Сравнительная характеристика апоптоза и некроза клеток.

ЭФФЕКТОРЫ АПОПТОЗА.Известны два относительно автономных проявления общего эффекторного пути апоптоза — 1. активация сериновых протеаз и 2. снижение трансмембранного потенциала митохондрии.

Гангреной называют некроз тканей, которые соприкасаются с внешней средой и становятся при омертвении серо-бурыми или черными. Гангрена может быть сухой или влажной. Если участок мертвой ткани не подвергается аутолизу, а свободно располагается среди живых тканей, то говорят о секвестре. Инфарктом называют ишемический некроз, связанный с уменьшением кровотока в органе или ткани. Иногда кровоток совсем прекращается в результате закупорки просвета кровеносного сосуда, тогда развиваются обширные омертвения тканей, которые называются инфарктами. Инфаркты ткани головного мозга называются инсультами.

Тема: НЕКРОЗ. Апоптоз.

Некроз — омертвение клеток и тканей в живом организме. Некрозу могут подвергаться часть клетки, клетка, группа клеток, участок ткани, органа, целый орган или часть тела. Поэтому в одних случаях некроз определяется лишь при микроскопическом исследовании, в других — хорошо различим невооруженным глазом.

При некрозе возникают характерные изменения клетки и меж­клеточного вещества. В клетке изменяются ядро и цитоплазма. Ядро сморщивается (кариопикноз), распадается на глыбки (кариорексис) и растворяется (кариолизис, или кариолиз). Эти изменения ядра являются стадиями его гибели. В цитоплазме происходят денатурация и коагуляция белка (коагуляция цитоплазмы), распад ее на глыбки (плазморексис) и, расплавление (плазмолиз, цитолиз). Изменения межклеточного вещества при некрозе касаются как основного вещества и волокон соединительной ткани, так и нервных волокон. Основное вещество и волокна соединительной ткани подвергаются изменениям, характерным для фибриноидного некроза, ослизнения ткани или колликвационного некроза, а нервные волокна — глыбчатому распаду.

Среди клинико-морфологических форм некроза выделяют коа-гуляционный некроз, колликвационный некроз, гангрену, секвестр и инфаркт. При коагуляционном некрозе омертвевшие участки ткани серо-желтые, плотные, сухие (сухой некроз). Примерами сухого некроза являются творожистый, фибриноидный , восковидный (ценкеровский). Для колликвационного некроза характерно расплавление мертвой ткани (влажный некроз). Таковы очаги размягчения и расплавления, например, в головном или спинном мозге.

Апоптоз - генетически запрограммированная смерть клеток. Несмотря на непрерывное обновление, количество клеток в тканях взрослого организма остается постоянным. Это означает, что число вновь образующихся клеток соответствует числу отмирающих. Процесс физиологического отмирания клеток совершается незаметно. Он не сопровождается воспалительными реакциями, которые расширяют масштаб повреждения при некрозе. Естественная смерть является вполне логичным событием, как любое замещение старого новым.

Термин «апоптоз» (с греч. — опадание листьев) введен в научный обиход в 1972 г. для обозначения формы гибели клеток, прототипом которой является гибель тимоцитов под действием глюкокортикоидов.

Классический апоптоз — не единственный механизм нормальной гибели клеток, но, безусловно, один из ее главных рычагов. Интерес к проблеме апоптоза с конца 80-х годов XX в. увеличивается экспонен­циально, когда форма клеточной смерти была отождествлена с ранее описанной программированной гибелью клеток, информация о которой закодирована в клеточном геноме и поддается фенотипической регуляции.

Было осознано, что апоптоз — такая же фундаментальная генети­ческая программа как пролиферация, дифференцировка или пребывание клеток в покоящемся состоянии. Об апоптозе говорят как об активной смерти (противопоставляя его некрозу, т. е. пассивной гибели от «несчастного случая»), как о «самоубийстве» клеток, сознательно выбирающих дорогу смерти, если они чувствуют собственную бесполезность, а тем более опасность для клеточного сообщества.

