Апоптоз клетки: биологическая роль, механизм

Под термином «апоптоз» вытекает понимать физиологический процесс гибели клеток, который запускается в ответ на поступок физиологических сигналов или обеспечивается включением особой генетической программы. Морфологически этот процесс характеризуется уплотнением хроматина, разделением ДНК на фрагменты и изменением структуры клеточной мембраны. В итоге клетка разрушается и фагоцитируется без примет воспаления, что практически не влияет на окружающие ткани.

Биологическая роль

Запрограммированная крах клетки играет важную роль в нормальной жизнедеятельности живых организмов, она обеспечивает:

• развитие в этап эмбриогенеза;
• регуляцию численности клеток и их состава в зрелом организме;
• дифференцировку клеток;
• уничтожение престарелых клеток, прекращающих выполнять свои функции;
• гормональные перестройки;
• подавление опухолевого роста;
• выбраковку клеток с генетическими дефектами;
• элиминацию чужеродных агентов (вирусов, бактерий, грибов и др.).

Нарушение регуляции крахи клеток приводит к развитию:

Следует отметить, что при некоторых из них функция апоптоза снижена, а при иных, наоборот, повышена.

• Считается, что подавление апоптоза имеет большое смысл для прогрессирования опухолей. Раковые клетки могут приобретать устойчивость к нему за счет усиленной экспрессии антиапоптотических факторов или в итоге мутаций в генах.
• Снижение апоптоза наблюдается при аутоиммунных процессах, когда аутоагрессивные Т-клетки не уничтожаются иммунной системой. Это приводит к повреждению собственных материалов организма.
• Усиление апоптоза также негативно сказывается на состоянии здоровья человека. С этим может быть связана усиленная крах костномозговых клеток-предшественниц красного и белого кроветворного ростка, следствием какой является апластическая анемия.

Таким образом апоптоз выступает всеобщим механизмом гибели клеток, как при физиологических, так и при патологических процессах.

Механизмы развития

Запрограммированная крах клеток проходит с последовательной сменой 3 стадий:

1. Индукторная.
2. Эффекторная.
3. Деградация.

На первой стадии выходит рецепция сигнала и начальные этапы его передачи. Это осуществляется с помощью рецепторного механизма под поступком внешних факторов или путем внутренней активации.

Рецепторы, запускающие апоптоз, получили наименование рецепторов смерти. Они имеют внутри себя специальные домены, взаимодействие с какими индуцирует особые внутриклеточные сигналы.

Внутренний путь активации этого процесса связан с изменениями, выходящими в митохондриях. Он чувствителен к недостатку факторов роста, гормонов или цитокинов. Также воздействовать на него может:

• гипоксия;
• переохлаждение;
• инвазия вирусов;
• облучение;
• независимые радикалы.

Все эти факторы способны вызывать перестройку внутренней мембраны митохондрий, в итоге которой открываются поры и высвобождаются проапоптотические вещества. По своей структуре это белки, какие запускают каспазозависимый путь апоптоза и индуцируют разделение ДНК на фрагменты с конденсацией периферических участков хроматина.

В эффекторную стадию выходит активация главных ферментов апоптоза – каспаз. Они обладают протеолитической активностью и расщепляют белки по аспарагиновому остатку. В итоге их деятельности в клетке происходит массивное разрушение белка и развиваются необратимые изменения.

На заключительнее стадии реализуются основные механизмы гибели клетки. При этом активируется эндонуклеазы, деятельность каких приводит к деградации ДНК. После этого происходит реорганизация цитоскелета и реорганизация клетки в апоптотические тельца, на поверхности которых появляются маркеры для фагоцитоза. На заключительном этапе такие клетки поглощаются макрофагами.

Регуляция апоптоза

Каждый из механизмов апоптоза имеет свою регуляцию:

• Митохондриальный линия регулируется белками из семейства Bcl-2. Они влияют на проницаемость мембраны митохондрий и могут ослаблять или стимулировать апоптоз. Это осуществляется линией контроля высвобождения цитохрома С.
• Регуляция рецепторного механизма гибели клетки выходит путем контроля активности каспаз.

Апоптоз позволяет организму поддерживать физиологическое равновесие и противостоять различным внешним воздействиям. Так, любой день в организме человека в результате запрограммированной гибели отмирают десятки биллионов клеток, однако эти потери быстро компенсируются за счет клеточной пролиферации. Суммарная масса клеток, какие ежегодно подвергаются разрушению при апоптозе, равна массе тела человека.