Смерть клетки

Смерть клетки – это конечный результат ее повреждения. Существует два вида смерти клеток – некроз и апоптоз

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Некроз -это патологическая форма клеточной смерти.

Апоптоз – это контролируемый процесс самоуничтожения клетки.

При некрозе – на ранних стадиях наблюдается конденсация хроматина, затем происходит набухание клетки с разрушением цитоплазматических структур и последующим лизисом ядра.

При апоптозе – тоже происходит конденсация хроматина, а потом сморщивание клетки с сохранением целостности органелл → далее клетка распадается на апоптозные тельца, которые представляют собой мембранные структуры с заключенными внутри органеллами и частицами ядра → затем апоптозные тельца фагоцитируются и разрушаются окружающими клетками.

Апоптоз ответственен за многие физиологические и патологические процессы, идущие в организме:

1. Удаление клеток в процессе эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез и инволюцию);

2. Гормон – зависимую инволюцию клеток у взрослых, например, отторжение клеток эндометрия в процессе менструального цикла, атрезию фолликулов в яичниках во время менопаузы, регрессию лактирующей грудной железы после прекращения кормления ребенка;

3. Уничтожение клеток в пролиферирующих клеточных популяциях, таких как эпителий крипт тонкой кишки;

4. Смерть клеток в опухолях;

5. Смерть аутореактивных клонов Т-лимфоцитов;

6. Патологическую атрофию гормон-зависимых тканей, например, атрофию простаты после кастрации и исчезновение лимфоцитов в тимусе после введения глюкопротеидов;

7. Патологическую атрофию паренхиматозных органов после перекрытия протока, например: поджелудочной железы околоушной слюнной железы, почки;

8. Смерть клеток, вызванную цитотоксическими Т-клетками, например, при отторжении трансплантата;

Гибель клеток при некоторых вирусных заболеваниях, например, при вирусном гепатите, при котором фрагменты клеток при апоптозе известны как тельца Каунсильмена;

10. Смерть клеток, вызванную различными слабыми повреждающими воздействиями, которые в больших дозах приводят к их гибели (термальные воздействия, радиация, цитотоксические противоопухолевые препараты и, возможно, гипоксия).

4.Причины повреждения клеток: гипоксия, физические агенты, химические агенты и лекарства, инфекционные агенты, генетические повреждения, дисбаланс питания.

В зависимости от механизма развития повреждения различают три основные формы повреждения:

1. Ишемическое и гипоксическое.

2. Повреждение, вызванное свободными радикалами кислорода.

3. Токсическое.

Ишемическоеповреждение связано чаще всего с закупоркой артерий. Развивается гипоксия клетки, в условиях которой разрушаются мембраны клеток.

Повреждение клетки, вызванное свободными радикалами кислорода, чаще всего возникает под действием химических веществ, ионизированного облучения, при действии кислорода и других газов.

Токсическое повреждение клеток возникает под действием химических веществ.

5.Повреждение клеток может быть обратимым (нелетальным) и необратимым (летальным).

Нелетальное повреждение клеток называется дистрофией, летальное – некрозом. При некрозе летально поврежденная клетка под действием ферментов подвергается или ферментативному перевариванию, и тогда наблюдается колликвационный (разжижающий) некроз или происходит денатурация белка, и тогда развивается коагуляционныйнекроз. Морфологически на ранних этапах некроза ткани развивается эозинофилия цитоплазмы погибающих клеток, а на месте погибающих органелл появляются вакуоли. Это относительные признаки некроза.

К абсолютным признакам гибели клеток относятся изменения ядер:

Кариопикноз – сморщивание и гиперхромность ядер;

Кариорексис – фрагментация ядра или распад его;

Кариолизис –самый достоверный признак некроза.

Скопление глыбок разрушенных ядер в зоне некроза называется детритом.

Изменение цитоплазмы клеток при некрозе выражается в:

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Дата добавления: 2016-10-07; просмотров: 479 | Нарушение авторских прав

Рекомендуемый контект:


Похожая информация:


Поиск на сайте:


Типы клеточной гибели в организме

Повреждение клетки может привести к ее гибели. Выделяют естественную (запрограммированную) – апоптоз и насильственную (от повреждений) клеточную гибель – некроз.

В развитии некробиоза, а в последующем некроза, имеют особое значение гипоксическое повреждение клетки, механизм которого запускается любыми воздействиями, вызывающими кислородное голодание, и свободно-радикальное повреждение, при котором клетка может подвергаться разрушению без первичной гипоксии, иногда даже в условиях избытка кислорода. Указанные механизмы могут сочетаться и взаимно дополнять друг друга. Так, например, реперфузия или восстановление кровоснабжения ишемизированного участка миокарда сопровождается продукцией активных кислородных радикалов в поврежденных на стадии ишемической гипоксии митохондриях. Эти радикалы вызывают деструкцию клеточных мембран и вносят вклад в некробиотические процессы, спровоцированные гипоксией.

В механизмах гипоксического некробиоза ключевую роль, наряду с энергодефицитом, играет избыток ионизированного внутриклеточного кальция, избыток которого токсичен для клетки. Длительный избыток кальция в цитоплазме ведет к активации нейтральных протеиназ, цитоплазматическому протеолизу, разрушению цитоскелета.

В механизмах свободнорадикального некробиоза определяющее значение имеют свободные радикалы, их цитостатический эффект, ПОЛ плазматической и внутриклеточных мембран, деструкция мембран, повреждение ДНК. Важно отметить, что некроз происходит после насильственной гибели клетки в результате каких-либо причин, вызывающих глубокую тканевую гипоксию и всегда содержит литический компонент в виде либо лизосомального аутолиза, либо гетеролиза, вызываемого гидролазами фагоцитов. Другим вариантом гибели клеток является апоптоз.

Апоптоз – форма гибели отдельных клеток, возникающая под действием вне- или внутриклеточных факторов, осуществляющаяся путём активации специализированных внутриклеточных процессов, регулируемых определёнными генами. 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.

Что касается апоптоза (запрограммированной клеточной гибели, морфологически и патохимически отличного от некробиоза), то это генетически управляемый процесс, который может быть включен различными пусковыми сигналами без какого-либо существенного предварительного повреждения исполнительного аппарата клетки.

Апоптоз можно рассматривать как ответ генов, программирующих клеточную саморазборку, на рецепторно-опосредованный сигнал (например, при стимуляции соответствующими биорегуляторами рецепторов ФНО-α или глюкокортикоидного рецептора лимфоцитов). Иными словами апоптоз является приспособительной смертью, гибелью по программе и своего рода «полезным вредом», ибо при неспособности вступать в апоптоз возникает неограниченно пролифирирующий клон клеток, что ведет к серьезным нарушениям в многоклеточном организме и наблюдается, например, при онкологических заболеваниях.

Некроз – всегда патология, тогда как апоптоз наблюдается в ходе многих естественных процессов, а также при адаптации клетки к повреждающим факторам. Апоптоз, в отличие от некроза, энергозависим и требует синтеза РНК и белков. При апоптозе цитоплазма клетки уплотняется, конденсируется хроматин, ядро подвергается пикнозу с последующим кариорексисом. Фрагментации ядра предшествует межнуклеосомная упорядоченная деградация ядерной ДНК с образованием последовательно уменьшающихся фрагментов длиной до 180 пар оснований. Распад ДНК на отдельные нуклеосомные фрагменты с разрывами нуклеотидной цепочки приводит к появлению фрагментов ДНК разной длины. В конечной стадии апоптоза фрагментации подвергаются сами клетки с формированием так называемых апоптотических телец, окружённых мембраной фрагментов клеток, включающих остатки органелл, цитолеммы, цитоплазмы, хроматина. Клетки, вошедшие в апоптоз, и апоптозные тельца фагоцитируются макрофагами и гранулоцитами (рис. 8), фагоцитоз при этом не сопровождается местным воспалением.

