Термин"апоптоз", предложенный в 1972 г. английскими учеными J.F.R. Кеrr, А.Н. Wyllie и A.R. Currie, состоит из двух греческих слов и означает в буквальном смысле "отделение лепестков от цветов", а применимо к клетке - особый тип смерти путем разделения ее на части (" апоптозные тельца "), которые впоследствии фагоцитируются соседними клетками разного типа.

Термин "программированная клеточная смерть" отражает функциональное назначение этого процесса, представляющего естественную часть жизни многоклеточного организма, связанного с метаморфозом и развитием [ Hedgecock E.M., Salston J.E. 1983 , Oppenheim R.W. 1991 ].

В генетическом аппарате многоклеточных организмов - животных, растений и грибов заложена программа гибели клеток. Это специальная программа, которая при определенных обстоятельствах может привести клетку к гибели. При нормальном развитии эта программа направлена на удаление избыточно образовавшихся клеток -"безработных", а также клеток -"пенсионеров", переставших заниматься общественно полезным трудом. Другая важная функция клеточной гибели - удаление клеток -"инвалидов" и клеток- "диссидентов" с серьезными нарушениями структуры или функции генетического аппарата. В частности, апоптоз - один из основных механизмов самопрофилактики онкологических заболеваний [ Thompson ea 1995 ].

Апоптоз играет главную роль как в развитии так и в гомеостазе [ Steller ea 1997 ]. Клетки умирают от апоптоза в развивающемся эмбрионе в ходе морфогенеза или синантогенеза и во взрослых животных в ходе обновления тканей. Система программируемой клеточной смерти - существенный фактор иммунитета , поскольку гибель зараженной клетки может предотвратить распространение инфекции по организму. Формообразовательные процессы в онтогенезе, позитивная и негативная селекция Т- и В-лимфоцитов у животных, гипер-чувствительный ответ растений на вторжение патогена, осенний листопад - лишь несколько примеров программируемой клеточной смерти (апоптоза).

Определенные клетки организма обладают уникальными сенсорами, называемыми рецепторами смерти , расположенными на поверхности клеток. Рецепторы смерти детектируют присутствие межклеточных сигналов смерти и в ответ на это быстро запускают внутриклеточный механизм апоптоза.

Поскольку физиологическая роль апоптоза очень существенна, нарушения этого процесса могут быть весьма вредными. Так, несвоевременный апоптоз определенных мозговых нейронов оказывает влияние на образование нарушений, таких как болезни Альтцгеймера и Паркинсона , в то время как неспособность делящихся клеток перейти к апоптозу после случившихся существенных нарушений ДНК способствует развитию рака.

Другим механизмом, направленным на подавление апоптоза, является активация транскрипционного фактора NF-кВ . Известен целый ряд антиапоптозных белков, кодируемых генами, экспрессия которых возрастает под действием NF-кВ, что приводит к предотвращению гибели клетки [ O"Connor et al., 2000 ]. Таким образом, регуляция апоптоза представляет собой пример сбалансированного механизма с многократным дублированием противовесов, призванным обеспечить надежный контроль за реализацией столь важной для клетки программы и в то же время делающим ее очень зависимой от внешних и внутренних воздействий.

