نقش میتوکندری در آپوپتوز

میتوکندری نقش مهمی را در ترویج آپوپتوز یا مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلول، توسط انتشار پروتئین‏های سازگار با آپوپتوز در سیتوپلاسم ایفاء می‏کند. این پروتئین‏ها یا کاپسازها را فعال کرده و یا مولکول‏های ضد آپوپتوز را مهار می‏کند، که هر دو منجر به مرگ سلول می‏گردد.
میتوکندری کارخانه‏ی سلولی و یا اندامک‏های متصل به غشاء دولایه در یوکاریوت‏ها می‏باشند. معمولا، آن‏ها گرد یا میله‏ای شکل با اندازه‏ای مشابه باکتری‏ها هستند. با این وجود، شکل و تعداد آن‏ها ممکن است بسته به نوع سلول متغیر باشد. وظیفه‏ی اصلی این اندامک‏ها تولید انرژی سلولی در قالب آدنوزین تری فسفات (ATP) می‏باشد. به غیر از این، آن‏ها مسئول فرایند پیام رسانی، رشد سلول، تمایزیابی و مرگ سلولی می‏باشند.
در صورت عدم وجود میتوکندری، یک سلول نمی‏تواند تنفس هوازی را تنظیم کند که این امر منجر به مرگ سلول می‏گردد. از این‏رو، می‏توان نتیجه گرفت که میتوکندری با مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلول (PCD) که آپوپتوز نامیده می‏شود و یک عامل مسئول برای فرایند پیری می‏باشد در ارتباط می‏باشد. از طرف دیگر، آپوپتوز ممکن است به واسطه‏ی عوامل مضر و آسیب رسان که القاء کننده‏ی خودکشی سلولی هستند، رخ دهد. علت هر چه باشد، یک سلول آپوپتوز کوچک شده و به اجسام کوچکتر شکسته می‏شود.

آپوپتوز مجموعه‏ای از فرایندهای بیوشیمیایی بوده که شامل میتوکندری همراه با پروتئین های تنظیمی بوده که پروتئین‏های فعال کننده در سیتوپلاسم به منظور مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلولی می‏باشد. این مولکول‏ها در فضای بین غشاء اندامک‏ها وجود دارند. در سیتوپلاسم، این مولکول‏ها یا پروتئین‏های ضد آپوپتوز بوده و یا کاسپازهای فعال (پروتئازهای سیستئین آسپارات) می‏باشند. هر دوی این فرایندها منجر به شکافته شدن DNA هسته‏ای و در نتیجه مرگ سلول می‏شود.
فرایند آپوپتوز با تنش اکسیداتیو شروع شده و سطوح یون‏های کلسیم در سیتوپلاسم افزایش می‏یابد. این تغییرات سلولی باز شدن منفذ انتقال دهنده‏ی نفوذ پذیر میتوکندریایی (PTP) را القاء کرده که به نوبه‏ی خود، اندامک غیر فعال می‏گردد. به دنبال این پیام‏ها، اندامک‏ها متورم شده و سیتوکروم c از طریق منافذ انتشار می‏یابد. در این اندامک‏ها، سیتوکروم c به عنوان پروتئین کلیدی برای انتقال الکترون در فرایندهای تنفسی عمل می‏کند.
همچنان که سیتوکروم c در سیتوپلاسم انتقال می‏یابد، مکانیزم مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلولی توسط فعال شدن کاسپاز آغاز می‏شود. کاسپاز پروتئینی است که در حضور انرژی سلولی (ATP) باعث مرگ سلول می‏گردد. علاوه بر این، عوامل میتوکندریایی دیگری به نام AIF (فاکتور القاء کننده‏ی آپوپتوز) که یک مولکولی بوده که در سیتوپلاسم انتشار می‏یابد، نیز وجود دارد.
بر اساس مطالعات، مشخص شده که آپوپتوز به واسطه‏ی AIF مستقل از تنظیم کاپساز می‏باشد. مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلول حاصل از AIF، نقش مهمی را در توسعه‏ی یک اندامک ایفاء می‏کند. انتشار مولکول‏ها توسط میتوکندری توسط Bcl-2 مانند پروتئین ها و کانال‏های یونی کنترل می‏شود. در مجموع، نقش میتوکندری در مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلول شامل تغییر در فرایند اکسیداسیون – کاهش سلولی، از دست دادن پتاسیل غشاء (نفوذ پذیری)، تغییر انتقال الکترون، انتشار AIF و سیتوکروم c (که به عنوان یک فعال کننده‏ی کاسپاز عمل می‏کند) می‏باشد.
آپوپتوز برای یک موجود مضر نیست، بلکه این فرایند به عنوان یک هدف اصلی دفع ضایعات سلولی به خدمت گرفته می‏شود. مطالعات پژوهشی نشان داد که بدن یک فرد بزرگسال حدود 50 تا 70 میلیارد سلول آن به واسطه‏ی این پدیده از بین می‏رود. با این حال، یک اختلال در مرگ برنامه ریزی شده‏ی سلولی، کمبود یا بیش‏بود، ممکن است منجر به توسعه‏ی بیماری‏های خاصی شود. برای مثال باعث مقدار پایین آپوپتوز در بدن منجر به کاهش تکثیر سلولی مدیریت نشده می شود، که باعث ایجاد سرطان می‏گردد، در حالی که مقدار بالای این فرایند باعث هیپوترافی یعنی رشد کمتر از حد معمول می‏گردد.