Апоптоз может проявляться в различных формах:

— запрограммированной гибелью клеток и элиминацией целых клонов в ходе эмбрионального развития, гистогенеза и морфогенеза органов. В данном случае речь идёт о гибели клеток, не достигших состояния терминальной дифференцировки. Примером служит запрограммированная гибель нейробластов (от 25 до 75%) на определённых этапах развития мозга;

— запрограммированной гибелью клеток, выполнивших свою функцию. Эозинофилы погибают после дегрануляции. Клетки, выполнившие свою функцию, гибнут путём апоптоза. Механизм гибели клеток, достигших состояния терминальной дифференцировки и выполнивших свою функцию, изучен недостаточно, но ясно, что он генетически детерминирован. Так, экспрессия гена fos служит маркёром терминальной дифференцировки и одновременно предшествует гибели клеток.

Рисунок 8. Ультраструктурные изменения в клетке при апоптозе.

1 — на ранней стадии апоптоза для клетки, подвергающейся апоптозу в ткани, характерны конденсация цитоплазмы и фрагментация внутриядерной ДНК (показано черным цветом);

2 — фрагментация ядра и клетки с образованием апоптотических телец, окруженных мембраной;

3 — захват апоптотических телец эпителиальными клетками (4) или мононуклеарными фагоцитами (5). (Harmon B.V. and Allan D.J., 1996).

Дата добавления: 2017-04-20; просмотров: 432;

ГИБЕЛЬ КЛЕТОК

Наряду с описанными выше делением, сортировкой и миграцией клеток, важную роль в индивидуальном развитии организмов играет

процесс программированной гибели клеток, или апоптоза. В эмбриогенезе он является одним из основных механизмов органогенеза и метаморфоза, способствует достижению характерных для определенного биологического вида черт его морфофункциональной организации. В постнатальном развитии апоптоз обеспечивает гибель клеток на терминальных стадиях дифференцировки (например, эритроцитов), стареющих и поврежденных клеток, уничтожение аутореактивных, т.е. действующих против собственных клеток, клонов лимфоцитов и т.д. Помимо этого на протяжении всего развития механизм программированной клеточной гибели обеспечивает регуляцию численности клеток, а именно — установление нужного равновесия между процессами пролиферации и гибели клеток, что в одних ситуациях обеспечивает стабильное состояние организма, в других — рост, в-третьих — атрофию тканей и органов.

В настоящее время различают два принципиально различных типа клеточной гибели: апоптоз (в переводе с греческого «отпадающий») и некроз (см. п. 3.1.2).

Некроз представляет собой патологическую форму смерти клеток в результате их острого повреждения. Он характеризуется разрывом ци-топлазматической и внутриклеточных мембран, что приводит к разрушению органелл, высвобождению лизосомальных ферментов и выходу содержимого цитоплазмы в межклеточное пространство, при этом часто развивается воспалительный процесс, захватывающий территорию от части клетки до целого органа (см. рис. 3.5).

В отличие от некроза, апоптоз — генетически контролируемая клеточная гибель, которая приводит к «аккуратной» разборке и удалению клеток. Он широко распространен и типичен для физиологических условий. В процессе апоптоза наблюдаются следующие морфологические изменения (см. рис. 3.5). Клетка уменьшается в размерах, цитоплазма уплотняется, органеллы располагаются более компактно. Происходит конденсация хроматина под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы различной формы и размеров. Ядро может разрываться на два или несколько фрагментов. Затем в апоптоти-ческой клетке формируются глубокие впячивания мембраны, что приводит к фрагментации клетки и формированию окруженных мембраной апоптотических телец, состоящих из цитоплазмы и плотно расположенных органелл, с фрагментами ядра или без них. После чего очень быстро происходит их фагоцитоз, который осуществляется как макрофагами, так и окружающими здоровыми клетками. Очень важно, что при апоп-

тозе не развивается воспалительный процесс и гибель отдельных клеток или их групп происходит избирательно, без повреждения окружающих здоровых клеток.

Выделяют два вида программированной клеточной гибели: апоптоз «изнутри» и апоптоз «по команде».

