Апоптоз

Апопто́з (др.-греч. ἀπόπτωσις — «листопад», от ἀπό- + πτωσις «падение») — регулируемый процесс программируемой клеточной гибели, в результате которого клетка распадается на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной. Фрагменты погибшей клетки обычно очень быстро (в среднем за 90 минут) фагоцитируются макрофагами либо соседними клетками, минуя развитие воспалительной реакции. Морфологически регистрируемый процесс апоптоза продолжается 1—3 часа. Одной из основных функций апоптоза является уничтожение дефектных (повреждённых, мутантных, инфицированных) клеток. В многоклеточных организмах апоптоз к тому же задействован в процессах дифференциации и морфогенеза, в поддержании клеточного гомеостаза, в обеспечении важных аспектов развития и функционирования иммунной системы. Апоптоз наблюдается у всех эукариотов, начиная от одноклеточных простейших и вплоть до высших организмов. В программируемой смерти прокариотов участвуют функциональные аналоги эукариотических белков апоптоза.Исследования программируемой клеточной смерти ведутся с конца 1960-х годов. Термин «апоптоз» был впервые употреблён в 1972 году в работе британских учёных — Дж. Керра, Э. Уайли и А. Керри. Одними из первых к изучению генетики и молекулярных механизмов апоптоза приступили С. Бреннер, Дж. Салстон и Р. Хорвиц, все трое в 2002 году были удостоены Нобелевской премии по физиологии или медицине за открытия в области генетической регуляции развития органов и за достижения в исследованиях программируемой клеточной смерти. В настоящее время установлены основные механизмы реализации апоптоза в эукариотических клетках, активно ведутся исследования регуляторов и активаторов апоптоза. Интерес учёных связан с возможностью применения знаний о программируемой клеточной смерти в медицине при лечении онкологических, аутоиммунных и нейродегенеративных заболеваний.В организме среднестатистического взрослого человека в результате апоптоза погибает ежедневно порядка 50—70 миллиардов клеток. Для среднестатистического ребёнка в возрасте от 8 до 14 лет число клеток, погибших путём апоптоза, составляет порядка 20—30 миллиардов в день. Суммарная масса клеток, которые на протяжении 1 года жизни подвергаются разрушению, эквивалентна массе тела человека. При этом восполнение утраченных клеток обеспечивается за счёт пролиферации — увеличения клеточной популяции путём деления.

Источник: Википедия

Упоминания в литературе

В настоящее время принято считать, что гибель клеток прежде всего связана с поражением ядерной ДНК, ДНК-мембранного комплекса. Эти процессы сопровождаются нарушением регуляции энергетического обмена в клетке, изменением проницаемости мембран, что ведет либо к непосредственной гибели клетки, либо к задержке клеточного деления, либо к гибели клетки через ряд делений. Наиболее вероятным является механизм действия радикалов на ДНК, в результате которого происходит активация гена р53. Это в свою очередь инициирует синтез белка Р53, что вызывает механизм апоптоза (программированной гибели клеток). Различные опухолевые клетки обладают разной радиочувствительностью, которая зависит от ряда факторов. Еще в 1906 г. был сформулирован основной закон радиочувствительности, согласно которому чувствительность клеток прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна дифференцировке. Другими факторами, влияющими на радиочувствительность клеток, являются фаза клеточного цикла, метаболическая активность клеток, оксигенация тканей.

Д. А. Мантров, Энциклопедия клинической онкологии

Отдельно стоит вопрос о том, что же приводит в конечном итоге к гибели большинства Т-хелперов в организме BИЧ-ин-фицированного человека и развитию иммунодефицита. Скажем прямо, пока в этом ключевом вопросе еще не все ясно. Тем не менее известно, что имеет место прямой цитопатиче-ский (убивающий клетку) эффект BИЧ на Т-хелперы. Инфицированный BИЧ Т-лимфоцит, в котором произошла активация вируса, подвергается прямому разрушению (цитолизу) всеми доступными для вируса способами. Но, как выясняется сегодня, это, по-видимому, не главное. Скорее всего, в этом участвуют и другие механизмы, в частности уже упоминавшийся процесс апоптоза. Апоптоз запрограммирован в наших клетках и определяет их исчезновение из организма в нужный момент. B нормальном состоянии это процесс обновления, созидания. Когда же в него вмешивается вирус, то ситуация резко меняется. Ошибочный запуск апоптоза может происходить из-за действия таких факторов, как избыточная активация В– и Т-лим-фоцитов, высокие концентрации ВИЧ-антигена и неадекватное функционирование сигнальной системы цитокинов, что может приводить к гибели даже Т-лимфоцитов, которые не инфицированы ВИЧ. Существенная роль в этом процессе принадлежит цитокинам, которые продуцируются инфицированными ВИЧ макрофагами, в первую очередь таким из них, как фактор некроза опухолей и интерлейкин-1. Считается, что повышенная секреция этих и некоторых других цитокинов преждевременно запускает механизм запрограммированной гибели клетки – апоптоз. Выяснилось также, что развитие ВИЧ-инфекции и гибель лимфоцитов обусловлены дисгармонией взаимодействия цитокинов, вырабатываемых разными видами (субпопуляциями) Т-хелперов (за счет уменьшения продукции Т-хелперами 1-го типа интерлейкина-2 и гамма-интерферона и усиления синтеза Т-хелперами 2-го типа интерлейкинов-4 и 10). Активированные Т-лимфоциты, содержащие на своей поверхности другой белок-рецептор CD8, способны затормозить этот процесс посредством секреции своих специфических ци-токинов.

