Актин – миозиндік жүйе

Актин мен миозин бірінші рет бұлшық ет клеткаларында байқалған қимыл жүйесіне жауапты белоктар. Қазіргі кезде барлық клеткаларда болатыны анықталды. Жіңішке актиндік «цитосүйектер», ал жуан миозиндік филаменттерді – «цитобұлшықеттер» деп атайды.

Актиндік филаменттер әдетте цитоплазманың бір шетінен екінші шетіне дейін созылып жататын плазмалық мембрананы бекітетін жіңішке шоғырларды құрайды.

Актиндік филамент қалыңдығы 6-7 нм шырмалған екі жіптен тұрады. Коллаген және кератин сияқты жіп тәрізді құрылымдардан актин жіптерінің айырмасы фибрилалық белоктардан емес, ұсақ белоктік глобулалардан (шардан) тұрады.

Актин бірнеше функциялық қызмет атқарады. Мысалы клетканың пішінін сақтау мен оның өзгеруіне, митозға, клеткалардың қозғалуына, цитоплазманың қозғалысына және т.б. қатысады.

Миозин өзінің құрылымы жағынан актиннен өзгешелеу. Миозин екі ауыр және екі-төрт жеңіл тізбектен тұратын ірі белок. Бұлшық ет талшықтарында миозин молекулалары жуан жіптер деп аталатын шоғырлар құрайды. Әртүрлі клеткалардан алынған миозиндер бір-біріне ұқсас болады. Сүтқоректілердің скелет еттерінде баяу және тез жиырылатын миозиндер деп аталған миозиндердің түрлері табылған. Бұлшық ет клеткаларының дамуының ертерек кезеңінде миозиннің жұп екі типі бірдей кездеседі. Кейін олар тез және баяу жиырылатын талшықтарға бөлінеді. Талшық бірнеше нейрондармен нервтелгенде баяу бұлшық ет қозғалыстарында баяу жиырылушы миозин басым болады.

Актин мен миозин өзара байланысып актомиозин кешенінен құрайды. Актин өз бойына жиыра алмайды. Оның жиырылуы үшін энергияны айналысқа тірейтін компонент болуы керек. Бұның міндетін миозин атқарады. Бұлшық ет жиырылуының реттелуін бақылайтын екі жүйе болады. Осы екі жүйеде миозиннің АТФ-азалық белсенділігі СА2+ иондарымен индукцияланады, Са2+ иондары жоқ ортада актин мен миозин әрекеттеспейді. Бұлшық ет клеткалары мен клеткалардың басқа типтерінде СА2+ иондары цитоплазмадан СА2+ насосының көмегімен шығарылады.

11-дәріс

Тақырыбы: Клетканың өлуі: некроз және апоптоз.

Мақсаты: Апоптоз түсінігімен, апоптоз және қартаюмен танысу.

Жоспар:

1. Апоптоз – бағдарланған клеткалы өлім.

2. «Іштей апоптоз»: жіберу факторлары және биологиялық ролі.

3. «Команда бойынша апоптоз»: жіберу факторлары және биологиялық ролі.

4. Апоптоз және некроз морфологиясы.

5. Цитоплазмалық протеазалар-каспазалар.

6. Эндонуклеазалар, олардың апоптоздағы ролі.

Апоптоз – бағдарланған клеткалы өлім. Апоптоз – бұл генетикалы бағдарланған, энергияны қолданумен өтетін, клетка өлімінің белсенді процесі. Бұл клеткалы өлімнің ерекше түрі.

Табиғат клетканы қорғану мен репарация механизмдерімен ғана емес, сонымен бірге өзін-өзі өлтіру немесе суицида механизмімен де қамдандырды.

Клетканың ескіруі катабиозға («ката» -төмен, «био»- өмір) және клетканың өліміне алып келеді. Клетка өлімі – бұл тіршілік әрекеті құбылысының жаңадан кері айналмайтын өсуге, көбеюге қабылетін жоғалтқан тоқтауы.

Клеткаларда өмір сүру ұзақтығы әртүрлі болады. Ұзақ өмір сүретін клеткалар бар, олар ерекше қызмет атқара отырып ағза өмірінің соңына дейін болады. Басқа клеткалар, белгілі міндетті орындауда пайда болады. Мысалы: метаморфоз кезінде, ит балық желбезектері мен құйрығын жоғалтады. Бұл мүшелер клеткаларының өмір сүру ұзақтығы белгіленіп бағдарланған.

Осындай клеткалардың жойылуына арнайы генетикалы бағдарланған клеткаішілік механизмдер белсенді роль атқарады.

Апоптоз – дегеніміз «қоңыр күз» деген мағынаны білдіреді. Апоптоз бағдарламасы келесі жағдайларда жіберілуі мүмкін:

«Іштей апоптоз»: жіберу факторлары және биологиялық ролі.

Клетканың халі нашарлағанда, немесе –«іштей апоптоз»;

«Негативті сигнализация» сырттан, ол клетка рецепторлары арқылы беріледі, немесе –«апоптоз-команда бойынша».

Іштей апоптоз кезінде –келесі механизмді жіберу мүмкін:

1. Хромосоманың әртүрлі зақымданулары (ДНҚ- үзілулері, ДНҚ- шыншырының тігілуі);

2. Липидтердің асқын тотығуы (ПОЛ) нәтижесінде, мембрананың клеткаішілік зақымдануы.

Бұл зақымданулар сыртқы факторлардан пайда болады: сәулелену, температураның өзгеруімен, химиялық қосылыстармен, азот оксидімен, радикалдармен. Осындай бұзылыстарды стресстер, клетка қоректенуінің бұзылысы жылдамдатуы мүмкін (мысалы: жас үлкейген сайын бас миында нейрондар азаяды).

Апоптоз – мұндай жағдайда Паркинсон ауруын туғызады. Сонымен, апоптоз дефекті клеткаларды жоюға бағытталған.

«Команда бойынша апоптоз»: жіберу факторлары және биологиялық ролі.

Апоптоз «команда» бойынша –

1. Бұндай апоптоз онтогенезбен байланысты:

1- жәндіктердің метаморфоз кезіндегі қуыршақ клеткасының жойылуы;

2- эмбриогенездегі хорданың (омыртқа) басталуы;

3- уылдырық шашқаннан кейінгі горбуша балығы мүшелерінің жылдам инволюциясы, өліммен аяқталады.

2. Иммунды жүйелердің пайда болуы және жұмыс істеуі.

3. Барлық қатардағы лимфоидты қан түзуші клеткалардың дамуы. Мұндай клетканың дамуы үшін кейбір цитокиндер қажет болады.

4. Әйелдердің репродуктивті жүйесінде:

- клеткалардың жойылуы (ооциттер, фолликулярлық клеткалар);

- сары дененің жойылуы;

- лактация тоқтағаннан кейінгі сүт безі лактоциттердің жойылуы.

Апоптоздың және некроздың морфологиясы.

Апоптоздың даму кезеңдері.

1. Хроматин конденсациясы және клеткалардың сығылысуы (цитоплазма конденсациясы салдарынан). Хроматин ядроның шетінде тығыз гомогенді масса түрінде орналасады. Цитоплазма көлемі азаяды, клетка өз түрін өзгертеді.

2. Ядро мен цитоплазма фрагментациясы (үзіктері), апоптозды денешіктің пайда болуы, ядро ядро қабықшасымен қоршалған және тығыз хроматин массадын тұратын фрагменттерге ыдырайды.

Клеткада терең өсінділер болады, қалақтар пайда болады, олар біртіндеп үзіледі және оларды апоптозды денелер деп атайды. Оларда ядролы фрагменттер немесе цитоплазма бөліктері болуы мүмкін.

Апоптоздық денешіктерді қоршайтын клеткалар фагоцитозы.

Апоптоздық денешіктерді фагоцитоздауға фагоциттер ғана емес, және де қоршайтын барлық клеткалар да қабылетті. Клеткалар апоптозды денені плазмолеммалар үстінің өзгеруі бойынша тани алады.

Некроз – бұл клетканың зақымдалуы кезінде, оның тіршілік ету жағдайының өзгеруі кезіндегі (қан ағымы бұзылысы) дамитын процесс. Осындай жағдайлар кезінде апоптоз механизмі жұмыс істемейді.

Некроз өте жылдам өтеді, мембрана бұзылады, оның өткізгіштігі бұзылады, клетка ісінеді, лизосома зақымдалған кезде клетканың автолизі басталады (өзін-өзі сіңіру). Қабыну процесстері басталуы мүмкін.

Цитоплазмалық протеазалар-каспазалар.

Ферменттер және апоптоз.

Каспазалар – бұл цитоплазмалық протеазалар. Каспазалар – аспарагин қышқылынан құралған пептидті байланыстарды үзіп тастауға қабылетті. Каспаз туыстасына 10 ферменттер кіреді, олар плазмолеммадан келетін, аралық көмекшілермен сигнал әсері арқасында (алғашқы болып каспад 8 белсенеді), бір-бірін белсендіруге қабылетті.

Каспаз активациясын митохондриядан алынған (олардың мембраналарының жоғары өткізгіштік кезінде) факторлар шақырады. Бұл протеазалар каспаза 9-ды белсендіреді. Каспаздың жұмыс істеуі үшін қажетті жағдайлар: клеткада каспазды ингибирлейтін ерекше ақуыздардың болмауы (апоптоз ингибиторлары).

Каспаз нысаналары болып:

1 – цитоплазмалық және ядролық ақуыздар (гистон Н1, ламина);

2 – репликация және репарация ферменттері (топоизомераза);

3 – реттеуші ақуыздар (клеткалық циклді бақылаушы);

4 – эндонуклеаз ингибиторлары.

Эндонуклеазалар, олардың апоптоздағы ролі.

Апоптоз кезінде эндонуклеазалар линкерлі аймақтарға әсер ете отырып ДНҚ-ны фрагменттерге (үлкен және ұсақ) бұзады.

Каспаз және эндонуклеаздан басқа, апоптозға мүмкіндік беретін клеткада күшті тотықтандырғыштар (окислителі) жинақталады, олар күшті клетка апоптозын тудырады (бұл азот оксидін (NO), супероксидті және гидроксидті радикалдардың, пероксинитриттің, нитриттердің, нитраттардың және т.б. жинақталуы).

Клеткада тотықтандырғыш стресс жүреді, оған мембраналар өте сезімтал, олардың өткізгіштігі бұзылады, апоптоздың басталу үшін өте маңызды.

Қалыпты клеткаларда антиоксидантты қорғаныс жүйесі әсер етеді (каталаза, супероксиддисмутаза, пероксидаза). Тотықтандырғыш стресс кезінде бұл ферменттер көп мөлшердегі тотықтандырғыштарға шамасы келмейді.

