DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-024-06712-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38729953
تاريخ النشر: 2024-05-10
المؤلف: Yao Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: الالتهام الذاتي في المرض والعلاج
نظرة عامة
تقدم هذه القسم نظرة عامة على موت الخلايا المبرمج (PCD)، مع تسليط الضوء على أهميته في نمو وتطور وشيخوخة وعمليات الأمراض في الكائنات الحية. يتميز PCD بأنه شكل من أشكال موت الخلايا يتم التحكم فيه وراثيًا، وهو مستقل ومنظم، ويتم تنظيمه من خلال تنشيط وتعبير جينات معينة. كشفت التقدمات الحديثة في البحث عن آليات متنوعة تكمن وراء مسارات PCD المتعددة.
تهدف المقالة إلى مراجعة وتلخيص هذه المسارات المتنوعة لـ PCD، مقدمة تحليلًا مقارنًا لخصائصها الشكلية والبيانات البيولوجية المرتبطة بها. بالإضافة إلى ذلك، تناقش الآثار المترتبة على أنواع PCD المختلفة في تشخيص وعلاج الأمراض المتنوعة، مع التركيز بشكل خاص على الأورام الخبيثة، مما يبرز أهمية PCD في أبحاث علوم الحياة المعاصرة.
مقدمة
تناقش مقدمة الورقة أهمية موت الخلايا في العمليات البيولوجية، مع التأكيد على طبيعته المزدوجة: موت الخلايا العرضي (ACD) وموت الخلايا المبرمج (PCD). يتميز ACD بأنه عملية سلبية وغير منظمة ناتجة عن إجهاد جسدي أو كيميائي أو ميكانيكي شديد، مما يظهر بشكل أساسي على أنه نخر، مما يؤدي إلى انتفاخ الخلايا، وتمزق الغشاء، واستجابات التهابية. في المقابل، يعد PCD عملية نشطة منظمة بواسطة الجينات، وهي ضرورية للحفاظ على توازن الخلايا وتوازن عددها في الظروف الفسيولوجية والمرضية. كشفت الاكتشافات الحديثة عن أشكال منظمة من PCD، مثل النخر المبرمج والنخر الحاد، التي تشترك في بعض الخصائص النخرية ولكنها متميزة في آلياتها التنظيمية.
يبرز المؤلفون تصنيف PCD إلى ثلاثة أنواع شكلية: النوع الأول (الاستماتة)، النوع الثاني (الالتهام الذاتي)، والنوع الثالث (النخر)، كل منها مرتبط بمسارات جزيئية وأنظمة تنظيمية محددة. تهدف المراجعة إلى تجميع المعرفة الحالية حول التعريفات، والخصائص الشكلية، والآليات الجزيئية، والبيانات البيولوجية لأنواع PCD المختلفة، بما في ذلك الاستماتة، والنخر المبرمج، والنخر الحاد، وغيرها. تؤكد النتائج على أهمية هذه العمليات المنظمة لموت الخلايا في تطور الإنسان، والتوازن، وعلم الأمراض، مما يقترح آفاقًا واعدة للتطبيقات السريرية مع استمرار ظهور مسارات تنظيمية جديدة.
مناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون التصنيف الشكلي والآليات الجزيئية لموت الخلايا المبرمج (PCD)، مع تسليط الضوء على أشكال مختلفة بما في ذلك الاستماتة، والنخر المبرمج، والنخر الحاد، والنخر الحديدي، وموت الخلايا المعتمد على الالتهام الذاتي (ADCD)، وكارثة الانقسام. يتم تحسين تصنيف PCD من الإطار الأصلي لكلارك وآخرين، الذي صنف PCD إلى ثلاثة أنواع بناءً على الخصائص الشكلية وعمليات الإزالة. يؤكد المؤلفون أنه بينما يتم تعريف الاستماتة، والالتهام الذاتي، والنخر بشكل جيد، قد لا يتم تمثيل مسارات أخرى بالكامل في التصنيفات الحالية. يقترحون تصنيفًا محسنًا يأخذ في الاعتبار الميزات الفريدة لمختلف مسارات PCD، بما في ذلك الاستجابات الالتهابية والشكل الخلوي.
