Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

ВВЕДЕНИЕ

Общепринято, что дыхание клеток, то есть окисление пищевых продуктов кислородом, служит основным механизмом энергообеспечения человека, животных, аэробных бактерий, а также растений в темновой период суток. Однако, как и большинство других биохимических процессов, дыхание полифункционально, выполняя также и некоторые другие биологические функции . Пожалуй, самой поразительной среди них является одноэлектронное или двухэлектронное восстановление кислорода соответственно до супероксида ( или перекиси водорода. По существу такое дыхание есть механизм образования весьма токсичных активных форм кислорода (АФК).
и
H2О2 — предшественники радикала гидроксила (ОН), сильнейшего окислителя, разрушающего любое вещество живой клетки, включая самое ценное — ДНК . Образование АФК, как выяснилось, тонко регулируемый организмом процесс. Это обстоятельство практически исключает возможность того, что АФК есть просто неизбежное зло, расплата за аэробный тип энергетики .

Примеры физиологических ролей

Морфогенез

Апоптоз играет роль в формировании тела организма, например, в появлении пальцев. В начале своего формирования рука напоминает варежку (или ладонь), затем клетки, расположенные между будущими пальцами, исчезают. Точно так же исчезновение хвостового отростка у плода человека связано с феноменом апоптоза. Регрессия хвоста у головастиков во время их метаморфоза в лягушку также происходит из-за апоптоза.

Он играет роль в формировании мозга  : очень рано в эмбриогенезе мозг подвергается апоптотической волне, которая меняет его форму. Затем нейроны образуют случайные синаптические связи друг с другом , а вторая волна апоптоза устраняет те, которые не установили полезные связи.

Он также может иметь двигательную роль, втягивание мертвых клеток, приводящее к мобилизации соседних тканей. Этот механизм был описан, в частности, у эмбриона дрозофилы.

Иммунная система

В ответ на возникновения антигена иностранного к телу, что В — клетки начинают производить каждый один антитело конкретного рекомбинировать случайным образом свои гены из иммуноглобулинов ( VDJ — рекомбинации ). Те, которые продуцируют неактивные или аутоиммунные антитела , удаляются путем апоптоза. В случае вирусной инфекции цитотоксические Т-лимфоциты продуцируют молекулы, токсичные для инфицированных клеток; они уничтожаются апоптозом, когда инфекция берется под контроль. Так обстоит дело с ВИЧ-инфекцией , но этот путь впоследствии приводит к вредным последствиям, потому что LT4, разрушенный в больших количествах, больше не может секретировать интерлейкины в исходной точке отбора и клональной амплификации.

Кишечная дифференциация

Кишечные клетки находятся в постоянном обновлении (с продолжительностью жизнью всего лишь нескольких дней) и мигрируют от дна крипт к верхней части ворсинок кишечника в тонкой кишке , где они выполняют свою функцию абсорбирующих питательных веществ . В конечном итоге они расцепляются и запускают особый апоптотический феномен, называемый аноикозом , из-за потери контакта клетка-клетка или клетка- внеклеточный матрикс .

Дифференциация груди

Ацинусов молочных желез после того, как период грудного вскармливания, и в отсутствие содержания сигнала пролиферации / дифференцировки вследствие пролактина , будет поглощаться, и теряют большое количество эпителиальных клеток с помощью процесса апоптоза.

Различные пути гибели клетки.

Апоптоз как явление впервые был описан морфологами. Основываясь на микроскопической картине гибнущей клетки, они установили, что клетки погибают, по крайней мере, двумя путями:

некроз и апоптоз. При некрозе клетки набухают, их митохондрии и другие органеллы расширяются (вследствие нарушения работы ионных каналов) и разрываются внутриклеточные и плазматическая мембраны клетки (рис. 1). В результате этого активируются лизосомальные ферменты, а внутриклеточное содержимое, попадая во внеклеточную среду, вызывает воспалительные процессы. Классические причины, приводящие к некрозу клетки -гипертермия, ингибирование окислительного фосфорилирования, гликолиза или цикла Кребса, гипоксия, действие комплемента или различных токсинов.

