Biologi Sel: Autofagi dan Apoptosis

Jejas dan Kematian Sel

• Jejas sel ialah perubahan yang berlaku pada sel akibat kerosakan.
• Kematian sel ialah kesudahan bagi proses jejas sel.
• Jejas sel boleh berlaku secara reversibel atau irevesibel.

Apa itu Patologi?

• Patologi ialah ilmu yang mengkaji perubahan struktur, biokimia, dan fungsi sel, tisu, dan organ.
• Patologi mendasari kejadian penyakit.

Jenis Patologi

• Patologi Umum: Reaksi sel dan tisu bila mengalami trauma.
• Patologi Sistemik: Perubahan dan mekanisme yang mendasari penyakit pada sistem organ.

Proses Penyakit

• Etiologi: Faktor yang menyebabkan penyakit (genetik dan alam sekitar).
• Patogenesis: Urutan kejadian dari peringkat molekul, biokimia, dan selular yang mempengaruhi penyakit.
• Perubahan morfologi: Perubahan struktur dalam sel dan tisu yang menyebabkan ciri-ciri penyakit dan digunakan untuk diagnosis.
• Manifestasi klinik: Hasil akhir genetik, biokimia, dan perubahan struktur sel dan tisu, menimbulkan tanda dan simptom.

Jejas Sel

• Jejas sel boleh reversibel - sel dipulihkan
• Jejas sel boleh ireversibel - kematian sel

Jenis Kematian Sel

• Nekrosis: Kematian sel yang tidak teratur, menyebabkan kerosakan jaringan sekitar.
• Apoptosis: Kematian sel terprogram, terkawal dan teratur.

Ciri-ciri Nekrosis dan Apoptosis

Jenis-jenis Nekrosis

• Nekrosis koagulatif
• Nekrosis likuefaktif
• Nekrosis kaseosa
• Nekrosis fibrinoid
• Nekrosis lemak
• Nekrosis gangren

Patogenesis Nekrosis

• Iskemia (pengurangan bekalan darah ke tisu)
• Infeksi (jangkitan)
• Racun (toksin)

Apoptosis

• Kematian sel terprogram dan terkawal.
• Berfungsi untuk membuang sel yang tidak di perlukan atau sel yang rosak.
• Bergantung pada jalur intrinsik dan ekstrinsik.

Jalur Apoptosis

• Jalur intrinsik: laluan mitokondria yang membuang sel-sel yang rosak.
• Jalur ekstrinsik: mekanisme pensinyalan luaran untuk membuang sel yang rosak.

Ciri-ciri Apoptosis

• Pengecilan saiz sel
• Kondensasi kromatin
• Pembentukan vesikel kecil (blebs)
• Dihilangkan dengan cepat oleh fagositosis makrofagi tanpa inflamasi.
• Tidak menyebabkan kerosakan kepada tisu sekitar.

Penyebab Apoptosis

• Fisiologi: perkembangan embrio; penyelenggaraan homeostasis tisu; proses kebarangkalian sel; penuaan sel yang terprogram
• Patologi: kerosakan DNA, jangkitan virus, tekanan selular, penghambatan sintesis protein dan metabolisma

Faktor-faktor yang menyebabkan Kerusakan Sel

• Kekurangan oksigen (hipoksia/iskemia)
• Toksin (bahan kimia)
• Jangkitan
• Radiasi
• Kesalahan genetik
• Trauma fizikal
• Reaksi imun

Autophagi

• Mekanisme pertahanan dan pemulihan sel dengan mencerna komponen sendiri menggunakan lisosom.
• Terjadi pada keadaan kekurangan nutrisi sebagai mekanisme penyesuaian dan pembaikan sel.

Peranan Autophagi

• Memelihara sel dengan membina komponen selnya sendiri.
• Membaiki sel yang rosak dan mengurangkan tekanan selular.