Рис.1. Схема апоптоза.

При получении апоптозного сигнала адегизированная клетка (а) округляется (Ь), конденсирует ДНК (с), ядро расщепляется на глыбки агрегированного хроматина (д.), клетка распадается на фрагменты (апоптозные тела), окруженные ригидной мембраной (е), которые фа- гоцитируются макрофагами (f).

Общепризнано, что апоптоз занимает ключевые позиции в физиологии эмбрионального морфогенеза, метаморфозе, элиминации (негативной селекции) аутореактивных Т-лимфоцитов, уничтожении опухолевых и вирус инфицированных клеток. Обсуждается его роль в патологии — при аутоиммунных заболеваниях, злокачественных опухолях, дегенеративных и атрофических процессах, инфекционной патологии. Итак, основные понятия:

●Программированная гибель — это активная форма гибели клетки, являющаяся результатом реализации ее генетической программы или ответом на внешние силы и требующая затрат энергии и синтеза макромолекул (генетическая характеристика). Представления о запрограммированной смерти, долгое время не привлекавшие внимания клиницистов, сегодня выдвинулись в число самых популярных и интригующих проблем медицины.

●Апоптоз — форма гибели клетки, проявляющаяся в уменьшении ее размера, конденсации и фрагментации хроматина, уплотнении наружной и цитоплазматических мембран без выхода содержимого клетки в окружающую среду (морфологическая характеристика).

Апоптоз ассоциируется с патогенезом злокачественных опухолей, атрофических (в частности, нейродегенеративных) и гиперпластических процессов, аутоиммунных заболеваний, вирусных инфекций. Клетки, вступившие на путь апоптоза, претерпевают стереотипные изменения, ведущие к формированию характерного фенотипа . Принципиально, что гибель наступает при сохранении целостности плазматической мембраны и внутриклеточных органелл. Поэтому, в отличие от некроза, клетка не разбухает (результат повреждения мембраны и переполнения клетки водой из окружающей среды), а сжимается, конденсируя цитоплазму и оставаясь непроницаемой для красителей типа трипанового синего или пропидий йодида.

Клетки округляются, теряя микроворсинки, рецепторы и структуры, обеспечивающие клеточные функции и межклеточные контакты. Их контур становится гладким, и они отделяются от соседних клеток. Вслед за этими изменениями (они совершаются в считанные минуты) в мембране образуются выпячивания, которые отпочковываются от клетки в виде апоптозных тел. Последние, как и сама клетка, окружены уплотненной (ригидной) мембраной и могут содержать органеллы и фрагменты ядра. Апоптозные тела поглощаются мононуклеарными фагоцитами, а также сбрасываются в окружающую среду. Поглощенный материал переваривается лизосомальными ферментами, причем макрофаги уничтожают его, не подвергаясь активации. Весь процесс, от агрегации хроматина до полного переваривания апоптозных тел, занимает 1—3 ч. Этим скоротечным событиям предшествуют латентные сдвиги, которые развиваются на протяжении 10-12 ч. На этом этапе клетки могут быть спасены от апоптоза продуктами протективных (антиапоптозных) генов, финальные же события необратимы. В целом морфологическая картина апоптоза отражает упорядоченность подключения механизмов, направленных на то, чтобы избежать каскадных последствий цитолиза, когда из клетки высвобождается комплекс флогогенных начал, инициирующих воспалительную реакцию и сопряженные с ней вторичные повреждения. Однотипность цитопатических изменений позволяет думать об общности эффекторных механизмов апоптоза для любых клеток, по крайней мере, на его заключительных этапах.