Отличительной морфологической чертой апоптоза является коллапс ядра. Хроматин, который в норме представлен открытыми и конденсированными областями (гетеро- и эухроматин), становится суперконденсированным в форме полумесяца по периферии ядра. В этот момент начинается фрагментация ДНК. На ранних стадиях апоптоза, в отличии от некроза, клетка наоборот, сморщивается, теряя до 1/3 своего объема за несколько минут. Механизм этого явления до сих пор не изучен, но, несомненно, в этот процесс должны вовлекаться транспорт ионов и воды

Важной особенностью этого процесса является то, что не происходит повреждения мембран клетки. Усыхание хорошо выражено как в культуре клеток, так и в тканевых срезах, где апоптотическая клетка отделяется от соседних клеток

Далее апоптотическая клетка превращается в совокупность окруженных мембраной апоптозных телец различных по своему составу, которые фагоцитируются макрофагами или соседними клетками. Клетка на данном этапе еще живая (включение летального красителя трипанового синего не происходит). Видимо в этом и есть задача апоптоза — утилизация еще живых апоптозных телец, пока содержимое клетки не попадает во внеклеточную среду, не вызывая воспалительных явлений. Т.е. уничтожение клеток путем апоптоза обеспечивает минимальное повреждение тканей по сравнению с другими механизмами смерти.

Механизмы индукции апоптоза при повреждении ДНК.

До последнего времени считалось, что нерепарируемые повреждения ДНК приводят клетку к гибели в результате нарушения функций всех биохимических систем из-за невозможности полноценной транскрипции генов, содержащих дефекты в матрице ДНК. Исследования последних лет привели к формированию принципиально новых представлений о механизме гибели клеток, имеющих повреждения ДНК, как о процессе, осуществляемом в соответствии с определенной генетической программой. В индукции этой программы при наличии повреждений в ДНК клетки важная роль принадлежит белку р53. Этот белок с молекулярной массой 53 кДа локализован в ядре клетки и является одним из транскрипционных факторов, повышенная экспрессия которого приводит к репрессии ряда генов, регулирующих транскрипцию и причастных к задержке клеток в фазе клеточного цикла G1. При повреждении ДНК под действием ионизирующего излучения или УФ-излучения, ингибиторов топоизомеразы II и некоторых других воздействиях происходит активация экспрессии гена р53. Блок клеточного цикла в фазах G1 и G2 до репликации ДНК и митоза, соответственно, делает возможной репарацию поврежденной ДНК и предотвращает тем самым появление мутантных клеток. Если же активность репарационных систем недостаточна и повреждения ДНК сохраняются, то в таких клетках индуцируется программируемая клеточная гибель, или апоптоз, что приводит к защите организма от присутствия клеток с поврежденной ДНК, т.е. мутантных и способных к злокачественной трансформации.

На уровне транскрипции р53 регулирует экспрессию генов, участвующих в блокаде клеточного цикла — р21 (ингибитор большинства циклин-зависимых киназ, либо взаимодействует либо с комплексами, определяющими синтез и репарацию ДНК, либо с белками, модулирующими апоптоз — Вах. Последовательность рассмотренных событий представлена на рис. 7.

Мутации гена р53 позволяют таким клеткам сохранять жизнеспособность в митозе, что чревато выживанием клеток, подвергшихся опухолевой трансформации. И действительно, при онкологической трансформации обнаружено значительное количество мутаций гена р53. Мутации гена р53 связаны с плохим прогнозом в лечении злокачественных новообразований. Такие опухолевые клетки оказываются резистентными к лучевой и химиотерапии. И, наоборот, опухоли с нормальным (диким типом) р53 — легко поддаются лечению.

Таким образом, при действии генотоксических агентов р53 не только увеличивает время репарации ДНК. но также защищает организм от клеток с опасными мутациями. Блокирование процесса апоптоза, происходящее на разных стадиях канцерогенеза, приводит к снижению способности трансформированных клеток активировать программу клеточной гибели, что определяет прогрессию опухолевого заболевания.

Популярные статьи  Альбатросы

Роль белков семейства Вс1-2 в регуляции апоптоза клетки.

Процесс регулированной клеточной гибели условно может быть разделен на несколько различных фаз: фаза инициации апоптоза, проведение сигнала, активация каспаз, активация эндонуклеаз и специфическая деградация ДНК, в результате чего наступает гибель клетки.