Вячеслав Тарантул, Имя ему СПИД: Четвертый всадник Апокалипсиса, 2005

Ранее было установлено, что в клетках с апоптозом синтез ДНК блокируется в фазе G0-G1 [133]. Соответственно, интервенция синтеза ДНК раковых клеток становится одной из терапевтических целей противораковых лекарств. Основная терапия рака обычно применяет ДНК – повреждающие агенты, такие, как ионизирующая радиация и химиотерапевтические средства в дополнение к хирургическому вмешательству. Однако применение этих агентов также приводит к сильнейшему подавлению лимфоцитов организма хозяина в то же время, когда запускается апоптоз в раковых клетках [134]. Побочные эффекты химиотерапии очень сильно лимитируют лечебные дозы и прогнозы на выздоровление. Бурсцук с соавторами [135] показали, что водный экстракт чаги блокировал митоз клеток HeLa с возрастанием числа клеток в фазе G0-G1 in vitro. При нормальном росте клеток Саркомы 180 более 60 % клеток были в фазах G2-M, 35 % в S и только 2,02 % в G0-G1 фазе. В соответствии с их статусом активного роста только 2,06 % клеток имели стадию апоптоза. Динамика количества клеток Саркомы 180, находящихся в G0-G1 фазе, в зависимости от применённой концентрации СЭ составило: 20 мг/мл – 32,54 %, 60 мг/мл – 86,79 %, 100 мг/мл – 34,11 %. Апоптоз клеток Саркомы 180 существенно возрастал при применении СЭ и составил 22,28 %, 34,67 % и 43,36 % соответственно указанным концентрациям СЭ по сравнению с апоптозом, наблюдаемым в нормально развивающихся клетках Саркомы 180, – 2,36 %. С другой стороны, СЭ также показал защитный эффект от окислительного повреждения ДНК в лимфоцитах человека [27]. Эти результаты отчётливо демонстрируют, что СЭ селективно запускает апоптоз раковых клеток.

М. Сысоева, Высокодисперсные коллоидные системы и меланины чаги, 2013

В фокусе современных исследований находится также установление роли нейтрофилов в формировании противотуберкулезного иммунитета. Активация циркулирующих полиморфонуклеаров, полученных от больных с активными формами туберкулеза, ассоциируется с индуцированным апоптозом. Природу этих изменений изучала группа Mercedes Aleman et al. (2002). Авторы установили изменения в экспрессии CD11b, CD16. Биологические эффекты M. tuberculosis проявляются в ускоренном апоптозе полиморфонуклеарных клеток. Необходимо подчеркнуть, что ускоренный апоптоз можно наблюдать со стороны других клеток, в частности макрофагов, gdТ-лимфоцитов, что также связывают с процессом колонизации микобактерий туберкулеза.

Е. С. Мостовая, Конспект лекций по туберкулезу, 2009

Механизмов антираковых функций р53 несколько. Он распознает повреждения хромосомной ДНК и может инициировать временную остановку деления клеток в так называемых точках регулирования клеточного цикла. Белок р53 также способен активировать гены белков, исправляющих повреждения ДНК (например, при перерождении клетки в раковую). За время паузы белки, восстанавливающие ДНК, получают необходимое для работы время. Если ДНК восстанавливает нормальную функцию, клетки снова начинают делиться, и их ракового перерождения не происходит. Если повреждение ДНК не поддается исправлению, белок р53 способен запустить процесс апоптоза – запрограммированной гибели клетки. Похожим образом белок р53 может реагировать и на другие клеточные стрессы.

Геннадий Гарбузов, Рак можно победить! Ловушка для раковых клеток, 2012

Гибель клеток обеспечивается двумя видами морфологических изменений, которые соответствуют различным механизмам ее развития – некрозом и апоптозом.

Р. П. Самусев, Общая и частная гистология, 2010

Антионкогенную функцию выполняют и синтезируемые клетками разных тканей полиамины – спермин и спермидин. Эти вещества участвуют в регуляции клеточной пролиферации и дифференцировки, их уровень увеличивается при росте и регенерации тканей. В то же время полиамины стабилизируют хроматин и ядерные белки за счет образования комплексов с отрицательно заряженными группами белков и ДНК. Снижение уровня полиаминов приводит к индукции апоптоза.

