Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
| Глава 1 Аналитический обзор 1.1 Роль апоптоза в физиологических и патологических процессах 1.2 Морфологические изменения при апоптозе |
Смотрите также:
- Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 3 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 1 этапа Государственного контракта №
- Отчет о выполнении 2 этапа Государственного контракта №
Запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез). Несмотря на то, что при эмбриогенезе апоптоз не всегда является отражением «запрограммированной смерти клетки», это определение апоптоза широко используют различные исследователи [Ярыгин В.Н. 1996].
Гормон-зависимой инволюции органов у взрослых, например, отторжение эндометрия во время менструального цикла, атрезии фолликулов в яичниках в менопаузе и регрессия молочной железы после прекращения лактации [Белушкина Н.Н. 2004; Метелица И.С. 1996].
Удалении некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции Гибели отдельных клеток в опухолях, в основном при ее регрессии, но также и в активно растущей опухоли [Белушкина Н.Н. 2004].
Гибели клеток иммунной системы, как В-, так и Т-лимфоцитов, после истощения запасов цитокинов, а также гибели аутореактивных Т-клеток при развитии в тимусе [Белушкина Н.Н. 2004; Робинсон М.В. 1991; Bell C.G. 1995].
Патологической атрофии гормон-зависимых органов, например, атрофии предстательной железы после кастрации и истощении лимфоцитов в тимусе при терапии глюкокортикоидами [Князькин И.В. 2007; Ackerman R.C. 1994; Higashijima T. 1997].
Патологической атрофии паренхиматозных органов после обтурации выводных протоков, что наблюдается в поджелудочной и слюнных железах, почках [Arends M. J. 1991].
Гибели клеток, вызванных действием цитотоксических Т-клеток, например, при отторжении трансплантата и болезни «трансплантат против хозяина» [Arends M. J. 1991].
Повреждении клеток при некоторых вирусных заболеваниях, например, при вирусном гепатите, когда фрагменты апоптотических клеток обнаруживаются в печени, как тельца Каунсильманна [Буеверов А.О. 2000; Alonso С L. 2004].
Гибели клеток при действии различных повреждающих факторов, которые способны вызвать некроз, но действующих в небольших дозах, например, при действии высокой температуры, ионизирующего излучения, противоопухолевых препаратов [Владимирская Е.Б.,1997, Сыркин А.Б.,1995].
ВведениеПрограммируемая клеточная гибель или апоптоз является важнейшим механизмом контроля клеточной популяции в многоклеточном организме. Наиболее хорошо изучена последовательность событий, приводящих клетку к апоптозу в результате взаимодействия белков из семейства фактора некроза опухоли (ФНО) со специфическими рецепторами [Lorenz H.M. 2000; Reed J.C. 2002; Shigekazu N. 1997; Vaux D.L. 1997; Wang X. 2001]. Ярким представителем этой группы белков является система Fas/Fas-L. Fas-L является цитокином из ФНО-семейства, экспрессируется на поверхности различных клеток, в том числе на активированных Т-лимфоцитах и натуральных киллерах [Al Maini M.H. 2000; Aral H. 1997; Bamberger A.M. 1997; Holler N. 2003; Kang S. M. 1999; Kawaguchi Y. 1999]. Возможным механизмом «Fas-рецепторной недостаточности» при вирусных хронических инфекциях является увеличение содержания растворимого Fas26 рецептора (sFas), продукта альтернативного сплайсинга mРНК FasR и протеолитического отщепления трансмембранного FasR. ФНОα - один из основных цитокинов, способных оказывать прямое повреждающее действие на клетки-мишени и лизировать клетки, инфицированные вирусом, является необходимым и в то же время достаточным индуктором местных и системных воспалительных реакций [Кетлинский С.А. 1997; Козлов В.А. 2002; Новиков В.В. 2005]. ФНО также является индуктором апоптоза и воспринимается рецепторами, по структуре напоминающими Fas. Цитоплазматический фрагмент Fas и ФНО-рецепторов содержит домен «смерти», транслирующий апоптозный сигнал на внутриклеточный аппарат апоптоза [Аббасова С.Г. 1997; Барышников. А.Ю. 2002; Дмитриева Е.В. 2003; Akshay K.V. 1997; Bellgrau D. 1995; Banner D.W.1993; Galle P.R. 1995]. В тоже время вирусные белки способны оказывать иммуносупрессивное действие, направленность которого может быть связана как с клеточным иммунитетом, так и с нарушением синтеза цитокинов и снижения апоптической активности зараженных клеток [Alonso С.L. 2004; Ambar B.B. 1999; Hardwick J.M. 2001; Hoetelmans R.W. 2000]. В вирусном генетическом материале закодированы вещества, которые и по строению, и по функции очень похожи на клеточные антиапоптозные белки-регуляторы (Bcl-2) [ Gross A. 1999; Guo В. 2001; Hsu Y.-T. 1997; Huang D.C. 1997; Ilyas M. 1998; Johnson A. L. 1999; Liang Y. 2002]. Особенно актуальной является проблема развития процесса вирогении в случае таких хронических вирусных инфекций как вирусные гепатиты В, С, герпетические инфекции, когда, несмотря не отсутствие активной репликации вируса, клетки макроорганизма «заражены» геномом вируса. Перспективной задачей современной иммунологии является поиск путей модуляции механизма работы клеток в направлении регуляции апоптоза. Целью исследования было изучение маркеров апоптоза в сыворотке крови и других биологических жидкостях при хронических вирусных инфекциях с высоким онкогенным риском. ^ Сегодня хорошо известно, что эмбрион использует апоптоз как часть своей программы развития для удаления зародышевых структур и построения новых органов [Ярыгин В.Н. 1999]. Апоптоз продолжает играть важную роль в постнатальной жизни, поддерживая тканевой гомеостаз и удаляя поврежденные и ненужные клетки. Во многих тканях взрослого организма, таких как соединительная или мышечная, частота апоптоза в нормальных условиях минимальна. Однако клетки в этих тканях могут запускать программу программированной гибели под воздействием специфических токсинов внешней среды, химиотерапии, радиации, окислительного стресса, гипоксии или воспаления [Баснакьян А.Г. 2001; Владимирская Е.Б. 1997; Метелица И.С. 1996; Новожилова А.П. 1996]. Другие ткани, в частности те, что состоят из гемопоэтических и эпителиальных клеток, имеют более высокую скорость клеточных обновлений, при которых многократные митозы уравновешиваются адекватным уровнем апоптоза. Такие ткани содержатся в органах иммунной системы, тонкой кишке, матке и яичниках. [Белушкина Н.Н. 2004; Метелица И.С. 1996]. Таким образом, апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах: Таблица 1 - Некоторые проявления апоптоза при физиологических и патологических процессах.