Если начальные фазы различаются в зависимости от типа клеток и от апотоз-индуцирующего сигнала, то этап деградации ДНК — универсален для большинства клеток. Эта фаза является переходом к необратимой — терминальной стадии апоптоза, которую контролируют белки семейства Вс1-2, производные одноименных генов (рис. 8). В связи с этим, выяснение роли белков семейства Вс1-2 занимает центральное место в изучении регуляции процесса апоптоза. К настоящему времени известно, что белки этого семейства относятся либо к индукторам апоптоза (Bad, Bax, Bcl-Xs, Bik, Bid, Bak), либо к ингибиторам (Bcl-2, Bcl-XL). Белки семейства Bcl-2 находятся в постоянном динамическом равновесии, образуя гомо- и гетеродимеры, что в конечном счете влияет на развитие апоптоза клеток. Поэтому считается, что соотношение активных форм этих белков определяют реостат жизни и смерти клетки. Механизм регуляции этого процесса целесообразно рассматривать с позиции структурно-функциональных взаимоотношений между белками этого семейства, которые позволяют объединить их в одно семейство — белков семейства Bcl-2.

ОРГАНОПТОЗ: ЗАПРОГРАММИРОВАННАЯ САМОЛИКВИДАЦИЯ ОРГАНОВ

Очевидно, что массовый апоптоз клеток, образующих тот или иной орган, должен вести к самоликвидации этого органа. Подобный процесс можно было бы назвать органоптозом. Рассмотрим для примера исчезновение хвоста головастика, превращающегося в лягушку. Механизм этого явления был недавно изучен японскими авторами. Исследовалось действие тироксина, гормона, который у головастика вызывает регрессию хвоста. К отрезанным хвостам, переживающим в специальной среде, добавляли тироксин и наблюдали в часовой шкале времени укорочение хвостов. Как оказалось, тироксин включает следующую цепь событий:

тироксин
индукция NO-синтазы
инактивация каталазы и глутатионпероксидазы посредством NO
[H2O2]
апоптоз

(3)

Помимо процессов, указанных в уравнении (3), NO, по-видимому, может вызывать апоптоз, реагируя с
с образованием пероксинитрита (ONOO-), весьма агрессивной формы АФК.

Есть основания полагать, что в случаях такого рода Н2О2 и NO действуют в качестве медиаторов апоптоза не только внутри той клетки, где они образовались, но также и клеток-соседей

Это должно быть особенно важно для явлений запрограммированной смерти на надклеточных уровнях. Используя Н2О2 и NO, небольшие молекулы, легко проникающие через мембраны, можно осуществить элиминацию участков, зараженных вирусом

Показано, что по крайней мере в некоторых случаях вирусных инфекций инфицированная клетка выделяет такие количества Н2О2 и NO, которых хватает, чтобы послать в апоптоз как ее саму, так и ближайших соседей — вероятных кандидатов на заражение. В результате вокруг зараженной клетки возникает мертвая зона, что препятствует распространению инфекции.

Не всё так спокойно в коллагеновом лесу

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 3. Структура коллагеназы ММП-1, полученная методом рентгенкристаллографии.

Коллагеновый лес систематически вырубают. Не подчистую, конечно же, к тому же на месте поваленных деревьев появляются новые (не без участия окружающих клеток), и экологическое равновесие не нарушается. Но зачем кому-то вырубать лес, а главное, кто его вырубает?

В семейство ММП входит более 20 ферментов. Это семейство способно расщеплять почти все компоненты внеклеточного матрикса соединительных тканей. ММП сопровождают нас на протяжении всей нашей жизни — от момента прикрепления эмбриона к матке до самой смерти. Структура ММП незатейлива и мало отличается в целом по группе, однако функции разных ММП могут порой отличаться довольно сильно. Основой протеиназы являются два домена: про-домен и каталитический домен (рис. 4) .

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 4. Схематическое строение активного центра ММП. Три «гистидиновые руки» удерживают ион цинка и координируют его относительно остатка глутаминовой кислоты. «-A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-K-L-» — последовательность аминокислот белка. Суть протеолиза ММП в разрушении пептидной связи — «дефиса» между двумя буквами.

Про-домен нужен ММП чтобы активироваться лишь в нужный для клетки момент. Действительно, если мы начнем беспорядочно рубить коллаген налево-направо, от этого будет мало толку (скорее, организм превратится в бесформенную массу). Поэтому на про-домене также располагается так называемый «цистеиновый переключатель», который предотвращает доступ воды к иону цинка, тем самым оберегая ММП от активации. Каталитический же домен обусловливает собственно реакцию разрушения белка, и в типичной ММП содержит в своем активном сайте ион цинка (Zn2+) (поэтому матриксные металлопротеиназы имеют приставку металло-), который как бы удерживается на весу тремя гистидиновыми «руками», которые координируют цинк . Кратко механизм катализируемой протеолитической реакции изображен на рисунке 5.