Сонымен, плазмолемманың өзгеруі апоптоздық денешіктің көрші клеткалармен жұтылуына мүмкіндік береді.

Дәріс

Тақырыбы: Бағаналы клеткалар. Олардың ашылу тарихы, анықтамасы, қасиеттері.

Мақсаты: Бағаналы клеткалар, олардың ашылу тарихы, анықтамасы, қасиеттерімен танысу.

Жоспар:

1. Бағаналы клеткалардың сипаттамасы.

2. Бағаналы клеткалардың ашылу тарихы.

3. Бағаналы клеткалардың алынуы және жіктелуі.

4. Бағаналы клеткалардың қолданылуы және оларды пайдаланудағы туындайтын мәселелер.

5. Гемопоэтикалық бағаналық клеткалар, оның гемапоэздегі ролі.

 

1. Бағаналы клеткалардың сипаттамасы. Бағаналы клеткалар (стволовые клетки); (cytos trunci; лат. truncus — бағана, діңгек; грек, kytos — клетка) - маманданбаған, сирек бөліну арқылы сан тұрақтылығы өздігінен реттеліп отыратын жас клеткалар популяциясы. Бұл клеткалардың ұрпақтары белгілі бір микроортада әртүрлі бағытта жетіліп, бір-бірінен құрылыс айырмашылықтары бойынша ажырап, әртүрлі клеткаларға айналады.

Жануарлар эмбриогенезінде діңгекті клеткалар сарыуыз қапшығының қабырғасындағы мезенхима клеткаларынан дамып жетіліп, көпмүмкіндікті (полипотентті) клеткаларға айналады. Діңгекті клеткалар — жануарлар организмінің жасына қарамастан, әр уақытта бөлінуге қабілеттілігін жоғалтпайды, яғни бөлінуге бейім; бірнеше бағытта жетіліп, ұрпақтары әр- түрлі клеткаларға айналады. Діңгекті клеткалардан сүйектің қызыл кемігінде қанның әртүрлі клеткалары дамиды. Лимфоциттер — сүйек кемігінен басқа қан жасау мүшелеріне өтіп, көбейіп, маманданып, эффекторлы клеткаларға айналады. Діңгекті клеткаларға қан капиллярларының (қылтамырлардың) адвентициальды клеткалары да жатады.

Бағаналы клеткалар-ассиметриялы түрде бөлінеді. Жаңадан пайда болған клеткалар жаңа ортаға тән қасеиттерге ие болады. Ал бағаналы клеткалар өздерінің бағаналық қасиеттерін сақтап қалады.

Бағаналық клеткалардың көбі жілік майында болады. Аздаған мөлшері барлық ағзалар мен ұлпаларда болады. Барлық бағаналы клеткалардың бастауы-зигота. Бағаналы клеткалардың немісше атауы Stamzelle. Алғашқы атауы бағаналы клетка түсінігі де осылай аталды.

Бағаналы клеткалардың ашылу тарихы.

1909ж. 1-маусымда Германия астанасы Берлин қаласы өткен Гемогологтар қауымының отырысында Германияда жұмыс жасап жүрген орыстың гистолог ғалымы Александр Максимов бағаналы клеткалардың бар екендігін айтты. Бағаналы клеткалар түсінігі де сол кезде пайда болды.

Қан түзілу процессін зерттей отырып, Маскимов қанның жаңаруы жай клеткалық бөлуден ерекшеленетінін анықтады. Сонымен қатар, ол сүйек кемігінде басты қызметі бөліну болып келетін клеткаларды тапты. әр клетка бөлінуі нәтижесінде 2клетка пайда болады: біреуі қан клеткасы болады, екіншісі өсіп қайта бөлінеді. Олардың бөлініп көбеюі көз алдымызға діңгек пен одан шығып жатқан бұтақты елестетеді. Сондықтан да осы клеткаларды бағаналы немесе діңгек клеткалар деп атаған. Кейін 1960 жылдары Канадалық Торонто университеттінің цитологтары Джеймс Тил мен Эрнест Мак Купок бағаналы клеткалардың бар екендігін дәлелдеді.

60-жылдары Кеңестік гематолог Александр Фриденштейн сүйек кемігінде қан түзуші бағаналы клеткадан өзге де клеткалар кездесетіндігін анықтады. Ол клетка организмде болатын барлық 230 түрлі клеткаларға бастама беретіндігін де дәлелдеді. Зерттеулер оргнаизмге енген бұл клетка қанмен таралып жөндеуді қажет ететін мүшені тауып барып қалпына келтіретіндігін көрсетті. Ең жақсы нәтижелер бұлшықет, шеміршек, сүйек ұлпаларын жаңартуда байқалды.

1992 жылы американдық иммунобиолог, профессор Девид Харрис әлемде бірінші болып өз ұлының кіндік қанынан алынған бағаналы клеткалар жинағын (коллекция) қатырып, сақтады. Нәтижесінде Харрисон әлемдегі ең ірі кіндік қан сақтайтын банктің иесі болды.

1981ж.алғаш рет ағылшын биологтары Мартин Эванс пен Матью Кауфманн дифференцияланбаған (жаңа ортаға бейімделмеген) эмбриональды бағаналы клеткаларды бөліп алды. Сол жылы дәл сол зерттеуді американдық Гейл Мартин де жасады. Оның зерттеуінің қорытыныдысы Мартин Эванс пен Матью Кауфманмен бірдей болды. Ол да эмбриональді бағаналы клетканы бөліп алды.