Главным проявлением апоптоза является деградация хроматина. Ее основой служит ферментативное расщепление ДНК. Оно происходит в несколько этапов с формированием все более мелких фрагментов. Сначала образуются фрагменты, включающие 700, 200-250, 50—70, 30—50 тыс. пар оснований. На этой стадии происходит конденсация хроматина и инвагинация ядерной мембраны. После реализации этого этапа процесс становится необратимым. Затем наступает очередной этап деградации — нуклеосомная дезинтеграция ДНК, т. е. разрывы нитей ДНК, находящихся между нуклеосомами. При этом образуются фрагменты, кратные по величине 180—190 пар оснований, что соответствует протяженности нити ДНК в пределах одной нуклеосомы. Этот тип деградации обычно завершается в течение суток. Деградация хроматина при апоптозе является активным процессом, зависящим от температуры, источников энергии, синтеза РНК и белка «dе novo». Различные этапы деградации ДНК катализируются разными формами эндонуклеаз, отличающимися субстратной специфичностью и условиями проявления активности.

Апоптические клетки трудно выявить в тканях, в связи с тем, что они быстро фагоцитируются не только макрофагами и нейтрофилами, но и другими окружающими клетками, не являющимися «профессиональными» фагоцитами. Быстрота фагоцитирования связана с экспрессией на их поверхности (вследствие реорганизации мембраны) некоторых молекул, распозноваемых фагоцитами; такими молекулами являются фосфосерин, тромбоспондин. В результате этого фагоцитоза, содержимое клеток не выделяется в межклеточное пространство, как при некрозе, когда вокруг гибнущих клеток скапливаются их активные внутриклеточные компоненты, включая энзимы, закисляется среда, что способствует гибели других клеток и развитию очага воспаления. Апоптоз поражает индивидуальные клетки и практически не отражается на их окружении.

Апоптоз обычно противопоставляется другой форме гибели клеток-некрозу, который развивается при воздействии внешних, по отношению к клетке, повреждающих агентов и неадекватных условий среды. Например, гипоосмия, крайние значения рН, гипертермия, механические воздействия, действие агентов, повреждающих мембрану, формирование пор в мембране с участием факторов комплемента. Проявляется набуханием клетки и разрывом мембраны вследствие повышения ее проницаемости с выходом содержимого клетки в среду.

В развитии апоптоза выделяют 3 стадии: индукторную, эффекторную и деградации. Если две последние едины для всех разновидностей апоптоза, то первая стадия проявляется весьма разнообразно в зависимости от типа клеток и индукторных факторов. Это разнообразие можно объединить в две группы:

1) когда программа гибели включается внешними факторами;

2) когда эта программа предсуществует в клетке и реализуется в отсутствие защитных факторов.

ИНДУКЦИЯ АПОПТОЗА.По современным представлениям в каждой клетке имеются два основных механизма апоптоза: внешний (опосредованный через рецепторы смерти) и внутренний (митохондриальный, стресс-индуцированный).

Детально изучен вариант с индукцией апоптоза внешними воз­действиями. Наиболее полно проанализированы условия экзогенной индукции апоптоза Т-лимфоцитов, особенно их незрелой формы -кортикальных тимоцитов.

1. Классическим индуктором апоптоза тимоцитов служат кор-тикостероиды. Они проникают в клетку и проявляют свое действие через рецепторы, локализующиеся в ядре. Разные клетки по-разному интерпретируют сигнал от гормонов. Так, эстрогены и андрогены индуцируют апоптоз преимущественно эпителиальных клеток.

2. Более распространенным вариантом является рецепция сигналов к апоптозу через мембранные рецепторы для антигена. Так, сигнал, поступающий в Т-лимфоциты через рецептор для антигена, который в норме приводит к активации и последующей пролиферации клеток, в определенных условиях может вызывать их апоптоз, обозначаемый как активационный. Сигнал может подаваться при воздействии на рецептор антигена, суперантигена, митогенного лектина, антител, способных перекрестно сшивать молекулы рецептора.