Mekanisme Jejas Sel dan Kematian Sel

• Respon bergantung pada jenis jejas, jangka masa dan keterukarannya.
• Konsekuensinya akan bergantung kepada jenis sel, keadaan, dan faktor genetik.
• Jejas yang sama boleh memberi kesan berlainan kepada jenis sel yang berbeza.
• Berbagai gangguan luar dan dalam mempengaruhi selular dan mempengaruhi jalur biokimia.

Kerusakan Mitokondria

• Kerusakan mitokondria menyebabkan pengurangan ATP, pembentukan ROS, dan pecah mitokondria.
• Ini menyebabkan jejas sel dan kematian sel.

Kerusakan Membran Sel

• Kerosakan membran sel disebabkan oleh ROS, penurunan sintesis fosfolipid yang bergantung pada ketersediaan ATP, dan kerosakan sitoskeletal.

Kerusakan DNA

• Kerusakan DNA disebabkan oleh radiasi, ubat kemoterapi, ROS dan berlaku secara spontan dalam proses penuaan.
• Kegagalan pembaikan DNA menyebabkan aktivasi p53 yang memicu apoptosis.

Akumulasi Radikal Bebas Asal Oksigen

• Aktiviti sel yang normal menjana ROS yang berfungsi untuk menghalang jangkitan.
• ROS dimusnahkan melalui sistem enzimatik.
• Produksi dan penyingkiran ROS tidak seimbang, menyebabkan stress oksidatif.
• Stress oksidatif menyebabkan jejas sel dan kematian sel.

Pembentukan ROS

• Sel normal menghasilkan ROS kecil untuk tindakbalas redoks untuk menghasilkan tenaga.
• ROS dijana oleh mitokondria (reaksi reduksi oksigen).
• Leukosit fagosit boleh menghasilkan ROS untuk memusnahkan patogen.

Penghapusan ROS

• Peroksida dismutase dimusnahkan oleh ROS dan H202
• Katalase membantu mengurangkan H2O2
• Antioksidan (misalnya vitamin C dan E) berfungsi menghalang ROS.

Kesan Patologi ROS

• Peroksidasi Lipid Membran
• Tautan Silang dan Perubahan Lain
• Kerusakan DNA

Gangguan Homeostasis Ion Kalsium

• Kenaikan paras kalsium sitosolik menyebabkan pengaktifan enzim, kerosakan membran, dan kehilangan fungsi mitokondria.
• Ketidakseimbangan homeostasis menyebabkan stress dan kehilangan fungsi sel.

Retikulum Endoplasma yang Stres

• Kesalahan lipat protein yang berlaku dalam retikulum endoplasma menyebabkan stress.
• Sel yang tidak dapat mengatasi beban protein yang tidak terlipat akan menjalani apoptosis.

Hipoksia dan Iskemia

• Hipoksia ialah keadaan di mana oksigen tidak mencukupi untuk metabolisme aerob.
• Ichemia ialah keadaan kekurangan bekalan darah.
• Kedua keadaan itu menyebabkan pengurangan ATP, penumpukan asid laktik, dan jejas sel.
• Kerosakan sel akan semakin teruk jika bekalan oksigen dan darah tidak dipulihkan.

Adaptasi Sel

• Adaptasi sel ialah perubahan reversibel dalam saiz, jumlah, fenotip, aktiviti metabolik, atau fungsi sel dalam bertindak balas terhadap perubahan persekitarannya.
• Ada empat jenis utama adaptasi sel: hipertrofi, hiperplasia, atrofi, dan metaplasia.

Hipertrofi

• Peningkatan saiz sel dan organ secara keseluruhan disebabkan oleh sintesis protein tambahan.
• Contohnya: otot dan jantung semakin besar jika bekerja terlalu keras.

Hiperplasia

• Peningkatan jumlah sel dalam satu tisu atau organ.
• Contohnya: otot dan jantung semakin besar jika bekerja terlalu keras.