1998жылы Д. Томпсон мен Д. Герхарт өлмейтін эмбриональды клеткаларды тапты. Биология саласындағы эмбриональды бағаналы клеткалардың ашылуы өте маңызды ашылудың біріне жатады. Бағаналы клеткалар барлық типтегі клеткалардың қасиеттерін сіңіріп, олардың қызметін атқара алатын болғандықтан медицинада қолданады.

90 жылдырдың соңында әлемнің түрлі медициналық орталықтары сүйек кемігі мен кіндік қаннан алынған бағаналы клетка трансплантациясын жүргізді. Алайда ресми бағаналы клеткалардың ашылуын 1998 жыл деп санайды. Осы жылы америкалық ғалымдар Джеймс Томсон мен Джон Беккер адам эмбрионына бағаналы клеткаларды бөліп алып, оны арнайы қоректік ортада өсіріп, ең бастысы өз жаңалықтарын патенттеп алған болатын.

Бағаналы клеткалардың алынуы және жіктелуі.

Қазіргі кезде бағаналық клеткалар деп – пісіп-жетілмеген немесе дифференцияланбаған (бөлшектерге бөлінбеген) клеткаларды айтады, олар ұқсас клеткалар жасап шығаруға қабілетті.

Бағаналық клеткалардың қайта жаңаруы көптеген генерация (бір түрден, бір тұқымнан таралу) кезеңінде жүреді, нәтижесінде клетка клеткалары едәуір көбейеді. Бірақ бағаналық клеткалар ұзақ уақыт арнайы сигналдармен «оятқанша» «ұйқы» күйінде болады.

Дифференциялану қабілетіне байланысты бағаналық клеткалардың 3 негізгі түрі болады:

• Потипотентті бағаналық клеткалар - олар ағзаны түзетін тіңдер мен клеткалардың түрлі типтерін түзеді. Оған ұрықтанған жұмыртқа немесе зигота және екі кезектескен клетка генерацияларын жатады.

• Плюрипотентті бағаналық клеткалар – ағзаны құрайтын барлық клеткаларды құрамайды, тек көпшілігін жасап шығарады. Оған эмбриональды және фетальды бағаналық клеткаларды жатады.

• Мультипотентті бағаналық клеткалар – кейбір бағыттағы аз дифференцияланатын клеткалар типтерін жасайды. Мысалы: сүйек кемігінің гемопоэтикалық және мезенхимальды бағаналық клеткалары.

Бұл қатып калған жіктелу емес. Шынында, плюрипотентті және мультипотентті бағаналық клеткалар өзгешілігі жөнінде көптеген мәліметтер анықталды. Бағаналық клеткалардың потенттілігі арнайы клеткалық типтің дифференциялануына бағытталған генетикалық бағдарламаның қосылуына микроайналымдарының шарттарымен өзгереді.

Эмбриональды бағаналық клеткалар - аналық клетканың шартында өте тығыз бірлескен ұрықтануы нәтижесінде түзіледі. Олар эмбриональды бағаналық клеткалар ретінде бластула стадиясында эмбрионнан өндіретін ішкі қабатын түзеді. Қазіргі кезде әлемде бірнеше оңдаған эмбриональды бағаналық клеткалар түрлері алынған. Осы клеткалар арнайы шарттар бойынша түрлі клетка типтерін береді.

Фетальды бағаналы клеткалар – аборт жасалған ұрықтан алынатын арнайы клетка типі болып табылады. Ол ұрықтың дамуында дененің түрлі мүшесінде айналып кетуі мүмкін. Дегенмен фетальды бағаналық клеткалармен зерттеулер жүргізу осы кезге дейін бірнеше типтерімен шектеледі. Олар нейрон - бағаналық клеткалар, ұйқы безінің негізін салушы клеткалар мен гермальды клеткалар.

Ересек адамдардың бағаналық клеткалары - дифференцияланбаған клеткалар. Олар ағзаның бүкіл өмірінде денеде жаңарып отырады немесе өздері тұрған тіндер типіне маманданады.

Ересектердің бағаналық клеткаларының көздері - сүйек кемігі, қан, көз, бас миы, қанқа бұлшықеттері, тіс, бауыр, тері, асқазан-ішек жолы, қабырғасының ішкі қабаты және ұйқы безі.

Зерттеулерге қарағанда ересектер бағаналық клеткаларының бір бөлігі ғана мультипотентті екені анықталады.

Мысалы, сүйек миының стромалық мезенхимальды бағаналы клеткалары шартында бас миы клеткасының 3 негізгі түрін ажыратады, олар: эпителий клеткалары, қанқа бұлшықеттері, кардиомиоциттер.

Бағаналы клеткалардың қолданылуы және оларды пайдаланудағы туындайтын мәселелер. Ең бірінші бағаналы клеткалар трансплантациясы сүйек кемігінің гемопоетикалық клеткаларынан басталған. Ол осыдан 20 жыл бұрын жасарту мақсатында жасалған, яғни касметологияда бастау алған. Қазір гемопоетикалық бағаналы клеткалар басқа да ауруларды емдеуге қолданылады. Мысалы: қан жүйесінің қатерлі ісіктері (балалардағы лейкоздың кейбір формалары). Қазіргі гематология жүзден аса ауруларды гемопоетикалық бағаналы клеткалардың транплантациясысыз жасай алмайды. Ақырғы жылдары гемопоетикалық бағаналы клеткалар аутоимунды ауруларды, бүйрек және сүт безі қатерлі ісіктерін, ревматоидты арттрит, Крон ауруы, жайылмалы склероз, артрит ауруларын тұрақты сауығуға дейін емдейді.