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 5. Механизм реакции протеолиза при участии ММП. Пептидная связь расщепляемого белка ориентируется на активный цинковый центр. Карбонильная группа атакуется молекулой воды, которая связана водородными связями с глутаминовой кислотой и также сориентирована на активный цинковый центр. Молекула воды жертвует протон остатку глутаминовой кислоты, который переносит его к атому азота расщепляемой пептидной связи . Рисунок из .

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 6. ММП разрушают внеклеточный матрикс.

Кроме того, за исключением некоторых представителей, ММП имеют гибкую богатую аминокислотой пролином шарнирную область и карбокси-(C)-концевой гемопексин-подобный домен, чья функция заключается в специфичном распознавании субстрата. Другие домены «протеазоспецифичны» и выполняют специфические функции. Например, четыре мембранные ММП (ММП-14, -15, -16 и -24) имеют так называемый трансмембранный цитозольный домен, который позволяет закрепляться им на поверхности мембраны клетки и «рубить» по мере того, как клетка продвигается вперед .

Открыт фермент, способный остановить клеточную смерть

Владимир Гильен, Naked Science

Дефектные клетки (то есть зараженные или механически поврежденные) уничтожаются в процессе апоптоза – регулируемой клеточной смерти. Благодаря этому клетки постоянно обновляются. В теле здорового человека в процессе апоптоза уничтожается до 70 миллиардов клеток. Если процесс изменяется – ускоряется или замедляется, – это приводит к онкологическим, аутоиммунным, нейродегенеративным и другим заболеваниям.

Существует несколько ферментов, называемых апоптотическими эндонуклеазами и участвующих в запрограммированной клеточной смерти. Биохимики РУДН (Росcийского университета дружбы народов) продемонстрировали, что один из них – EndoG – может остановить процесс смерти клеток, если выйдет из-под контроля. Выяснилось, что повышенная секреция EndoG понижает объемы другой эндонуклеазы под названием дезоксирибонуклеаза I (ДНКаза I) и замедляет процесс апоптоза на раннем этапе. Два фермента должны изначально работать вместе, то есть одновременно воздействовать на ДНК дефектной клетки, чтобы уничтожить ее. Биохимики из РУДН стали первыми, кто смог продемонстрировать, что EndoG и ДНКаза I, на самом деле, скорее соперники, нежели товарищи. Результаты исследования опубликованы в журнале Biochimie.

«Фермент EndoG работает как защитный механизм против ДНКазы I и уничтожения ДНК. В этом случае механизм клеточной смерти оказывается очень интересным: EndoG, уничтожающий ДНК фермент, может остановить апоптоз, если он протекает очень быстро или заходит слишком далеко», – говорит Дмитрий Жданов, соавтор исследования и кандидат биологических наук из РУДН.

Для проведения экспериментального исследования ученые из РУДН использовали кровь 50 человек от 18 до 25 лет без диагностированных заболеваний. Исследователи спровоцировали повышение синтеза EndoG в донорских Т-лимфоцитах. Затем при помощи разрушающей ДНК субстанции под названием блеомицин запустили в клетках процесс апоптоза и измерили уровни EndoG и ДНКазы I. Выяснилось, что избыток EndoG понижает уровень ДНКазы I, а значит, замедляет весь процесс апоптоза.

«Мы первыми продемонстрировали отрицательное соотношение между EndoG и ДНКазой I. Это открытие может помочь отрегулировать реакцию клетки на любые повреждения, а активация EndoG может стать защитным механизмом от неконтролируемой клеточной смерти», – добавляет Жданов.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

Примеры апоптоза

От головастика до лягушки

Захватывающий пример этого можно найти у головастиков лягушек, которые разрушают и повторно поглощают все структуры тела в процессе превращения в лягушек.

Клетки из жабр, плавников и хвоста головастика «приказывают» погибать от сигналов апоптоза по мере созревания головастика. Сырье этих разбитых клеток становится строительным материалом и пищей для их новых растущих конечностей.

Развитие нервной системы человека

Во время раннего развития человека нервная система огромное количество клеток погибает в результате апоптоза. Почему так должно быть?

Правда в том, что ученые не совсем уверены, почему в развивающейся нервной системе происходит столько запрограммированной гибели клеток. Некоторые думают, что это потому, что формирование правильных связей является сложным и потенциально трудным процессом для молодых нейронов; и потому, что максимальная эффективность нервной системы определенно отвечает интересам организма.

