Programmed cell death

Programmierter Zelltod (PCD), auch Zellselbstmord oder zellulärer Selbstmord genannt, ist der Tod einer Zelle, der durch interne Ereignisse wie Apoptose oder Autophagie verursacht wird. Es handelt sich um einen biologischen Prozess, der typischerweise einen Vorteil während des Lebenszyklus eines Organismus bietet, beispielsweise bei der Trennung von Fingern und Zehen während der menschlichen Embryonalentwicklung. PCD erfüllt grundlegende Funktionen bei der Gewebeentwicklung sowohl von Pflanzen als auch von Tieren.

Das Konzept des programmierten Zelltods wurde erstmals 1964 im Zusammenhang mit der Insektengewebeentwicklung eingeführt, etwa acht Jahre vor dem Begriff „Apoptose“. Obwohl sich PCD als allgemeiner Begriff für allen genetisch gesteuerten Zelltod etabliert hat, hat seine Definition zu einiger Verwirrung geführt, was zu verfeinerten mechanistischen und evolutionären Definitionen führte. Frühe mechanistische Erkenntnisse stammten aus der Untersuchung des BCL2-Gens, von dem festgestellt wurde, dass es Krebs nicht durch Stimulierung des Zellwachstums fördert, sondern indem es Lymphomzellen daran hindert, Selbstmord zu begehen. Die Bedeutung von PCD wurde mit dem Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2002 gewürdigt.

PCD umfasst mehrere Typen. Die Apoptose oder der Zelltod Typ I beinhaltet charakteristische Veränderungen wie Zellschrumpfung, Membranbläschenbildung, Kernfragmentierung und DNA-Fragmentierung. Sie kann über einen extrinsischen Weg ablaufen, der durch Rezeptor-Ligand-Interaktionen wie FAS oder TNF-alpha ausgelöst wird, oder über einen intrinsischen Weg, der durch Zellschäden wie DNA-Schäden oder UV-Bestrahlung initiiert wird. Der intrinsische Weg verläuft über mitochondriale Sensoren und Proteine wie BAX und BAK, die Poren in der Mitochondrienmembran bilden, um Cytochrom c freizusetzen, was letztendlich die Exekutions-Caspasen aktiviert.

Der autophagische Zelltod oder Typ II ist durch große Vakuolen gekennzeichnet, die Organellen verbrauchen, bevor der Kern zerstört wird. Während Nekrose lange als ein nicht-physiologischer Prozess galt, der durch äußere Verletzungen verursacht wird, wurde in den 2000er Jahren eine programmierte Form namens Nekroptose als alternative Reserve anerkannt, wenn die Apoptose durch Faktoren wie Viren blockiert ist. Seitdem wurden andere regulierte Nekroseformen entdeckt, die Signalereignisse sowohl mit der Nekroptose als auch der Apoptose teilen.