Apoptose, Weisheit der Entleerung

Der Herbst ist eine Jahreszeit der gefärbten Blätter. Die Bäume, die im Hochsommer noch mit ihren grünen Blättern prahlten und dichte Wälder bildeten, verändern nach und nach ihre Blattfarbe. Die gefärbten Blätter bieten einen letzten prächtigen Anblick mit all ihrer Kraft und werden zu Falllaub. Das fallende Laub sieht vielleicht einsam aus, aber die Bäume bereiten sich durch das Abwerfen der Blätter auf den kalten Winter vor, wenn sie nicht mehr genügend Wasser und Nährstoffe bekommen. Es ist auch eine Vorbereitung auf den kommenden Frühling, denn die Blätter machen Platz für neue Triebe.

Ein ähnlicher Vorgang wie das Fallen der Blätter im Herbst findet auch in unserem Körper statt. Es handelt sich um den programmierten Zelltod, die sogenannte Apoptose. Apoptose leitet sich von einem griechischen Wort ab, das das Verwelken und Fallen der grünen Blätter von Pflanzen oder das Fallen von Blütenblättern beschreibt. So wie ein Baum seine eigenen Blätter abwirft, um sich auf den Frühling vorzubereiten, wenn er neue Blätter treibt und blüht, ist die Apoptose der Prozess des programmierten Zelltods, bei dem sich die Zellen selbst abtöten, um dem Organismus als Ganzes zu nutzen.

Das Absterben von Zellen, das durch Umwelteinflüsse wie Verbrennungen und Quetschungen verursacht wird, ist von der Apoptose zu unterscheiden und wird als Nekrose bezeichnet. Apoptose kann mit dem Abfallen von Blättern verglichen werden, während Nekrose bedeutet, dass Blätter aufgrund von Wasser- oder Nährstoffmangel braun werden und absterben. Der verbrannte oder gequetschte Bereich der Haut ist der Ort, an dem die Nekrose der Zelle stattgefunden hat.

Apoptose und Nekrose unterscheiden sich deutlich im Prozess des Zelltods. Wenn in einer Zelle eine Nekrose auftritt, erhöhen die Umweltveränderungen die Differenz des osmotischen Drucks zwischen dem Inneren und dem Äußeren der Zelle. Dann strömt das extrazelluläre Wasser schnell ins Innere der Zelle, wodurch das Volumen der Zelle zunimmt und die Organellen anschwellen. Schließlich zerreißt die Zellmembran und stirbt ab. In diesem Fall werden die Substanzen im Inneren der Zelle freigesetzt und verursachen eine Entzündung, die auch die umliegenden Zellen schädigt.

Die Apoptose hingegen beginnt mit der Aktivierung bestimmter Proteine und Gene, die in den Zellen verborgen sind. Mit anderen Worten: Es handelt sich um einen Vorgang, bei dem die Vorrichtung im Inneren der Zelle ausgelöst wird, und dieses Programm ist in den Genen verankert. Zahlreiche Gene sind am programmierten Zelltod beteiligt, aber die wichtigste Rolle spielt das p53-Gen. Das p53-Gen, das auf dem 17. von 23 menschlichen Chromosomenpaaren liegt, schaltet die Apoptose ein, wenn die DNA einer Zelle schwer geschädigt ist.

Die Zelle wählt die Apoptose für das gesamte Individuum. Ausgehend von einer befruchteten Eizelle kann ein Körper durch wiederholte Proliferation und Differenzierung aufgebaut werden; und während der Entwicklung und Differenzierung von Geweben und Organen wird zu einem bestimmten Zeitpunkt eine bestimmte Anzahl von Zellen entfernt. Der Zelltod, der stattfindet, um überflüssige Teile zu entfernen, wird als programmierter Zelltod [PCD] bezeichnet. Zum Beispiel verschwindet der Schwanz, während sich eine Kaulquappe in einen Frosch verwandelt. Die Zellen, aus denen der Schwanz der Kaulquappe besteht, beginnen zu dem im Gen programmierten Zeitpunkt mit dem Prozess der Apoptose. So funktioniert es auch bei den menschlichen Fingern. Im Mutterleib sind die Hände und Füße eines Fötus ursprünglich rund geformt. Wenn jedoch die Zellen zwischen den Fingern und Zehen verschwinden, sind zehn Finger und zehn Zehen fertig.

