В чем отличие апоптоза от некроза? Причины апоптоза
• Программированная клеточная гибель представляет собой процесс развития, который обычно осуществляется по механизму апоптоза
• Апоптоз также представляет собой форму клеточной гибели, которая происходит под действием разнообразных факторов. Апоптоз играет роль в процессах нормального клеточного гомеостаза, подавления роста опухолей и в развитии других заболеваний
• Большинство клеток млекопитающих содержит молекулы, участвующие в процессах, вызывающих апоптоз, и эти процессы активируются под действием соответствующих стимулов
В процессе развития млекопитающих некоторые клетки погибают. В эмбриогенезе, метаморфозе и в процессах тканевого гомеостаза выбраковываются клетки, дальнейшее существование которых по каким-либо причинам стало нежелательным. Этот процесс носит название программированной клеточной гибели и обыкновенно осуществляется по механизму апоптоза. Например, в процессе развития конечностей у позвоночных в результате избирательной гибели клеток удаляются межпальцевые перегородки и как бы «лепятся» пальцы на передних и задних лапах.
Хотя в большинстве случаев программированная гибель происходит по механизму апоптоза, обе формы клеточной гибели не являются тождественными понятиями. Программированная гибель клеток, главным образом, происходит в определенный момент развития, в то время как апоптоз определяется особенностями морфологии погибающей клетки. При апоптозе клетка уплотняется, происходит вакуолизация плазматической мембраны, ядро и сама клетка часто выглядят фрагментированными, и хроматин конденсируется.
Стадия инициации апоптоза клеток
В конце концов погибшая клетка может превратиться во фрагменты, окруженные мембранами, которые захватываются окружающими клетками.
Гибель по механизму апоптоза не ограничивается клетками, которые запрограммированы на гибель в процессе развития. Наряду с факторами окружающей среды, апоптоз может быть вызван различными стимулами. К их числу относятся недостаток ростового фактора, действие глюкокортикоидов, повреждения ДНК под действием γ-радиации или химиотерапевтических агентов, воздействие химических соединений, влияющих на цитоскелет или нарушающих функции эндоплазматического ретикулума, тепловой и холодовый шок, и много других стрессорных воздействий на клетку.
Клетки, которые по той или иной причине являются аберрантными, также элиминируются по механизму апоптоза. Клетки, которые открепились от субстата, также погибают путем апоптоза, и этот процесс называется аноикис («беспризорность»). Цитотоксические лимфоциты иммунной системы атакуют клетки-мишени и запускают в них апоптоз. Апоптоз также является важнейшим механизмом удаления опухолевых клеток. Например, способность белка р53, являющегося супрессором опухолевого роста, вызывать апоптоз, служит ключевым защитным процессом от рака. Поэтому апоптоз важен не только для развития тканей, но также для процессов иммунной защиты и удаления раковых клеток. Однако апоптоз должен тщательно регулироваться.
Активация этого процесса в неподходящий момент времени может привести к разрушению тканей, заметному при некоторых нейродегенеративных заболеваниях, и, как следствие, ишемическим повреждениям головного мозга, сердца и других органов.
Важно отметить, что не во всех случаях клетки гибнут по механизму апоптоза. Например, в результате непосредственного действия ишемии клетки погибают по механизму некроза. В общем, некроз имеет место в тех случаях, когда клетка повреждена настолько сильно, что более не может существовать. Различия между апоптотической и некротической формами гибели проявляются в морфологической картине, свойственной погибающим клеткам.
Как отмечалось выше, апоптотические клетки выглядят уплотненными и характеризуются пузырением мембраны, конденсацией хроматина и образованием окруженных мембранами фрагментов, которые поглощаются соседними клетками. Часто при апоптозе наблюдается фрагментация ДНК с образованием характерной «лесенки». В отличие от апоптотических, некротические клетки обычно набухают и не проявляют признаков конденсации хроматина. Еще одно важное отличие некроза от апоптоза, особенно у позвоночных, заключается в том, что, в отличие от апоптоза, при некрозе развивается воспалительная реакция. Поэтому апоптотическую гибель часто называют «немой» гибелью.
Апоптоз является свойством клеток животных. Большинство клеток животных содержат молекулы, участвующие в запуске апоптоза, и пути его реализации активируются при действии соответствующих стимулов. Вопрос о существовании механизма реализации апоптоза у других организмов остается противоречивым. Основные молекулярные процессы, приводящие к апоптозу, были описаны у позвоночных, насекомых (преимущественно у Drosophila) и у нематод (Caenorhabditis elegans). Многие ключевые процессы очень близки, хотя их точная роль и функционирование могут существенным образом различаться.
В отдельных статьях (рекомендуем пользоваться формой поиска на главной странице сайта) мы рассмотрим основные эффекторы и ингибиторы апоптоза. Затем мы обсудим пути активации эффекторов. Вопросы генетики апоптоза будут обсуждаться на основании данных, полученных на С. elegans и Drosophila. В заключение будут рассмотрены вопросы устранения погибших клеток по механизму фагоцитоза, а также роль апоптоза в развитии патологических состояний.
Стадия программирования апоптоза клеток
Стадия реализации программы апоптоза клеток
На препаратах ткани межпальцевых перепонок видны погибшие клетки (с темно-окрашенными ядрами).
Эта форма гибели характерна для апоптоза.
При апоптозе структура клетки меняется. Слева показана нормальная клетка.
Справа представлена апоптотическая клетка; желтыми стрелками отмечены фрагменты конденсированного ядра.
Повреждение клетки может привести к некрозу, который внешне отличается от апоптоза,
поскольку для некроза характерно набухание органелл и разрыв плазматической мембраны, что не сопровождается конденсацией хроматина.
В клетках, претерпевающих апоптоз, происходит фрагментация ДНК.
