Апоптоз

Введение

Апоптоз — это эволюционно сохраняемый путь клеточной смерти, который отвечает за надлежащее удаление клеток во время нормального развития и поддержание гомеостаза.

• У позвоночных апоптоз важен для правильного развития и поддержания тканевого гомеостаза. Для поддержания нормальной физиологии и функции тканей клетки, которые повреждены, дисфункциональны или больше не нужны, постоянно удаляются посредством регулируемой клеточной смерти и, в идеале, заменяются новыми, здоровыми клетками. Когда эти нормальные процессы клеточной смерти идут наперекосяк, последствия могут быть катастрофическими.
• Многие из болезней, которые составляют основные причины смерти и инвалидности по всему миру, например нейродегенеративные, сердечно-сосудистые, аутоиммунныеи инфекционные заболевания и рак, связаны либо с чрезмерным, либо с недостаточным удалением клеток.
• Несмотря на неоспоримую важность поддержания выживания наших здоровых клеток или устранения тех, которые повреждены/потенциально опасны, наше понимание процессов клеточной смерти и их регуляции все еще находится в зачаточном состоянии^[1].

Апоптоз начинается, когда ядро клетки начинает сжиматься. После сжатия плазматическая мембрана вздувается и складывается вокруг различных органелл. Вздутости продолжают формироваться, и органеллы фрагментируются и отходят друг от друга.

Механизм

Апоптоз — это сложный процесс. В ходе апоптоза клетка инициирует процесс изнутри, который позволит ей совершить самоубийство.

Апоптоз включает следующие пути. Все пути включают активацию каспаз (ферменты, которые расщепляют белки) как конечный инструмент.

1. 
   Внутренний путь (Митохондриальный путь)

• Он активируется, когда клетка подвергается стрессу изнутри из-за различных факторов, таких как повреждение ДНК от рентгеновского или ультрафиолетового излучения; химиотерапевтические агенты; гипоксия; накопление неправильно свернутых белков внутри клетки, например, при болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона или болезни Хантингтона и многих других. Когда клетка подвергается стрессу, освобождаются сигналы, вызывающие выброс митохондриями белков, индуцирующих апоптоз. В результате клетка уменьшается в размерах, поскольку ее клеточные компоненты и органеллы распадаются и уплотняются.
• Пузыри видимой формы, называемые вздутостями, появляются на поверхности клеточной мембраны. Как только клетка уменьшается, она распадается на более мелкие фрагменты, называемые апоптотическими телами, и посылает сигналы бедствия организму. Эти фрагменты заключены в мембраны, чтобы не повредить ближайшие клетки. На сигнал бедствия реагируют «пылесосы», известные как макрофаги. Макрофаги очищают сжавшиеся клетки, не оставляя следов, поэтому эти клетки не имеют шансов вызвать клеточное повреждение или воспалительную реакцию.

2. Внешний путь

• Этот путь запускается, когда клетка получает сигналы о смерти от других клеток. Внешний путь может быть вызван извне химическими веществами, которые связываются с определенными рецепторами на поверхности клетки. Именно так белые кровяные клетки борются с инфекцией и активируют апоптоз в инфицированных клетках^[1].^[2][3]

Почему клетки подвергаются апоптозу?

Многие клетки в человеческом организме обладают встроенной способностью подвергаться апоптозу (так же, как они обладают встроенной способностью копировать свою ДНК или расщеплять топливо). По сути, апоптоз — это общий и удобный способ удаления клеток, которые больше не должны быть частью организма.

• Некоторые клетки необходимо «удалить» во время развития: например, чтобы выточить сложную структуру, такую как рука, из большего блока ткани; во время развития мозга организм создает миллионы лишних клеток; те, которые не создают синаптических соединений, могут подвергнуться апоптозу, чтобы оставшиеся клетки могли нормально функционировать.
• Некоторые клетки являются аномальными и могут навредить остальной части организма, если они выживут. Например, клетки могут распознать вирусы и мутации генов/повреждение ДНК и могут вызвать смерть, чтобы предотвратить распространение ущерба.
• Клетки в организме взрослого человека могут быть удалены для поддержания баланса, освобождая место для новых клеток или удаления клеток, необходимых только для временных задач^[4].

Влияние на здоровье

Слишком мало или слишком много апоптоза могут иметь серьезные клинические последствия, такие как следующие:

Рак:

• Снижение апоптоза приводит к увеличению выживаемости клеток, что ведет к развитию рака.
• Опухолевые вирусы изменяют клетки, встраивая свой генетический материал в ДНК клетки-хозяина. Раковые клетки обычно представляют собой постоянную вставку в генетический материал. Эти вирусы иногда могут инициировать производство белков, которые предотвращают апоптоз. Например, папилломавирусы, которые были связаны с раком шейки матки. Раковые клетки, которые не развиваются из-за вирусной инфекции, также могут производить вещества, ингибирующие апоптоз и способствующие неконтролируемому росту.
• Целевой апоптоз стал новым стандартом в разработке препаратов для лечения рака.^[5]

Аутоиммунные заболевания:

• Снижение апоптоза иммунных клеток, реагирующих на собственные клетки организма, может привести к развитию аутоиммунных заболеваний, таких как ревматоидный артрит, системная красная волчанка (СКВ), аутоиммунный лимфопролиферативный синдром и другие.

Нейродегенеративные заболевания:

• Гибель клеток также имеет значение для многих нейродегенеративных заболеваний. Оба процесса — некроз и апоптоз — происходят в острой неврологической болезни, такой как острый ишемический синдром. В хронических нейродегенеративных расстройствах основная гибель нейронов путем апоптоза наблюдается в таких примерах, как болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и болезнь Хантингтона.

Инфаркт миокарда

• Некроз долгое время считался единственной причиной инфаркта миокарда, но недавние исследования показали, что апоптоз также происходит преимущественно в фазе реперфузии после острого инфаркта, что приводит к дальнейшему повреждению миокарда.^[3].

Заключение

Апоптоз - это форма запрограммированной гибели клеток, или "клеточное самоубийство" (отличающаяся от некроза, при котором клетки умирают из-за травмы). Апоптоз не является единственной формой запрограммированной гибели клеток, но это та форма, которую мы понимаем лучше всего.

Апоптоз - это упорядоченный процесс, в котором содержимое клетки разрушается и упаковывается в небольшие пакеты из мембран для "сбора мусора" иммунными клетками (в отличие от некроза, при котором содержимое умирающей клетки выливается и вызывает воспаление).

Апоптоз удаляет клетки во время развития. Он также устраняет предраковые и инфицированные вирусами клетки. Апоптоз поддерживает баланс клеток в человеческом теле и особенно важен в иммунной системе^[4].

Ссылки