Kaspazi apoptozi. Apoptoz katta ahamiyatga ega. D vitamini shishishda apoptotik mexanizmlarni ishga tushirishga yordam beradigan eng muhim komponent hisoblanadi

(qadimgi yunon tilidan απόπτωσις - Parchalanish, barglar tushishi) - dasturlashtirilgan hujayra o'limining eng keng tarqalgan turi. Boshqacha qilib aytganda, bu mijozning o'limiga olib keladigan uyali jarayonlarning yig'indisidir. Hujayra o'limining boshqa turlaridan farqli o'laroq, apoptoz paytida nekroz sitoplazmatik hujayra membranasini yo'q qilishga olib kelmaydi va aftidan, hujayra to'qimasi o'rniga qon quyqasidan keyingi yadroga yo'qolmaydi. Xarakterli xususiyat bu DNKning internukleosoma bo'limlarida ma'lum bir endonukleaza - SAPR (kaspaza faollashtirilgan DNase) tomonidan 180-200 nukleotidga ko'p bo'lgan o'lchamdagi bo'laklarga bo'linishi. Apoptoz natijasida apoptotik jismlar - membrana pufakchalari paydo bo'ladi, bu esa butun organellalarni va yadro kromatinining parchalarini olib tashlaydi. Bu tanalar fagotsitozdan keyin qon tomir hujayralari va makrofaglar tomonidan iste'mol qilinadi. Postapoptotik matritsaga hujayra fermentlari ta'sir qilmaganligi sababli, apoptotik hujayralar ko'pligi sababli yallig'lanishning oldini olmaydi.

Apoptoz jarayoni tanadagi hujayralar sonini fiziologik tartibga solish, eski hujayralarni yo'q qilish, ularning antigenlariga (autoantigenlarga) reaktiv bo'lmagan limfotsitlar hosil bo'lishi uchun, Roslin barglarining kuzgi o'limi uchun zarurdir. hujayralarning T-limfotsitlarining sitotoksik ta'siri, embrion rivojlanishi uchun. qush embrionlarining oyoq barmoqlari orasidagi teri to'ri) va boshqalar.

Oddiy hujayra apoptozining buzilishi hujayralarning nazoratsiz ko'payishiga va shish paydo bo'lishiga olib keladi.

"Apoptoz" atamasi birinchi marta 1972 yilda kiritilgan. Kerr, Villi va Kerri buni hujayralar populyatsiyasini tartibga solishning uzaygan mitoz emas, balki qo'shimcha mexanizmi deb ta'riflagan.

Apoptozning ahamiyati

Apoptoz eng boy hujayrali organizmlar hayotining noma'lum qismidir. Rivojlanish jarayonlari ayniqsa muhim rol o'ynaydi. Misol uchun, to'rtta panjaning uchlari belkuraksimon tuzilishga ega bo'lib, barmoqlarning shakllanishi ular orasidagi hujayralarning nobud bo'lishidan kelib chiqadi. Bundan tashqari, apoptoz endi kerak bo'lmagan hujayralarda rivojlanadi, shuning uchun lampochkalarning dumi metamorfoz paytida yiqilib ketadi. Embrion rivojlanish davrida orqa miya nerv to'qimalarida neyronlarning yarmidan ko'pi yaratilgandan so'ng darhol apoptoz orqali o'ladi.

Shuningdek, apoptoz hujayra to'qimasini nazorat qilish tizimining bir qismi bo'lib, u noto'g'ri rivojlangan, nuqsonli, ishlamaydigan yoki organizm uchun xavfli bo'lgan hujayralarni parchalashga imkon beradi. Biroq, T- va B-limfotsitlar bo'lishi mumkin, chunki ular asosiy antigenga xos retseptorlarni yoki avtoreaktivlarni olib o'tmaydi. Apoptoz, shuningdek, shikastlanishdan keyin infektsiya paytida faollashtirilgan ko'proq limfotsitlarning o'limiga sabab bo'ladi.

Voyaga etgan organizmlarda hujayra proliferatsiyasi va apoptozning zudlik bilan tartibga solinishi butun individual va boshqa organlarning hajmini oshirishga imkon beradi. Masalan, gepatotsitlarning ko'payishini rag'batlantiradigan fenobarbital preparati bilan davolashdan keyin jigar kattalashadi. Biroq, bu nutqni qo'llashdan so'ng darhol barcha jigar hujayralari apoptozdan o'tadi, buning natijasida jigar hajmi normal holatga qaytadi.

