Apoptozisin morfolojisi
Apoptoziste ana morfolojik olay, nükleusun kondensasyonu ve daha sonra parçalara ayrılmasıdır. Kromatin, normalde mikst kondens bir yapıda olup daha diffüz görünümdedir. Apoptoziste süperkondens bir hal alarak nükleus zarı altında kresentik görünüm oluşur. Floresan boyamada DNA boncuklanmalar şeklinde görülür, bunun nedeni DNA’nın endonükleaz ile oldukça özgül şekilde internükleozomal bölgelerden 180-200 bp (baz çifti) büyüklüğünde parçalara ayrılmasıdır [2]. İmmün elektroforez yapıldığında “ladder patern" olarak isimlendirilen merdiven şeklinde bir görünüm oluşur [3]. Normalde bir hücrede birbirini takip eden 7 kırılma onarılırken, apoptoziste yaklaşık 300 000 kırılma meydana gelir ve hücre onarımı yapılamaz.
Apoptozisin erken evresinde hücreler birleşme bölgelerinden ayrılır, özelleşmiş yüzey organellerini kaybeder ve belirgin şekilde büzülür, birkaç dakikada hacimlerinin 1/3’ünü kaybederler. Bu görünüm, muhtemelen plazma membranında bulunan iyon kanalları ve pompalarında akti-vasyonun bozulmasına bağlıdır. Apoptotik hücrelerin bulunduğu dokulardan elde edilen kesitler ışık mikroskopunda incelendiğinde, hücreler, etrafında açık bir halo ile görülmektedir (Resim 1).

Daha sonra plazma membranında tomurcuklanmalar oluşur ve hücre, sitoplazma ile çevrilmiş kromatin parçalarından oluşan apoptotik cisimciklere parçalanır. Hücre henüz yaşamaya devam etmektedir [4].
Apoptotik hücreler komşu hücreler ve makrofajlar tarafından tanınır ve fagosite edilir. Apoptotik hücrelerin tanınması, plazma membranındaki değişikliklerle olur. Normalde hücre membranının iç tabakasında olan fosfatidil serin, aminofosfolipid transferaz enzimiyle membranın dış yaprağına göç eder. Fagositik hücrelerin vitronektin, lektin özelliğindeki reseptörleri fosfatidil serin ile bağlanır ve fagositozu uyarır [1].
Apoptozisle nekroz arasındaki farklar nelerdir?
Diğer bir hücre ölüm şekli olan nekroz ise hipoksi, fiziksel hasar, hipertermi, kompleman aktivasyonu, UV ışık gibi zararlı hücre dışı uyaranlar sonucu oluşan istenmeyen bir süreçtir. Hücre plazma membran lipidlerinin peroksidasyonu sonucu hücre içeriği ortama dökülür, inflamatuar yanıt oluşur ve komşu hücreler de etkilenir (Tablo 1) [5].

Apoptozis mekanizmaları
Programlı hücre ölümünde birbirini izleyen basamakların neler olduğu tam olarak bilinmemektedir. Hücrenin kendi otomatik saati olan genlerin aktivasyonu veya çevreden gelen sinyallerle apoptozis başlamaktadır. 1986 yılında Wyllie, glukokortikoid verilen kemirgenlerde timus timosit-lerinin apoptozisle öldüğünü göstermiştir.
Apoptozis önceden hazır olan hücrelerde (primer) başlatılabilir ya da bir uyaran sonucu sekonder olarak gelişir. Hücre dışı uyaranlar tümör nekroz faktörü (TNF), koloni uyarıcı faktörler (CSF), nöron büyüme faktörü (NGF), insü-lin benzeri büyüme faktörü (İGF), IL-2 gibi maddelerin ortamda azalması, glukokortikoidler, radyasyon, ilaçlar, çeşitli antijenler gibi pozitif uyaranlar olabilir. Özellikle son zamanlarda otoimmün hastalık gelişiminde rolü olduğu belirtilen Fas/FasL, sFas proteinleri, virüsler (HIV gpl20 proteini, influenza virüsü TNF reseptörü üzerinden; adenovirus hücre genetik yapısını bozarak) hücreyi apoptozise götürmektedir.
Uyarılar, hücre içinde Ca+2 artışına neden olmakta ve/veya cAMP gibi hücre içi ikincil habercileri aktive etmektedir. Bu da “cascade” olarak isimlendirilen ve tam olarak açıklanamayan “şelale” sistemiyle hücre yapısında değişikliklere neden olan pek çok basamağı uyarmaktadır. Örneğin; sitoplazmik Ca+2 miktarında hafif artış c-fas, c-myc ve sıcak şoku proteini gibi yeni mRNA basamaklarını harekete geçirir. Ayrıca, apoptoziste etkili endonükleaz, transglutaminaz gibi enzimleri de aktive eder. Bunlar da, kromatinde parçalanmaya, hücre nırsa apoptozis inhibe edilebilir [6].
Hücre içinde kendi kendini uyaran basamaklar sistemi, Coenorhabditis elegans isimli bir nematod yapısında gösterilmeye çalışılmıştır. Erişkin hermofroditin oluşumu sırasında gelişen 1090 hücreden 131’i apoptozisle ortadan kalkar. Bu oluşum üç gen tarafından kontrol edilmektedir. Ced 3 bir sistein proteazdır ve Ced 4 tarafından aktive edildiğinde hücreyi apoptozise götürür. İnsan vücudunda Ced 3’ün homologu, interlökin 1 dönüştürücü enzim benzeri (ICE) gendir. Ced 4, Ced 9’a bağlandığında, hücre yaşamaya devam etmektedir. İnsan vücudunda Ced 9 ile aynı olan gen bcl-2’dir [1,7,8]. Organizmada apopitozisi uyaran ve engelleyen çok sayıda gen bulunmaktadır (Tablo 2).
Apoptozis nerelerde görülür?
Embriyogenez sırasında bazı canlılarda parmaklar arasındaki perdenin ve damak füzyonu sonrası kalıntı epitel hücrelerin ortadan kaldırılmasında olduğu gibi, organogenez sırasında apoptozis, fazla üretilen hücrelerin ortadan kaldırılmasını sağlamaktadır.