Atrofi

• Penurunan saiz sel disebabkan oleh pengurangan jumlah protein sel, pemusnahan lisosom komponen sel, dan penurunan sintesis protein.
• Contohnya: mengecilnya otot dan jantung apabila mereka tidak aktif.

Metaplasia

• Jenis adaptasi sel.
• Peralihan sel dari satu jenis ke satu lagi sebagai tindak balas stres kronik atau persekitaran.
• Contohnya: sel epitel skuamosa dalam kerongkong yang berubah menjadi kolumnar, seperti dalam Barrett's esophagus.

Akumulasi Intraselular

• Akumulasi bahan seperti lemak, kolesterol, protein, atau pigmen dalam tisu boleh berlaku disebabkan oleh pengeluaran berlebihan, ketidakmampuan degradasi, atau pengambilan bahan asing.
• Keadaan ini boleh menyebabkan jejas sel dan kematian.

Lipid (Steatosis)

• Akumulasi trigliserida dalam hepatosit.
• Berlaku disebabkan oleh gangguan metabolisme lipid.
• Contoh: alkohol, toksin, kekurangan nutrien, diabetes, obesiti, dan anoksia.

Akumulasi Kolesterol dan Ester Kolesterol

• Akumulasi kolesterol dan ester kolesterol berlaku di dalam tisu, terutamanya arteri, menyebabkan atherosklerosis.
• Sel buih dan lipid streaks terbentuk akibat pengumpulan kolesterol teroksidasi.

Akumulasi Protein

• Sel menghasilkan terlalu banyak protein daripada yang diperlukan atau tidak dapat mengeluarkannya dengan betul.
• Contoh: penyakit sel penyimpanan, agregat protein, dan penyakit amyloid.

Akumulasi Glikogen

• Akumulasi glikogen biasanya berlaku dalam keadaan penyakit seperti diabetes dan penyakit penyimpanan glikogen.
• Sel mengumpul glikogen dalam kuantiti yang berlebihan daripada yang diperlukan.

Akumulasi Pigmen

• Pigmen endogen terdiri daripada melanin, lipofuscin, dan hemosiderin.
• Pigmen eksogen adalah seperti karbon dan tatto.
• Akumulasi berlebihan boleh menyebabkan jejas sel.

Kalsifikasi Patologi

• Kalsifikasi patologi ialah pendepositan kalkum dalam tisu normal atau abnormal.
• Kalsifikasi distrofik berlaku pada tisu yang rosak atau mati, dan kalsifikasi metastatik berlaku pada tisu normal akibat hiperkalsemia.

Cellular Aging

• Merupakan proses kompleks yang melibatkan penurunan keupayaan sel untuk berfungsi dan bertahan dari masa ke masa.
• Menyebabkan peningkatan risiko penyakit berkaitan dengan usia.
• Berkaitan dengan kerosakan DNA, stress oksidatif, dan kekurangan nutrisi.
• Dipercayai berkaitan dengan pemendekan telomer dan aktivasi gen supresor.

Penuaan Selular

• Disertai dengan proses degeneratif dalam pelbagai sel.
• Ketahanan sel terhadap kerosakan berkurangan dari masa ke masa.
• Penuaan sel boleh berlaku disebabkan berkurangan bekalan nutrien dan stress oksidatif.

Kematian Sel

• Nekrosis: kematian sel yang tidak terkawal dan tidak teratur, menyebabkan kerosakan sel dan inflamasi
• Apoptosis: kematian sel berprogram dalam keadaan yang terkawal, tidak menimbulkan inflamasi

Uji pengetahuan anda tentang konsep autofagi dan apoptosis dalam konteks biologi sel. Kuiz ini mengkaji kesan toksin, penyakit berkaitan dengan disregulasi autofagi, serta perubahan morfologi dalam sel. Sesuai untuk pelajar yang ingin memahami mekanisme sel dan patologi penyakit.