Η αύξηση της συγκέντρωσης του ενδοκυττάριου ασβεστίου και η ελάττωση του ενδοκυττάριου pΗ έχουν ως αποτέλεσμα την ενεργοποίηση των ενδονουκλεασών. Οι ενδονουκλεάσες συντελούν στο διανουκλεοσωματικό κερματισμό του DNA σε τμήματα των 180-200 ζευγών βάσεων.

Η μείωση ενδοκυττάριου pH (pΗi) ενεργοποιεί τις ενδονουκλεάσες του κατακερματισμού του DNA. Η μεταβολή του pΗi  ενεργοποιεί επίσης τις πρωτεΐνες απόπτωσης. Η εξαρτώμενη από Ca+2/Mg+2 ενδονουκλεάση θεωρήθηκε ότι ενεργοποιεί τον κατακερματισμό του DNA. Είναι παρούσα σε αποπτωτικά κύτταρα. Τα ιοντοφόρα Ca+2 ενεργοποιούν την ενδονουκλεάση και τον κυτταρικό θάνατο. Αντίθετα, η αντίδραση του Ca+2 με χηλικές ενώσεις προστατεύει τα κύτταρα από την απόπτωση .

Υπάρχουν και περιπτώσεις απόπτωσης ανεξάρτητης από το Ca+2. Παρατηρήθηκαν διάφορες τιμές δράσης ή καθόλου δράση της Ca+2/Mg+2 -εξαρτώμενης ενδονουκλεάσης στους ιστούς, αλλά και κύτταρα με μόνο μία ενδονουκλεάση εξαρτώμενη από την οξύτητα. Αναφέρονται ορισμένα παραδείγματα:

• NRK κύτταρα (με ενδονουκλεάση εξαρτώμενη από την οξύτητα)
• Κύτταρα ποντικιού C 127 (με Ca+2/Mg+2 -εξαρτώμενη ενδονουκλεάση )
• Αναστολή μείωσης pH (Ha-ras) μόνο στα NRK
• Μελέτες Barry-Eastman σε κύτταρα από ωοθήκες hamster

Επομένως, το Ca+2 δεν συμμετέχει σε όλες τις περιπτώσεις απόπτωσης. Ενεργός είναι και η συμμετοχή του pH. Στο πείραμα των Barry – Eastman με ΗL-60 κύτταρα, έγινε επώαση HL-60 προμυελοκυτταρικών λευχαιμικών κυττάρων ανθρώπου με το ιοντοφόρο Ca+2 ιονομυκίνη σε ποικίλλες τιμές εξωκυτταρικού Ca+2. Τα αποτελέσματα δεν έδειξαν καμία εξάρτηση μεταξύ του ενδοκυττάριου Ca+2και της αποδόμησης του DNA. Η DNAάση ΙΙ φαίνεται να διευκολύνει την αποδόμηση του DNA κατά την αποπτωση με το ιοντοφόρο Ca+2.

Η απώλεια της λειτουργίας του CFTR μειώνει την αυθόρμητη απόπτωση. Καλλιέργειες κρυπτοκυττάρων από το λεπτό έντερο ενός ποντικιού CFTR -/- και ενός ετεροζύγου CFTR +/- ιχνηθετήθηκαν μετά από αφαίρεση της εξωκυττάριας θεμέλιας ουσίας. Τα CFTR +/- κύτταρα έχουν συμπυκνωμένους κατακερματισμένους πυρήνες, ενώ τα CFTR -/- εμφανίζονται φυσιολογικά.

Με ρύθμιση του κατακερματισμού του DNA σε πυρήνες απομονωμένους από BAF3 κύτταρα (απομονωμένοι πυρήνες διατηρημένοι σε πάγο με την απουσία ή την παρουσία ελεύθερου Ca+2), βρέθηκε μία αποπτωτική ενδονουκλεάση ενεργοποιούμενη, είτε με μείωση του ενδοκυττάριου pH, είτε με αύξηση του Ca+2.

Η μεταβολή του pHi προκαλεί ενεργοποίηση των πρωτεϊνών απόπτωσης με :

• Τροποποίηση του LEI. Σε όξινο pH, η τροποποίηση του LEI προκαλεί απώλεια αντιπρωτεασικής δράσης και εμφάνιση δράσης μιας ενδονουκλεάσης (LDNάση ΙΙ).
• Ενεργοποίηση JNK, λόγω μείωσης του pHi, που έχει σημαντικό ρόλο στον κυτταρικό θάνατο και τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό.
• Το όξινο pH προωθεί το διμερισμό των πρωτεϊνών της οικογένειας BCL-2 (εξάρτηση του pΗ από τις αλληλεπιδράσεις της Bcl-XL με την Bcl-2).

Ρύθμιση του pHi με επέμβαση στους αντίστοιχους μηχανισμούς ρύθμισης. Παραδείγματα μηχανισμών ρύθμισης του ενδοκυττάριου pH αποτελούν:

• ο ανταλλάκτης Na+/H+
• ο Na+ - εξαρτώμενος ανταλλάκτης ΗCO3- / Cl-
• το ιoντοφόρο Κ+-Ca+2 (π.χ. ιονομυκίνη)

Η ενεργοποίηση των μηχανισμών ρύθμισης του pHi προστατεύει τα κύτταρα από τον κυτταρικό θάνατο. Παραδείγματα αποτελούν :

• η ενεργοποίηση του Νa+/Η+ ανταλλάκτη από φορβολικούς εστέρες στα HL-60 κύτταρα
• η ενεργοποίηση μιας μεμβρανοεξαρτώμενης αντλίας πρωτονίων από έναν διεγερτικό παράγοντα στα ουδετερόφιλα
• η ενεργοποίηση αντλίας πρωτονίου για προστασία ενάντια σε τραυματισμό στα καρδιομυοκύτταρα ενηλίκων κουνελιών

Ρύθμιση της οξύτητας και της απόπτωσης από τις SHP-1 και Bcl-2 πρωτεΐνες. Η υπερέκφραση της Bcl-2 στα MCF-7 κύτταρα αναχαιτίζει την προκαλούμενη από τους SST απόπτωση, αντίθετα προς την οξύτητα:

• αποτρέποντας την εξαρτώμενη από το p53 ενεργοποίηση της Bax πρωτεΐνης
• ανυψώνοντας το pHi ηρεμίας
• περιορίζοντας την προκαλούμενη από τους SST μείωση στο pHi

Σχέση pH – καρκίνου. Σε πείραμα μελετήθηκε η σχέση μεταξύ pHi και απόπτωσης λευχαιμικών κυττάρων

Βρέθηκε απόλυτη συσχέτιση μεταξύ pHi και κυτταρικών ποσοστών.

Εργασία που παρουσιάστηκε από τη φοιτήτρια Ιατρικής Μπέλμπα Παναγιώτα
στα πλαίσια του κατ'επιλογήν μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας
Υπεύθυνη μαθήματος : Ρωξάνη Αγγελοπούλου, Αναπληρώτρια Καθηγήτρια
Εργαστήριο Ιστολογίας και Εμβρυολογίας
Ιατρική Σχολή Πανεπιστημίου Αθηνών
Για περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να ανατρέξετε στον ιστότοπο του μαθήματος της Πειραματικής Εμβρυολογίας: http://www.med.uoa.gr/expembr/
Τελευταία αναθεώρηση : 1/5/2006