Apoptozisin homeostazis içindeki yeri:
1. Metamorfoza uğramış veya yaşlanmış ve bu nedenle fonksiyonlarını kaybetmiş hücrelerin ortadan kaldırılması,
2. Hormona bağımlı involüsyon (örn., prostat, endometrium ve meme dokusu hücrelerinde)
3. Sürekli çoğalan hücre gruplarının azaltılması (örn., gas-t-rointestinal sistem hücreleri, deri v.b.),
4. İmmün hücrelerin seçimi (örn., sitokin deplesyonundan sonra B ve T lenfositlerin ve timusta otoreaktif hücrelerin ortadan kaldırılması).
Apoptozisin patolojik süreçlerdeki rolü ise:
1. Tümörlerde, hem büyüme hem de regresyonda hücre ölümü (kemoterapi, radyoterapi, hormon tedavisiyle ve spontan regresyonda),
2. Hormona bağımlı dokularda patolojik atrofi,
3. Parenkimatöz organlarda duktus tıkanmasına bağlı patolojik atrofi (örn., karaciğer),
4. Sitotoksik T lenfositleri ile oluşturulan hücre ölümü,
5. Bazı viral hastalıklarda hücre ölümü (örn., HIV-1, HCV, Adenovirüs infeksiyonlarında),
6. Çeşitli zedeleyici etkenlerle oluşan hücre ölümü (hiper-termi, radyasyon, sitotoksik kemoterapi, hipoksi gibi nekroz oluşturan etkenler) [1,3,4].
Kanser gelişiminde ve akciğer kanserinde
apoptozis
B hücreli lenfomada olduğu gibi bazı tümörlerde apoptozis azalması, tümör gelişimine neden olabilmektedir. Genellikle tümör dokusunda proliferasyonun artmasına bağlı olarak apoptoziste de artış izlenir [7].
Hücre yüzeyinde bulunan APO-1 (fas res) pozitifliğinin kaybı, tümör gelişimi sırasında ortaya konmuş bir bulgudur. Neoplazma gelişiminde etkili olan önemli diğer bir değişiklik de bazı tümör genlerinin aktive olmasıdır [8].
Apoptozisi uyaran bir gen olan p53’te mutasyon veya kayıp, akciğer karsinomunda %80 oranında görülmektedir [8]. Bunun yanında LOH (loss of heterozygosity) ve daha sonra belirlenen MTS 1/CDK41 (Multipl tümör supresör geni l/siklin bağımlı kinaz 4 inhibitörü), PCNA (prolifera-ting celi nuclear antigen), K ras’ta da mutasyon saptanmıştır. İlk kez B hücreli lenfomada t (14;18) translokasyonun-da kırık bölgesinde belirlenen bcl-2 geni, küçük hücreli dışı akciğer karsinomunda (KHDAK) olguların sadece %8-30’unda görülür. Buna karşılık, küçük hücreli akciğer karsinomunda (KHAK) %90 oranında görülmektedir [7,9].
Histolojik olarak, tümör dokusunda apoptotik indeksle apoptotik hücre sayısının yaşayabilir hücrelere oranı bulunmaktadır ve bu indeks, apoptozisin şiddetini ya da oranını belirtmektedir. Bu, tümörün tipini ve evresini belirlemede, tedaviye vereceği yanıtı önceden tahmin etmede ve progno-zu saptamada yardımcı olabilmektedir. KHDAK’da tümörün evresi ve beklenen yaşam süresiyle apoptozis arasında ilişki olup olmadığı araştırılmış, 75 ve 236 olguluk iki seride apoptotik indekste artış yaşam süresini kısaltırken, 427 olguluk bir çalışmada tek başına prognozu belirlemediği saptanmıştır [10, 11,12].
KHAK’da apoptotik indeks ve bcl-2 gen ekspresyonu KHDAK’ya göre fazla bildirilmiştir [7]. Bu olguların yaşam süresinin kısa olduğu ve kemoterapiye kötü yanıt verdiği görülmüştür [13].

Otoimmün hastalıklarda ve astımda apoptozis
T ve B lenfositleri timusta, kemik iliğinde ve periferik kanda kendi antijenlerine dirençli, yabancı antijenlere (Ag) duyarlı olacak şekilde seçilirler. Bu olayda etkili olan mekanizma, immün hücreler üzerinde Fas reseptörü ve Fas ligan-dının (FasL) etkileşimidir. Fas proteini taşımayan lpr farelerde ve FasL taşımayan gld farelerde lenfadenopati, sple-nomegali ve multipl otoimmün hastalıklar gelişmekte ve T 1 enfositlerin negatif seleksiyonu olmamaktadır.
Astım patogenezinde Fas protein ve FasL anormallikleri suçlanmaktadır. Üst ve alt hava yolları epitelinde bulunan FasL, dokularda inflamasyonu düzenlemekle görevlidir. Gld farelerde ovalbumin ile uyarılma peribronşiyal alanda, submukozal bölgede inflamatuar hücre birikimine neden olmuştur [14,15]. Yeni tanı konmuş ve daha önce hiç tedavi görmemiş astımlı hastalarda BAL ve periferik kanda T lenfositlerin Fas proteinleri, Fas protein mRNA ve anti-IgM Fas proteinleri ile inkübasyon sonrası DNA fragmantasyon-ları ölçülmüş ve CD3+ T lenfositleri ve Fas reseptörünün ekspresyonunda azalma, astımlı hastalarda anlamlı derecede yüksek bulunmuştur [16].

AİDS ve apoptozis
T lenfositine karışık bir sinyal ve antijen sunan bir hücre (APC) tarafından MHC Ag ile T hücre reseptörüne (TCR) ve CD4 + reseptörüne aynı zamanda sunulursa, T lenfositi uyarılır, proliferasyona gider ve lenfokin salgılar (Şekil 2a). CD4 + reseptörü daha erken uyarılır, daha sonra TCR uya-rılırsa hücre apoptozise gider. Eğer uygun sinyal yanlış bir bölgeye bağlanırsa, T lenfosit intihar eder.
HIV seropozitif bir kişinin virüs ile enfekte hücrelerinden dolaşıma gp 120 antijenleri (Ag) salınır ve bu antijen, enfekte olmamış T helper (T4) lenfositlerin CD4+ reseptörlerine çapraz bağlanır. Bu hücrelerin TCR reseptörlerine de antijen bağlanırsa hücre apoptozise gider (Şekil 2b). Bu mekanizma, AİDS’de asemptomatik hastalarda virüsle gerçekten enfekte olmamış T helper hücrelerin hızlı bir şekilde kaybını açıklamaktadır [1,6].
Değişik akciğer patolojilerinde de apoptozis gösterilmiştir. Sarkoidoz, tüberküloz gibi granülomatöz hastalıklarda granülom yapısında inflamatuar hücreler apoptozisle ortadan kaldırılmaktadır [17]. Akut akciğer zedelenmesinde TNF ve diğer sitokinlerin apoptozisi tetiklediği gösterilmiştir [18].
Apoptozisin yarını
Oldukça yeni bir kavram olan apoptozis yaşamın sürdürülmesinde temel mekanizma olarak görülmektedir ve bu yüzden etiyolojisini tam olarak açıklayamadığımız pek çok hastalığın aydınlatılmasında ve belki de tedavisinde ileride anahtar rol oynayabilecektir.
Apoptozisin rol oynama potansiyeli olan konular;
1. Malignite patogenezi ve etiyolojisinin tanımlanması,
2. Kanser gelişecek kişilerin önceden saptanması,
3. Kanser tedavisi,
a) Gen tedavisi, apoptozisi aktive eden kemoterapi, hormon tedavisi
b) Tümörün tedaviye vereceği yanıtın saptanması (apop-tozis indeksi, apoptoziste etkin genlerin saptanması)
4. Hücre yaşlanması ve dolayısıyla yaşlanmanın önlenmesi,
5. Dejeneratif ve otoimmün hastalıklar ve astım tedavisinde yeni yöntemlerin geliştirilmesi,
6. AİDS’de apoptozisin önlenmesiyle immün baskılama sağlanması.
TEŞEKKÜR
Bu derlemenin hazırlanmasında katkıları olan Prof. Dr. Gülsen Kandiloğlu ve Prof. Dr. Emin Kansu’ya teşekkür ederiz.

kaynakpdf