Сүйек кемігінің стромалық (мезенхималық) бағаналы клеткалары ортапедиялық клиникада қолданылады. Негізгі көрсеткіштері - сынған сүйек ақауларын, бұзылған буын шеміршегінің қалпына келуін қамтамасыз етеді.

Мезенхимальді бағаналы клеткалар кардиохирургиялық клиникада белсенді орын алады. Инфарктан кейін бұзылған кардиомиоциттерді қалпына келтіреді. Гемопоэтикалық бағаналық клеткалар, оның гемапоэздегі ролі.

Ересек бағаналық клеткаларды болашақта терапиялық қолданудың оптимистік болжамдары сүйек миының трансплантациясның тарихи жетістіктеріне байланысты. Сүйек миының трансплантациясы қолдану лейкемиямен ауыратындардың тірі қалуын арттыру, туа біткен қан бұзылыстары иммундық жүйе ауруларында үлкен маңызы бар.

Гемопоэтикалық бағаналық клеткалардың сүйек миының қалыпты қызметін қалпына келтірудегі рөлін алғаш рет 40 жылдай бұрын Тилл мен Мак Кулох дәлелдеді.

Гемопоэтикалық бағаналық клеткалардың екі сипаттамасы бар:

• Бағаналық клеткалардың қосымша өздігінен жаңару арқылы өндіреді.

• Негізін салушы клеткалардың құрылуымен диффференциялауға «міндетті».

Соңғы қасиеті сүйек миының трансплантациясының негізгі идеологиясын құрайды.

Гемопоэтинді бағаналық клеткаларды жүрек ауруларында қолдану.

Жүрек ауруларын емдеудің қазіргі кездегі әдістері қауіп-қатер факторынан сақтандыру, ұзақ медикаментозды терапиядан (антиагреганттар, в-блокаторлар, АПТ ингиторлары және т.б) хирургиялық емдеуден (баллонды дилатация, тарылту, жасанды жел айдағыш және жүрек трансплантациясы) тұрады.

Бірақ, жүрек трансплантациясына мұқтаж он адамның ішінде біреуі ғана сәйкес донор таба алады. Ал, көптеген дамыған елдерде ересек жастағы адамдардағы жүректің ишемиялық ауруы мүгедектікке ұшырап, өлімнің жоғары болуының негізгі себебі болып отыр. Ең тиімді перспективалық емдеу әдіс медицинаның жаңа саласы регенеративті және клеткалық қалпына-келтіру терапиясы болып табылады. Жүрек ауруларындағы жоғары летальділік – миокардтың регенерацияға қабілетсіздігі.

Некрозға ұшыраған немесе зақымдалған клеткалардың орнын дәнекер тіні басады, ол миокард қызметінің бірте-бірте жоғалуына, жүректің жиырылғыштық қасиетінің төмендеуіне және жүрек жетіспеушілігінің қалыптасуына әкеліп соқтырады.

Жүректің ишемиялық ауруын консервативті емдеу тек симптоматикалық әдіс болып қалады. Мұндай жағдайда емдеудің ең тиімді әдісі жүректі ауыстыру болып табылады. Бірақ, соңғы жылдары ағзаға сәйкес донордың тапшылығына байланысты әлемде кардиотрансплантация операциясы азаюда.

Сол себепті Батыс Европа елдерінде гемопоэтинді бағаналық клеткаларды ГБЖ трансплантациялаудың клиникалық мүмкіндіктеріне қызығушылық жоғарылады. Көп жағдайда экономикалық дамыған елдерде 2000 жылғы 1 млн халық арасында 400-ге жуық операция жасалды. Батыс Европаның, Австралияның, Жапонияның, Қытайдың 90-нан аса орталықтары бағаналық клеткалар мен миының трансплантациясын зерттейтін Еуропалық топ құрамына енді. Еуропалық тіркеу мәліметтері бойынша склероз, қызыл жегі, миастения, ревматоидты артрит, жүйелік васкулит, Крон ауруы т.б сияқты ауыр науқастарға ГБЖ-ды қондыру ойдағыдай табысты жүргізілді. ГБЖ-ды жүрек-қантамырлар ауруларында трансплантациялау жөнінде аздаған мәліметтер сыры ашылған. Бірақ бұл әдісті әрі қарай медицинада қолданып дамыту үшін көптеген қызықты экспериментальды және клиникалық мәліметтер қоры жиналды.

Миокард инфарктісінде зақымдалған миокардты ГБЖ-мен қайта қалпына келтіруді жануарларға тәжірибеде жасау арқылы АҚШ-тың Ұлттық Денсаулық Институты зерттеді.

Эмбриональді бағаналық клеткалардың негізгі мақсаты - ағзадан тыс егу арқылы эммбриональдық бағаналық клеткаларды инсулин өндіретін ұйқы безінің бета-клеткаларына дифференциялау технолгиясын жасап шығару. Бұл клеткалар қант диабетін емдеуге қажет.

Бағаналы клеткаларды қолданудағы туындайтын мәселелер.

