In diesem Video werden wir uns mit dem programmierten Zelltod - der Apoptose - beschäftigen. Zelltod - das bedeutet, dass Zellen absterben. Dies können Zellen auf zwei unterschiedliche Weisen tun: entweder durch Nekrose (unkontrollierter Zelltod) oder durch Apoptose (kontrollierter Zelltod).
Zellen treten in den Prozess der Nekrose ein, wenn sie oder Gewebe geschädigt sind - sei es durch Gewalteinwirkung, durch Gift, Sauerstoff- oder Nährstoffmangel. Nekrotische Zellen schwellen häufig an und platzen, wodurch ihr Inhalt in den Raum außerhalb der Zelle - den Extrazellularraum - freigesetzt wird und ggf. eine Entzündungsreaktion hervorrufen kann. Die Apoptose - der gezielte, programmierte Zelltod - hingegen ist eine aus einer Vielzahl von molekularen Ereignissen stattfindender Vorgang, der programmiert ist - also genetisch festgelegt ist und sowohl in adulten - d.h. erwachsenen - Gewebe als auch während der Individualentwicklung stattfinden kann.
Es leuchtet ein, dass geschädigte Zellen über den Prozess der Nekrose abgetötet werden. Aber welchen Nutzen hat es, ausdifferenzierte, zum größten Teil gesunde Zellen gezielt durch Apoptose zu vernichten? Noch merkwürdiger erscheint, dass bereits in der frühen Individualentwicklung, z.B. während der Embryonalphase in einem Embryo Zellen absterben, wobei dieses frühe Stadium der Individualentwicklung darauf ausgelegt ist, dass Zellen sich sehr schnell teilen. Logisch - denn der Embryo soll ja schnell wachsen, Gewebe und Organe sollen sich rasch ausdifferenzieren usw.
Zweifelsohne sind die Zellteilungsraten in der Embryonalentwicklung logischerweise sehr hoch. Trotzdem spielt die Apoptose hier bereits eine wichtige Rolle. Um ein Beispiel zu nennen: Als Embryo besitzen wir Menschen noch „Schwimmhäute“ mit Bindegewebe zwischen den Fingern - ein Hinweis auf unsere evolutionäre Vergangenheit und den gemeinsamen, aquatisch lebenden Vorfahren. Die Interdigitalzellen der Hände und Füße von Wirbeltieren verschwinden meist mit zunehmender Entwicklung und Differenzierung im Mutterleib, da die betroffenen Zellen als Reaktion auf spezifische Signale eine Apoptose durchlaufen. In etwas unter 7 Prozent der Fälle bleibt die Apoptose aus - sodass Neugeborene mit paddelartigen Händen geboren werden oder aber, dass einzelne Finger und Zehen durch Haut miteinander verbunden sind. Diese Syndaktylie - verwachsene Finger - kann durch chirugische Eingriffe korrigiert werden. Ebenfalls durch Apoptose verschwindet beispielsweise der Schwanz einer Kaulquappe bei der Reifung zum erwachsenen Frosch.
An diesen Beispielen seht ihr einen möglichen Grund, den es bei Tieren gibt, warum Zellen den Weg der Apoptose einschlagen: Der Organismus benötigt die Zelle(n) nicht mehr. Ein weiterer Grund ist, dass Zellen beschädigt sind oder Gefahr laufen, potenziell schädlich für den Organismus zu werden.
Generell gilt: Im Laufe des Lebens eines Organismus häufen sich DNA-Schäden in Zellen an - und genetische Schäden können zu Krebs führen und den Organismus nachteilig beeinträchtigen. Gerade die oberen Hautzellen beispielsweise können schnell Strahlung oder giftige Stoffe ausgesetzt sein, sodass solche Zellen nach wenigen Tagen bzw. Wochen durch Apoptose absterben und durch neue Zellen ersetzt werden. In adultem, erwachsenen, Gewebe besteht ein regulierendes Gleichgewicht zwischen Zellteilung und damit Zellneubildung und Zellsterben. Beim erwachsenen Menschen entstehen jede Sekunde ca. 10.000 Zellen durch Mitose, und in ähnlicher Anzahl werden Zellen durch Apoptose in der gleichen Sekunde entfernt.
Wir können also zusammenfassen: Viele Zellen sind darauf programmiert, sich selbst zu zerstören, wenn sie entweder nicht länger benötigt werden oder so lange gelebt haben, dass sie dem Organismus potenziell schädlich werden können. Es klingt paradox, aber der Zelltod ist für das Überleben eines vielzelligen Organismus genauso wichtig wie, dass sich Zellen teilen und damit neu bilden. Ihr merkt also, dass der Vorgang der Apoptose kein willkürlicher, ungerichteter Vorgang ist - wie der Begriff „gezielter Zelltod“ bereits erahnen lässt, werden durch die Apoptose nur ganz spezifisch Zellen beseitigt - und zwar solche, die für den Organismus nicht vorteilhaft sind.
Wie wird bei einer Zelle die Apoptose eingeleitet?
Wie bereits erwähnt, handelt es sich um eine Abfolge molekularer Ereignisse, die zur Apoptose führen. Wie spezifisch ihr den Vorgang können müsst, weiß ich leider nicht - ich möchte mit den Ausführungen ein kleines wenig über den Schulstoff hinaus gehen - für die Uni wird’s wahrscheinlich nicht ausreichend sein.
Signalmoleküle sind maßgeblich daran beteiligt, die Apoptose einzuleiten - weil sie dafür sorgen, dass ein Enzym aktiviert wird, welches wiederum zur Apoptose führt.
Der genaue Ablauf wird im Video näher erklärt. LG und lasst gerne ein Abo da! :)