Bundan tashqari, apoptoz hujayra tuzata olmaydigan ko'p miqdordagi ichki zararni "sezganida" sodir bo'ladi. Misol uchun, hujayraning DNKsi buzilganidan keyin u saratonga aylanishi mumkin, shuning uchun hech narsa sodir bo'lmaydi, oddiy onglar uchun "hayot o'z-o'zini yo'q qilish bilan tugaydi". Xuddi shu tarzda, apoptoz viruslar bilan kasallangan ko'plab hujayralarda sodir bo'ladi.

Apoptotik hujayralarning markerlari

Apoptozga uchragan hujayralar past morfologik xususiyatlari bilan tan olinishi mumkin. Ular kichikroq va qalinlashadi (piknoz), yumaloqlashadi va psevdopodlarni yo'qotadi, ulardagi sitoskeleton parchalanadi, yadro membranasi parchalanadi, xromatin kondensatsiyalanadi va parchalanadi. Hujayralar yuzasida ko'p sonli piyozchalar mavjud, hujayralar kattalashib, ular membranalar bilan shishgan bo'laklarga - apoptotik tanalarga parchalanadi.

Apoptotik hujayralarda morfologiklardan tashqari ko'p miqdordagi biokimyoviy o'zgarishlar ham mavjud. Zokremda DNK maxsus nukleazalar tomonidan nukleosomalar orasidagi bog'lovchi bo'limlarda teng qismlarga bo'linadi. Shuning uchun, elektroforez yordamida apoptotik hujayraning barcha DNKlarini bo'lishda xarakterli "qirqish" kuzatilishi mumkin. DNK parchalanishini aniqlashning yana bir usuli - bu TUNEL usuli yordamida uzun uchlarini etiketlash. (Terminal deoksinukleotidil transferaza d U TP n ick e nd l abeling).

O'zgarish apoptotik hujayralarning plazma membranasi tomonidan ham tan olinadi. Oddiy onglar uchun manfiy zaryadlangan fosfolipid fosfatidilserin endi o'zining ichki (sitozolga aylantirilgan) sferasida joylashmaydi, apoptoz jarayonida tomir tashqi bargda "sakrab turadi". Ushbu molekula yaqin atrofdagi fagotsitlar uchun "o'ldirish" uchun signal bo'lib xizmat qiladi. Fagotsitozning boshqa turlaridan ko'ra apoptotik hujayralarni fosfatidilserin bilan yo'q qilish yallig'lanish vositachilarining paydo bo'lishiga olib kelmaydi. Plazmalemlarning o'zgarishi apoptozning oldini oluvchi hujayralarni aniqlashning yana bir usuli - fosfatidilserin bilan maxsus bog'laydigan aneksin V bilan preparatning asosi sifatida tasvirlangan.

Hujayralar apoptoz orqali o'lgan soatda ular elektr potentsialini ham yo'qotadilar, bu oddiy ongda mitoxondriyaning ichki membranalarida sodir bo'ladi. Ushbu hodisa apoptotik hujayralarni musbat zaryadlangan lyuminestsent ziraklar yordamida aniqlash uchun ishlatilishi mumkin, ular odatda ichki membranalarining ichki yuzasida salbiy zaryad tufayli mitoxondriyalarning o'rtasida to'planadi. Apoptoz soati davomida mitoxondriya ishlab chiqarish sezilarli darajada kamayadi. Apoptoz belgisi, shuningdek, sitoxrom c ni mitoxondriyadan sitozolga chiqarish vazifasini bajaradi.