3. Апоптоз могут индуцировать некоторые цитокины. «Сигнал гибели» подается через один из двух рецепторов ТNF - р55. Однако лишь ТNFR1 имеет цитоплазматический «домен гибели», через который передается летальный сигнал. Другие цитокины, например ИЛ-2 и γ- интерферон, в зависимости от ситуации могут индуцировать или предотвращать развитие апоптоза. Такая «амбивалентность» эффектов свойственна и ряду других агентов — ингибиторам синтеза белка, активаторам и ингибиторам активности киназ. Наконец, существует рецептор, для которого пока не установлено иных функций, кроме передачи сигнала к развитию апоптоза — Fαs-рецептор, локализующийся на клетках различных типов спонтанно (на гепатоцитах, кортикальных тимоцитах) или после активации (зрелые лимфоциты). Он гомологичен ТNF и присутствует на клетках «иммунологически привилегированных органов».

Общая формула такого «внешнего» апоптоза сводится к воздействию физиологических стимулов в нефизиологических концентрациях и сочетаниях. В подобных случаях апоптоз основан на рецепторном взаимодействии с индуцирующими агентами и зависит от типа клеток, их зрелости, физиологического состояния и природы стимулов. Удобной моделью для его изучения служат лимфоциты, которые подвергаются негативной селекции путем апоптоза, способны избегать апоптозной гибели, превращаясь в клетки памяти, а также индуцируют апоптоз в клетках-мишенях, добиваясь цитотоксического эффекта.

Ситуация с предсуществующей программой гибели клетки (внут­ренний апоптоз) прояснена в значительно меньшей степени, чем индукция апоптоза внешними сигналами. Большинство стрессирующих факторов способны инициировать внутренний апоптоз. К ним относятся физические (радиация, ультрафиолетовое облучение, гипертермия) и химические (оксиданты, противоопухолевые препараты, токсины) стимулы, давно известные как цитотоксические агенты. Одним из универсальных индукторов апоптоза является окислительный стресс, который связан с реактогенными метаболитами кислорода, накапливающимися в клетках при различных воздействиях, особенно на фоне подавления антиоксидантных систем.

Апоптоз служит стандартной реакцией на повреждение ДНК, и его индукция некоторыми агентами опосредована через этот канал.

В отличие от некроза апоптозный процесс развивается не только под влиянием формальных повреждений. Он возникает и как реакция на эндогенные факторы — гормоны, цитокины, дериваты арахидоновой кислоты, физические (прямые) межклеточные контакты.

Эндогенными сигналами для программирования гибели клетки являются:

1. Гибель кроветворных клеток при дефиците ростовых цитокинов.

2. Большинство клеток различных типов при росте в культуре подвергаются апоптозу, если лишить контакта с межклеточным матриксом, например, переводя в суспензию.

3. Накопление нерепарированных разрывов ДНК в результате радиационного поражения.

4. Ингибиторы топоизмераз, влияющие на конформацию ДНК, а также циспластин, встраивающийся в молекулу ДНК, вызывают развитие апоптоза.

5. Эндогенным условием развития апоптоза может быть повышение внутриклеточного уровня Са2+, которое модулируется действием кальциевых ионофоров.

6. Наличие гена супрессии р53. Этот белок называют онкосупрес-сором, поскольку его присутствие приводит к гибели клеток с нарушениями в геноме, тогда как при мутациях гена р53 такие клетки выживают и часто становятся источником злокачественного роста. В норме этот белок не экспрессируется: его экспрессия индуцируется облучением, действием противоопухолевых препаратов и ряда других агентов. Фактор р53 трансформирует сигнал о нерепарированных разрывах цепей ДНК в сигнал к развитию апоптоза.

РЕГУЛЯЦИЯ АПОПТОЗА.Исходя из концепции об апоптозе как о конкретной генетической программе, логичным выглядит представление о специализированных генах, продукты которых усиливают или подавляют апоптозный процесс. В апоптозе задействовано около сотни молекул. Они связаны между собой в каскадных и сетевых взаимодействиях, дублируют друг друга либо демонстрируют уникальность позитивных и негативных эффектов, участвуют в физиологических актах или работают преимущественно на апоптоз.

Ростстимулирующие факторы нацелены на пролиферацию, апоп-тозные сигналы ведут к отмиранию клеток. Равновесие между обновлением и апоптозом обеспечивает баланс в клеточной популяции, перекосы создают предпосылки для гиперплазии или атрофии тканей.