- Эмбриондық бағаналы клеткалар даму барысында кез келген клетка түріне маманданып, өзгере алады;

Эмбриондық бағаналы клеткалар шексіз көбейе алады және де олар ересек ағзаның арнайы химиялық командаларын ұғынып, қабылдай алмайды, себебі ол командаларды беретін бластоцистада ондай құрылғы жоқ;

- Ағзаға бұндай клеткаларды енгізу түрлі қатерлі ісік ауруларына немесе тератомалардың пайда болуына әкеп соқтырады;

- Трансплантациядағы бағаналы клеткаларды қолданудағы басты мәселе, олардың реципиент клеткалармен иммундық сәйкестікте болу-болмауы;

- Бағаналы клеткаларды қолданудағы этикалық мәселелердің туындауы.

- Бағаналы клеткаларды зерттеуде ғалымдардың жеткен жетістіктері.

- Бағаналы клеткаларды қолданудағы қойылатын талаптар:

- Бағаналы клеткалардың саны қол жетімді мөлшерде болу қажет;

- Бағаналы клеткалардың дифференциациясы бағытты түрде жүруі қажет;

- Бағаналы клеткалар реципиент ағзада өмір сүре алуы қажет;

- Трансплантациялаудан кейін бағаналы клеткалар реципиент клеткада мамандана алу қажет;

- Трансплантация кезінде реципиент клеткаға ешқандай зақым келмеуі тиіс.

 

Дәріс.

Тақырыбы: Клеткааралық сигнализация және оны жүзеге асыратын жолдары

Мақсаты:

Жоспар:

1. Фосфорлену және клеткалық сигнализация.

2. Клеткаға сигналды берудің негізгі этаптары.

3. Дефосфорленудің ролі.

4. Екінші мессенджерлер және олардың молекулярлық сигналдың үдеуіндегі ролі.

5. Клеткаларға сигналдық молекулаларды жеткізу жолдары.

6. Химиялық сигнализацияның типтері.

Фосфорлену және клеткалық сигнализация.

Клеткаға сыртқы биомолекулярлық сигналдарды беру жолдары және клетканың жауап беру механизмдері.

Клетка жиі өзіне тән ерекше сигнал жауабына молекулярлы каскадты механизмді жібереді, ол биохимиялық жауап кезінде интегративті жол жүзеге асырылады.

Эукариот клеткалары ақпараттық сигналдарды тасымалдайтын көптеген молекулалармен байланысады, ал сигналдарды беру процесстері жалпы бірдей, әрбір нақты жағдайда клетканың жауап беруге мүмкіншілігі болады. Соның ішінде көбірек белгілілері бұл:

Экзогенді сигналды молекулалар –гормондар (стероидты, пептидті).

Ферментативтік реакциялардың клеткаішілік каскадтары жиі сигналдық молекулалардың түріне байланысты емес.

Клеткалы жауаптың ерекшелігі рецептор түрімен анықталынады, өйткені клеткаларда рецепторлар жиынтығы бар, олар орналасады:

1- клеткада,

2-цитозолде,

3-ядрода.

Олар біріншіден ерекше сигналдарды алу үшін, екіншіден клеткалы жауапты шақыратын каскадтық ферментативтік реакцияларды жіберу үшін қызмет атқарады.

Клеткаға сигналды берудің негізгі этаптары.

Сигналды берудің жалпы кестесінің 5 негізгі этаптары бар.

Сигналды берудің бұзылуы әрбір этапта болуы мүмкін, ол ауруларға және патологиялық процесстерге әкеледі.

1 этап – лигандалармен байланысуы- (лиганд-байланысу, мысалы: рецептор+дәрі-дәрмек, немесе + антидене).

2 этап – рецептор активациясы.

3 этап – сигналды қайта жасау.

4 этап- эффектор активациясы.

5 этап – сигналдың әлсіреу.

2. Клеткалы сигнализация.

Дефосфорленудің ролі.

Фосфорлену және дефосфорлену – клетка ішілік сигналды берудегі негізгі механиздері. Бұл процесстерге екі түрлі ферменттер қатысады – ол киназалар және фосфатазалар. Олар сигналдық процесстерде маңызды роль атқарады.

Фосфорлену және дефосфорлену –бұл қайтымды пайда болатын және фосфатты эфирлі байланыстардың гидролизі. Биологиялық мембрананың құрылуына трансляцияда, генетикалық материалдың пайда болуына маңызы зор.

Фосфорленудің мәні

Фосфорлену – сигналды беру процессінде негізгі 2 - қызметті атқарады:

1- ақуыздардың конформациясының өзгеруі жәнеферменттердің активациясы.

ақуыз молекулаларындағы қосылысу бөліктерін жасайды, яғни белсенденген элементтермен бірлесетін жаңа ақуыздарды тартады, уақытша клеткаішілік берушілердің пайда болуына әкеледі.

Дефосфорленудің мәні

Кейде фосфатты алып тастау сигналды өшіргеннен кейін немесе сигналды жолдардың активациясынан кейін жүреді.

Екінші мессенджерлер және олардың молекулярлық сигналдың үдеуіндегі ролі.

Екіншілік (қосымша) мессенджерлер (тасымалдаушылар) – бұл кішкентай молекулалар, рецептор активациясына жауап беруде, толып жатқан көп және жылдам клеткада синтезделінеді, және молекулярлық сигналдың күшеюі үшін қызмет атқарады.