Nicht nur die Opferung vorgespeicherter Zellen wie der Schwanz einer Kaulquappe, sondern auch das Phänomen, dass verletzte Zellen von selbst verschwinden, wird Apoptose genannt. Wenn eine Zelle schwer geschädigt ist und die Chance hat, sich in eine Krebszelle zu verwandeln, entscheidet sich die Zelle, sich selbst zu töten, um das Ganze zu schützen. Wenn eine Zelle durch Strahlung, Chemikalien oder ein Virus schwer geschädigt wird, führt die Zelle selbst den programmierten Zelltod durch, bevor sie die umliegenden Zellen schädigt.

Im Gegensatz zur Nekrose werden bei der Apoptose die Zellen abgebaut, die DNA im Zellkern regelmäßig durchtrennt und der Zellkern kondensiert. Dadurch soll vermieden werden, dass die umliegenden Zellen während des Sterbeprozesses so stark wie möglich geschädigt werden. Nützliche Stoffe werden in Zellmembrantaschen gespeichert und auf die umliegenden Zellen übertragen, während der Rest in kleinere Stücke zerfällt. Wenn die umliegenden Fresszellen die zersplitterten Zellfragmente auffressen, ist der Prozess abgeschlossen.

Einige Zellen, die Probleme mit der Apoptose haben, entwickeln sich jedoch zu Krebszellen. Eine Besonderheit von Krebszellen ist, dass sie sich abnormal vermehren. Während sich normale Zellen nur bis zu einem bestimmten Grad vermehren und dann nicht mehr weiterwachsen, vermehren sich Krebszellen ständig und verbrauchen den Sauerstoff und die Nährstoffe der Umgebung. Dies führt dazu, dass benachbarte normale Zellen keine Nährstoffe mehr erhalten und das Gewebe zerstört wird. Krebszellen töten normale Zellen in ihrer Umgebung ab und wandern manchmal in andere Teile des Körpers. Krebszellen hören nicht auf, sich zu vermehren, bis sie einem Menschen das Leben nehmen.

Wenn Zellen im Nährmedium gezüchtet werden, teilen sich normale Zellen bis zu 50 Mal und sterben dann durch Apoptose. Andererseits vermehren sich Krebszellen, die die Apoptose verloren haben, unbegrenzt, solange die Bedingungen erfüllt sind. HeLa, eine Zelllinie, die von Gebärmutterhalskrebszellen der vor 60 Jahren verstorbenen Henrietta Lacks abstammt, hat sich immer weiter vermehrt, sodass inzwischen schätzungsweise 50 Millionen Tonnen HeLa-Zellen gezüchtet wurden. Auf der Grundlage dieses Prinzips wird eine Behandlungsmethode untersucht, mit der die Apoptose in Krebszellen durch verschiedene Methoden wie Bestrahlung oder Chemotherapie gewaltsam herbeigeführt werden kann, um Krebszellen zu entfernen, die sich der Apoptose entziehen.

Wenn die Zellen, die entfernt werden müssen, weiter existieren, können keine Organe in ihrer intakten Form gebildet werden. Föten leiden dann unter Syndaktylie, bei der die Finger aneinander hängen, und Frösche müssen mit ihren Kaulquappenschwänzen leben. Das Blut wird mit roten Blutkörperchen überlaufen, die ihre Funktion verloren haben. Krebs, eine der am meisten gefürchteten Krankheiten des modernen Menschen, entsteht, wenn Zellen, die Teil des Körpers waren, den Apoptoseprozess verlieren und allmählich zu Krebszellen werden. Ohne Apoptose werden sich normale Zellen schließlich in Krebszellen verwandeln und uns das Leben nehmen. Versuchen wir nicht auch, uns an die Dinge zu klammern, die wir loswerden müssen? Es ist an der Zeit, die Weisheit der im menschlichen Körper programmierten Entleerung zu lernen.

​Quellenangabe

Obara Hideo, Tod von allem – Leben und Tod im Rückblick (auf Japanisch, 万物の死), übersetzt von Shin Yeong-jun, Academy Books, 2008

Park Sang-cheol, Ästhetik des Lebens – das Leben aus der Sicht eines Biochemikers (auf Koreanisch, 생명의 미학-어느 생화학자의 뜻으로 본 생명), Tree of Thoughts, 2009

Manfred Reitz, Die Chaos-Zellen: Die Chaos-Zellen: Biologie der Krebserkrankung, Hirzel, S., Verlag, 2006