В развитии апоптоза выделяют 3 морфологичеси различимых стадии: сигнальную (индукторную), эффекторную и деградации (деструкции). Индукторами апоптоза могут быть как внешние (внеклеточные) факторы, так и внутриклеточные сигналы. Сигнал воспринимается рецептором и далее последовательно передается молекулам-посредникам (мессенджерам) различного порядка и достигает ядра, где происходит включение программы клеточного "самоубийства" путем активации летальных и/или репрессии антилетальных генов. В ядре регистрируются первые морфологические признаки апоптоза - конденсация хроматина с формированием его осмиофильных скоплений, прилежащих к ядерной мембране. Позже появляются инвагинации (вдавления) ядерной мембраны, и происходит фрагментация ядра. В основе деградации хроматина лежит ферментативное расщепление ДНК [ Arends ea 1990 , Wyllie ea 1980 ]. Сначала образуются фрагменты, включающие 700, 200-250, 50-70 тыс. пар оснований, затем - фрагменты, содержащие 30-50 тыс. пар оснований. После реализации этого этапа процесс становится необратимым. Затем наступает межнуклеосомная дезинтеграция ДНК, т.е. разрывы нитей ДНК, находящихся между нуклеосомами. При этом образуются фрагменты, кратные по величине 180-190 пар оснований, что соответствует протяженности нити ДНК в пределах одной нуклеосомы. Отделившиеся фрагменты ядра, ограниченные мембраной, называют апоптотическими тельцами. В цитоплазме происходит расширение эндоплазматического ретикулума, конденсация и сморщивание гранул. Важнейшим признаком апоптоза является снижение трансмембранного потенциала митохондрий и выход в цитоплазму различных апоптогенных факторов (цитохрома с; прокаспаз 2, 3, 9; апоптоз-индуцирующего фактора). Именно нарушению барьерной функции митохондриальных мембран отводят ключевую роль в развитии многих типов апоптоза. Клеточная мембрана утрачивает ворсинчатость и образует пузыревидные вздутия. Клетки округляются и отделяются от субстрата. На поверхности клетки экспрессируются различные молекулы, распознаваемые фагоцитами - фосфосерин, тромбоспондин, десиалированные мембранные гликоконъюгаты, в результате чего происходит поглощение тела клетки другими клетками и его деградация в окружении лизосом фагоцитарных клеток [

У большинства клеток млекопитающих при апоптозе происходит разрыв наружной мембраны митохондрий и выход в цитозоль содержимого их межмембранного пространства

Ключевым событием при этом является повышение проницаемости наружной мембраны митохондрий (МОМР)

Большинство форм у позвоночных реализуется не через рецепторы клеточной гибели, а по митохондриальному пути. При этом происходит разрыв наружной мембраны митохондрий, и растворимые белки межмембранного пространства (расположенного между наружной и внутренней мембраной) выходят в цитозоль.

Проницаемость наружной мембраны митохондрий (MOMP) представляет собой тонко регулируемый процесс, и ее повышение является ключевым событием в запуске апоптоза.

На рисунке ниже представлены этапы митохондриального пути запуска апоптоза, которые мы детально обсудим в последующих статьях на сайте (рекомендуем пользоваться формой поиска выше).

К числу белков, высвобождающихся при повышении MOMP , относится холоцитохром с, который, контактируя с белками цитозоля, играет основную роль в активации каспаз. Эта его роль полностью отлична от той, которую он играет в митохондриях, осуществляя перенос электронов в транспортной цепи от комплекса III к комплексу IV.

В активации каспаз при митохондриальном пути запуска апоптоза также участвуют другие белки, выходящие в цитоплазму при повышении МОМР.

Когда при апоптозе повышается проницаемость митохондрий, это происходит внезапно, и через короткое время из всех митохондрий в клетке выходят белки. При апоптозе в клеточной популяции невозможно предугадать, когда произойдет повышение МОМР в отдельной клетке, но если оно наступило, то через несколько минут завершается. Поэтому нецелесообразно исследовать повышение МОМР на клеточной популяции, и большая часть современных сведений об этом процессе получена на иозированных митохондриях или на одиночных клетках.
Рисунок ниже иллюстрирует выход цитохрома с (область, флуоресцирующая зеленым цветом) из митохондрий (флуоресцируют красным).

- Вернуться в содержание раздела " " на нашем сайте

Факторы, которые индуцируют апоптоз. Апоптоз контролируется системой соответствующих сигналов от внутренних (эндогенных) и внешних (экзогенных) факторов, которые воспринимаются через так называемые

рецепторы «смерти». Сигналы, которые могут приводить к развитию апоптоза, называют апоптогеннимы, или проапоптичнимы, стимулами.

Важнейшими эндогенными стимулами, запускающие апоптоз, является неправильный ход клеточного цикла, наличие вирусного поражения, наличие в клетке фрагментов поврежденной ДНК, «излишек» митогеном факторов.