Бес қосымша мессенджерлер бар, клеткаішілік сигнализация процесінде үлкен маңызды роль атқарады.

1 – циклдік аденозинмонофосфат (сАМР)

2 – циклдік гуанозинмонофосфат (сGМР)

3 – диацилглицеролтрифосфат (DАG)

4 – инозитолтрифосфат (УР3)

5 – кальций (Са)

Клеткаларға сигналдық молекулаларды жеткізу жолдары (тәсілдері).

Эндокринді механизм – клеткааралық сигнализацияның көбірек зерттелінген тәсілі (гормон – эндокриндік бездерде синтезделінеді және қан ағынымен нысаналы-клеткаларға тасымалданылады).

Паракринді механизм – клеткалар сигналды молекулаларды жасап шығарады, олар сол ұлпалардағы жақын көрші клеткаларды белсендіреді.

Сигналды молекулалар қан ағынына түспейді. Бұл жараның жазыла бастауы, ұлпаның қайта қалпына келуі, эмбрионның даму процесстеріндегі сигналды берудің негізгі тәсілі болып табылады.

Аутокринді механизм – бұл жергілікті (локалді) қатынас –шектелген сигналдарға жауап механизмі. Клетка өзіне меншікті сигналға жауап береді: ол сигналды молекуланы жасап шығарады, және нақ осы лигандаға жауап беру үшін қажетті, өзінің беткейінде рецепторлары болады.

Юкстакриндік сигналды жүйе – клетканың жапсырылу процесіне қатысады (қан клеткалары бір-біріне, немесе қабыну кезінде тамыр жүйесінің клеткаларына).

Сигнал бір клеткадан екінші клеткаға адгезионды байланыстар арқылы берілуі мүмкін.

Клеткалық рецепторлардың қатысуымен болатын сигнализация

Ағзаның барлық клеткалары әрдайым әртүрлі ақпараттармен алмасады. Тек қажетті сигналды молекулаларды анықтауға, клеткада ерекше рецепторлар жиынтығы бар. Сөйтіп, клетка тек рецепторы бар сигналға ғана жауап береді.

Рецепторлар жиынтығы даму және дифференцирлену процесінде өзгеруі мүмкін. Кейбір клеткалар тірі қалу үшін сигнал қабылдауы қажет. Сигналды молекулалардың рецепторлармен байланысуының бұзылуы кезінде клеткалық өлім бағдарламасы жіберіледі.

Клеткалық сигнализациядағы азот оксидінің (NO) атқаратын маңызы.

Стенокардия кезінде нитроглицериннің әсері бұріннан белгілі, бірақ оның әсерінің механизмі 1990 жылдары оқып зерттелінді. Нитроглицерин жылдам азот оксидіне айналады, ол эндотелиальді және жұмсақ бұлшық ет клеткаларын әлсіретіп (босаңсытып), миокардта қан ағымын жақсартады.

Азот оксиді көптеген клеткаларда жасалынып шығады, бірақ оның қызмтеі 3-клетка категориясында көрінеді:

1-ші эндотелиальдік (эпителийді әлсіретеді);

2-ші орталық жүйке жүйесінде – нейрондар арасында сигналдарды беру;

3-ші иммунды жүйедегі клеткаларда – иммунды жауапқа қатысады.

Мобильді лигандалар және ядролы рецепторлар

Мембрана арқылы өтуге қабылетті және клеткадағы цитозольді немесе ядролы рецепторлармен байланысатын липофильді лигнадалар бар (бұл стероидты гормондар, витамин Д3, қалқанша безінің гормондары). Бұл лигандалар клетканың дамуын және дифференцировкасын, және клетканың, мүшенің метаболизмін реттейді.

Стероидтық гормондар рецепторлары цитоплазмада, иммунофилинді (hsp 56), жылу шок ақуызын (hsp 90) қосатын, ірі ақуызды шаперондар – комплексі құрамында болады.

Химиялық сигнализацияның типтері. Үш типі белгілі: дене клеткаларының көпшілігі локальды (жергілікті) химиялық медиатор болып табылатын бір немесе бірнеше сигналды заттар бөліп шығарады, олар өте тез бұзылып, сіңіріліп кететіндіктен тек жақын орналасқан клеткаларға әсер етіп қана үлгереді; маманданған эндокринді клеткалар гормондар бөліп шығарады. Гормондар қанға аралысып, нысана клеткаларға әсер етеді. Нысана-клеткалар организмнің әртүрлі бөлімдерінде кездесуі мүмкін; жүйке клеткалары өздерінің нысана-клеткалары арқылы маманданған жалғамалар (химиялық синапстар) жасайды және тек өте жақын қашықтықтағы клеткалармен әрекеттесетін, тек бір ғана нысана-клеткаға әсер ететін химиялық заттар – нейромедиаторлар бөліп шығарады.

Эндокринді және жүйке клеткалары химиялық сиганлизацияға арналған, олар жоғары сатыдағы жануарлардың денесін құрайтын миллиардтаған клеткалар белсенділігінің әр алуан түрлерін бірлесіп үйлестіріп тұрады.

