CO TO JEST KARIOLIZA? - MEDYCYNA - 2026

Lizy jądra jest zmian zidentyfikowanych w jądrach komórek po nich matryca z NOXA lub uszkodzeń zewnętrznych, na przykład w wyniku niedotlenienia (braku tlenu) lub substancji toksycznych.

Jej nazwa wywodzi się od greckiego karionu, co oznacza „jądro” i lizę, co można interpretować jako „osłabienie” lub rozpuszczenie ”; dlatego też termin karyoliza dosłownie oznacza „wymazanie jądra”.

Zjawisko to występuje w fazie nekrofanerozy, takiej jak pyknoza i karyorrhexis i może być jedyną zmianą jądrową lub być wpisane w kontinuum, które zaczyna się od pyknozy, przechodzi przez karioreksję i kończy się kariolizą.

Podobnie jak w karyorrhexis, zmiana jądra poprzedza zmiany cytoplazmatyczne, a całemu procesowi towarzyszy zapalenie macierzy zewnątrzkomórkowej, coś charakterystycznego dla martwicy i co można uznać za fundamentalną różnicę w przypadku apoptozy, w której nie występuje jest dopełniacz zapalny.

Karioliza zachodzi w wyniku działania enzymów jądrowych, które w normalnych warunkach pomagają rozwinąć i pofragmentować DNA, aby można go było transkrybować, ale w warunkach śmierci komórki z powodu noxa (martwicy) zaczynają rozpadać się całe jądro.

Enzymy jądrowe

Enzymy w jądrze komórkowym są liczne i bardzo specyficzne, co jest niezbędne dla fizjologii DNA i RNA.

Ponieważ geny i chromosomy mają strukturę tworzącą chromatynę, transkrypcja i replikacja DNA jest praktycznie niemożliwa, ponieważ jest to ciągły łańcuch, niezwykle długi i o bardzo złożonej trójwymiarowej konformacji przestrzennej.

Aby ułatwić proces replikacji i transkrypcji, enzymy jądrowe „tną” fragment DNA, który ma być transkrybowany, umożliwiając w ten sposób sprzężenie RNA z liniowym łańcuchem kwasu dezoksyrybonukleinowego z bardzo wyraźnym początkiem i końcem.

Enzymy jądrowe, znane również jako „fosfodiesterazy”, są zdolne do rozszczepiania wiązań fosfodiestrowych, kluczowych elementów w strukturze kwasów nukleinowych, jednocześnie regulując wewnątrzkomórkowe poziomy cyklicznego AMP i GMP.

Klasyfikacja enzymów jądrowych

W zależności od miejsca, w którym działają endonukleazy, dzieli się je na dwie szerokie kategorie: nukleazy i ligazy.

Do tej pory działanie enzymów nukleaz odpowiedzialnych za „cięcie” fragmentów DNA w celu umożliwienia ich replikacji zostało z grubsza opisane; jednak po zakończeniu transkrypcji fragmentu DNA należy go ponownie zintegrować z wielkiej nici kwasu dezoksyrybonukleinowego, do którego należy, a także zrobić to w określonej pozycji.

W tym miejscu do gry wchodzą „ligazy”, enzymy zdolne do „przyklejania” nici DNA uprzednio rozszczepionej przez fosfodiesterazy.

Delikatna równowaga między nukleazami i ligazami pozwala na zachowanie integralności materiału genetycznego, tak że gdy aktywność jednego enzymu przewyższa drugi, można przewidzieć problemy.

Rodzaje nukleaz

Aby zrozumieć rolę fosfodiesterazy w kariolizie, konieczne jest poznanie różnych typów, które istnieją, ponieważ są one odpowiedzialne za cały proces.

W tym sensie ligazy nie odgrywają praktycznie żadnej roli, w rzeczywistości ich aktywność jest anulowana, co uniemożliwia odwrócenie procesu zapoczątkowanego przez nukleazy.

Zatem w zależności od miejsca, w którym działają nukleazy, dzieli się je na:

- Endonukleazy

- Egzonukleazy

- Endonukleazy restrykcyjne

Oprócz enzymów zdolnych do cięcia DNA (zwanych także DNazami), w jądrze znajdują się również enzymy zdolne do „cięcia” i modelowania segmentów RNA, znane jako rybonukleazy lub RNazy.

Chociaż enzymy te są ważne w normalnej fizjologii komórki, podczas procesu martwicy odgrywają drugorzędną rolę.

Endonukleazy

Endonukleazy to enzymy zdolne do odcinania łańcuchów DNA od ich wolnego końca, to znaczy są zdolne do oddzielania DNA w dowolnym punkcie łańcucha.