Отсюда регуляторы апоптоза можно условно разделить на ингибиторы и индукторы апоптоза.

1. Ингибиторы апоптоза.

А) Физиологические ингибиторы: факторы роста; экстраклеточный матрикс; нейтральные аминокислоты; цинк; андрогены; эстрагены; -ИЛ 2,3,4,10; Интерферон а.

Б) Гены вирусов (онковирусы):аденовируса; бакуловируса; вируса коровьей оспы; вируса Эпштейна-Барр; вируса африканской свиной лихорадки; вируса герпеса.

В) Фармакологические агенты:ингибиторы кальпаина; ингибиторы цистеиновых протеаз; индукторы опухолей: форболовые эфиры, фенобарбитал, α-гексохлорциклогексан.

2. Индукторы апоптоза

А) Физиологические активаторы:семейство ТNF, Fаs; нейротрансмитеттеры: глутамин, дофамин; устранение ростовых факторов; потеря контакта с матриксом; кальций; глюкокортикоиды; -ИЛ 1, 10; Интерферон у.

Б) Агенты, вызывающие повреждение: воздействие температуры;

вирусная инфекция; бактериальные токсины; онкогены; опухолевые супрессоры: р53; цитотоксические Т-клетки; свободные радикалы; антиметаболиты.

В) Агенты, связанные с лечением каких-либо заболеваний:

химиопрепараты: цисплатин; доксорубицин, блеомицин; метотрексат, винкристин; гамма-излучение; УФ-излучение.

Г) Токсины.

Таким образом, условия ингибирования или индукции апоптоза весьма разнообразны и могут быть сведены к действию внешних факторов, воспринимаемому рецепторами и отсутствию защиты от реализации внутренней программы апоптоза.

1. Активация сериновых протеаз - они образуют семейство из 12 ферментов, названных каспазами. Перечисленные выше индукторы апоптоза активируют каспазы, т. е. цистеиновые протеиназы, расщепляющие пептидную связь вслед за аспартатом. Из дюжины известных каспаз по крайней мере восемь имеют отношение к апоптозу. Номера каспаз не соответствуют их порядку в апоптозном каскаде, и принятое деление на «инициаторы» и «исполнители» довольно расплывчато. Каспазы предсуществуют в цитозоле в виде неактивных предшественников (прокаспаз), но, подвергаясь ограниченному протеолизу (предыдущая каспаза расщепляет последующую), обретают эффекторную (протеолитическую) активность. Этому способствует и формирование надмолекулярных комплексов (апоптосом), которые образуются при гетеродимеризации каспаз с апоптогенными внутриклеточными белками или при гибридизации самих каспаз.

Мишенями для каспаз служат многочисленные белки, в том числе ферменты и ингибиторы, задействованные в клеточном гомеостазе. В целом, участие каспаз в апоптозе образно сравнивают с хорошо продуманной и организованной военной операцией. Они отрезают гибнущую клетку, разрушая межклеточные контакты и ее внутреннюю инфраструктуру (цитоскелет).

2. Снижение мембранного потенциала митохондрий является следствием внезапного повышения проницаемости мембран митохондрий, которое приводит к выравниванию концентраций ионов по обе стороны мембран. Это проявляется в ослаблении положительного заряда внутренней поверхности мембран, а затем в выходе Са2+, снижении содержания в клетке восстановленного глутатиона, усиленному образованию супероксиданиона. Следствием повышения проницаемости мембран митохондрий является выход в цитоплазму факторов, способных вызвать деградацию хроматина в изолированных ядрах. Как только происходит полная утрата митохондриального потенциала, апоптоз становится неизбежным.

Итак, в реализации и контроле апоптоза участвуют многочисленные внутриклеточные факторы, он может быть вызван действием разнообразных внешних агентов. Из этого следует неизбежность существования патологии, связанной с нарушениями в звеньях индукции и регуляции апоптоза. Выделяют две группы патологических процессов, связанных с ослаблением и усилением апоптоза.