В первом случае задача процесса — убрать поврежденные клетки. Апоптоз запускается сигналами, возникающими внутри самой клетки при неудовлетворительном ее состоянии — повреждении хромосом, внутриклеточных мембран и т.д.

Второй вариант апоптоза наблюдается во вполне нормальных и жизнеспособных клетках, которые с позиции целого организма оказываются ненужными или вредными. В этом случае клетка получает из внеклеточной среды, например от окружающих клеток, сигнал «погибнуть», который передается через мембранные или, реже, цитоплазма-тические рецепторы. Иногда сигналом для начала апоптоза может быть и отсутствие необходимого сигнала. В результате контакта сигнальных молекул с наружной частью белка-рецептора последний претерпевает структурные изменения, что тем или иным способом приводит к запуску реакций клеточной гибели.

Механизмы апоптоза многообразны. Они представляют собой сложнейшие молекулярные каскады, изучением которых занимаются многие лаборатории по всему миру. Остановимся на роли некоторых основных участников этих каскадов.

Реализуемые в организме схемы осуществления апоптоза различаются в основном своими начальными стадиями (рис. 8.18). Большинство из них осуществляется с участием белка р53 и лишь небольшая часть, например запускаемая с рецепторов ФНО, реализуется без его участия (см. п. 3.1.2).

Какими бы сигналами ни запускалась программируемая клеточная гибель — разнообразными внешними или внутренними, — если в схеме принимает участие белок р53, то происходит его накопление и увеличение активности.

Белок p53 в норме присутствует во всех типах клеток. Он локализуется в ядре, где функционирует как транскрипционный фактор. В его молекуле у человека — 392 аминокислотных остатка, образующих шесть различных по размеру и функции доменов (блоков).

Центральный и самый большой домен (включающий около 200 остатков) отвечает за узнавание энхансеров генов-мишеней и связывание с ними. В результате изменяется активность нескольких групп

Рис. 8.18. Обобщающая схема некоторых механизмов апоптоза: R — рецептор; ФНО — фактор некроза опухолей

генов и среди них — генов, продукты которых принимают участие в реализации апоптоза. К последним относятся гены, кодирующие белки, стабилизирующие мембраны митохондрий (BCL2, BCLK и др.) и наоборот, повышающие их проницаемость (например, ВАХ, ВАD, BAK). Изменение соотношения этих белков в цитоплазме клетки вызывает повышение проницаемости мембран митохондрий, вследствие чего ее покидают белки, активирующие каспазный каскад через каспазу 9 (Aif, Цит C). Включение апоптозного пути через рецепторы без вовлечения белка р53 активирует этот же каскад, но через каспазу 8.

Каспазы — семейство белков, являющихся непосредственными участниками внутриклеточных реакций, обеспечивающих апоптоз. Кас-пазы представляют собой ферменты — сериновые или цистеиновые ци-топлазматические протеазы, в зависимости от наличия в их активном центре соответствующей аминокислоты. В своих белках-мишенях кас-

пазы разрывают те пептидные связи, которые образованы с участием остатка аспарагиновой кислоты. Считают, что эти ферменты находятся в цитоплазме практически всех клеток, и до инициации реакций клеточной гибели они присутствуют в виде неактивных предшественников — прокаспаз. Последние активируются путем ряда модификаций. Известно 14 каспаз, которые подразделяются на инициаторы, эффекторы и стимуляторы. Каспазы способны в определенной последовательности активировать друг друга, образуя своего рода каскад, причем разветвленный. Инициаторы (каспаза 8 и 9) расщепляют и активируют каспазы-эффекторы. Одна из них — узловое звено каспазного каскада — каспаза 3. Ее мишени — как другие участники этого каскада, так и, возможно, некаспазные белки. Функция завершающих членов каскада — ограниченный протеолиз (разрушение) некоторых цитоплазматических и ядерных белков, что и приводит к развитию морфологических проявлений апоптоза.

В эмбриональном периоде развития основным видом программированной клеточной гибели является апоптоз «по команде».

