیدگی سلول مقدم تر است. اما تمامیت غشا تا مراحل بعدی آپوپتوز دست نخورده می ماند.
آبشارهای پروتئازی: سیگنال های تحریک کننده ی آپوپتوز منجر به فعالیت خانواده ای از پروتئازهای سیستئین داخل سلولی می شوند. کاسپازها نقش محوری در شروع آپوپتوز بازی می کنند. اعضای مختلفی از کاسپازها در سلول های پستانداران شناخته شده اند. از مهمترین آن ها کاسپاز I یا ICE می باشد که به عنوان یک پروتئاز سیستئینی مسئول عمل اینتر لوکین یک بتا می باشد. فعال شدن کاسپازها در نتیجه انتشار سیتوکرم C از میتوکندری به سیتوزول رخ می دهد.
تغییرات میتوکندریایی: فعالیت فیزیولوژیک میتوکندری ها از سلول هایی که تحت آپوپتوز یا نکروز قرار گرفته اند متوقف می شود. در طول آپوپتوز، نفوذپذیری میتوکندری تغییر می کند و فعال کننده های پروتئازی مخصوص آپوپتوز از آن ها منتشر می شوند. در مقدار میتوکندری های آپپتوتیک کاهش زیادی دیده شده است. منقطع شدن غشای خارجی میتوکندری، در نتیجه انتشار سیتوکروم C به سیتوزل و به دنبال آن دپلاریزه شدن غشای خاجی از وقایع قابل توجه در سلولی است که تحت آپوپتوز قرار گرفته. انتشار سیتو کروم C (Apaf-2) موجب فعال شدن کاسپاز ها می شود. ماده دیگری که از میتوکندری در جریان آپوپتوز به درون سیتوزول صادر می شود AIF می باشد(Bowen, 1993). این ماده خاصیت تجزیه پروتئین را دارد وبرای تحریک آپوپتوز کافی است. مشاهده شده که DNA میتوکندری در مراحل ابتدایی آپوپتوز دست نخورده باقی می ماند واین می تواند در بررسی آپوپتوز و مقدار پیشرفت آن کمک کننده باشد.
قطعه قطعه شدن DNA: علامت بیولوژیک خاص آپوپتوز قطعه قطعه شدن DNA است، یک اتفاق تغییر ناپذیر که هنگام مرگ سلولی، قبل از تغییرات غشایی رخ می دهد.