Нерв клеткалары ақпаратты эндокринді клеткаларға қарағанда жылдам жеткізеді, олар сиганлдарды алыс қашықтыққа жеткізу үшін диффузия мен қан ағысына мұқтаж емес, сигнал нерв талшықтары арқылы электрлік импульстер түрінде жылдам өткізіледі. Тек нейромедиаторлар бөлініп шығатын нерв түйіндерінде бұл импульстар химиялық синапстарға айналады. Нейромедиатор нысана-клеткаларды микроскопиялық қысқа қашықтыққа бірнеше миллисекунд ішінде диффузиялық жолмен жекізеді. Қан ағысында гормондар өте қатты сұйылғанда және әдеттен тыс төмен концентрацияда әрекет етуі тиіс болған кезде, нейромедиаторлардың сұйылуы маңызды емес және олардың концентрациясы нысана-клетканың белгілі бөлімдерінде жоғары болуы да мүмкін.

Гипоталамус – эндокринді жүйенің негізгі реттеушісі. Мидың белгілі бөлімінде – гипоталамуста нерв жүйесі және эндокриндік жүйе физикалық және функционалдық жағынан бір-бірімен байланысады. Гипоталамус гипофиздің тура артында орналасқан және онымен гипофиз сабақшасы арқылы байланысқан. Гипоталамус өзінің негізгі қызметін нейрондар мен эндокринді клеткалардың ерекшеліктеріне бірдей ие клеткалар (олардың бір мезетте электрлік импульстерді өткізетін және қанға сигналдық молекулаларды бөліп шығаруға қабілетті өсінділері бар) көмегімен жүзеге асырады. Мұндай клеткаларды нейросекреторлы клеткалар деп атайды. Гипоталамустың нейросекреторлы клеткалары мидың жоғарғы бөлігінің нейрондарының қолдауы нәтижесінде гипофиз сабақшасының қан тамырларына белгілі пептидті гормон бөліп шығарады, ол гипофизбен басқа бір гормонның секрециясын ынталандырады немесе тежейді.

Гипоталамустың бақылауында болатын гипофиздің көпшілік гормондары қандай да бір басқа эндокринді безді ынталандырып (қолдап) қанға үшінші бір горсонның бөдініп шығыуына себеп болады. Олай болса, гипоталамус эндокринді жүйенің негізгі реттеушісі болып табылады.

Әртүрлі клеткалар бірдей химиялық сигналдарға әртүрлі жауап қайтарады. Клеткалардың белгілі клеткаішілік сиганлдық молекулаларға жауап қайтару қабілеті оларды молекулалармен байланыстыратын белок-рецепторлардың болуымен байланысты. Ересек жануарлардың көпшілік клеткалары қандай да бір қызмет атқаруға маманданған және олар барлық химиялық сигналдарға жауап беруге мүмкіндік беретін, осы қызметті іске асыратын және өңдейтін өзіндік рецепторлар жиынтығына ие.

Көпшілік химиялық сигналдардың нысана-клеткаларға әсер етуі ең ақырында онда жүріп жатқан белок синтезінің жылдамдығының немесе қасиетінің өзеруіне, не болмаса жаңа белоктардың синтезінің басталуыныа әкеледі. Әртүрлі нысана-клеткаларда сигналдық молекулалар жиі-жиі әртүрлі белоктармен жанасып, әртүрлі әсерлер көрсетеді. Ацетихолил қаңқа бұлшықеттері клеткаларының жиырылуын жылдамдатады, бірақ жүрек бұлшықеті клеткаларының жиырылу күші мен жиілігін баяулатады.

 

Дәріс

Тақырыбы: Генетикалық-модификацияланған клеткалардың медицина мен гендік терапияда қолданылуы.

Мақсаты: Генетикалық-модификацияланған клеткалардың медицина мен гендік терапияда қолданылу жолдарымен танысу.

Жоспар:

1. Гендік терапия.

2. Еx vivo гендік терапия.

3. In vivo гендік терапиясы.

4. Гендік терапияның ауруларды емдеуде қолданылуы.

 

Гендік терапия ауру адамның соматикалық немесе ұрықтық (алғашқы дамуы стадиясында) клеткасындағы кемістікті түзетумен байланыстырыла жүргізіледі. Бірақ мұндай емдеудің қиыншылығы — геннің жеткізілу механизмімен тығыз байланысты, яғни ген қажетті клеткаға дұрыс жеткізіліп, организмнің жұмыс істеу қабілеті жақсарып, оған ешқандай қауіп-қатер төнбеуі керек.

Қазіргі уақытта гендік терапия тұқым қуалайтын ауруларға бейім адамдарды, жұқпалы, тағыда басқа ауруларды емдеуде жиі қолданылады. Мысалы, меланома,гемофилия, анемия, гиперхолестеринемия, Паркинсон ауруы, Дюшени бұлшық ет дистрофиясы, атеросклероз.

ГТ екі түрлі жолмен жүргізілуі мүмкін:

1) ГТ ех vivo (ағзадан тыс) бұл жағдайда геннің қалыпты көшірмесі науқастан бөлініп алынған сомалық клеткаға енгізіледі. Түзетілген клеткалар өсіріліп, науқасқа трансфузия немесе трансплантация жолымен енгізіледі. Науқастың өзінің клеткасы алынғандықтан иммундық жүйе бұндай клеткаларды бөлмей, ыдыратпай қабылдайды. Клеткаға енгізілген қалыпты ген жетіспеген өнімді (ақуыз, фермент) синтездейді. Бұл әдіс бойынша жеке клетканың орнына, ұзақ мерзім тіршілік ететін клеткалар жиынтығы бүкіл ағзамен бірігіп, нысана ретінде пайдаланылады. Мысалы, бағаналы клеткалар.