Экзогенные стимулы, приводящие к апоптозу, представляют собой различные сигналы, поступающие к рецепторам клеток, например сигнал от рецепторов ФНО-семьи (Fas-, ФНО-рецептора и т.п.). Одним из важных механизмов контроля за ростом клеточных популяций зависимость клеток от сигналов, поступающих из клеточного микроокружения. Клетки, которые не получают этих сигналов, например в случае, если они попали в другой микроокружения, погибают щлях апоптоза. Поэтому к апоптозу могут приводить определенные митогенного стимулы, если они действуют в избыточном количестве или клетка не готова к их восприятию. С другой стороны, отсутствие нужных ростовых факторов также приводит к апоптотической гибели активированной клетки. Среди внешних факторов, которые могут приводить к апоптозу, следует также назвать ряд повреждающих воздействий, таких как токсины, радиация, УФ-облучение, воздействие сублетальных температур, механические повреждения. В случае сильно выраженного влияния эти факторы вызывают некроз тканей, при слабом - апоптоз отдельных клеток. Рецепторы «смерти» и их лиганды. Рецепторы «смерти», взаимодействие которых с соответствующими лигандами приводит к запуску апоптоза, являются членами суперродины рецепторов фактора некроза опухолей ФНПР. Важнейшим и поэтому хорошо изученным рецептором «смерти» является Fas (CD95/APO-1). К рецепторам семьи ФНО-Р кроме Fas относятся собственно рецепторы к фактору зу опухолей ФНО-Р1 и ФНО-Р2, а также многие другие молекул: CD30, CD40, фактор к фактору роста нервов ФРГ-Р т.д.. Рецепторы «смерти» характеризуются наличием 60 - 80-го аминокислотного цитоплазматического домена, который называют доменом «смерти» (DD - от англ. Death domein). Для эффективного инициирования сигнала «смерти» от мембраны клетки нужна тримеризация рецепторов, что и происходит при связывании рецепторов с соответствующими лигандами или агонистического антителами. После связывания рецептора домены «смерти» ассоциируются с определенными адапторной молекулами и таким образом инициируется сигнал к запуску программы апоптоза.

Оказалось, что к физиологическим лигандом к рецептору Fas является белок Fas-лиганд (FasL), который экспрессируется на поверхности клеток с цитотоксической функцией. Некоторые клетки могут экспрессировать как рецептор Fas, так и Fas-лиганд и таким образом самоуничтожаться.

Мембранная форма белка Fas представлена почти на всех клетках организма, которые способны к делению. Это позволяет клеткам иммунной системы индуцировать в случае необходимости апоптоз в своих «мишеней». Особенно плотно молекула Fas экспрессированных на клетках в кишечнике, тимусе, печени, легких и т.д.. Основное назначение мембранного Fas - это запуск программы апоптоза с клеточной поверхности. Однако в последнее время появились данные о некоторые другие функции Fas. В частности, было показано, что связывание Fas на мембране полиморфноядерных нейтрофилов приводит к хемотаксиса этих клеток. Более того, в некоторых случаях Fas может выступать как рецептор к ростовых факторов. Гликопротеин Fas может существовать как в ассоциированной с мембраной (mFas), так и в растворимой (sFas) формах. Растворимый форма Fas образуется путем альтернативного сплайсинга и может существовать в виде нескольких изоформ. Растворимый форма рецептора взаимодействует с Fas-лигандом на поверхности цитотоксических клеток и таким образом нейтрализует последние. Считают, что в некоторых случаях с помощью секреции растворимой формы Fas-рецептора опухолевые клетки избегают иммунного контроля.

Физиологический лиганд к рецептору Fas (FasL, CD95L) является трансмембранным белком с молекулярной массой 40 кДа, который экспрессируется в виде тройного. FasL является членом семьи цитокинов, включая фактор некроза опухолей а (ФНО-а), лимфотоксины а и ß, CD30L, CD40L и многие другие. FasL экспрессируется на активированных цитотоксических Т-лимфоцитах и естественных киллеров, а также на клетках кишечника, глаза, легких, почек, нервной ткани, плаценты. FasL по Fas, может существовать в связанной с мембраной и растворимой форме (sFasL и mFasL). Показано, что растворимый FasL имеет молекулярную массу 27 кД, существует в виде тройного, образующийся из мембранной формы в результате отщепления трансмембранного части определенной протеиназой. Растворимый форма FasL биологически активная, то есть способна индуцировать апоптоз в чувствительных клетках, экспрессирующих рецептор Fas. Реализация апоптоза. Главным «участником» процесса апоптоза является семье 14 цистеиновых протеиназ, которые расщепляют белки по пептидными связями после аспарагиновой кислоты и которые называют каспаза

Каспазы гомологичные между собой аминокислотными последовательностями и структурой. Они экспрессируются как проферменте и содержат следующие структурные элементы: N-концевой вариабельный домен, большую (20 кД) и малую (l0 кД) субъединицы. Активация каспаз происходит вследствие протеолитического расщепления связи между доменами и ассоциации большой и малой субъединиц с образованием гетеродимеру. Гетеродимеры, в свою очередь, ассоциируются и образуют тетрамер с двумя каталитическими центрами, работающими независимо.

