Mùa thu là mùa của những chiếc lá được nhuộm màu. Cây cối khoe sắc lá xanh giữa mùa hè và rồi khiến những khu rừng rậm rạp thay màu lá từng chút một. Với tất cả sức lực của mình, những chiếc lá úa màu bày ra quang cảnh tuyệt đẹp cuối cùng rồi trở thành những chiếc lá rụng. Những chiếc lá rơi có thể trông hơi cô đơn, nhưng cây cối đang rụng lá để chuẩn bị cho mùa đông lạnh giá khi chúng không thể nhận đủ nước và chất dinh dưỡng. Đó cũng là sự chuẩn bị cho mùa xuân sắp tới vì lá rụng đi sẽ tạo ra không gian cho những chồi mới.
Một hành động tương tự như lá rơi vào mùa thu cũng đang diễn ra bên trong cơ thể chúng ta. Đó là việc các tế bào chết đi theo chương trình được thiết lập sẵn, gọi là chết tế bào theo chương trình. Chết tế bào theo chương trình (Apoptosis) có nguồn gốc từ một từ trong tiếng Hy Lạp mô tả những chiếc lá xanh tươi của cây cối khô héo và rụng xuống, hoặc những cánh hoa rơi rụng đi. Giống như một cái cây tự rụng lá để chuẩn bị cho mùa xuân ra những chiếc lá mới và nở hoa, chết tế bào theo chương trình là quá trình các tế bào chết đi theo chương trình lập sẵn, tức là tự tiêu hủy để mang lại lợi ích cho toàn bộ cơ thể sinh vật.
Sự chết của các tế bào do các yếu tố bên ngoài như bị bỏng và bầm tím gây ra khác với chết tế bào theo chương trình; nó được gọi là hoại tử. Chết tế bào theo chương trình có thể được so sánh với việc rụng lá, trong khi hoại tử giống như khi lá chuyển sang màu nâu do thiếu nước hoặc chất dinh dưỡng và chết. Vùng da bị bỏng hoặc bầm tím là nơi xảy ra hoại tử của tế bào.
Chết tế bào theo chương trình và hoại tử khác nhau về bản chất trong quá trình chết của tế bào. Khi hoại tử xảy ra trong tế bào, sự thay đổi của môi trường làm tăng sự chênh lệch áp suất thẩm thấu giữa bên trong và bên ngoài tế bào. Sau đó, nước ngoại bào chảy vào bên trong tế bào một cách nhanh chóng, làm tăng thể tích của tế bào và làm sưng các cơ quan. Cuối cùng, màng tế bào vỡ ra và chết đi. Khi điều này xảy ra, các chất bên trong tế bào sẽ bị lộ ra ngoài và gây ra tình trạng viêm nhiễm, làm tổn hại đến các tế bào xung quanh.
Mặt khác, chết tế bào theo chương trình bắt đầu với sự hoạt động của các protein và gen cụ thể ẩn bên trong tế bào. Nói cách khác, điều này xảy ra khi một thiết bị bên trong tế bào được kích hoạt và chương trình này đã được viết trong gen. Có vô số các gen tham gia vào chết tế bào theo chương trình, nhưng gen p53 đóng một vai trò quan trọng. Gen p53, nằm ở vị trí thứ 17 trong số 23 cặp nhiễm sắc thể của con người, bật chương trình chết tế bào khi ADN của tế bào bị hư hỏng nghiêm trọng.
Tế bào chọn cách chết tế bào theo chương trình vì lợi ích của toàn bộ cá thể. Bắt đầu từ một quả trứng đã thụ tinh, một cơ thể có thể được tạo ra bằng cách lặp đi lặp lại sự tăng sinh và biệt hóa; và trong quá trình phát triển và biệt hóa của các mô và cơ quan, một số lượng tế bào nhất định phải bị loại bỏ tại một thời điểm nhất định. Sự chết tế bào xảy ra để loại bỏ những phần không cần thiết được gọi là chết tế bào theo chương trình [PCD, Programmed Cell Death]. Ví dụ, cái đuôi biến mất khi một con nòng nọc biến thành một con ếch. Các tế bào tạo nên đuôi nòng nọc bắt đầu chương trình chết tế bào vào thời điểm thích hợp như đã được lập trình sẵn trong gen. Các ngón tay của con người cũng hoạt động theo cách này. Bên trong bụng mẹ, ban đầu bàn tay và bàn chân của thai nhi được hình thành ở dạng hình tròn. Tuy nhiên, khi các tế bào giữa các ngón tay và ngón chân biến mất, mười ngón tay và mười ngón chân được hoàn thiện.