Нервы требуют огромного количества энергии для функционирования – фактически, нервная система потребляет около 20-25% всех калорий, потребляемых в организме человека!

Нейроны также должны найти путь к очень точным целям. В начале развития нейроны растут из яростно делящихся «родителей» стволовых клеток и следуют химическим сигналам, чтобы попытаться найти правильные клетки-мишени для соединения. Соединения должны быть сформированы между головной мозг а также кожа между мозгом и мышцами, между нейронами в мозге и клетками палочек и колбочек в сетчатке и т. д.

Чтобы создать это невероятно сложное нацеливание, развивающаяся нервная система просто выращивает слишком много клеток. Те, которые эффективно соединяются с правильными целями, часто используются, и они сохраняются. Но те, которые не вступают в контакт эффективно и не используются, часто отмирают в результате апоптоза.

Возможно, эта теория о том, почему нейроны умирают во время развития, верна; может также случиться так, что ученые сделают важные открытия, о которых мы даже не мечтали, что объяснит, почему в развивающейся нервной системе так много апоптоза. Больше исследований, безусловно, необходимо!

Мышь Ноги

Во время эмбрионального развития ноги мышей начинаются как плоские вещи в форме лопаты. По мере развития ступни разделяются на пять отдельных пальцев в результате процесса – как вы уже догадались – апоптоза! Клетки, соединяющие пальцы ног, отмирают, чтобы создать четкие промежутки между ними.

Это пример того, как запрограммированная гибель клеток может использоваться для формирования полезных структур и создания полезных функций в дополнение к избавлению от ненужных.

Дремучий коллагеновый лес

Ни для кого не секрет (и, честно говоря, это просто следует из названия), что все многоклеточные организмы состоят из клеток. Но для многих невдомек, что эти клетки окружает. Часто клетки в организме ошибочно представляют себе как плотно уложенные кирпичики, накрепко сцементированные между собой.

На самом деле это справедливо (да и то лишь отчасти) для клеток эпителиальной ткани, что выстилает полости нашего тела, слизистые оболочки внутренних органов, дыхательной системы, пищеварительного тракта и мочеполовых путей, а также образует большинство желез организма. В остальных же случаях клетки, как правило, располагаются не так близко друг к другу, а в случае крови (это же тоже ткань, хоть и жидкая!) клетки вообще практически не связаны и относительно свободно переносятся по всему организму, выполняя свои физиологические функции. Некоторые клетки даже могут самостоятельно передвигаться и проникать в ткани, ориентируясь на биологические, химические и физические аттрактанты (примерно так же ориентируются в пространстве одноклеточные эукариоты — протисты).

Можно сказать, что клетки нашего организма (за исключением самых первых в эмбриогенезе — бластомеров) окружены субстанцией, поддерживающей их на определенном месте относительно других клеток организма. Субстанцией, интегрирующей все клетки, ткани и органы нашего тела в отдельные кластеры, а уже затем в единую систему, называемую организмом. Клетки можно сравнить с грибами, растущими в лесу — некоторые, как опята, грузди или лисички, растут скученно (эпителиальная, мышечная ткани), а некоторые — порознь, как боровики и белые грибы (соединительная, нервная ткани) (рис. 1). Как известно из школьного курса биологии, грибы вступают в очень тесный симбиотический контакт с деревьями, поэтому на рост грибов влияет состояние леса, в котором они растут, а рост леса, в свою очередь, зависит от грибов*. Клетки в нашем организме тоже живут в «лесу», который прямо или косвенно влияет на их рост, и который растет благодаря им. Этот лес — внеклеточный матрикс (рис. 2). Быстро пройдемся по видовому разнообразию матрикса.

* — Да простят меня читатели за столь однобокое рассмотрение симбиотических связей в лесу, здесь стоит понимать эти сравнения лишь в художественном смысле. — Авт.

Внеклеточным матриксом (далее ВКМ) называют все внеклеточные структуры ткани с белками и полисахаридами, входящими в его состав. «Деревья» клеточного леса можно разделить на несколько групп: гликопротеины, протеогликаны и гиалуроновая кислота.

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 1. «Коллагеновый лес». На фото представлена так называемая рыхлая соединительная ткань. Тонкие нити представляют собой волокнистые компоненты внеклеточного матрикса, а клетки как бы «подвешены» на них.

Апоптоз — процесс запрограммированной гибели клеток организма

Рисунок 2. Внеклеточный матрикс. Компоненты внеклеточного матрикса органично переплетаются друг с другом и образуют каркас для клеток. Рисунок из .