Апоптичнои сигнал с поверхности клетки приводит активацию инициаторных каспаз, которые расщепляют и активируют эффекторные каспазы. Последние, в свою очередь, расщепляют внутриклеточные белки, что и приводит к развитию апоптоза. К инициаторных каспаз относят каспазы 8, 9, 10, а к эффекторных - 2, 3, 6, 7. Активация инициаторных каспаз требует связывания со специфическими кофакторами и адапторной молекулами.Наприклад, активация прокаспаз 8 и 10 происходит после их ассоциации с доменом DED (death effector domain) молекулы FADD (Fas-associated death domain). Прокаспаза 9 активируется через образование комплекса с адапторной молекулой APAF-1, цитохромом с и дАТФ. Эффекторные каспазы расщепляют различные внутриклеточные мишени: структурные белки, сигнальные белки, регуляторы транскрипции, белки, регулирующие метаболизм ДНК, гистоны и другие белки с

различными функциями. Среди гистонов чувствителен к действия эффекторных каспаз является гистона Н1. Расщепления этого гистона делает определенные участки ДНК доступными для действия эндонуклеаз. Каспаз также расщепляют ингибитор каспазоактивованои ДНКазы, что вызывает активацию этого фермента и расщепление ДНК на олигонуклеосомни фрагменты. Существует много путей индуцирования апоптоза, которые можно сгруппировать в три категории: от рецепторов, от митохондрий и от ядра. Первый путь активации апоптоза начинается после перекрестного связывания рецепторов ФНО-семьи (рецепторов «смерти») соответствующими лигандами. Такие рецепторы тримеризуються, вследствие чего на них появляются сайты связывания для адапторной белков семьи FADD (рис. 78).

С эффекторными доменами «смерти» DED молекулы F ADD напрямую ассоциируется прокаспаза 8. Олигомеризация прокаспаз 8 приводит к тому, что они расщепляют друг друга и таким образом самоактиву дерутся.

Каспаза 8 активирует другие каспазы - 3, 4, 6, 7 и 13. Каспаза 3, в свою очередь, активирует каспазы 6 и 9. Каспазы 3 и 6 принимают непосредственное участие в ядерном апоптозе. Предполагают, что каспаза 4 активирует митохондрии, что приводит к выходу из них в цитоплазму цитохрома с. Второй путь активации апоптоза связан с нарушением функций мембран митохондрий, в результате чего цитохром с может выходить в цитозоль и вместе с другими факторами активировать прокаспазы. Цитохром с связывается с адапторной молекулой APAF-1. При наличии дезоксиаденозинтрифосфату (дАТФ) происходит взаимодействие комплекса с каспазы 9 и активация последней. Ингибирование апоптоза на этом уровне может происходить при участии белка Все-Xl, который присоединяется к комплексу APAF-1 и каспазы 9 и блокирует его. Некоторые протеинкиназы, например протеинкиназа В (Akt), могут тормозить развитие апоптоза путем фосфорилирования определенных каспаз.

Выход цитохрома с с митохондnий контролируют некоторые белки семьи Все, встроенные в мембрану митохондрий (будут рассмотрены далее).

Третий путь активации апоптоза связан с экспрессией определенных проапоптичних генов. Главным транскрипционных факторов, определяющим экспрессию этих генов, является белок р53 - продукт гена р53 супрессора опухолей. Активация р53 пов2язана с различными метаболическими нарушениями в цитоплазме клетки, повышением уровня ионов Са +, появлением коротких фрагментов ДНК и т.д.. Активация р53 наблюдается также в случае нарушений клеточного цикла. Под действием р53 увеличивается экспрессия более 20 генов, в том числе белка Вах, рецептора Fas и др.. Итак, путь запуска апоптоза от ядра тесно связан с другими путями его индуцирования.