^ Морфологический апоптоз проявляется гибелью единичных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием округлых, окруженных мембраной телец («апоптотические тельца»), которые тут же фагоцитируются окружающими клетками. Это энергозависимый процесс, посредством которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма. Он играет большую роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля размеров органов [Апросина З.Г., 2000; Барышников А.Ю. 2002]. При некрозе клетки набухают, их митохондрии и другие органеллы расширяются (вследствие нарушения работы ионных каналов) и разрываются внутриклеточные и плазматическая мембраны клетки (таблица 2). 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. Апоптоз имеет свои отличительные морфологические признаки, как на светооптическом, так и на ультраструктурном уровне [Bell C.G. 1995; Golstein P. 1997]. При окраске гематоксилином и эозином апоптоз определяется в единичных клетках или небольших группах клеток. Апоптотические клетки выглядят как округлые или овальные скопления интенсивно эозинофильной цитоплазмы с плотными фрагментами ядерного хроматина. Поскольку сжатие клетки и формирование апоптотических телец происходит быстро и также быстро они фагоцитируются, распадаются или выбрасываются в просвет органа, то на гистологических препаратах он обнаруживается в случаях его значительной выраженности. К тому же апоптоз – в отличие от некроза – никогда не сопровождается воспалительной реакцией, что также затрудняет его гистологическое выявление (таблица 2). Наиболее четко морфологические признаки выявляются при электронной микроскопии. Для клетки, подвергающейся апоптозу характерно (рисунок 1): Сжатие клетки. На ранних стадиях апоптоза плазматическая мембрана умирающей клетки остается интактной. Клетка посылает сигналы, и окружающие клетки узнают и фагоцитируют ее. Одним из таких сигналов является экспозиция на поверхности фосфатидилсерина. Это происходит до снижения митохондриального трансмембранного потенциала и высвобождения цитохрома С. Клетка уменьшается в размерах; цитоплазма уплотняется; органеллы, которые выглядят относительно нормальными, располагаются более компактно. Предполагается, что нарушение формы и объема клетки происходит в результате активации в апоптотических клетках трансглютаминазы. Этот фермент вызывает прогрессивное образование перекрестных связей в цитоплазматических белках, что приводит к формированию своеобразной оболочки под клеточной мембраной, подобно ороговевающим клеткам эпителия. Таблица 2 - Сравнительная характеристика некроза и апоптоза.
Конденсация хроматина - это наиболее характерное проявление апоптоза. Хроматин конденсируется по периферии, под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы различной формы и размеров. Ядро же может разрываться на два или несколько фрагментов. Механизм конденсации хроматина изучен достаточно хорошо. Он обусловлен расщеплением ядерной ДНК в местах, связывающих отдельные нуклеосомы, что приводит к развитию большого количества фрагментов, в которых число пар оснований делится на 180-200. При электрофорезе фрагменты дают характерную картину лестницы. Эта картина отличается от таковой при некрозе клеток, где длина фрагментов ДНК варьирует. Для облегчения своего поглощения апоптотическая клетка уменьшает свой объем, выкачивая ионы (К , С1-, органические осмолиты), и сокращается, перестраивая цитоскелет. Кроме того, Также сокращение клетки обычно сопровождается уплотнением ядерного содержимого. Происходит агрегация хроматина и фрагментация ядра. Было показано, что после индукции апоптоза расщепление ДНК начинается с образования высокомолекулярных фрагментов длиной 50-300 т.п.н, что близко по размеру длине ДНК в петлях хромосом. Затем эти фрагменты обычно распадаются до нуклеосом и их олигомеров. Фрагментация ДНК в нуклеосомах происходит под действием кальций чувствительной эндонуклеазы. Эндонуклеаза в некоторых клетках находится постоянно (например, в тимоцитах), где она активируется появлением в цитоплазме свободного кальция, а в других клетках синтезируется перед началом апоптоза. Однако еще не установлено, каким образом после расщепления ДНК эндонуклеазой происходит конденсация хроматина.
|