Kaspaza - apoptoz vositachilari

Boshqa hayvonlardagi kabi apoptozning o'tishini ta'minlaydigan hujayra tizimlari markaziy ravishda oqsillarning kaspazalar oilasi tomonidan ishg'ol qilinadi. Kaspazlar - bu faol markazdagi ortiqcha sisteinni tozalaydigan va ularning substratlarini ma'lum bir ortiqcha aspartik kislota orqasida kesadigan proteazlar (nomi: c ko'rinish sisteinі asp ko'rinish aspartik kislota). Kaspazlar hujayrada faol bo'lmagan prokaspazlar sifatida sintezlanadi, ular boshqa, allaqachon faol kaspazlar uchun substrat bo'lishi mumkin, ular ortiqcha aspartat bilan bir yoki ikki joyda kesiladi. Ikkita yaratilgan bo'lak - kattaroq va kichikroq - bir-biriga qo'shilib, bunday dimer bilan bog'langan dimerni hosil qiladi. Tetramerni shu tarzda va faol proteaza bilan shakllantirish orqali substrat oqsillarini kesish mumkin. Kattaroq va kichikroq bo'linmalarni ko'rsatadigan uchastkalarga qo'shimcha ravishda, prokaspazlar ham ajratilgandan keyin parchalanadigan inhibitiv prodomenlarni almashtiradi.

Ba'zi kaspazalarning boshqalar tomonidan parchalanishi va faollashishi natijasida proteolitik kaskad hosil bo'ladi, bu esa qaytarilmas jarayon sifatida boshidanoq apoptozni to'xtatish signalini mohiyatan kuchaytiradi. Ushbu kaskadni boshlaydigan prokaspazlar inisiator, substratlari esa effektor deb ataladi. Faollashgandan so'ng, effektor kaspazalar boshqa effektor prokaspazalarni yoki maqsadli oqsillarni parchalashi mumkin. Apoptoz paytida yiqilib tushadigan effektor kaspazalar mashinasidan oldin yadro laminasining oqsillari mavjud bo'lib, ularning bo'linishi bu strukturaning parchalanishiga olib keladi. Protein ham normal sharoitda parchalanadi, SAPR endonukleazlari inhibe qilinadi, bu esa DNKning parchalanishiga olib keladi. Kaspaz o'sha mijklitino adhegzaning sitoskkellari tomonidan bilki haqida, vnaslydok choo apoptik Klitini VID SUSIDNIKH Klitin bilan yaxlitlanadi va shuning uchun fagotsitlar uchun daraja engilroq bo'ladi.

Apoptozning o'tishi uchun zarur bo'lgan kaspazalar to'plami hujayra o'limi faollashtirilgan to'qimalarning turi va yo'lida yotadi. Masalan, sichqonlarda effektor kaspaza-3 ni kodlovchi gen “o‘chirilganda” miyada apoptoz sodir bo‘lmaydi va jarayon boshqa to‘qimalarda normal davom etadi.

Prokaspaza genlari sog'lom hujayralarda faoldir va apoptozning rivojlanishi uchun zarur bo'lgan oqsillar doimo mavjud bo'lsa ham, ularning faollashishi hujayra o'z joniga qasd qilish uchun talab qilinadi. Inisiator prokaspazalar ombori CARDni o'z ichiga olgan uzun prodomenni o'z ichiga oladi (caspase recruitment domeni, kaspaza olish domeni). CARD inisiator prokaspazalarni adapter oqsillari bilan bog'lash imkonini beradi, hujayralar apoptozni rag'batlantiradigan signalni rad etganda faollashtirish komplekslarini yaratadi. Faollashtirish komplekslarida bir qancha prokaspaza molekulalari bir-biriga yaqin joyda sintezlanadi, bu ularning faol bosqichga o'tishi uchun etarli bo'ladi, shundan so'ng badbo'y hid birma-bir kesiladi.

Inson hujayralarida kaspaza kaskadini faollashtirish uchun ikkita eng muhim signalizatsiya yo'llari tashqi va tashqi (mitoxondrial) deb ataladi, ularning terisi prokaspazalarning tashabbuskori hisoblanadi.

Apoptozni faollashtirish usullari

Zovnishnyi Shlyax

Klit, masalan, sitotoksik limfotsitlardan apoptozni keltirib chiqaradigan signalni rad etishi mumkin. Bu safar tashqi yo'lning sarlavhasi faollashtiriladi (tashqi yo'l), O'lim retseptorlari bilan nima boshlanadi. O'lim retseptorlari o'simta nekrozi omili (FNF) retseptorlari oilasiga mansub transmembran oqsillari, masalan, FNP retseptorlari va o'lim retseptorlari Fas. Ular gomotrimerlarni hosil qiladi, bunda monomer postakril ligand bog'lovchi domenga, transmembran domeniga va sitoplazmatik o'limga ega bo'ladi va adapter oqsillari orqali u prokaspazalarni qabul qiladi va faollashtiradi.