Особое значение этот клеточный механизм имеет для многих формообразовательных процессов. Так, разделение пальцев на руках или ногах зародыша, разделение локтевой и лучевой костей предплечья, формирование суставов основано на гибели клеток, которая осуществляется избирательно, в определенных участках зачатков конечностей (рис.

8.19). Образование полостей сосудов (кавитация), которые первоначально представляют собой тяжи клеток, разделение верхнего и нижнего век и многие другие процессы развития имеют в своей основе механизм избирательной клеточной гибели.

Апоптоз обеспечивает также и исчезновения органов. Таким образом происходит резорбция личиночных органов животных при метаморфозе, например жаберных лепестков, хвоста и кишечника у головастиков.

Рис. 8.19. Апоптоз во время нормального развития конечности мыши: а — клетки, подвергающиеся апоптозу, мечены желтым; б — та же конечность через 1 сут

Подобные примеры имеют место и в эмбриональном развитии человека. Как и у других млекопитающих, у человека закладываются 9-10 хвостовых позвонков, волосяной покров, шесть или семь зачатков пальцев. Наблюдаемая в последующем развитии гибель клеток в этих закладках приводит к тому, что в копчике остается 4-5 позвонков, редуцируется большинство волосяных зачатков, а конечности становятся пятипалыми. В ходе развития мочеполовой системы погибают клетки предпочки и туловищной почки, в центральной нервной системе происходит гибель части нейронов, что в большинстве случаев обусловлено отсутствием контакта с клетками-мишенями.

Нарушение механизма программированной клеточной гибели приводит к формированию аномалий развития, таких как синдактилия (сращение пальцев), гипертрихоз (повышенное оволосение), полидактилия (многопалость) (рис. 8.20).

Как уже было сказано, процесс апоптоза требует скоординированной регуляции экспрессии многих генов. Нарушения синтеза белковых продуктов любого из них влекут за собой сбои в развитии и функционировании различных клеточных популяций. Так, к настоящему времени установлено, что активность гена белка bcl-2 требуется для поддержания жизнеспособности лимфоцитов, меланоцитов, эпителия кишечника и клеток почек во время развития эмбриона. Продукт гена bcl-x необходим для ингибирования смерти клеток в эмбриогенезе, особенно в нервной системе. Экспрессия гена Bax требуется для апоптоза тимоци-тов и поддержания жизнеспособности мужских половых клеток в ходе гаметогенеза. Как в раннем, так и в постнатальном развитии механизм клеточной гибели используется организмом для предотвращения не-

Рис. 8.20. Полидактилия кисти и стопы

санкционированной пролиферации поврежденных или патологически измененных клеток. Мутации гена p53 обнаруживаются примерно в половине опухолей, независимо от их происхождения или типа. Мыши, у которых отсутствовали оба этих гена, проявляли чрезвычайно высокую склонность к развитию злокачественных образований в результате полного или частичного нарушения апоптоза предопухолевых клеток.

Таким образом, программированная клеточная гибель является естественным, эволюционно обусловленным и генетически контролируемым механизмом развития, активно реализуемым организмом на различных стадиях онтогенеза для решения широкого спектра задач.

Далее: ДИФФЕРЕНЦИРОВКА КЛЕТОК

Вверх

Гибель клеток. Некроз и апоптоз.

Гибель (смерть) отдельных клеток или целых их групп постоянно встречается у многоклеточных организмов, также как гибель одноклеточных организмов. Причины гибели, процессы морфологического и биохимического характера развития клеточной смерти могут быть различными.

Но все же их можно четко разделить на две категории: некроз (от греч. nekrosis — омертвление) и апоптоз (от греч. корней, означающих «отпадение» или «распадение»), который часто называют программируемой клеточной смертью (ПКС) или даже клеточным самоубийством (рис. 354).