Không chỉ có sự hy sinh của các tế bào dự trữ trước như đuôi của con nòng nọc mà hiện tượng các tế bào bị thương tự tiêu biến cũng được gọi là chết tế bào theo chương trình. Khi một tế bào bị tổn thương nghiêm trọng và có nguy cơ biến thành tế bào ung thư, tế bào đó sẽ chọn cách tự tiêu hủy để bảo vệ toàn bộ cơ thể. Khi một tế bào bị biến đổi nghiêm trọng bởi bức xạ, hóa chất hoặc vi rút, tế bào sẽ tự vận hành chương trình chết tế bào trước khi nó làm tổn thương các tế bào xung quanh.
Trong quá trình chết tế bào theo chương trình, không giống như hoại tử, các tế bào tự phá vỡ, ADN thường xuyên bị cắt bên trong nhân tế bào, và nhân cô đặc lại. Mục đích là để giảm thiểu tổn thương lên các tế bào xung quanh trong quá trình này. Các vật liệu hữu ích được lưu trữ trong các túi màng tế bào và được chuyển đến các tế bào xung quanh, phần còn lại được chia thành các mảnh nhỏ hơn. Khi các thực bào xung quanh ăn hết các mảnh tế bào bị phân nhỏ, quá trình được hoàn tất.
Tuy nhiên, một số tế bào gặp vấn đề với quá trình chết tế bào theo chương trình sẽ chuyển thành tế bào ung thư. Một điều độc đáo về các tế bào ung thư là chúng sinh sôi một cách bất thường. Trong khi các tế bào bình thường chỉ sinh sôi đến một mức nhất định thì sẽ không sinh sôi nữa, các tế bào ung thư lại sinh sôi nảy nở không ngừng, sử dụng hết ôxi và các chất dinh dưỡng xung quanh. Do đó, các tế bào bình thường liền kề chúng bị thiếu chất dinh dưỡng, gây ra sự phá hủy mô. Tế bào ung thư giết chết các tế bào bình thường xung quanh chúng, và đôi khi di chuyển đến các bộ phận khác của cơ thể. Tế bào ung thư không ngừng sinh sôi cho đến khi chúng cướp đi sinh mạng của người đó.
Khi tế bào được nuôi trong môi trường nuôi cấy, tế bào bình thường phân chia đến 50 lần và sau đó chết đi do hoạt động chết tế bào theo chương trình. Ngược lại, các tế bào ung thư mất đi quá trình chết tế bào theo chương trình hoàn toàn có thể sinh sôi nảy nở không giới hạn miễn là đủ điều kiện. HeLa, một dòng tế bào có nguồn gốc từ tế bào ung thư cổ tử cung lấy từ Henrietta Lacks, người đã chết cách đây 60 năm, đang phát triển và hiện nay ước tính có khoảng 50 triệu tấn tế bào HeLa đã được sinh ra. Dựa trên nguyên tắc này, một phương pháp điều trị nhằm gây ra sự chết tế bào theo chương trình trên các tế bào ung thư thông qua các phương pháp khác nhau như xạ trị hoặc hóa trị để loại bỏ các tế bào ung thư tránh quá trình tự chết đang được nghiên cứu.
Nếu các tế bào phải bị loại bỏ vẫn tiếp tục tồn tại, các cơ quan ở dạng nguyên vẹn sẽ không thể được hình thành. Bào thai sẽ bị tật liền ngón, tức là các ngón tay dính vào nhau, và ếch sẽ phải sống chung với đuôi nòng nọc của chúng. Máu sẽ tràn ra cùng với các tế bào hồng cầu đã mất chức năng. Ung thư, một trong những căn bệnh đáng sợ nhất của người hiện đại, xảy ra khi các tế bào từng là một phần của cơ thể mất đi cơ chế chết tế bào theo chương trình và dần trở thành tế bào ung thư. Nếu không có chết tế bào theo chương trình, các tế bào bình thường cuối cùng sẽ biến thành tế bào ung thư và lấy đi mạng sống của chúng ta. Chẳng phải chúng ta cũng đang cố bám víu vào những thứ mà chúng ta cần phải trút bỏ sao? Đã đến lúc cần học hỏi sự khôn ngoan của việc bài xuất được lập trình sẵn trong cơ thể con người.
- Tham khảo
- Obara Hideo, Sự chết của vạn vật – Nhìn lại về vấn đề sinh tử (tiếng Nhật: 万物の死), Shin Yeong Jun dịch, Sách học thuật, 2008
- Park Sang Cheol, Mỹ học về cuộc sống – Bản chất sự sống dưới góc nhìn của một nhà hóa sinh (tiếng Hàn: 생명의 미학-어느 생화학자의 뜻으로 본 생명), Cây suy tưởng, 2009
- Manfred Reitz, Các tế bào hỗn độn: Sinh học của ung thư (bằng tiếng Đức, Die Chaos-Zellen: Biologie der Krebserkrankung) Hirzel, S., Verlag, 2006