CОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ ОБ АПОПТОЗЕ

CURRENT CONCEPTS OF APOPTOSIS

Elizaveta Parkhomenko

student, Department of Biology, Morphology and Virology, Don State Agrarian University,

Russia, pos. Persianovsky, Rostov region

Natalia Choporova

candidate of veterinary sciences, Associate Professor of the Department of Biology, Morphology and Virology, Don State Agrarian University,

Russia, pos. Persianovsky, Rostov region

АННОТАЦИЯ

Клеточная гибель является важным звеном нормального и патологического гистогенеза. В настоящее время знания о процессе запрограммированной клеточной гибели существенно обогатились. В данной статье рассматривается нормальный (физиологический) – внешний апоптоз, и патологический – внутренний апоптоз.

ABSTRACT

Cell death is an important link in normal and pathological histogenesis. Currently, knowledge about the process of programmed cell death has been significantly enriched. This article discusses normal (physiological) - external apoptosis, and pathological - internal apoptosis.

Ключевые слова: клеточная гибель, апоптоз, некроз, аутофагия, каспаза, рецепторы смерти.

Keywords: cell death, apoptosis, necrosis, autophagy, caspase, death receptor.

Гистогенез включает следующие этапы: пролиферация, миграция, рост, дифференцировка, специализация и гибель клеток [1,2]. Клеточная смерть играет важную роль в полноценном функционировании, развитии тканей организма. Так, например, при эмбриональном развитии формирование и рост тканей происходит не только из-за роста и деления клеток, но и благодаря удалению не нужных клеток. Во взрослом состоянии также характерна регулярная гибель и смена поколений клеток.

Явление клеточной гибели заинтересовало человечество после утверждения клеточной теории в 1838, а впервые о нем было упомянуто Карлом Фогту в 1842 [3,4].

Значению клеточной гибели (некробиозу на тот момент) уделял внимание Р. Вирхов в одной из своих работ.

В 1972 г. Джон Ф. Керр, Эндрю Х. Уилли и Алестер Р. Карри ввели термин «апоптоз» для обозначения формы клеточной гибели, при которой происходит сморщивание цитоплазмы, конденсация хроматина, фрагментация ядер, изменение органелл и процесс «подобный вскипанию», кульминацией которого является образование апоптотичеких телец [8], при этом клеточная мембрана остается неповрежденной. После появления термина была сформулирована первая классификация клеточной гибели: первый тип – апоптоз – морфологические особенности описаны выше; второй тип – аутофагия – характеризуется обширной вакуолизацией цитоплазмы; третий тип – некроз. Данная ранняя классификация является морфологической, что вводит в заблуждения, по нескольким причинам. Последние исследования показали, что морфологические и функциональные аспекты могут быть не связаны друг с другом, так некоторые типы апоптозов проявляются с некротическими внешними признаками.

Также существует классификационный подход, согласно которому клеточная смерть делится на непрограммируемую (некроз, онкоз, эриптоз) программированную (апоптоз). В свою очередь есть более детализированный подход по биохимическому механизму реализации с помощью ферментов каспаз и без участия данных ферментов.

В 2012 году было решено отказаться от морфологической оценки гибели в пользу классификации, основанной на количественных биохимических параметрах.

Апоптоз – регулируемый процесс запрограммированной клеточной смерти. Во время этого процесс клетка фрагментируется на апоптические тельца, ограниченные плазмолеммой, затем они подвергаются фагоцитированию макрофагами. Благодаря тому, что клетка ограниченна мембраной токсичные вещества не попадают в межклеточное пространство и не вызывают воспалительных реакций, такой процесс называется эффероцитоз.

Выделено два пути развития апоптоза: внешний – осуществляется через поверхностные рецепторы клеточной гибели и внутренний – осуществляется через цепь митохондриальных реакций [5].

Первый происходит при нормальном гистогенезе тканей, а второй при патологическом (связан с повреждением митохондрий).

Внешний апоптоз связан с двумя видами поверхностных «рецепторов смерти».  Первый вид – специализированные, второй – неспециализированные рецепторы. Запуск процесса происходит при связывании лигандов с рецепторами клетки, затем происходит сборка гибель-индуцирующего сигнального комплекса. Далее идет активация каспаз, расщепляющих белки. Также каспазы активируют белки, участвующие в самоликвидации, которые разрезают молекулы ДНК на фрагменты. В результате образуются апоптические тельца, подвергающиеся в дальнейшем фагоцитозу.

Неспециализированные рецепторы, в данном случае причиной инициации является отсутствие лиганда. Рецептор реагирует на это сборкой специального комплекса. Роль данной группы рецепторов в апоптозе мало изучена.

Апоптоз играет важную роль в поддержании клеточного гомеостаза, то есть постоянства клеточной популяции в тканях и органах, по средствам удаления генетически дефектных клеток [6].

Митохондриальный (внутренний) путь апоптоза развивается из-за внутриклеточных «стрессов»: повреждения ДНК, воздействия активных форм кислорода, цитозольной перегрузке Ca2+ и др. Данные факторы влияют на мембрану митохондрий. Происходит открытие ионных каналов, либо нарушается целостность мембран митохондрий.

Различают каспаз- зависимый и каспаз-независимый путь внутреннего апоптоза [7], в зависимости от того какие белки являются эффекторами.

В результате митохондриального пути происходит разрушение органеллы и формирование апоптического тельца, которое в последующем фагоцитируется.

Таким образом, современные представления о механизме апоптоза в ходе физиологического и патологического гистогенеза существенно обогатились за последние годы. Изучение клеточной гибели становится бурно развивающейся областью науки. Понимание механизмов клеточной гибели дает нам возможность понять причины возникновения некоторых болезней (например, злокачественных опухолей и аутоиммунных заболеваний), также благодаря развитию области есть предпосылки научиться управлять и бороться с ними.

Список литературы:

1. Кнорре А.Г. Эмбриональный гистогенез (морфологические очерки). Л.: Медицина, 1981.
2. Данилов Р.К. Общие принципы клеточной организации, развития и классификации тканей. В кн.: Руководство по гистологии. «-е изд. СПб.: «СпецЛит», 2011. Т. 1: 98-123.
3. Clarke P.G., Clarke S. Nineteenth century research on naturally occurring cell death and related phenomena. Anat. Embryol. Dev. 1996; 193(2): 81-99.
4. Clarke P.G., Clarke S. Nineteenth century research on cell death. Exp. Oncol. 2012; 34(3): 139-45.
5. Vaux D.T. Apoptosis Timeline. Cell Death and Diff. 2002; 9: 35-54.
6. Lu Q.E., Rounds S. Focal adhesion kinase and endothelial cell apoptosis. Microvasc. Res. 2012; 83(1): 56-63.
7. Chen G.G., Lai P. Apoptosis in carcinogenesis and chemotherapy. Apoptosis in cancer. Springer. 2009.
8. Kerr J. F., Wyllie A. H., Currie A. R. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics // Br J Cancer. — 1972. — Vol. 26. — Р 239—257