«СУДЬБА» АПОПТОЗНЫХ КЛЕТОК.Эволюционируя, апоптоз завершается вторичным некрозом, который проявляется повышением проницаемости плазматической мембраны для постмортальных красителей (трипановый синий, йодид пропидиума). В отличие от первичного некроза, когда повреждение мембраны служит пусковым фактором клеточной гибели, при апоптозе это знаменует окончание процесса. Впрочем, в естественных условиях дело обычно не доходит до вторичного некроза, так как апоптирующие клетки уничтожаются профессиональными (макрофаги) и непрофессиональными (например, фибробласты) фагоцитами. Макрофаги, поглотившие апоптозные клетки, обнаруживаются в очагах воспаления, а также в культурах ίn vίtro.

Механизм распознания апоптозных клеток детерминирован необычными поверхностными структурами, которые появляются на внешнем слое плазматической мембраны и побуждают соседние клетки к фагоцитозу. Их образно называют сигналами «съешь меня». Одним из кандидатов на роль такого рода сигнальных молекул служит ФС / фосфолипидный слой/. В норме остатки ФС локализованы во внутреннем слое клеточной мембраны, но при апоптозе, благодаря потере физиологической асимметрии мембранных фосфолипидов, они выныривают на поверхность и распознаются специфическими рецепторами макрофагов.

Реакцию усиливает ряд цитокинов, которые не действуют на ФС-зависимое поглощение апоптозных клеток. Поглощение заметно усиливается при адгезии макрофагов на внеклеточном матриксе, в частности на фибронектине. Моноциты не поглощают апоптозные клетки, но обретают такую способность после трансформации в макрофаги.

Недавно был описан новый механизм, позволяющий макрофагам осуществлять негативный отбор апоптозных клеток. Оказалось, что при встрече с макрофагами в живых клетках возникает отталкивающий сигнал, который прекращает это взаимодействие. Такую реакцию обеспечивает гомофильное взаимодействие на поверхности лейкоцитов и макрофагов. В апоптозных клетках передача сигнала нарушается, что ведет к более длительному контакту с макрофагами. Это облегчает узнавание вышеописанных маркеров на апоптозных клетках и их элиминацию.

Кроме сигналов «съешь меня» для привлечения фагоцитов апоптоз-ные клетки секретируют особый хемотаксический фактор — фосфолипидлизофосфатидилхолин /ФЛ/, для высвобождения которого требуется активность каспазы-3. Этот фактор стимулирует миграцию моноцитов и макрофагов в направлении его источника (апоптозных клеток), что обеспечивает своевременное и эффективное удаление погибающих клеток. Принципиально, что фагоцитоз апоптозных клеток не только не возбуждает секреции провоспалительных цитокинов, но даже подавляет ее благодаря аутокринного ингибирования. Неслучайно, своевременному удалению апоптозных клеток придается большое значение в предупреждении и обратном развитии воспалительных реакций.

АПОПТОЗ И ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ.Представления о запрограммированной смерти клеток, долгое время не привлекавшие внимания клиницистов, сегодня выдвинулись в число самых популярных и интригующих проблем медицины. Апоптоз ассоциируется с патогенезом злокачественных опухолей, атрофических (в частности, нейродегенеративных) и гиперпластических процессов, аутоиммунных заболеваний, вирусных инфекций. Каждая из приведенных ситуаций может быть проанализирована с позиций дисбаланса между нацеленностью клеток на выживание, пролиферацию и апоптоз. Направленная регуляция апоптоза явится, возможно, одним из базисных принципов терапевтической стратегии будущего, и уже сегодня лечебный эффект многих цитотоксических противоопухолевых препаратов связывают с их способностью усиливать апоптоз.

Перспективной выглядит идея регуляции экспрессии апоптозных и антиапоптозных генов при помощи антисмысловых олигонуклеотидов, блокирующих мРНК для определенных белков. Она уже получила подтверждение в опытах по торможению пролиферации лейкозных клеток при хронической миелоидной лейкемии.

