Апоптоз. Определение понятия. Значение апоптоза и его виды (морфогенетический, гистогенетический, филогенетический)

Апоптоз. Определение понятия. Значение апоптоза и его виды (морфогенетический, гистогенетический, филогенетический)

Апоптоз – запрограммированная клеточная гибель, представляет собой активную форму гибели клетки многоклеточного организма, являющуюся результатом реализации её генетической программы в ответ на внешние или внутренние сигналы и требующую затрат энергии и синтеза макромолекул denovo.

Биологическое значение апоптоза заключается в поддержании внутреннего гомеостаза организма на клеточном, тканевом и системном уровнях.

Различают три категории автономного апоптоза (разрушение клеток на стадии эмбриогенеза): морфогенетический, гистогенетический и филогенетический.

Морфогенетический апоптоз участвует в разрушении различных тканевых зачатков, что обеспечивается:

• гибелью клеток в межпальцевых промежутках;

• гибелью клеток «избыточного» эпителия при слиянии нёбных отростков, когда формируется твердое нёбо;

• гибелью клеток в дорсальной части нервной трубки во время смыкания, что необходимо для достижения единства эпителия двух сторон нервной трубки и связанной с ними мезодермы.

Нарушение морфогенетического апоптоза в этих трех локализациях приводит, соответственно, к развитию синдактилии, расщеплению твердого нёба и spinabifida.

Гистогенетический апоптоз имеет место при дифференцировке тканей и органов, например, при гормонально-зависимой дифференцировке половых органов из тканевых зачатков. Так, клетками Сертоли в яичках плода мужского пола синтезируется гормон, который вызывает путем апоптоза регрессию протоков Мюллера, из которых у женщин формируются маточные трубы, матка и верхняя часть влагалища.

Филогенетический апоптоз участвует в удалении рудиментарных структур у эмбриона, например пронефроса.

 

Морфологические стадии апоптоза.

1. Первая стадия – преапоптоз. На этой стадии происходит уменьшение размеров клетки за счет ее сморщивания, возникают обратимые изменения в ядре (уплотнение хроматина и скопление его по периферии ядра). В случае воздействия некоторых специфических регуляторов апоптоз может быть остановлен, и клетка возобновит свою нормальную жизнедеятельность.

Ø Маргинация хроматина и появление вдавлений ядерной мембраны

2. Вторая стадия – собственно апоптоз. Внутри клетки происходят грубые изменения во всех ее органеллах, однако наиболее значимые превращения развиваются в ядре и на поверхности ее внешней мембраны. Клеточная мембрана теряет ворсинки и обычную складчатость, на ее поверхности формируются пузырьки – клетка как бы кипит, и в результате распадается на так называемые апоптические тельца, поглощаемые тканевыми макрофагами и/или соседними клетками. Морфологически определяемый процесс апоптоза занимает, как правило, от одного до трех часов.

Ø Кариорексис и образованию апоптотических телец (внеклеточных фрагментов ядра, окруженных мембраной)

Ø Конденсация и сморщивание гранул в цитоплазме

Ø Образование пузыревидных вздутий на мембране и экспрессия на ней различных молекул, распознаваемых фагоцитами (фосфатидилсерин, тромбоспондин, десиалированныемембранныегликоконъюгаты)

Ø Отщепление от поверхности апоптотической клетки небольших везикул, наполненных содержимым цитоплазмы (митохондрии, рибосомы и др.) и окруженных мембранным липидным бислоем.

Таким образом клетка постепенно уменьшается в объеме, округляется и теряет межклеточные контакты.

Ø Поглащениеапоптотических клеток и их фрагментов (апоптотические тельца, везикулы) макрофагами, нейтрофилами и другими соседними клетками, не являющимися «профессиональными» фагоцитами.

(В результате эндоцитоза содержимое апоптотических клеток не выделяется в межклеточное пространство, как это происходит при некрозе, при котором вокруг гибнущих клеток скапливаются их активные внутриклеточные компоненты, включая энзимы, закисляется среда, что способствует повреждению соседних клеток и развитию воспалительной реакции, т.е. апоптоз одиночной клетки не отражается на ее окружении)

 

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 стадий программирования: 1) путём прямой активации эффекторныхкаспаз и эндонуклеаз (минуя геном клетки) и 2) опосредованной через геном передачи сигнала на эффекторныекаспазы и эндонуклеазы.

Прямая передача сигнала осуществляется через:

• Адапторные белки. Например, каспаза-8. Так реализуют своё действие цитокины Т-лимфоцитов-киллеров в отношении чужеродных клеток, ФНО и другие лиганды CD95.

• Цитохром С. Выделяясь из митохондрий, цитохромС вместе с белком Apaf-1 и каспазой-9 формирует комплекс активации (апоптосому) эффекторныхкаспаз. Каспаза-8 и каспаза-9 активируют эффекторныекаспазы (например, каспазу-3), которые участвуют в протеолизе белков.

• Гранзимы. Они активируют аспартатспецифическиецистеиновые протеазы клетки-мишени, подвергающейся апоптозу.

Прямая передача сигнала наблюдается обычно в безъядерных клетках, например в эритроцитах.

Опосредованная передача сигнала подразумевает репрессию генов, кодирующих ингибиторы апоптоза, и активацию 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 С).

Белки-промоторы апоптоза (например, белки, синтез которых контролируется генами Bad, Box, антионкогенамиRb или /т53) активируют эффекторныекас-пазы и эндонуклеазы.

 

 

Апоптоз. Определение понятия. Значение апоптоза и его виды (морфогенетический, гистогенетический, филогенетический)

Апоптоз – запрограммированная клеточная гибель, представляет собой активную форму гибели клетки многоклеточного организма, являющуюся результатом реализации её генетической программы в ответ на внешние или внутренние сигналы и требующую затрат энергии и синтеза макромолекул denovo.

Биологическое значение апоптоза заключается в поддержании внутреннего гомеостаза организма на клеточном, тканевом и системном уровнях.

Различают три категории автономного апоптоза (разрушение клеток на стадии эмбриогенеза): морфогенетический, гистогенетический и филогенетический.

Морфогенетический апоптоз участвует в разрушении различных тканевых зачатков, что обеспечивается:

• гибелью клеток в межпальцевых промежутках;

• гибелью клеток «избыточного» эпителия при слиянии нёбных отростков, когда формируется твердое нёбо;

• гибелью клеток в дорсальной части нервной трубки во время смыкания, что необходимо для достижения единства эпителия двух сторон нервной трубки и связанной с ними мезодермы.

Нарушение морфогенетического апоптоза в этих трех локализациях приводит, соответственно, к развитию синдактилии, расщеплению твердого нёба и spinabifida.

Гистогенетический апоптоз имеет место при дифференцировке тканей и органов, например, при гормонально-зависимой дифференцировке половых органов из тканевых зачатков. Так, клетками Сертоли в яичках плода мужского пола синтезируется гормон, который вызывает путем апоптоза регрессию протоков Мюллера, из которых у женщин формируются маточные трубы, матка и верхняя часть влагалища.

Филогенетический апоптоз участвует в удалении рудиментарных структур у эмбриона, например пронефроса.