Кроме рассмотренных путей активации апоптоза существует еще путь непосредственной активации прокаспаз в цитозоле с помощью других протеолитических ферментов - гранзимив и гранулизину, которые доставляет в клетку-мишень активирован ЦТЛ или натуральный киллер. Этот путь подробно рассмотрен в разд. 11.

Противоречивые данные получены о том, что в некоторых типах клеток апоптоз может происходить без участия инициаторных или эффекторных каспаз. Такой тип гибели клеток называют каспазонезалежним (caspase independent form of cell death).

По способности проводить апоптичнои сигнал клетки можно разделить на два типа. Апоптоз в клетках первого типа происходит независимо от митохондрий и не блокируется гиперэкспрессией белка все-2. Апоптоз в клетках второго типа зависит от активации митохондрий. Гиперэкспрессия белков все-2 и Все-Xl в таких клетках полностью блокирует развитие апоптоза. Т-клетки относятся к клеткам первого типа, а В-лимфоциты - в клетки второго типа.

Апоптоз – это программированная клеточная смерть (инициирующаяся под действием вне- или внутриклеточных факторов) в развитии которой активную роль принимают специальные и генетически запрограммированные внутриклеточные механизмы . Он, в отличие от некроза активный процесс, требующий определенных энергозатрат . Первоначально пытались разграничить понятия «программированная клеточная гибель » и «апоптоз »: к первому термину относили устранение клеток в эмбриогенезе, а ко второму – программированную смерть только зрелых дифференцированных клеток. В настоящее время выяснилось, что никакой целесообразности в этом нет (механизмы развития клеточной гибели одинаковы) и два понятия превратились в синонимы, хотя это объединение и не бесспорно.

Прежде чем приступить к изложению материала о роли апоптоза для жизнедеятельности клетки (и организма) в норме и патологии, мы рассмотрим механизм апоптоза. Их реализацию можно представить в виде поэтапного развития следующих стадий:

1 стадия – стадия инициации (индукции) .

В зависимости от происхождения сигнала, стимулирующего апоптоз, различают:

внутриклеточные стимулы апоптоза . Среди них к наиболее известным относят – разные виды облучения, избыток Н + , оксид азота, свободные радикалы кислорода и липидов, гипертермия и др. Все они могут вызывать различные повреждения хромосом (разрывы ДНК, нарушения ее конформации др.) и внутриклеточных мембран (особенно митохондрий). То есть в данном случае поводом для апоптоза служит «неудовлетворительное состояние самой клетки» (Мушкамбиров Н.П., Кузнецов С.Л., 2003). Причем, повреждение структур клеток должно быть достаточно сильным, но не разрушительным. У клетки должны сохраниться энергетические и материальные ресурсы для активации генов апоптоза и его эффекторных механизмов. Внутриклеточный путь стимуляции программированной смерти клетки можно обозначить как «апоптоз изнутри »;

трансмембранные стимулы апоптоза , т.е., в этом случае он активируется внешней «сигнализацией», которая передается через мембранные или (реже) внутриклеточные рецепторы. Клетка может быть вполне жизнеспособной, но, с позиции целостного организма или «ошибочной» стимуляции апоптоза, она должна погибнуть. Этот вариант апоптоза получил название «апоптоз по команде ».

Трансмембранные стимулы подразделяются на:

«отрицательные » сигналы. Для нормальной жизнедеятельности клетки, регуляции ее деления и размножения необходимо воздействие на нее через рецепторы различных БАВ: факторов роста, цитокинов, гормонов. Среди прочих эффектов, они подавляют механизмы клеточной гибели. И естественно, дефицит или отсутствие данных БАВ активирует механизмы программированной смерти клетки;

«положительные » сигналы. Сигнальные молекулы, такие как ФНОα, глюкокортикоиды, некоторые антигены, адгезивные белки и др., после взаимодействия с клеточными рецепторами могут запускать программу апоптоза.