Endonukleazy mogą losowo ciąć DNA w dowolnym regionie bez dopasowania określonej sekwencji nukleotydowej.

Endonukleazy restrykcyjne

Endonukleazy restrykcyjne to bardzo szczególny rodzaj endonukleaz zdolnych do identyfikacji określonej sekwencji zasad w celu przecięcia nici DNA w tym konkretnym punkcie.

Są one podzielone na trzy grupy: Typ I, Typ II i Typ III.

Endonukleazy restrykcyjne typu I wymagają do działania ATP (a zatem zużywają energię) i są zdolne do odcinania do 1000 par zasad z rozpoznawanej sekwencji.

Z kolei najprostszą wersją endonukleaz restrykcyjnych jest typ II; W procesie, który nie wymaga energii, enzymy te są zdolne do cięcia DNA o różnej długości z sekwencji restrykcyjnej.

Wreszcie endonukleazy restrykcyjne typu III, w procesie, który również zużywa energię (ATP), tną łańcuch DNA na małe fragmenty, które nie przekraczają 25 par zasad od punktu rozpoznania (restrykcji).

Egzonukleazy

Wreszcie, egzonukleazy to enzymy zdolne do odcinania DNA z wolnego końca łańcucha, to znaczy są to wyspecjalizowane enzymy w liniowych łańcuchach DNA, uprzednio rozszczepionych przez endonukleazy.

Zatem termin ENDOnuclease odnosi się do zdolności enzymu do przecinania nici DNA wewnątrz (ENDO = wewnątrz), podczas gdy EXOnuclease wskazuje, że enzym może przecinać DNA tylko na wolnym końcu (EXO = na zewnątrz) .

Zsynchronizowana i harmonijna aktywność wszystkich tych enzymów umożliwia złożone procesy replikacji i transkrypcji genów; Jednak podczas martwicy równowaga ta zostaje utracona i DNA zaczyna się fragmentować, aż pozostaną tylko jego wolne i zdezorganizowane podstawowe składniki, co jest równoznaczne ze śmiercią komórki.

Patofizjologia kariolizy

Znając dużą liczbę enzymów obecnych w jądrze, a także sposób, w jaki pełnią one swoją funkcję, nietrudno jest wnioskować o patofizjologii kariolizy.

Wszystko zaczyna się od utraty homeostazy między enzymami nukleazowymi i ligazami, przy czym efekt tej drugiej jest znacznie przewyższany przez pierwszą; to znaczy, więcej DNA jest zniszczonych niż można naprawić.

W pierwszej kolejności endonukleazy tną długi łańcuch DNA na małe fragmenty, które są następnie redukowane przez inne endonukleazy.

Ostatecznie krótsze fragmenty są lizowane od ich końców przez egzonukleazy, aż nie ma śladów zorganizowanego materiału jądrowego, który został enzymatycznie rozłożony.

Wyniki z mikroskopii świetlnej

W mikroskopii świetlnej komórki, które przeszły kariolizę, wydają się całkowicie różowe (eozynofilowe), co uniemożliwia identyfikację materiału jądrowego zabarwionego na fioletowo.

W niektórych przypadkach zanikająca plama lub „duch” mogą być widoczne w miejscu, w którym kiedyś znajdowało się jądro komórkowe, ale na ogół dominującym kolorem będzie różowy, ponieważ nie ma już zorganizowanych struktur jądrowych zdolnych do wychwytywania hematoksyliny.

Bibliografia

1. Van Cruchten, S., & Van Den Broeck, W. (2002). Morfologiczne i biochemiczne aspekty apoptozy, onkozy i martwicy. Anatomia, histologia, embriologia, 31 (4), 214-223.
2. Parafiniuk, M. (1998). Zjawisko kariolizy w badaniach cytofotomorfometrycznych. W Annales Academiae Medicae Stetinensis (str. 1-87).
3. Tolbert, PE, Shy, CM i Allen, JW (1992). Mikrojądra i inne anomalie jądrowe w wymazach z policzka: rozwój metod. Mutation Research / Environmental Mutagenesis and Related Subjects, 271 (1), 69-77.
4. Levin, S., Bucci, TJ, Cohen, SM, Fix, AS, Hardisty, JF, Legrand, EK,… & Trump, BF (1999). Nomenklatura śmierci komórki: zalecenia komitetu ad hoc Towarzystwa Patologów Toksykologicznych. Toxicologic pathology, 27 (4), 484-490.
5. Zabiti, S. (2002). Zmiana homeostazy jonowej podczas metabolicznego uszkodzenia komórek wywołanego hipoksją. Rola jonów jednowartościowych (rozprawa doktorska, Uniwersytet w Granadzie).