ВКМ выполняет интегрирующую функцию по отношению ко всем клеткам организма. Можно сказать, что ВКМ «склеивает» вместе клетки и органы многоклеточного организма. Даже эпителиальная ткань, чьи клетки словно сшиты и плотно прилегают друг к другу, также интегрирована в общую организменную среду через особую прослойку ВКМ, называемую базальной ламиной.

Пути активации белков семейства Bcl-2.

К настоящему времени показано, что решающим моментом в запуске апоптоза является гетеродимеризация белков семейства Bcl-2 — индукторов и ингибиторов апоптоза. Каким же образом белки семейства Bcl-2 получают сигнал к регуляции апоптоза от этих рецепторов? К настоящему времени изучена способность модулировать состояние белков семейства Bcl-2, по крайней мере, 3 различными механизмами.

Первый механизм (рис. 10, 11) связан с изменением структуры белка — индуктора апоптоза -Bad, а именно его степени фосфорилирования / дефосфорилирования. Осуществляется этот механизм через рецептор интерлейкина-3 (ИЛ-3). ИЛ-3, связываясь со специфическим рецептором, активирует специфические киназы, которые осуществляют фосфорилирование Bad, что увеличивает его сродство к цитоплазматичсскому белку. При этом не происходит образование гетеродимера Bcl-2/Bad и апоптоз не развивается. В отсутствии ИЛ-3 активируются фосфатазы, что приводит к дефосфорилированию Bad, образованию гетеродимеров Bcl-2/Bad и запуску процесса апоптоза за счет высвобождения митохондриальных факторов. Недавно установили, что таким фактором является цитохром С, а также апоптоз-индуцирующий фактор, который, по-видимому, является протеазой. Высвобождение этих факторов приводит к распаду комплекса Bcl-2/ Apaf-1/ неактивная каспаза-9, что приводит к активации каспазы-9.

Другой механизм регуляции функционального состояния белков семейства Bcl-2 также связан с фосфорилированием/дефосфорилирование белков -индукторов апоптоза посредством киназы Raf-1, активируемой через специфические Raf-1 рецепторы с участием G-белка — Ras. При поступлении специфического апоптогенного сигнала

происходит фосфорилирование белка Вах, что уменьшает его способность образовывать гетеродимеры с Bcl-2, в результате чего происходит ингибирование апоптоза.Третий механизм возможного ингибирования белка Bcl-2 связан с полученными недавно данными, касающимися белка Bag-1. Белок Bag-1 способен взаимодействовать с Bcl-2 и с цитоплазматическим доменом рецептора для гепатоцеллюлярного фактора роста и тромбоцитарного фактора роста. При отсутствии в среде этих факторов Bag-1 связан с Bcl-2. При взаимодействии этих факторов со специфическими рецепторами, Bag-1 взаимодействует с цитоплазматическим доменом этого рецептора, освобождая Bcl-2, что приводит к апоптозу. Вероятно, существует достаточно много способов регулировать на клеточном уровне функциональную активность белков семейства Вс1-2 как ингибиторов, так и индукторов апоптоза посредством определенных сигнало-передающих молекул и путей, активируемых ими

Учитывая функциональную важность белков семейства Bcl-2 в регуляции такого сложного и многостороннего процесса, как апоптоз, можно утверждать, что эти белки являются перспективной мишенью для различных манипуляций с целью воздействия на желаемую судьбу клетки.

викторина

1. Что из нижеперечисленного НЕ должно вызывать апоптоз?A. Повреждение ДНК клеткиB. Долгосрочная кислородная недостаточностьC. Организм движется к новой стадии своего жизненного цикла, что делает некоторые клетки устаревшимиD. Ни один из вышеперечисленных

Ответ на вопрос № 1

D верно. Все вышеперечисленное является потенциальным триггером апоптоза.

2. Что из следующего может произойти, если мутация сделал апоптоз невозможным?A. Нервная система может развиваться неправильноB. Рак может стать гораздо более вероятнымC. Возможно, насекомое не сможет подвергнуться метаморфозамD. Все вышеперечисленное

Популярные статьи  Африканская чёрная кряква Anas sparsa

Ответ на вопрос № 2

D верно. Все возможные последствия для организма, чьи клетки не могут вызвать апоптоз.