На клеточных мембранах находится группа рецепторов, в задачу которых передача сигнала к развитию апоптоза является основной, возможно даже единственной функцией. Это, например, белки группы DR (death receptos – «рецепторы смерти »): DR 3 , DR 4 , DR 5 . Наиболее хорошо изучен Fas-рецептор, появляющийся на поверхности клеток (гепатоцитах) спонтанно или под влиянием активации (зрелые лимфоциты). Fas-рецептор при взаимодействии с Fas-рецептором (лигандом) Т-киллера запускает программу смерти клетки мишени. Однако, взаимодействие Fas-рецептора с Fas-лигандом в областях, изолированных от иммунной системы, заканчивается гибелью самого Т-киллера (см. нижеигандом в областях, изолированных от иммунной системы, заканчивается гибелью самого Т-киллера ()ожно000000000000000000000000000).

Следует помнить, что некоторые сигнальные молекулы апоптоза, в зависимости от ситуации могут наоборот, блокировать развитие программированной смерти клеток. Амбивалентность (двойственное проявление противоположных качеств) характерна для ФНО, ИЛ-2, интерферона γ и др.

На мембранах эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов, а так же клеток легкого и кожи обнаружены особые антигены-маркеры . На них синтезируются физиологические аутоантитела , и они, выполняя роль опсонинов , способствуют фагоцитозу этих клеток, т.е. гибель клеток происходит путемаутофагоцитоза . Выяснилось, что антигены-маркеры появляются на поверхности «старых» (прошедших свой путь онтогенетического развития) и поврежденных клетках, молодые и неповрежденные клетки их не имеют. Данные антигены получили название «антигены-маркеры стареющих и поврежденных клеток» или «белок третьей полосы». Появление белка третьей полосы контролируется геномом клетки. Следовательно, аутофагоцитоз можно рассматривать, как вариант запрограммированной гибели клеток .

Смешанные сигналы. Это сочетанное воздействие сигналов первой и второй группы. Например, апоптоз происходит с лимфоцитами, активированных митогоном (положительный сигнал), но не вступивших в контакт с АГ (отрицательный сигнал).

2 стадия – стадия программирования (контроля и интеграции механизмов апоптоза).

Для этой стадии характерно два, диаметрально противоположных процесса, наблюдающихся после инициации. Происходит либо:

реализация пускового сигнала к апоптозу через активацию его программы (эффекторами являются каспазы и эндонуклеазы);

блокируется эффект пускового сигнала апоптоза.

Различают два основных, но не исключающих друг друга, варианта исполнения стадии программирования (рис. 14):

Рис. 14. Каспазный каскад и его мишени

R– мембранный рецептор; К – каспазы;AIF– митохондриальная протеаза; Цит. С – цитохром с;Apaf-1 – цитоплазматический белок;IAPs– ингибиторы каспаз

1. Прямая передача сигнала (прямой путь активации эффекторных механизмов апоптоза минуя геном клетки) реализуется через:

адапторные белки. Например, так осуществляется запуск апоптоза Т-киллером. Он активирует каспазу-8 (адапторный белок). Аналогично может действовать и ФНО;

цитохром С и протеазу ΑIF (митохондриальная протеаза). Они выходят из поврежденной митохондрии и активируют каспазу-9;

гранзимы. Т-киллеры синтезируют белок перфорин, который образует каналы в плазмолемме клетки-мишени. Через эти каналы в клетку проникают протеолитические ферменты гранзимы , выделяемые все тем же Т-киллером и они запускают каскад каспазной сети.

2. Опосредованная передача сигнала. Она реализуется с помощью генома клетки путем:

репрессии генов, контролирующих синтез белков-ингибиторов апоптоза (гены Bcl-2, Bcl-XL и др). Белки Bcl-2 в нормальных клетках входят в состав мембраны митохондрий и закрывают каналы по которым из этих органоидов выходят цитохром С и протеаза AIF;

экспрессии, активации генов, контролирующих синтез белков-активаторов апоптоза (гены Bax, Bad, Bak, Rb, P 53 и др.). Они, в свою очередь активируют каспазы (к-8, к-9).

На рис. 14 представлена примерная схема каспазного принципа активации каспаз. Видно, что откуда бы не запускался каскад, его узловым моментом является каспаза 3. Она активируется и каспазой 8 и 9. Всего в семействе каспаз – более 10 ферментов. Локализуются в цитоплазме клетки в неактивном состоянии (прокаспазы). Положение всех каспаз в данном каскаде до конца не выяснено, поэтому на схеме ряд из них отсутствует. Как только активируются каспазы 3,7,6 (возможно и их другие типы) наступает 3 стадия апоптоза.

