Śmierć komórek nowotworowych. Udział reakcji fotodynamicznej w indukcji apoptozy… 45 Death of tumor cells. Photodynamic reaction in apoptosis induction in cancer cells Chwiłkowska A., Kulbacka J., Saczko J. Medical University of Wrocław, Poland, Department of Medical Biochemistry The main purpose of current anticancer methods is to initiate intra- cellular mechanisms leading to cell death (apoptosis or necrosis). The most required way of cell death is apoptosis. It is genetically caused process of active cell destruction. Cells undergo apoptosis without losing integrity, lysis, inflammation and damage of neigh- boring cells. There are formed apoptotic bodies from death cells. Apoptotic bodies are taken up by phagocytes and neighboring cells, which may also activate an anti-inflammatory response, at least in macrophages. There are three stages of apoptosis: decision, com- mitment and execution phase with inner and outer pathways. The significant role play cysteine proteases called caspases. Caspa- ses are proteolytically activated heterodimer enzymes. The casca- de of caspases play the key role in executive phase of apoptosis. However, p53 also is crucial in cell death. Is protein as a transcrip- tion factor can modulate gene expression coding proteins involved in apoptosis regulation. Photodynamic therapy (PDT) is a promising technique in anticancer therapies. It requires three crucial components for initiation of pho- todynamic reaction: a photosensitizer that selectively bounds with tumor cells; oxygen and a source of proper light for dye excitation. In many studies are shown that photosensitizers localized in mitochon- dria induced are apoptosis inductors, in contrast to these dyes loca- lized in lysosomes and cytoplasmatic membrane. Key words: apoptosis, caspases, p53, photodynamic therapy Pol. Merk. Lek., 2011, XXX, 175, 45 Śmierć komórek nowotworowych. Udział reakcji fotodynamicznej w indukcji apoptozy w komórkach nowotworowych AGNIESZKA CHWIŁKOWSKA, JULITA KULBACKA, JOLANTA SACZKO Akademia Medyczna we Wroclawiu, Katedra i Zaklad Biochemii Lekarskiej, kierownik: prof. dr hab. med. A. Gamian Śmierć komórek nowotworowych. Udział reakcji fotodynamicznej w indukcji apoptozy w komórkach nowotworowych Chwiłkowska A., Kulbacka J., Saczko J. Akademia Medyczna we Wrocławiu, Katedra i Zakład Biochemii Lekarskiej Celem stosowanych obecnie metod przeciwnowotworowych jest uruchomienie w komórkach nowotworowych mechanizmów prowa- dzących do ich śmierci. Do najkorzystniejszych sposobów umiera- nia komórek nowotworowych należy apoptoza. Jest ona genetycz- nie uwarunkowanym procesem aktywnej samodestrukcji komórki, zależnym od dopływu energii. W przebiegu apoptozy nie dochodzi do utraty integralności komórki i wywoływania zapalnego stanu. Z martwych komórek tworzą się ciałka apoptotyczne, które są fagocy- towane przez sąsiadujące komórki lub makrofagi. W przebiegu apop- tozy można wyróżnić trzy fazy: indukcji, egzekucji i degradacji. Szlaki inicjujące ten proces można podzielić na wewnątrz- i zewnątrzpochod- ne. Zasadniczą rolę w procesie apoptozy odgrywają proteazy cyste- inowe, zwane kaspazami, hydrolizujące wiązania peptydowe po reszcie kwasu asparaginowego znajdującego się od C-końca spe- cyficznych sekwencji czterech aminokwasów. Układ tych kaskado- wo aktywowanych enzymów jest uznawany obecnie za kluczowy element wykonawczy w procesie apoptozy. Istotną rolę odgrywa w nim białko p53. Jako czynnik transkrypcyjny moduluje ekspresję genów kodujących białka uczestniczące w regulacji między innymi tego właśnie procesu. Z terapią fotodynamiczną (photodynamic therapy – PDT) wiąże się duże nadzieje w walce z komórkami nowotworowymi. Wymaga ona użycia trzech podstawowych składników: fotouczulacza, który wią- że się selektywnie z tkankami nowotworowymi, tlenu oraz źródła światła emitującego fale odpowiednie do absorpcji zastosowanego barwnika. Wykazano, że fotouczulacze zlokalizowane w mitochon- driach są silnymi induktorami apoptozy w odróżnieniu od tych, które lokalizują się w lizosomach lub błonie cytoplazmatycznej. Slowa kluczowe: apoptoza, kaspazy, p53, terapia fotodynamiczna Pol. Merk. Lek., 2011, XXX, 175, 45 Komórka może umierać według trzech różnych schematów: na drodze apoptozy, autofagii i nekrozy. Za nieapoptotyczne rodzaje śmierci komórki uznano nekrozę i autofagię [12]. Apop- tozę i autofagię zaliczono do „programowanych” rodzajów śmierci komórek. Natomiast nekroza należy do procesów pa- sywnych [21]. Jest ona następstwem mechanicznego uszko- dzenia komórek i tkanek lub działania silnych czynników fi- zycznych oraz chemicznych, takich jak: zmiana temperatury, niedotlenienie czy ekspozycja na toksyny. Można wówczas obserwować pęcznienie całych komórek, a następnie ich pę- kanie i lizę. Na skutek tego zjawiska następuje masowa mi- gracja komórek układu immunologicznego do obszaru śmier- ci nekrotycznej, co wywołuje silną reakcję zapalną, mogącą spowodować uszkodzenie przyległych tkanek i narządów [24]. Apoptoza jest genetycznie uwarunkowanym procesem aktywnej samodestrukcji komórki, zależnym od dopływu ener- gii. Odgrywa ona ważną rolę w rozwoju i prawidłowym funk- cjonowaniu układu immunologicznego. Ponadto ma na celu eliminowanie z organizmu komórek zainfekowanych, uszko- dzonych lub zmutowanych. Może być indukowana przez wiele czynników, głównie uszkadzających DNA i zaburzających cykl komórkowy, takich jak: brak czynników wzrostowych, akty- wacja określonych receptorów błonowych, szok termiczny, stres oksydacyjny, leki, promienie jonizujące oraz inne czynni- ki toksyczne, w tym działanie PDT (photodynamic therapy) [19]. Podczas apoptozy dochodzi do zmian morfologicznych i biochemicznych, powodujących proteolityczną i nukleolitycz- ną degradację składników komórki. Cechą charakterystyczną tego procesu jest agregacja chromatyny, obkurczanie i zagęsz- czanie cytoplazmy oraz powstawanie ciałek apoptotycznych [1, 24]. W przebiegu apoptozy nie dochodzi do utraty integral- ności komórki, a tym samym do wywoływania stanu zapalne-