Некроз

Этот вид клеточной смерти обычно связывается с нарушением внутриклеточного гомеостаза в результате нарушения проницаемости клеточных мембран, приводящим к изменению концентрации ионов в клетке, с необратимыми изменениями митохондрий, что сразу приводит к прекращению всех жизненных функций, включая синтез макромолекул. Некроз вызывают повреждения плазматической мембраны, подавление активности мембранных насосов под действием многих ядов, а также необратимые изменения энергетики при недостатке кислорода (при ишемии происходит закупорка кровеносного сосуда) или отравлении митохондриальных ферментов (действие цианидов). При этом при повышении проницаемости плазматической мембраны клетка набухает за счет ее обводнения, в цитоплазме происходит увеличение концентрации ионов Na+ и Са2+, закисление цитоплазмы, набухание вакуолярных компонентов и разрыв их мембран, прекращение синтеза белков в цитозоле, освобождение лизосомных гидролаз и лизис клетки. Одновременно с этими изменениями в цитоплазме изменяются и клеточные ядра: вначале они компактизируются (пикноз ядер), но по мере набухания ядра и разрыва его оболочки пограничный слой хроматина распадается на мелкие массы (кариорексис), а затем наступает кариолизис — растворение ядра. Особенностью некроза является то, что такой гибели подвергаются большие группы клеток (например, при инфаркте миокарда из-за прекращения снабжения кислородом участка сердечной мышцы). Обычным является то, что участок некроза подвергается атаке лейкоцитов и в зоне некроза развивается воспалительная реакция (см. рис. 354).


Апоптоз

В процессе развития организмов и их функционировании во взрослом состоянии часть клеток постоянно гибнет, но без их физического или химического повреждения, происходит как бы их «беспричинная» смерть. Гибель клеток наблюдается практически на всех стадиях онтогенеза. Многочисленны примеры отмирания клеток без повреждения при эмбриогенезе. Так, отмирают клетки вольфовых и мюллерова каналов при развитии мочеполовой системы у позвоночных, погибает часть нейробластов и гонадоцитов, клетки при метаморфозах насекомых и амфибий (резорбция хвоста у головастика и жабер у тритона) и т.д.

рис. 354. Два пути клеточной гибели а — апоптоз (программированная клеточная смерть): 1 — специфическое сжатие клетки и конденсация хроматина, 2 — фрагментация ядра, 3 — фрагментация тела клетки на ряд апоптических телец; 6 — некроз: 1 — набухание клетки, вакуолярных компонентов, конденсация хроматина (кариорексис), 2 — дальнейшее набухание мембранных органоидов, лизис хроматина ядра (кариолизис), 3 — разрыв мембранных компонентов клетки — лизис клетки

Во взрослом организме также постоянно происходит «спонтанная» гибель клеток. Миллионами погибают клетки крови — нейтрофилы, клетки эпидермиса кожи, клетки тонкого кишечника — энтероциты. Погибают фолликулярные клетки яичника после овуляции, клетки молочной железы после лактации. Таких примеров много. Особенно много примеров гибели клеток без непосредственного их повреждения при различных патологических процессах. Например, кастрация (удаление семенников) вызывает гибель клеток простатической железы, удаление гипофиза приводит к гибели клеток надпочечников. Другой пример — гибель шванновских клеток при дегенерации аксона. Шванновские клетки в поврежденном периферическом нерве взрослого животного, так же как и клетки-сателлиты и чувствительные нейроны в соответствующих спинномозговых узлах, погибают.

Эти наблюдения наводят на мысль, что клеточная смерть регулируется межклеточными взаимодействиями различным образом. Множество клеток многоклеточного организма нуждается в сигналах с тем, чтобы оставаться живыми. В отсутствие таких сигналов или трофических факторов в клетках развивается программа «самоубийства» или программируемой смерти. Например, клетки культуры нейронов погибают при отсутствии фактора роста нейронов (NGF), клетки простаты гибнут в отсутствие андрогенов семенника, клетки молочной железы — при падении уровня гормона прогестерона и т.д. В то же время клетки могут получать сигналы, которые в клетках-мишенях запускают процессы, приводящие к гибели по типу апоптоза. Так, гидрокортизон вызывает гибель лимфоцитов, а глютамат — нервных клеток в культуре ткани, фактор некроза опухоли (TNF) вызывает гибель самых различных клеток. Тироксин (гормон щитовидной железы) вызывает апоптоз клеток хвоста головастиков. Кроме этого существуют ситуации, когда апоптическая гибель клетки вызывается внешними факторами, например радиацией.