3 стадия – стадия реализация программы (исполнительная, эффекторная).

Непосредственными исполнителями («палачами» клетки) являются выше указанные каспазы и эндонуклеазы. Местом приложения их действия (протеолиза) служат (рис. 14):

цитоплазматические белки – белки цитоскелета (фодрин и актин). Гидролизом фодрина объясняют изменение поверхности клетки – «гофрирование» плазмолеммы (появление на ней впячиваний и выступов);

белки некоторых цитоплазматических регуляторных ферментов: фосфолипазы А 2 , протеинкиназы С и др.;

ядерные белки. Протеолиз ядерных белков занимает основное место в развитии апоптоза. Разрушаются структурные белки, белки ферментов репликации и репарации (ДНК-протеинкиназы и др.), регуляторные белки (рRb и др.), белки-ингибиторов эндонуклеаз.

Иннактивация последней группы – белков ингибиторов эндонуклеаз приводит к активации эндонуклеаз, второму « орудию » апоптоза . В настоящее время эндонуклеазы и в частности, Са 2+ , Мg 2+ -зависимая эндонуклеаза , рассматривается как центральный фермент программируемой смерти клетки. Она расщепляет ДНК не в случайных местах, а только в линкерных участках (соединительные участки между нуклеосомами). Поэтому хроматин не лизируется, а только фрагментируется, что определяет отличительную, структурную черту апоптоза.

Вследствие разрушения белка и хроматина в клетке формируются и от нее отпочковываются различные фрагменты – апоптозные тельца. В них находятся остатки цитоплазмы, органелл, хроматина и др.

4 стадия – стадия удаления апоптозных телец (фрагментов клетки).

На поверхности апоптозных телец экспрессируются лиганды, они распознаются рецепторами фагоцитов. Процесс обнаружения, поглощения и метаболизирования фрагментов погибшей клетки происходит сравнительно быстро. Это способствует избежать попадания содержания погибшей клетки в окружающую среду и тем самым, как отмечено выше, воспалительный процесс не развивается. Клетка уходит из жизни «спокойно», не беспокоя «соседей» («тихий суицид»).

Программированная клеточная гибель имеет важное значение для многих физиологических процессов . С апоптозом связаны:

поддержание нормальных процессов морфогенеза – запрограммированная смерть клеток в процессе эмбриогенеза (имплантации, органогенеза) и метаморфоза;

поддержание клеточного гомеостаза (в том числе ликвидация клеток с генетическими нарушениями и инфицированных вирусами). Апоптозом объясняется физиологическая инволюция и уравновешивание митозов в зрелых тканях и органах. Например, гибель клеток в активно пролиферирующих и самообновляющихся популяциях – эпителиоцитов кишечника, зрелых лейкоцитов, эритроцитов. Гормонально-зависимая инволюция – гибель эндометрия в конце менструального цикла;

селекция разновидностей клеток внутри популяции. Например, формирование антигенспецифической составляющей иммунной системы и управление реализацией ее эффекторных механизмов. С помощью апоптоза происходит выбраковка ненужных и опасных для организма клонов лимфоцитов (аутоагрессивных). Сравнительно недавно (Griffith T.S., 1997) показали значение программированной гибели клеток в защите «иммунологически привилегированных» зон (внутренние среды глаза и семенников). При прохождении гисто-гематических барьеров данных зон (что случается редко), эффекторные Т-лимфоциты гибнут (см. выше). Включение механизмов их смерти обеспечивается при взаимодействии Fas-лиганда барьерных клеток с Fas-рецепторами Т-лимфоцита, тем самым предотвращается развитие аутоагрессии.

Роль апоптоза в патологии и виды различных заболеваний связанных с нарушением апоптоза представлены в виде схемы (рис. 15) и таблицы 1.

Конечно, значение апоптоза в патологии меньше чем некроза (возможно, это связано с недостаточностью таких знаний). Однако, проблема его в патологии имеет и несколько иной характер: она оценивается по степени выраженности апоптоза — усиление или ослабление при тех или иных болезнях.