O'lim retseptorlari ligandlari ham gomotrimerlardir. Xushbo'y hid o'zaro bahsli va puffin nekroz omilining signalizatsiya molekulalari oilasida joylashgan. Masalan, sitotoksik limfotsitlar o'z yuzasida Fas ligandlarini olib yuradi, ular maqsadli hujayra plazmalemalaridagi Fas o'lim retseptorlari bilan bog'lanishi mumkin. Bunday holda, ushbu retseptorlarning ichki hujayrali domenlari adapter oqsillari bilan bog'lanadi. (FADD, Fas bilan bog'liq o'lim domeni), va ular 8 va 10-chi prokaspazalarni ham qabul qiladi. Ushbu ketma-ketlik natijasida o'limga olib keladigan signalizatsiya kompleksi hosil bo'ladi - DISC (O'limga olib keladigan signalizatsiya kompleksi). Ushbu inisiator kompleksida faollashgandan so'ng, kaspazlar effektor prokaspazalarni parchalaydi va apoptotik kaskadni ishga tushiradi.

Klitin apoptozning tashqi yo'lini faollashtirib, uning hayotiyligini faol ravishda yo'qotadigan molekulalarni sintez qiladi. Bunday qurilmaning dumbasi aldash retseptorlarini ifodalashi mumkin (Aldash retseptorlari), Klinikadan keyingi ligand bog'lovchi domenlar sitoplazmatik o'lim domenlariga qarshi joylashgan va shuning uchun apoptozni qo'zg'atolmaydi va ligandlar uchun o'lim retseptorlari bilan raqobatlasha olmaydi. Hujayralar, shuningdek, apoptozning tashqi yo'llarini to'sib qo'yadigan oqsillarni ham ishlab chiqishi mumkin, masalan, FLIP, prokaspaza 8 va 10-ga o'xshash tuzilishga ega, ammo proteolitik faollikka ega emas. Bu inisiator prokaspazalarning DISC kompleksiga ulanishini inhibe qiladi.

Ichki yo'l

Apoptoz hujayraning o'rtasida ham qo'zg'alishi mumkin, masalan, shikastlanish, DNKning shikastlanishi, kislota yo'qolishi, tirik nutq yoki hayotdan keyingi signallar. Tiz chizig'ida signal marshruti ichki deb ataladi (ichki yo'l) yoki yana mitoxondrial, Bunda asosiy kontseptsiya mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan qo'shiq molekulalarini chiqarishdir. Zokremning bunday molekulalaridan oldin sitoxrom c mavjud bo'lib, u ko'p hollarda mitoxondriyaning elektron transport lansiniga kiradi. Sitokrom c mitoxondriyalar tomonidan sintezlanadi va ularni mitoxondriyal apoptozni qo'zg'atuvchi kanalni (MAC) hosil qilish uchun qoldiradi va apoptoz bilan bog'liq morfologik o'zgarishlar boshlanishiga qadar tartibga soluvchi rol o'ynaydi. Sitokrom c chiqarilgandan so'ng, u Apaf adapter oqsiliga bog'lanadi (apoptotik proteazni faollashtiruvchi omil-l), Bu qolgan qismini apoptosoma deb ataladigan g'ildirakka o'xshash etti a'zoli tuzilishga oligomerizatsiyasiga olib keladi. Apoptosoma inisiator prokaspaza-9 ni tanlaydi va faollashtiradi, keyin esa inisiator prokaspazani faollashtirishi mumkin.

Ba'zi hujayralarda apoptozning tashqi yo'li hujayrani samarali himoya qilish uchun ichki yo'l bilan faollashishi kerak. Ichki yo'l Bcl-2 oilasining oqsillari tomonidan aniq tartibga solinadi.

Bcl-2 oilasining oqsillari tomonidan ichki yo'lni tartibga solish

Bcl-2 oilasidan oldin evolyutsion konservativ oqsillar mavjud bo'lib, ularning asosiy vazifasi mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan sitoxrom c va boshqa molekulalarning chiqarilishini tartibga solishdir. Ular orasida proapoptotik va antiapoptotik molekulalar mavjud bo'lib, ular bir-biri bilan turli kombinatsiyalarda o'zaro ta'sir qilishi mumkin, bir-birini inhibe qiladi, ularning faoliyati va hujayralilik nisbati o'rtasidagi muvozanat.