3. В чем разница между внешним и внутренним путями апоптоза?A. Внешний путь запускается сигналом извне клетки, в то время как внутренний путь запускается событиями внутри клетки.B. Внешний путь имеет больше шагов, потому что сигнал должен передаваться с клеточной мембраны.C. Внешний путь активирует BAK и BAX, в то время как внутренний путь не активирует.D. А и Б

Ответ на вопрос № 3

D верно. И А и В верны. Тем не менее, C не соответствует действительности – и внутренние, и внешние пути апоптоза должны активировать BAK и BAX для успешного завершения апоптоза.

Рекомендуемая литература.

  • Программированная клеточная гибель, под ред. Новикова B.C., Санкт-Петербург «Наука», 1996.
  • Ярилин А.А. Апоптоз и его место в иммунных процессах // Иммунология 1996, т. 6, с. 10-23.
  • Уманский С.Р. Апоптоз: молекулярные и клеточные механизмы // Молекулярная биология, 1996, том. 30. вып. 3, с. 487-502.
  • Лушников Е.Ф., Загребин В.М. Апоптоз клеток: морфология, биологическая роль, механизмы развития // Архив патологии, 1987, т.49, с. 84-89.
  • Белушкина Н.Н., Хасан Хамад Али, Северин С.Е. Молекулярные основы апоптоза // Вопросы биол. мед. и фарм. химии 1998, №4, с. 15-23.
  • Нестерова М.В,, Чо-Чанг Ю.С., Северин Е.С. Роль антисмысловых олигонуклеотидов в регуляции клеточных процессов // Вопросы биол. мед. и фарм. химии 1998, №4, с.3-14.
  • Аббасаова С.Г., Липкин В.М., Трапезников Н.Н. Кушлинский Н.Е. Система Fas-FasL в норме и при патологии // Вопросы биол. мед. и фарм. химии 1999, №3, с.3-16.
  • Вопросы биол. мед. и фарм. химии 1999, №4 посвященн проблеме генной терапии.
  • Arends M.J., Wyllie A.H. Apoptosis. Mechanism and role in patology // Intern.Rev.Exp.Pathol., 1991, v.32, p.223-254.
  • Magno G., Joris I. Apoptosis, oncosis, necrosis // Amer. J.Pathol. 1995, v.146, N,1, p.3-15. 1. Abastado J.-P. Apoptosis: function and regulation of cell death // Res.Immunol. 1996, v.l47,p.443-456.
  • Pan H., Yin C., Dyke T.V. Apoptosis and cancer mechanisms // Cancer Surveys 1997, v.29, p.305-327.

использованная литература

  1. «Руководство по общей патологии. Необратимое повреждение клеток. Апоптоз .» . Архивировано из оригинала 17 января 2013 года . Проверено 17 февраля 2013 г.
  2. Лосано Г. М., Бехарано И., Эспино Дж., Гонсалес Д., Ортис А., Гарсия Дж. Ф., Родригес А. Б., Париенте Дж. А. (2009). Капаситация в градиенте плотности является наиболее подходящим методом для улучшения оплодотворения и уменьшения фрагментации ДНК положительных сперматозоидов бесплодных мужчинАнатолийский журнал акушерства и гинекологии 3 (1) : 1-7.
  3. Угуз А.С., Назироглу М., Эспино Дж., Бехарано И., Гонсалес Д., Родригес А.Б., Париенте Дж.А. (ноябрь 2009 г.). Селен модулирует апоптоз клеток, вызванный окислительным стрессом, в миелоидных клетках человека HL-60 посредством регуляции высвобождения кальция и активности каспаз-3 и -9Дж. Мембрана Биол 232 : 15-23. doi : [10.1007/s00232-009-9212-2].
  4. Нобелевский фонд. «Нобелевская премия по физиологии и медицине 2002 года» . Consultado эль 25 ноября 2015 года .
  5. Королевская национальная медицинская академия. Словарь медицинских терминов. Мадрид: панамериканский; 2012.
  6. Нарроу Каскалес, Мария (2003). «Молекулярные основы апоптоза» . Анальный. Королевская акад. Нал. Ферма . Архивировано из оригинала 17 марта 2017 года . Проверено 17 ноября 2016 г.
  7. Jordan, J. (2003). «Апоптоз: запрограммированная гибель клеток» . Региональный центр биомедицинских исследований . Проверено 15 ноября 2016 г. .
  8. Гонсалес Д., Родригес, А.Б., Париенте, Дж.А. (2014). ФНО-индуцированный апоптоз в миелоидных клеточных линиях человека HL-60 и K562 зависит от образования внутриклеточных АФКМолекулярная и клеточная биохимия 390 : 281-287.
  9. Лосано Г. М., Бехарано И., Эспино Дж., Гонсалес Д., Ортис А., Гарсия Дж. Ф., Родригес А. Б., Париенте Дж. А. (2009). Взаимосвязь между активностью каспаз и маркерами апоптоза в сперме человека в ответ на пероксид гидрогема и прогестеронЖурнал воспроизводства и развития 55 (6) : 615-621.
  10. Гонсалес Д., Эспино Дж., Бехарано И., Лопес Дж. Дж., Родригес А. Б., Париенте Дж. А. (2010). Каспазы-3 и -9 активируются в миелоидных клетках человека HL-60 сигналом кальцияМолекулярная и клеточная биохимия 333 : 151-157.
  11. Д. Гонсалес, И. Бехарано, К. Баррига, А. Б. Родригес, Х. А. Парьенте (2010). Вызванные окислительным стрессом каспазы регулируются в миелоидных клетках человека HL-60 сигналом кальцияCurrent Signal Transduction Therapy 5 : 181-186. Дои : [10.2174/157436210791112172]
  12. Бехарано И., Эспино Х., Гонсалес-Флорес Д., Касадо Х.Г., Редондо П.С., Росадо Х.А., Баррига К., Париенте Х.А., Родригес А.Б. (2009). Роль сигналов кальция в апоптозе, индуцированном перекисью водорода, в миелоидных клетках человека HL-60Международный журнал биомедицинских наук 5(3) : 246-256.