Влияние на апоптоз (усиление или ослабление) оказывают различные микроорганизмы - вирусы, бактерии, грибы, простейшие. С этим связаны новые взгляды на патогенез инфекционной патологии. Примером могут служить представители семейства энтеробактерий: признаки апоптозной гибели обнаружены в культурах эпителиальных клеток и макрофагов, инфицированных шигеллами, сальмонеллами, эшерихиями, йерсиниями. Во многом это связано с межмолекулярными эффектами белков-токсинов, вводимых в клетку бактериями через аппарат секреции III типа. Они могут оказать влияние на клеточные гены в результате взаимодействия с протеинкиназами или иными факторами, контролирующими транскрипционный процесс. Не исключено, что данный механизм играет определенную роль в развитии энтеробактериальных инфекций.

Установлено, что многие вирусы, вмешиваясь в регуляцию внут­риклеточного гомеостаза, меняют соотношение между ростовыми и апоптозными потенциями инфицированных клеток. Известно более десятка вирусных генов, которые кодируют факторы, усиливающие апоптоз. Обнаружены они и у вирусов человека (аденовирусы, гер-песвирусы, папилломавирусы, ортомиксовирусы, вирус иммунодефицита человека, вирус гепатита В и др.). В ряде случаев вирус инду­цированный апоптоз коррелирует с усилением экспрессии гена р53, претендующего на одну из ключевых позиций в индукции апоптоза..

Опережающая смерть клетки, несущей зачаток вируса — исход, выгодный скорее хозяину, чем вирусу. Неслучайно об этом говорят как об альтруистическом самоубийстве, подразумевая, что клетка предпочитает погибнуть, исключив возможность размножения потенциально опасного вируса.

Логика подсказывает, что вирусы должны обладать и альтерна­тивным механизмом, который, продлевая жизнь клеток, создавал бы условия для воссоздания как можно более многочисленного вирусного потомства в литическом цикле или обеспечивал переход вируса в латентное состояние (персистенцию). Действительно, некоторые вирусы синтезируют белковые продукты, которые блокируют апоптозный ответ инфицированных клеток. Это достигается разными способами, но их принцип сводится к двум механизмам — повышение экспрессии антиапоптозных (ростстимулирующих) генов клетки и инактивация эффекторных молекул апоптоза. К первой группе можно отнести стимуляцию протоонкогенов типа, это, в частности, наблюдается при персистенции вируса Эпстайна-Барр в В-лимфоцитах, ко второй -блокаду белка Р53, продукта апоптозстимулирующего гена р53 (например, Е6 — протеин вируса папилломы человека).

Известно, что вирусы вызывают и непрямой цитопатический эффект. В этом случае зараженные клетки атакуются эффекторами иммунитета, прежде всего СD8+ Т-лимфоцитами. В реализации цитотоксических потенций Т-лимфоцитов также участвует апоптоз, возбуждаемый в клетках-мишенях. В качестве вероятных механизмов рассматривается прямое действие эффекторных молекул, преформированных в Т-лимфоцитах, а также рецептор зависимая активация апоптозной программы атакуемых клеток. В первом случае действуют апоптозные протеазы (гранзимы), которые проникают в клетки-мишени через поры, образуемые в плазматической мембране перфоринами лимфоцитов. Во втором, процесс запускается через системы Fаs-системы и является следствием активации собственного апоптозного аппарата клеток.

Таблица 1.

ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С ОСЛАБЛЕНИЕМ АПОПТОЗА.Аутоиммунные процессы. Поскольку среди последствий генетически обусловленного ослабления апоптоза в иммунной системе доминируют проявления системной аутоиммунной патологии, возник вопрос о состоянии апоптоза и связанных с ним факторов при аутоиммунных заболеваниях человека. К последним относят:

А) Семейный аутоиммунный лимфопролиферативный синдром, связанный с дефицитом Fаs или нарушением экспрессии Fаs -рецептора и Fаs -лиганда.

