Cytologie

Apoptose

Was ist Apoptose und wie sieht ihr Unterschied zur Nekrose aus? Hier erfährst du alles über die Auslöser, den Ablauf und die Funktion der Apoptose.

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Inhaltsübersicht

Apoptose einfach erklärt

Unter Apoptose verstehst du den programmierten Zelltod einer Zelle . Darunter kannst du dir das Zerfallen und das Auflösen der Zelle vorstellen. Dieser Vorgang läuft immer gewollt und kontrolliert ab. Zellen, die dem Körper gefährlich sein könnten, werden aussortiert und bewahren ihn so vor Schäden.

Eine Zelle kann vorhandene Schäden an Zellorganellen oder der DNA% Verweis DNA erkennen. Kann die Zelle diese Schäden nicht mehr reparieren, wird der programmierte Zelltod eingeleitet. Die Zelle opfert sich sozusagen für den Organismus.

Die Apoptose findet zum Beispiel statt, wenn eine Zelle falsch ausgebildet wurde (z.B. wenn ein Zellorganell fehlt), nicht mehr funktionsfähig (z.B. wenn sich eine Muskelzelle nicht mehr kontrahieren kann) oder krank ist (z.B. wenn eine Zelle von einem Bakterium befallen ist).

Apoptose Definition

Die Apoptose (eng. apoptosis) wird auch als programmierter Zelltod bezeichnet und erfolgt, wenn eine Zelle geschädigt oder funktionsunfähig ist. Der Begriff Apoptose setzt sich aus dem griechischen apo („ab“) und ptosis („fallen“) zusammen.

Apoptose Mechanismen

Eine Apoptose wird von verschiedenen Mechanismen ausgelöst. Die Auslöser dafür können von innerhalb oder außerhalb der Zelle stammen. Je nach Herkunft des Auslösers kannst du in intrinsische, extrinsische und stressinduzierte Apoptose unterteilen.

Intrinsische Apoptose

Die intrinsische Apoptose wird von internen Faktoren ausgelöst. Interne Auslöser, also Faktoren innerhalb der Zelle, sind unter anderem DNA- Schäden oder extremer Wassermangel.

In einer Zelle existieren pro-apoptotische und anti-apoptotische Proteine. Diese wirken, wie es die Namen sagen, entweder Apoptose-fördernd (pro-apoptotisch) oder Apoptose-hemmend (anti-apoptotisch). Sie sind immer im Gleichgewicht.

Wenn nun ein interner Auslöser vorliegt, werden sehr viel mehr pro-apoptotische als anti-apoptotische Proteine gebildet. So können die pro-apoptotischen Proteine ihre Wirkung entfalten.
Die wichtigsten pro-apoptotischen Proteine sind das Bax und das Bak. Sie bewirken, dass sich in der Membran der Mitochondrien Poren bilden. Über diese tritt Cytochrom C in das Cytoplasma aus.  Darunter kannst du dir ebenfalls ein Protein vorstellen. Dieses Cytochrom C wiederum aktiviert die Caspasen. Das sind Enzyme, die Proteine spalten und abbauen können. Diese Caspasen führen dann die Apoptose durch.

%<img class="alignnone  wp-image-63382" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-intr-300x193.png" alt="" width="474" height="305" />Beschreibung: Ablauf der intrinsischen Apoptose. Alt-Text: Apoptose, interne Auslöser, pro-apoptotisch, anti-apoptotisch, Cytochrom C, Caspasen, Mitochondrien

Extrinsische Apoptose

Die extrinsische Apoptose wird von externen Faktoren ausgelöst. Externe Auslöser sind Auslöser von außerhalb der Zelle. Das sind zum Beispiel Röntgenstrahlung , Schwermetalle im Körper oder Zytotoxine. Unter einem Zytotoxin kannst du dir Zellgifte wie Atemgifte oder Koffein und Nikotin vorstellen. Auch ein Hitzeschock, also extrem hohe Temperaturen, kann die Apoptose auslösen.

Diese Faktoren aktivieren innerhalb des Körpers Zellen wie T-Lymphozyten. Diese sind für die Immunabwehr wichtig, denn zu ihnen gehören auch die T-Killerzellen, die im Körper von Krankheitserregern befallene Zellen zerstören.

Was du außerdem wissen musst, ist, dass sich an der Zellmembran einer Zelle Fas-Rezeptoren (fast-aptotic-signal) befinden. Das sind Proteine, an denen diese T-Lymphozyten binden können. Wenn das passiert, wird innerhalb der Zelle eine Kettenreaktion freigesetzt, die schließlich zur Aktivierung der Caspasen führt. Diese Caspasen führen dann die Apoptose durch. Aufgrund dieser Wirkung, kannst du die Fas-Rezeptoren auch als Todesrezeptoren bezeichnen.

%<img class="alignnone size-medium wp-image-63381" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-extr-230x300.png" alt="" width="230" height="300" />Beschreibung: Ablauf der extrinsischen Apoptose. Alt-Text: Apoptose, externe Auslöser, Lymphozyten, Fas-Rezeptoren, Caspasen, Todesrezeptoren

Stressinduzierte Apoptose

Der dritte Weg, wie Apoptose ausgelöst werden kann, ist über bestimmte Stressoren. Das können zum Beispiel ein unkontrolliertes Ausschütten des Calciums aus dem Endoplasmatischen Retikulum, Glucose- und Sauerstoffmangel im Lebewesen sein. Der Organismus reagiert mit einer Art Stress auf diese Faktoren und löst so die Apoptose aus.

Apoptose Ablauf

Nachdem die Caspasen aktiviert wurden, findet die eigentliche Apoptose statt. Die Caspasen regen Enzyme an, die für den Abbau des Cytoskeletts und der DNA zuständig sind. Durch den Abbau des Cytoskeletts wird die Stabilität der Zelle aufgehoben und die Zelle schrumpft.  Die Caspasen bauen auch alle anderen Zellorganellen ab.

Schließlich beginnt die ganze Zelle in viele Einzelteile, die sogenannten Apoptosekörper, zu zerfallen. Das kannst du dir so ähnlich vorstellen, wie wenn du eine Knetkugel in viele kleinere Kugeln zerteilst.
Nun kommen die Makrophagen ins Spiel. Das sind die Fresszellen in deinem Körper, die zum Beispiel Viren oder Bakterien „fressen“. Im Fall der Apoptose aber fressen sie die Apoptosekörperchen. Dabei umschließen die Makrophagen die Einzelteile der Zelle und nehmen diese in sich auf. Die Makrophagen verdauen die Reste und bauen sie ab. Diesen Vorgang kannst du als Phagozytose bezeichnen.

Es ist wichtig, dass du weißt, dass dabei keine Bestandteile der alten Zelle in den Körper abgegeben werden. Denn das würde eine Entzündungsreaktion hervorrufen.

Eine Nachbarzelle teilt sich durch Mitose und nimmt den leeren Platz ein. Es gibt also keinerlei Anzeichen einer kaputten Zelle mehr.

%<img class="alignnone  wp-image-63374" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-1-300x223.png" alt="" width="245" height="182" /> <img class="alignnone  wp-image-63375" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-2-300x220.png" alt="" width="243" height="178" /> <img class="alignnone  wp-image-63376" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-3-300x272.png" alt="" width="242" height="219" /> <img class="alignnone  wp-image-63377" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-4-300x218.png" alt="" width="235" height="171" /> <img class="wp-image-63378 alignnone" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-5-300x248.png" alt="" width="221" height="183" /> <img class="alignnone  wp-image-63379" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-6-300x213.png" alt="" width="254" height="180" />Beschreibung: Ablauf der Apoptose. Alt-Text: Cytoskelett, Zellshrumpfung, Apoptosekörper, Apoptosekörperchen, Zelltod, Makrophagen, Phagozytose

Apoptose Funktion

Die Apoptose ist sehr wichtig für den Körper. Es werden regelmäßig Zellen eliminiert, die schädlich für das Lebewesen sein könnten. Das können entartete oder inaktive Zellen sein. Auch Zellen mit verändertem Erbgut werden eliminiert. Denn diese sind die Ursache für Krebs. Auch beschädigte Keimzellen werden apoptosiert, denn diese können eine Fehlbildung bei dem späteren Kind verursachen.

Außerdem werden Immunzellen, die plötzlich nicht nur Bakterien und Viren angreifen, sondern auch körpereigene Zellen abwehren, durch Apoptose zerstört. Auch deine Sinneszellen für die Zellen in deiner Zunge oder Nase verlieren irgendwann ihre Funktion und der Körper erneuert sie.

Apoptose Krankheiten

Würde die Apoptose im Körper fehlen, könnten keine kranken Zellen entsorgt werden. Dadurch würden sich diese immer weiter vermehren und ihre „Krankheit“ weiter an die nächsten Generationen geben. Somit breitet sie sich schnell aus. Daraus entwickelt sich oftmals die Krankheit Krebs.

Jedoch kann es nicht nur zu wenig, sondern auch zu viel Apoptose geben. Das passiert, wenn zu viele pro-apoptotische Proteine in einer Zelle vorkommen, obwohl es sich um keine kranke Zelle handelt. Das findest du zum Beispiel bei Krankheiten wie Parkinson oder Osteoporose. Bei Parkinson werden Gehirnzellen abgebaut und bei Osteoporose die Knochenzellen. Auch bei HIV spielt die Apoptose eine große Rolle. Denn hier eliminiert der Körper nicht nur kranke Zellen, sondern auch Gesunde.

Apoptose oder Nekrose

Wichtig ist, dass du die Apoptose von der Nekrose unterscheiden kannst. Es handelt sich zwar bei beiden Vorgängen um den Zelltod, doch diese laufen sehr unterschiedlich ab. Bei der Nekrose handelt es sich nämlich um einen ungewollten Zelltod, der vom Lebewesen nicht kontrolliert werden kann und meist eine Entzündung hervorruft.

In der nachfolgenden Tabelle erhältst du einen kurzen Überblick über die Unterschiede:

Eigenschaften Apoptose Nekrose
Kontrollierbarkeit kontrollierbarer Vorgang spontaner, unkontrollierbarer Vorgang
Größenveränderung der Zelle Schrumpfung der Zelle Vergrößerung der Zelle
Größenveränderung der Zellorganellen keine Größenänderung Vergrößerung und Platzen der Zellorganellen
Abbau der Zelle Verpacken der Zellorganellen in Vesikel; Makrophagen fressen Vesikel Zelle platzt; Zellorganellen gelangen in den Körper
Folge für den Körper neue Zelle nimmt freien Platz ein, keine negativen Folgen Entzündungsreaktion

%<img class="alignnone size-medium wp-image-63385" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2020/08/Apoptose-Nekrose-300x215.png" alt="" width="300" height="215" />Beschreibung: Zelltod durch Nekrose und Apoptose. Alt-Text: Zelltod, Selbstmord, Zelle, Entzündung, Apoptosekörperchen, Platzen der Zelle

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