Понятие «апоптоз» было введено при изучении гибели части клеток печени при неполной перевязке портальной вены. При этом наблюдается своеобразная картина клеточной смерти, которая затрагивает лишь отдельные клетки в паренхиме печени. Процесс начинается с того, что соседние клетки теряют контакты, они как бы сморщиваются (первоначальное название этой формы гибели shrinkage necrosis — некроз сжатием клетки), в ядрах по их периферии происходит специфическая конденсация хроматина, затем ядро фрагментируется на отдельные части, вслед за этим сама клетка фрагментируется на отдельные тельца, отграниченные плазматической мембраной, — апоптические тельца. Апоптоз — процесс, приводящий не к лизису, не к растворению клетки, а к ее фрагментации, распаду. Судьба апоптических телец тоже необычна: они фагоцитируются макрофагами или даже нормальными соседними клетками. При этом не развивается воспалительная реакция.

Апоптоз.

Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки, представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы активируя генетическую программу приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани. Апоптоз — это механизм гибели клеток, который имеет ряд отличительных биохимических и морфологических признаков от некроза.

Апоптоз — это биохимически специфический тип гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомальных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически 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. При снижении апоптоза происходит накопление клеток, пример — опухолевый рост. При увеличении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани, пример — атрофия.

Морфологические проявления апоптоза

Апоптоз имеет свои отличительные морфологические признаки как на светооптическом, так и на ультраструктурном уровне. При окраске гематоксилин-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.

Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах:

Запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез) и метаморфоза. Несмотря на то, что при эмбриогенезе апоптоз не всегда является отражением “запрограммированной смерти клетки”, это определение апоптоза широко используется различными исследователями.

Гормон-зависимая инволюция органов у взрослых, например, отторжение эндометрия во время менструального цикла, атрезия фолликулов в яичниках в менопаузе и регрессия молочной железы после прекращения лактации.

Удаление некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции

Гибель отдельных клеток в опухолях, в основном при ее регрессии, но также и в активно растущей опухоли.

Гибель клеток иммунной системы, как В-, так и Т-лимфоцитов, после истощения запасов цитокинов, а также гибель аутореактивных Т-клеток при развитии в тимусе.

Патологическая атрофия гормон-зависимых органов, например, атрофия предстательной железы после кастрации и истощение лимфоцитов в тимусе при терапии глюкокортикоидами.

Патологическая атрофия паренхиматозных органов после обтурации выводных протоков, что наблюдается в поджелудочной и слюнных железах, почках.

Гибель клеток, вызванная действием цитотоксических Т-клеток, например, при отторжении трансплантата и болезни “трансплантат против хозяина”.

Повреждение клеток при некоторых вирусных заболеваниях, например, при вирусном гепатите, когда фрагменты апоптотических клеток обнаруживаются в печени как тельца Каунсильмана.

Гибель клеток реализуется либо в виде некроза, либо апоптоза. Некроз клетки является результатом прямого цитотоксического воздействия на нее внешних повреждающих факторов и, как правило, сопровождается развитием воспаления. Некроз — это патологический процесс, возникающий в результате воздействия на организм патогенного агента. Апоптоз в нормальных условиях является физиологическим процессом, в основе которого лежит генетически запрограммированная гибель клетки. Апоптоз является реализацией закодированных в генотипе клеток суицидальных механизмов и не влечет за собой воспалительных реакций. То есть, некроз можно рассматривать как патологическую форму клеточной гибели, развивающуюся в результате острого клеточного повреждения, быстро приводящего к лизису клетки. Апоптоз — естественная, «физиологическая» форма гибели клетки, представляющая собой активный и строго контролируемый процесс самоуничтожения клетки.

Между апоптозом и некрозом имеется ряд существенных различий. Апоптоз подвергается фармакологической коррекции, то есть его можно корригировать. При некрозе фармакологическая коррекция неэф­фективна.