تتناول هذه القسم أيضًا الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه الأشكال من PCD. يتم وصف الاستماتة كعملية تعتمد على الكاسبيز تتميز بتغيرات شكلية محددة، بما في ذلك تكثف النواة وتكوين أجسام استماتية. يتم تفصيل المسارات الداخلية والخارجية للاستسماة، مع ربط الاستماتة الداخلية بخلل في الميتوكوندريا، وتحفيز الاستماتة الخارجية بواسطة تنشيط مستقبلات الموت. يتم تقديم النخر المبرمج كعملية مستقلة عن الكاسبيز تشبه النخر، بينما يرتبط النخر الحاد بالاستجابة المناعية الفطرية ويتضمن بروتينات غازدرمين. يتميز النخر الحديدي بتلف أكسيدي يعتمد على الحديد دون تدخل الكاسبيز، ويقود ADCD آليات الالتهام الذاتي. أخيرًا، يتم مناقشة كارثة الانقسام كاستجابة منظمة لتلف الحمض النووي أثناء انقسام الخلايا، مما يبرز إمكاناتها كهدف لعلاج السرطان. بشكل عام، تؤكد هذه النظرة الشاملة على تعقيد وتنوع آليات PCD وآثارها في الصحة والمرض.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41419-024-06712-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38729953
Publication Date: 2024-05-10
Author(s): Yao Chen et al.
Primary Topic: Autophagy in Disease and Therapy
Overview
The section provides an overview of programmed cell death (PCD), highlighting its significance in the growth, development, aging, and disease processes of organisms. PCD is characterized as a genetically controlled, autonomous, and orderly form of cell death, which is regulated by the activation and expression of specific genes. Recent advancements in research have unveiled various mechanisms underlying multiple PCD pathways.
The article aims to review and summarize these diverse PCD pathways, offering a comparative analysis of their morphological characteristics and associated biomarkers. Additionally, it discusses the implications of different PCD types in the diagnosis and treatment of various diseases, with a particular focus on malignant tumors, underscoring the relevance of PCD in contemporary life science research.
Introduction
The introduction of the paper discusses the significance of cell death in biological processes, emphasizing its dual nature: accidental cell death (ACD) and programmed cell death (PCD). ACD is characterized as a passive, unregulated process resulting from extreme physical, chemical, or mechanical stress, primarily manifesting as necrosis, which leads to cell swelling, membrane rupture, and inflammatory responses. In contrast, PCD is an active, gene-regulated process crucial for maintaining cellular homeostasis and balancing cell populations under both physiological and pathological conditions. Recent discoveries have identified regulated forms of PCD, such as necroptosis and pyroptosis, which share some necrotic features but are distinct in their regulatory mechanisms.
The authors highlight the classification of PCD into three morphological types: type I (apoptosis), type II (autophagy), and type III (necrosis), each associated with specific molecular pathways and regulatory systems. The review aims to synthesize current knowledge on the definitions, morphological characteristics, molecular mechanisms, and biomarkers of various PCD types, including apoptosis, necroptosis, pyroptosis, and others. The findings underscore the relevance of these regulated cell death processes in human development, homeostasis, and disease pathology, suggesting promising avenues for clinical applications as new regulatory pathways continue to emerge.
Discussion
In this section, the authors discuss the morphological classification and molecular mechanisms of programmed cell death (PCD), highlighting various forms including apoptosis, necroptosis, pyroptosis, ferroptosis, autophagy-dependent cell death (ADCD), and mitotic catastrophe. The classification of PCD is refined from Clarke et al.’s original framework, which categorized PCD into three types based on morphological characteristics and elimination processes. The authors emphasize that while apoptosis, autophagy, and necrosis are well-defined, other pathways may not be fully represented in existing classifications. They propose an optimized classification that considers the unique features of various PCD pathways, including inflammatory responses and cellular morphology.
The section further elaborates on the molecular mechanisms underlying these forms of PCD. Apoptosis is described as a caspase-dependent process characterized by specific morphological changes, including nuclear condensation and the formation of apoptotic bodies. The intrinsic and extrinsic pathways of apoptosis are detailed, with intrinsic apoptosis linked to mitochondrial dysfunction and extrinsic apoptosis triggered by death receptor activation. Necroptosis is presented as a caspase-independent process resembling necrosis, while pyroptosis is associated with the innate immune response and involves Gasdermin proteins. Ferroptosis is characterized by iron-dependent oxidative damage without caspase involvement, and ADCD is driven by autophagic mechanisms. Lastly, mitotic catastrophe is discussed as a regulated response to DNA damage during cell division, highlighting its potential as a target for cancer therapy. Overall, this comprehensive overview underscores the complexity and diversity of PCD mechanisms and their implications in health and disease.