Б) Системная красная волчанка, ревматоидный артрит, синдром Бехчета. Хотя при системной красной волчанке и некоторых других коллагенозах обнаружена усиленная выработка растворимой формы рецепторов, накопление которого в микроокружении лимфоцитов может препятс­твовать реализации апоптоза. При ревматоидном артрите Т-лимфоциты, присутствующие в пораженной суставной полости, имеют все признаки, «обрекающие» их на развитие апоптоза. Однако на самом деле апоптоз не развивается: предполагается, что в данном случае срабатывает некий механизм, препятствующий реализации апоптоза Т-лимфоцитов. Кроме того, было выявлено, что мишенями аутоантител также являются сериновые протеазы — каспазы.

Злокачественные опухоли.

А) Лейкозы и солидные опухоли. Ключевым событием, способствующим развитию патологии, чаще всего служат соматические мутации, затрагивающие ген р53. Фактор р53 трансформирует сигнал о нерепа-рированных разрывах цепей ДНК в сигнал к развитию апоптоза. Благодаря этому элиминируются клетки со спонтанными или инду­цированными повреждениями генетического аппарата. В нормальных клетках белок р53 не выявляется, а при опухолях его мутантную форму экспрессирует до 70% трансформированных клеток. Аномалии фактора р53, а также других внутриклеточных факторов, контролирующих апоптоз, в процессе развития опухоли имеют отношение к ее прогрессированию. Лишившись такого контроля, клетки, утрачивающие связи с межклеточным матриксом и другими факторами нормального микроокружения, не гибнут, а благополучно развиваются в чужой для них среде, что способствует метастазированию опухоли.

Б) Лимфома Беркитта. Транслокация и гиперэкспрессия генов Ве1-2 и с-mус, ослабление апоптоза. Изменения р53, активация каспаз являются основой формирования устойчивости к лечебным воздействиям, основанным на индукции апоптоза опухолевых клеток - рентгено- и радиотерапии, химиопрепаратам.

ПАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЦЕССЫ, СВЯЗАННЫЕ С УСИЛЕНИЕМ АПОПТОЗА.Врожденные уродства. Волчья пасть и др. Локальные формы расстройств такого рода, проявляющиеся как дефекты развития с формированием «минус-ткани». Наиболее распространенными вариантами патологии такого рода в сформировавшемся организме являются разного рода аплазии и дегенеративные прцессы.

Болезни крови (цитопении). Миелодисплазии, апластическая Fе- фолат-В₁₂-дефицитные анемии, тромбоцитопения, нейтропения, болезнь Кастлемана. Чаще всего они развиваются вследствие недостаточности факторов выживания костномозговых клеток-предшественников.

Инфекционные (бактериальные) заболевания. Различные инфекционные процессы, сепсис. Индукторами апоптоза служат бактериальные эндотоксины и экзотоксины. Массовый апоптоз, опосредованный ТNF и его рецепторами I типа.

Вирусные инфекции. Различные вирусные заболевания, в том числе СПИД. При вирусных инфекциях сосуществуют факторы, индуцирующие и ингибирующие апоптоз (вирусам «не выгодна» тотальная гибель клеток-мишеней). Установлено, что многие вирусы, вмешиваясь в регуляцию внутриклеточного гомеостаза, меняют соотношение между ростовыми и апоптозными потенциями инфицированных клеток. Известно более десятка вирусных генов, которые кодируют факторы, усиливающие апоптозный процесс (аденовирусы, герпесвирусы, папи-ломавирусы, вирус гриппа, СПИДа, вирус гепатита В и др.) Дистрофические заболевания нервной системы.

Наследственная прогирия (синдром Вернера). Боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера, спинальная мышечная атрофия. Как правило, эти заболевания являются следствием индукции апоптоза соответствующих клеток в неположенное время или в чрезмерно выраженном масштабе. Идентифицирован «ген болезни Альцгеймера», продукт которого оказался транскрипционным фактором АLG-2.

Другие заболевания. Инфаркт миокарда (начальный этап), дилятационная кардиомиопатия, токсические (алкогольный) гепатиты и др.