Последовательность морфологических изменений клетки при апоптозе и некрозе, согласно данным Хармон и соавт. (1990), М.А. Пальцева и соавт. (2003), представлена на рис. 12-1.

При апоптозенаблюдаются следующая последовательность ультраструктурных изменений:

Исходно интактная клетка (1).

Уплотнение и сегрегация хроматина в ядре (2).

Распад ядра на фрагменты и образо­вание апоптозных телец (3).

Фагоцитоз апоптозных телец сосед­ней клеткой (4).

При некрозе отмечается:

Ранняя стадия, включающая конденсацию хроматина в нерезко очерченные массы и деградацию цитоплазматических структур (5).

Разрушение мембран и дезинтегра­ция клетки (6).

Апоптоз – довольно быстро протекающий процесс, занимающий обычно в культуре тканей несколько минут, а в организме – несколько часов.

Самым ранним признаком апоптоза, выявляемым на электронно-микроскопическом уровне, являются резко очерченные уплотнения ядерного хроматина в виде гомогенной массы, а также некоторая конденсация (уплотнение) цитоплазмы.

Затем ядро, молекулы ДНК и цитоплазма распадаются на фрагменты, причем цитоплазматические фрагменты разделяются цитоплазматической мембраной. Одним из главных отличительных признаков апоптоза является сохранность мембраны, а также фрагментов цитоплазмы, ядра и ДНК.

Рис. 12-1. Последовательность ультраструктурных измене­ний при некрозе (слева) и апоптозе (справа)

Сохранение целостности цитоплазматической мембраны апоптотических телец позволяет, в отличие от некроза, избежать попадания содержимого клетки (лизосомальных гидролаз и других белков, цитокинов, калия, кальция) в межклеточное пространство и дает возможность макроорганизму сохранить толерантность к данному, постоянно идущему, процессу. Это обстоятельство особенно важно, если учесть, что в течение жизни в макроорганизме отмирает путем апоптоза астрономическое количество клеток (только масса кроветворных клеток составляет около 5 тонн).

В результате апоптоза клетка превраща­ется в совокупность окруженных цитоплазматической мембраной апоптотических телец, в которых плотно упакованные органеллы могут выглядеть интактными. В одних апоптотических тельцах ядер­ные компоненты отсутствуют, а в других — присутствуют (хроматин в них всегда очень плотный, резко очерчен и сконденси­рован у ядерной мембраны).

Апоптотические тельца быстро фагоцитируются окружающими соседними клетками (где они утилизируются с помощью лизосом). Эти клетки довольно быстро сближаются, при этом изменений цитоархитектоники тканей не происходит. Некоторые апоптотические тельца (напри­мер, в поверхностном эпителии) слущиваются. При апоптозе полностью отсутствуют признаки воспаления.

Ультраструктурные проявлениянекрозазначительно отличаются от характерной для апоптоза картины. Они сводятся, главным образом ксморщиванию органелл и дезинтеграции цитоплазмы. Хотя хроматин в некротизирующихся клетках так же, как и при апоптозе, конденсируется у ядерной мембраны, его компактные массы менее однородны и менее четко очерчены по краям ядра. При некрозе всегда, в отличие от апоптоза, происходит разрушение клеточных и внутриклеточных мембран. Повреждение мембран лизосом всегда приводит к высвобождению лизосомальных гидролаз и последующему распаду клетки. На более поздней стадии некроза хроматин из ядра исчезает в результате кариолизиса. Некроз обычно сопровождается развитием воспаления (чаще экссудативного).При некрозе, в отличие от апоптоза, восстановления цитоархитектоники ткани не происходит.

Важно подчеркнуть, что на ранней стадии развития некроза возникающие изменения в виде нару­шения ионно-обменной функции мембранных каналов и уменьшения содержа­ния в клетке макроэргов потенциально обратимы.При нарастании этих изменений в клетке раз­виваются необратимые процессы.

Основные отличия апоптоза и не­кроза представлены в таблице 12-1.

Добавить комментарий

Закрыть меню