В. Ю. Барсуков, Патологическая физиология, -1

Другая интересная тема дискуссий – широкое представительство у прокариот различных модулей сложных систем передачи сигналов, которые, как считалось ранее, характерны только для эукариот. В частности, сравнительный геномный анализ убедительно показал, что белковые серин-треонин-киназы и соответствующие фосфатазы широко распространены и диверсифицированы среди архей и бактерий и являются важным компонентом многогранной системы передачи сигналов у прокариот. Анализ большего количества бактериальных геномов неожиданно выявил гомологи белков, которые, как считалось ранее, имеются только у эукариот, где они вовлечены в известные пути передачи сигналов, такие как программируемая клеточная смерть (ПКС), или апоптоз. Эти белки включают протеазы из суперсемейства каспаз, семейство апоптозных АТФаз и семейство ГТФаз NACHT; все они вовлечены в различные формы ПКС растений и животных (Koonin and Aravind, 2002; Leipe et al., 2004). Как правило, эти белки обладают сложной мультидоменной модульной архитектурой, для которой характерно соединение каталитических доменов с разнообразными доменами, обеспечивающими специфичность белок-белковых взаимодействий. Эти предполагаемые сигнальные молекулы наиболее распространены в бактериях со сложными фазами развития, таких как цианобактерии, актинобактерии и миксобактерии, а также присутствуют у метаносарцин, единственной известной группы архей с относительно большими геномами и сложной морфологией. Детальное исследование функций этих белков еще предстоит, но есть предварительные признаки того, что у некоторых бактерий они могут быть вовлечены в ПКС (Bidle and Falkowski, 2004). Эти наблюдения показывают, что по крайней мере для некоторых из сложных сигнальных систем эукариот существуют аналоги и вероятные эволюционные предшественники среди бактерий. Мы еще вернемся к этим связям, когда будем обсуждать в главе 7 происхождение эукариот.

Е. В. Кунин, Логика случая. О природе и происхождении биологической эволюции, 2012

У SHR с возрастом при появлении гипертензии выявляются изменения в виде ячеистого осмотического набухания матрикса митохондрий и образования «септированных» форм органелл. В дальнейшем глубина и выраженность изменений в септированных митохондриях возрастают и прослеживается переход в мегамитохондрии, что имеет отношение к последующему развитию апоптоза.

Аурика Луковкина, Инсульт. Нарушение мозгового кровообращения, 2013

Висфатин, энзим, известный более 50 лет под названием «мононуклеотид-синтаза никотинамида» и другими названиями в качестве катализатора биосинтеза никотинамида, позже именуемый «фактор, стимулирующий колонии пре-В-клеток», в настоящее время определен как «новый гомон, продуцируемый жировой тканью» [100]. Продукция висфатина осуществляется преимущественно в висцеральном, а не в подкожном жире. Относится к цитокинам из класса белков, является ускорителем созревания В-клеток, ингибитором их апоптоза. Освобождается из жировой ткани непосредственно в сосудистую систему, концентрация резко повышается в случаях травм, инфекций. Полагают, что висфатин оказывает инсулино-подобный эффект, активизирует рецепторы к инсулину, снижает продукцию глюкозы в печени и ее концентрацию в сыворотке крови. О связи висфатина с углеводным обменом свидетельствует его повышенная концентрация у женщин с СПКЯ, причем более высокая – у пациенток без сопутствующего ожирения. Содержание висфатина в сыворотке крови у пациенток с синдромом ПК Я связано с уровнем холестерола-ЛПВП и индексом свободного тестостерона. Поэтому допускают его роль в метаболизме липидов и предлагают использовать в качестве маркера гиперандрогении [67].

С. Р. Кузьмина-Крутецкая, Метаболический синдром у женщин, 2011

У больных с наследственным (аутосомно-доминантным) дефектом активности ферментов, участвующих в синтезе гема, может возникать острая (печеночная) порфирия, спровоцированная хроническим приемом алкоголя. Это потенциально опасное заболевание, которое часто не диагностируется, поскольку порфирия имеет черты сходства с клинической картиной ААС, осложненной периферической мотосенсорной полиневропатией или энцефалопатией. Факторами риска в возникновении острой порфирии считают низкоуглеводную диету, естественные гормональные перестройки организма, прием для купирования ААС лекарственных веществ, таких как барбитураты, антидепрессанты, диуретики, антигистаминные средства и другие препараты. Накопление предшественников гема (d-аминолевулиновой кислоты) и порфобилиногена способно вызывать аксональную дегенерацию, блокировать АТФазные ферменты в мембранах нейронов и выполнять роль медиатора в ГАМКергических системах ЦНС в условиях его дефицита. Совокупность таких эффектов может приводить к энцефалопатии (центральное действие) и полиневропатии (периферическое действие), а также судорожным синдромам и делириозным расстройствам, что существенно осложняет дифференциальную диагностику и лечение ААС. В связи с этим следует подчеркнуть, что спирт этиловый в дозозависимом порядке активирует каспазу-3 и сфигномиелиназу гепатоцитов, сигнальные функции которых обусловливают пусковые реакции апоптоза во многих типах клеток (Liu, 2000) и тем самым может приводить к угасанию не только функций гепатоцитов, но и клеток других органов.

Коллектив авторов, Хроническая алкогольная интоксикация, 2007

Атрофия – уменьшение размеров и массы органов и тканей в результате преобладания процессов апоптоза над митозом.

В. А. Корячкин, Толковый словарь анестезиолога-реаниматолога, 2007