Примеры апоптоза
Запрограммированная гибель клеток. Это естественный процесс гибели клеток и элиминации целых их клонов в ходе эмбрионального развития, гистогенеза и морфогенеза органов. В данном случае речь идёт о гибели клеток, не достигших состояния терминальной дифференцировки. Примером служит запрограммированная гибель нейробластов (от 25 до 75%) на определённых этапах развития мозга.
Дегенерация. При некоторых патологических состояниях наблюдается избирательная гибель клеток, например, в нервной системе при боковом амиотрофическом склерозе (болезни Шарко) и болезни Альцхаймера. Врождённая форма бокового амиотрофического склероза обусловлена мутацией гена Cu/Zn–супероксиддисмутазы 1. Продукт дефектного гена не способен ингибировать ИЛ1‑конвертирующий фермент. Образующийся при этом ИЛ1 воздействует на двигательные нейроны и вызывает их апоптоз.
Ликвидации аутоагрессивных T-клеток. Имеет место на определенных этапах развития тимуса, после завершеия иммунного ответа или устранения клеток, подвергшихся воздействию цитотоксических T-лимфоцитов.
Трансфекция. Внедрение в клетку нуклеиновой кислоты вируса (например, при вирусном гепатите, миокардите, энцефалите, СПИДе) нередко сопрвождается ее апоптозом.
Повреждение клетки. Воздействие на клетку агентов, повреждающих её, но не приводящих к некрозу (например, повышенной температуры, радиации, цитостатиков, гипоксии). Увеличение же интенсивности этих воздействий приводит к некрозу.
Опухолевый рост. А поптоз как правило выявляется и при формировании опухолевого узла и при его деструкции).
Механизм апоптоза
В процессе реализации апоптоза условно выделяют четыре стадии (рис. 5– 16).
Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 17 Стадии апоптоза»
Рис. 5–16. Стадии апоптоза.
Стадия инициации
На этой стадии информационные сигналы рецептируются клеткой. Патогенный агент либо сам является сигналом, либо обусловливает генерацию сигнала в клетке и его проведение к внутриклеточным регуляторным структурам и молекулам (рис. 5– 17).
Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 17 Апоптоз Стадия инициации»
Рис. 5–17. Апоптоз: стадия инициации.
Инициирующие апоптоз стимулы могут быть трансмембранными или внутриклеточными. Трансмембранные сигналы условно подразделяют на «отрицательные», «положительные» и «смешанные». «Отрицательным» сигналом считается отсутствие или прекращение воздействия на клетку биологически необходимого фактора (например, фактора роста или цитокина, регулирующих деление и созревание клетки; гормона, контролирующего развитие клетки).
В норме действие названных выше групп БАВ на мембранные рецепторы обеспечивает подавление программы гибели клеток и нормальную их жизнедеятельность. Напротив, их отсутствие или уменьшение эффектов «освобождает» программу апоптоза. Так, для нормальной жизнедеятельности ряда нейронов необходимо постоянное наличие нейротрофических факторов. Их устранение или снижение эффектов на нервные клетки может привести к включению программы смерти нейрона. «Положительные» непосредственно запускают программу апоптоза. Так, связывание ФНО-α (FasL) с его мембранным рецептором CD95 (Fas) активирует программу смерти клетки. «Смешанные» сигналы являются комбинацией воздействий сигналов первой и второй групп. Так, апоптозу подвергаются лимфоциты, простимулированные митогеном, но не проконтактировавшие с чужеродным Аг. Погибают и те лимфоциты, на которые воздействовал Аг, но не получившие других сигналов, например, митогенного или от HLA.
Среди внутриклеточных стимулов апоптоза наибольшее значение имеют избыток H+, свободных радикалов липидов и других веществ, повышенная температура, появление внутриклеточные вирусы и гормоны, реализующие свой эффект через ядерные рецепторы (например, глюкокортикоиды).
Стадия программирования
Стадия программирования (контроля и интеграции процессов апоптоза) представлена на рис. 5– 18).
Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 18 Апоптоз Стадия программирования»
Рис. 5–18. Апоптоз: стадия программирования.
На этой стадии специализированные белки либо реализуют сигнал к апоптозу путём активации исполнительной программы (её эффекторами являются цистеиновые протеазы – каспазы и эндонуклеазы), либо блокируют потенциально летальный сигнал.
Выделяют два (не исключающих друг друга) варианта реализации стадии программирования: 1. Путём прямой активации эффекторных каспаз и эндонуклеаз (минуя геном клетки) и 2. Опосредованной их активации через экспресию определенных генов.
Прямая передача сигнала осуществляется через адапторные белки, гранзимы и цитохром С В качестве адапторного белка выступает, например, каспаза–8. Так реализуют своё действие цитокины T-лимфоцитов–киллеров в отношении чужеродных клеток, ФНО и другие лиганды CD95. Цитохром C, выделяясь из митохондрий, вместе с белком Apaf–1 и каспазой–9 формирует комплекс активации (апоптосому) эффекторных каспаз. Каспаза–8 и каспаза–9 активируют эффекторные каспазы (например, каспазу–3), которые участвуют в протеолизе белков. Гранзимы, представляющие собой протеазы, выделяются цитотоксическими T-лимфоцитами. Протеазы могут проникать в клетки‑мишени через цитоплазматические поры, предварительно сформированные перфоринами. Гранзимы активируют аспартатспецифические цистеиновые протеазы клетки‑мишени, подвергающейся апоптозу. Прямая передача сигнала наблюдается обычно в безъядерных клетках, например, эритроцитах.
Опосредованная передача сигнала подразумевает репрессию генов, кодирующих ингибиторы апоптоза и экспрессию генов, кодирующих промоторы апоптоза. Белки‑ингибиторы апоптоза (например, продукты экспрессии антиапоптозных генов Bcl–2, Bcl‑XL) блокируют апоптоз (например, путём уменьшения проницаемости мембран митохондрий, тем самым уменьшая вероятность выхода в цитозоль одного из пусковых факторов апоптоза — цитохрома C). Белки‑промоторы апоптоза (например, белки, синтез которых контролируется генами Bad, Bax, антионкогенами Rb или p 53) активируют эффекторные каспазы и эндонуклеазы.