Ushbu oiladan 20 ga yaqin oqsillar ma'lum bo'lib, ularning barchasi Bcl2 homologiyasining to'rtta alfa-spiral domenlaridan biriga tegishli bo'lib, BH1-4 deb ataladi. (bcl2 homologiyasi). Bcl2 oilasining anti-apoptotik oqsillari ko'plab domenlarga ega, jumladan Bcl-2 o'zi, shuningdek, Bcl-X L, Bcl-w, Mcl-1 va A1. Proapoptotik oqsillar ikkita guruhga bo'linadi, birinchisining a'zolari uchta BH domenidan (BH1-3), Bak, Bax va Bokdan iborat (qolganlari faqat reproduktiv organlarning to'qimalarida ifodalanadi). Bcl-2 ning eng katta oilasi Bim, Bid, Bad, Bik/Nbk, Bmf, Nix/BNIP3, Hrk, Noxa, Puma kabi BH3 domenini (faqat BH3) o'z ichiga olgan proapoptotik oqsillarning yana bir guruhidir.

Oddiy ongda (agar hujayralar apoptozga uchramasa), Bcl-2 va Bcl-X L kabi antiapoptotik oqsillar proapoptotik oqsillar BH123 (Bax va Bak) bilan bog'lanadi va ularning tashqi tomondan polimerlanishiga yo'l qo'ymaydi. membranalar va mitoxondriyalar teshiklarni hosil qiladi. Kuchli apoptotik stimul natijasida hujayrada proapoptotik oqsillar faollashadi yoki sintezlana boshlaydi, bu esa BH3 domenini yo'q qiladi. Ular Bak va Baxga bostiruvchi ta'sirini bilib, antiapoptotik oqsillarni bog'lashga moyildirlar va qolganlari bilan bevosita o'zaro ta'sirlashadi va ularning oligomerizatsiyasi va teshiklarning ochilishiga yordam beradi. Tashqi membrananing o'tkazuvchanligidan so'ng, sitoxrom c, shuningdek apoptozning boshqa vositachilari, masalan, AIF, sitozolga yo'qoladi. apoptoz qo'zg'atuvchi omil).

Misol uchun, MAP kinaz JNK vositachiligi orqali hujayrada omon qolish signallari etishmovchiligi mavjud bo'lganda, BH3 oqsilining Bim ifodasi faollashadi, bu apoptozning ichki yo'lini ishga tushiradi. DNK shikastlanganda, p53 supressorining to'planishi mavjud bo'lib, u BH3 oqsillari Puma va Noxani kodlaydigan genlarning transkripsiyasini rag'batlantiradi, bu ham apoptozning o'tishini ta'minlaydi. Yana bir BH3 oqsili, Bid apoptozning tashqi va ichki yo'llari o'rtasidagi aloqani ta'minlaydi. O'lim retseptorlari faollashgandan so'ng, kaspaza-8 keyinchalik Bidni kesilgan shaklga tBid (kesilgan Bid) ga ajratadi, u mitoxondriyaga o'tadi va u erda Bcl-2 ni inhibe qiladi.

Mavzu bo'yicha video

Jovten 25, 2017 Sharh yo'q

Kardiomiotsitlarning apoptozi 21-asrda sodir bo'la boshladi. Ilmiy va amaliy nuqtai nazardan, 20-asrning oxirida miokard apoptozi muammosi hali ham avvalgilarning e'tiborini tortdi. To'g'ri, bu muammoga qiziqish bo'lishi mumkin, chunki hayotiy muhim organning almashtirib bo'lmaydigan hujayralarining genetik dasturlashtirilgan o'limining o'zi bema'ni. Bundan tashqari, yaqin vaqtgacha buzilmagan miokarddagi kardiomiotsitlarning apoptotik o'limi odamlarda sodir bo'lmaydi, degan fikr mavjud edi.

Biroq, apoptozni o'rganish uchun hozirgi usullardan foydalanish bu jarayonning yurakdagi kelib chiqishini aniq ko'rsatadi. Biz erta funktsional rivojlanish uchun muhim kardiyomiyositlar sonini kamaytirish uchun mas'ul bo'lgan o'tkazuvchi mexanizmlardan biri bo'lganlar haqida statistik ishonchli ilmiy va amaliy ma'lumotlarni oldik, ularning o'limi dasturlashtirilgan.