Список используемой литературы

  • Элмор С. Апоптоз: обзор запрограммированной гибели клеток . Токсикологическая патология. 2007 г.; 35:495-516.
  • Хаупт С., Бергер М., Голдберг З., Хаупт Ю. Апоптоз – сеть р53 . Журнал клеточной науки. 2003 г.; 116:4077-85.

Терапия на основе апоптоза.

Таким образом, апоптоз является общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеточных популяций, а также формообразование и выбраковку дефектных клеток. Нарушение регуляции апоптоза приводит к возникновению различных заболеваний, связанных с усилением или, наоборот, ингибированием апоптоза. Следовательно, изучение механизмов регуляции различных этапов данного процесса позволит определенным образом воздействовать на его отдельные этапы с целью их регуляции или коррекции. В настоящее время общепринято: если клетка погибает от апоптоза — подразумевается возможность терапевтического вмешательства, если вследствие некроза — нет. На основе знаний о программированной гибели клетки используется широкий ряд препаратов с целью регуляции этого процесса в различных типах клеток. Так, сведения о рецептор-опосредованной регуляции апоптоза клеток позволяют использовать их для терапии гормон-зависимых новообразований. С использованием андроген-блокирующей терапии лечат рак простаты. Рак молочной железы часто подвергается регрессии при применении антагонистов эстрогеновых рецепторов. Информация о биохимических сигнал-передающих путях регуляции апоптоза позволяет эффективно применять антиоксидантную терапию, а таюке использовать препараты, регулирующие концентрацию кальция, либо активирующие (ингибирующие) различные протеинкиназы, с целью коррекции апоптоза в различных типах клеток. Осознание роли апоптоза в гибели клеток интенсифицировало поиск фармакологических средств, защищающих их от апоптоза. Активно изучаются ингибиторы специфических протеаз в качестве фармакологических агентов. Это, как правило, три- или тетрапептиды, содержащие аспарагин. Ограничением их терапевтического использования является их низкая способность проникать в клетку. Однако, несмотря на это, в экспериментах in vivo получены успешные результаты при использовании N-бензилокси-карбонил-Vа1-А1а-Аsр-фторметилкетона ингибитора различных каспаз для снижения зоны инфаркта при моделировании инсульта. В ближайшие годы можно ожидать появления новых лекарственных препаратов для лечения и предупреждения различных заболеваний, в основе действия которых будет заложен принцип регуляции процессов апоптоза.

Многообещающими являются также подходы, связанные с регуляцией апоптоз-специфических генов и реализующиеся, в частности, в генной терапии — одной из самых перспективных областей современной медицины — при лечении заболеваний, вызванных нарушением функционирования отдельных генов. Идентификация морфологических и биохимических маркеров апоптоза должна в перспективе способствовать более глубокому пониманию механизмов патогенеза заболеваний, улучшению дифференциальной диагностики и созданию принципиально новых направлений терапии.

Оцените статью
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий