Biologische veroudering van een individu kan worden gezien als het resultaat van het dynamisch evenwicht tussen het verschijnen en verdwijnen van de cellen van alle organen. Het verdwijnen van cellen is, onder fysiologische omstandigheden, onderdeel van het normale functioneren van een orgaan. De laatste fase van veroudering van de cel wordt ingeleid door de activatie van een aantal processen die resulteren in celdood. Apoptose is de langst en meest bekende vorm van een dergelijke gereguleerde celdood (ook wel geprogrammeerde celdood genoemd).
Apoptose wordt gekenmerkt door microscopisch goed zichtbare condensatie en fragmentatie van het DNA en daarbij behorende eiwitten in de kern, alsook door krimpen en fragmentatie van de cel. Bij apoptose blijven de meeste celorganellen redelijk intact. De celfragmenten bevatten krachtige signaalmoleculen die leiden tot hun herkenning, verwijdering en verdere afbraak door naburige cellen en/of fagocyten van het immuunsysteem. Op deze manier voorkomt apoptose, in tegenstelling tot necrose, ontstekingen en daarmee schade aan andere weefsels. Apoptose is, net zoals celdeling en differentiatie, een normaal celbiologisch proces, dat van essentieel belang is voor het organisme, bijvoorbeeld bij de vorming van de vingers, bij de controle van het optimale aantal cellen in de hersenen, en bij de verwijdering van cellen met teveel beschadigd eiwit of DNA.
Inductie en mechanisme
Apoptose wordt geïnduceerd op twee met elkaar verweven manieren, die beide uitmonden in de activatie van een specifieke groep eiwitsplitsende enzymen, de caspases. Cellen kunnen actief aangezet worden tot apoptose door middel van specifieke receptoren op het oppervlak. De binding van een ligand zoals Fas, een cytokine van de tumor necrose factor familie, aan zo’n receptor zet een route in werking die leidt tot een snelle activatie van caspases.
Het belang van dit systeem blijkt uit de waarneming dat mutaties in Fas of de receptor voor Fas, leiden tot pathologische ophoping van lymfocyten en een fataal autoimmuun syndroom.
Intracellulair wordt apoptose gereguleerd door het anti-apoptotische eiwit Bcl-2 en gestimuleerd door het nauw verwante eiwit Bax. Deze eiwitten bevinden zich in de mitochondria en regelen daar, in nauwe onderlinge samenhang, de productie van energie in de vorm van ATP. Veranderingen in Bcl-2, die niet in detail bekend zijn maar waarschijnlijk leiden tot het losraken van cytochroom c uit de mitochondriën, leiden ook tot activatie van caspases.
Herkenning
Apoptotische celfragmenten worden door macrofagen herkend door middel van specifieke signalen op de celfragmenten en receptoren op de macrofagen. Een sterk verwijderingssignaal is fosfatidylserine, een fosfolipide dat normaliter aan de binnenkant van de celmembraan zit maar dat bij apoptose aan de buitenkant verschijnt.
Veroudering
De sterke integratie van de verschillende apoptoseroutes illustreert hoe fijn de balans is die het lot van de cel bepaalt. Verstoring van deze balans door het in gebreke raken van herstel van schade aan DNA en eiwitten en daardoor bijvoorbeeld tot eiwitstapeling, kan leiden tot versnelde celdood zoals bij neurodegeneratieve aandoeningen, of tot een verstoorde celdeling zoals bij kanker.
