Апоптоз — запрограммированная смерть клетки

Апоптоз - запрограммированная гибель определенных клеточных популяций. В норме это генетически контролируемый механизм, необходимый для трансформации тканей в процессе эмбрио и морфогенеза, а также для уничтожения состарившихся, поврежденных, инфицированных, опухолевых клеток у взрослых особей. Иными словами, процессы апоптоза включаются уже на этапе формирования в зародыше тканей и органов, освобождают взрослый организм от ненужных и вредоносных клеток, участвуют в процессах старения.

Апоптоз в той или иной форме имеет место у всех организмов из числа эукариот (то есть организмов, клетки которых содержат ядро) от простейших одноклеточных до человека. Надо отметить, что открытие этого процесса стало целым явлением в научном мире. В 2002 году британские ученые  Дж. Салстон, С. Бреннер  и Р. Хорвиц, первыми представившие на суд общественности механизмы апоптоза, удостоились Нобелевской премии.

Механизмы апоптоза достаточно сложны для восприятия. Этот процесс условно протекает в три фазы. В первую сигнальную (индукторную) под воздействием различных внешних или внутренних факторов происходит инициация апоптоза, которая может идти по двум направлениям. Рецептор-зависимый сигнальный путь запускается при воздействии неблагоприятных факторов на рецепторы клеточной смерти. Они представляют собой экспрессированные на поверхность мембраны клетки белки, при активации которых разворачивается целый каскад биохимических процессов. Эти белки относятся к семейству рецепторов фактора некроза опухолей (TNF). Наиболее известными рецепторами смерти являются FAS и APO-1. Первая фаза заканчивается активацией специфических ферментов - инициирующих каспаз, которые относятся к семейству 1в-интерлейкинконвертирующих протеаз.  Из неврологических заболеваний по такому пути процесс апоптоза развивается у больных паркинсонизмом и хореей Гентингтона.

Другим возможным направлением развития апоптоза является митохондриальный сигнальный путь. Напомню, что митохондрии играют ведущую роль в обеспечении клетки жизненно важной энергией. При разрыве митохондриальной мембраны либо открытии каналов на ее поверхности происходит высвобождение апоптогенных белков (таких как цитохром С, прокаспазы, AIF)  в цитоплазму клеток. В результате сложных биохимических реакций происходит образование эффекторных каспаз.

В нервной ткани повреждение митохондрий при участии оксида азота сопровождается образованием супероксидных радикалов, что приводит к гибели части нейронов при остром нарушении мозгового кровообращения. Образующиеся активные формы кислорода стимулируют активацию провоспалительных цитокинов, также включающихся в каскад апоптотических реакций.

Кроме того, важным механизмом нейроапоптоза, как варианта апоптоза в нервной системе, является гиперпродукция эксайтотоксических (то есть возбуждающих) аминокислот и длительная активация глутаматных рецепторов, возникающие при нарушении функции нейронов. Цитотоксическое действие глутамата играет ведущую роль в патогенезе нейродегенеративных процессов, болезни Альцгеймера, паркинсонизма, а также ишемического инсульта.

Вторая фаза апоптоза - эффекторная, когда все возможные пути инициации апоптоза соединяются в один общий путь. Как уже было сказано выше, основными ферментами-эффекторами являются каспазы. Запускается сложный каскад реакций с участием инициирующих и эффекторных каспаз, заканчивающийся расщеплением белков ядерного матрикса, нарушением структуры хроматина, фрагментацией ДНК, нарушением репликации клетки. Одновременно с этими процессами эффекторные каспазы инактивируют  систему антиапоптозных белков. Каспазы выявлены у множества живых организмов, у млекопитающих их обнаружено 13. Например, установлено, что у человека в дегенерации нервных клеток при болезни Альцгеймера ведущую роль играет активация каспазы-8. При черепно-мозговых травмах в нейрональный апоптоз также включается каспазный механизм.

Третья фаза апоптоза - деградационная. Во время нее происходит разрушение клетки, распад ее на отдельные апоптотические тельца, которые достаточно быстро ассимилируются макрофагами, реже соседними клетками. При этом не происходит развития воспалительной реакции.

Надо заметить, что апоптоз, как фазный процесс, до определенного этапа (а именно активации каспаз) обратим. После активации этих эндонуклеаз апоптоз приобретает необратимый характер, приводя к гибели клетки.

Итак, как видно, нарушения процессов апоптоза лежит в основе развития многих неврологических заболеваний, таких, как острое нарушение мозгового кровообращения, хорея Гентингтона, рассеянный склероз, боковой амиотрофический склероз, спинальные мышечные атрофии, паркинсонизм, болезнь Альцгеймера, другие нейродегенеративные заболевания,  эпилепсия, черепно-мозговые травмы, иные повреждения мозга.

Кроме заболеваний нервной системы, нарушения апоптотических механизмов выявлено при многих других заболеваниях и патологических состояниях. Так, аутоиммунные заболевания, злокачественные новообразования, вирусные инфекции могут протекать с ослаблением или подавлением процессов апоптоза. Усиление апоптоза наблюдается при развитии ряда заболеваний крови (анемии, тромбоцитопении, лимфопении), сепсисе, СПИДе.

В заключении хочется сказать следующее. Открытие апоптоза, его механизмов имеет очень важное значение. Наличие обратимых этапов дает возможность искать пути для его регуляции, что в свою очередь позволит существенно продвинуться вперед в лечении многих и многих заболеваний.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *