Под термином «апоптоз» следует понимать физиологический процесс гибели клеток, который запускается в ответ на действие физиологических сигналов или обеспечивается включением особой генетической программы. Морфологически этот процесс характеризуется уплотнением хроматина, разделением ДНК на фрагменты и изменением структуры клеточной мембраны. В итоге клетка разрушается и фагоцитируется без признаков воспаления, что практически не влияет на окружающие ткани.
Биологическая роль
Запрограммированная гибель клетки играет важную роль в нормальной жизнедеятельности живых организмов, она обеспечивает:
- развитие в период эмбриогенеза;
- регуляцию численности клеток и их состава в зрелом организме;
- дифференцировку клеток;
- уничтожение старых клеток, прекращающих выполнять свои функции;
- гормональные перестройки;
- подавление опухолевого роста;
- выбраковку клеток с генетическими дефектами;
- элиминацию чужеродных агентов (вирусов, бактерий, грибов и др.).
Нарушение регуляции гибели клеток приводит к развитию:
- опухолей;
- аутоиммунных болезней;
- лимфопролиферативного синдрома;
- вирусных инфекций;
- СПИДа;
- нейродегенеративных заболеваний (болезнь Паркинсона, Альцгеймера);
- патологии крови (апластические анемии, тромбоцитопении).
Следует отметить, что при некоторых из них функция апоптоза снижена, а при других, наоборот, повышена.
- Считается, что подавление апоптоза имеет большое значение для прогрессирования опухолей. Раковые клетки могут приобретать устойчивость к нему за счет усиленной экспрессии антиапоптотических факторов или в результате мутаций в генах.
- Снижение апоптоза наблюдается при аутоиммунных процессах, когда аутоагрессивные Т-клетки не уничтожаются иммунной системой. Это приводит к повреждению собственных тканей организма.
- Усиление апоптоза также негативно сказывается на состоянии здоровья человека. С этим может быть связана усиленная гибель костномозговых клеток-предшественниц красного и белого кроветворного ростка, следствием которой является апластическая анемия.
Таким образом апоптоз выступает общим механизмом гибели клеток, как при физиологических, так и при патологических процессах.
Механизмы развития
Запрограммированная гибель клеток проходит с последовательной сменой 3 стадий:
- Индукторная.
- Эффекторная.
- Деградация.
На первой стадии происходит рецепция сигнала и начальные этапы его передачи. Это осуществляется с помощью рецепторного механизма под действием внешних факторов или путем внутренней активации.
Рецепторы, запускающие апоптоз, получили название рецепторов смерти. Они имеют внутри себя специальные домены, взаимодействие с которыми индуцирует особые внутриклеточные сигналы.
Внутренний путь активации этого процесса связан с изменениями, происходящими в митохондриях. Он чувствителен к недостатку факторов роста, гормонов или цитокинов. Также влиять на него может:
- гипоксия;
- переохлаждение;
- инвазия вирусов;
- облучение;
- свободные радикалы.
Все эти факторы способны вызывать перестройку внутренней мембраны митохондрий, в результате которой открываются поры и высвобождаются проапоптотические вещества. По своей структуре это белки, которые запускают каспазозависимый путь апоптоза и индуцируют разделение ДНК на фрагменты с конденсацией периферических участков хроматина.
В эффекторную стадию происходит активация главных ферментов апоптоза – каспаз. Они обладают протеолитической активностью и расщепляют белки по аспарагиновому остатку. В результате их деятельности в клетке происходит массивное разрушение белка и развиваются необратимые изменения.
На последней стадии реализуются основные механизмы гибели клетки. При этом активируется эндонуклеазы, деятельность которых приводит к деградации ДНК. После этого происходит реорганизация цитоскелета и преобразование клетки в апоптотические тельца, на поверхности которых появляются маркеры для фагоцитоза. На последнем этапе такие клетки поглощаются макрофагами.
Регуляция апоптоза
Каждый из механизмов апоптоза имеет свою регуляцию:
- Митохондриальный путь регулируется белками из семейства Bcl-2. Они влияют на проницаемость мембраны митохондрий и могут ослаблять или стимулировать апоптоз. Это осуществляется путем контроля высвобождения цитохрома С.
- Регуляция рецепторного механизма гибели клетки происходит путем контроля активности каспаз.
Апоптоз позволяет организму поддерживать физиологическое равновесие и противостоять различным внешним воздействиям. Так, каждый день в организме человека в результате запрограммированной гибели отмирают десятки миллиардов клеток, однако эти потери быстро компенсируются за счет клеточной пролиферации. Суммарная масса клеток, которые ежегодно подвергаются разрушению при апоптозе, равна массе тела человека.
(Пока оценок нет)
Загрузка...