Hozircha surunkali yurak etishmovchiligi haqida tashvish bor. Patologiyaning bu shakli chap qopning qisqa muddatli sezuvchanligining doimiy progressiv pasayishi bilan tavsiflanadi. Surunkali yurak etishmovchiligining patogenezini tushuntiruvchi hozirgi ishlaydigan farazlardan biri uning patogenezida kardiomiotsitlarning apoptotik o'limi rolini o'ynaydi. Bu gipoteza uchun asos eksantrik gipertrofik miyokard namunalarida ko'p sonli kardiomiotsitlar mavjudligining dalili edi, ular buzilgan DNKdan o'ch oladi.

Xuddi shu buzilish, ammo kichikroq miqyosda, konsentrik gipertrofiyalangan miyokard namunalarida aniqlangan. Chap skapulaning gipertrofiyasi qoldiqlari dastlab konsentrik, keyin esa eksantrik tipda rivojlanadi, shikastlangan DNKdagi anormalliklarning aniqlanishi yurak etishmovchiligining bosqichma-bosqich rivojlanishini tushuntirdi. Eksantrik gipertrofiya kechroq va shuning uchun yanada aniqroq hodisadir, chunki bu DNK degradatsiyasining katta intensivligi bilan bog'liqligi aniqlandi.

Bunday dalillarga asoslanib, yurak etishmovchiligining og'irligi va o'lik kardiomiotsitlar soni o'rtasida to'g'ridan-to'g'ri bog'liqlikni taxmin qilish mumkin edi. Biroq, tadqiqotchilar tomir ichiga yuborilgan namunalarning elektron mikroskopiyasi yordamida hujayralarning apoptotik degradatsiyasining (shu jumladan kardiomiotsitlar yadrolari) to'liq rasmini ochib bera olmadilar. Darhaqiqat, hujayralarning "klassik" apoptotik degradatsiyasi kamdan-kam hollarda oldini oldi va / yoki tezda kuzatildi.

Apoptotik jismlarning sababi - o'liklarning bo'laklari 90 haftaning o'rtalarida yo'qoladi. Hidlar makrofaglar va qon hujayralari tomonidan yallig'lanish reaktsiyasini rivojlantirmasdan fagotsitlanadi. Morfologik qayd etilgan apoptoz jarayoni 1-3 yil davom etadi.

Hozirgi vaqtda apoptoz nafaqat progressiv surunkali yurak etishmovchiligining, balki yurak-qon tomir tizimi patologiyasining ko'plab boshqa shakllarining potentsial patogenetik omili sifatida kardiologlarning hurmatini qozonmoqda: koronar ateroskleroz, miyokard infarkti, magistral postinfarkt kardioskleroz, kardioskleroz. Kardiyomiyositlarning o'limida apoptozning ishtirokini tekshirish uchun patologiyaning yurak-qon tomir shakllari bo'lgan vafot etgan bemorlarning yuraklari nazorat qilinadi. Bundan tashqari, eksperimental hayvonlarda (dengiz itlari, quyonlar, itlar) kardiomiotsitlarning apoptozini induktsiya qilish patologiyaning bunday shakllarini modellashtirishda keng qo'llaniladi.

Birinchidan, biz kardiomiotsitlar o'limida apotozning rolini tahlil qilamiz va apoptoz haqidagi hozirgi topilmalarni ko'rib chiqamiz. Hozirgi vaqtda apoptozning polietiologik jarayon ekanligi muhim ahamiyatga ega, chunki u turli omillar ta'sirida qo'zg'atiladi va shu bilan birga u aniq monopatogenetikdir, shuning uchun u umuman tabiatdan qat'i nazar, bitta stsenariy bo'yicha rivojlanadi. sabab, Yogo Viklikala. Polietiologiya va monopatogenetiklik har qanday tipik patologik jarayonning asosiy mezonidir. Demak, apoptoz evolyutsion jarayondir. uning suttu orqasida bu histerik va pristovalnym. Bunday jarayonlarning barchasi ularning kelib chiqishi va rivojlanishining faol, o'ziga xos onglarida patogen xususiyatga ega bo'lishi mumkin. Apoptozni tartibga soluvchi biologik faol birikmalar o'xshash genlarning sintezini boshqaradigan oqsillarga bog'liq.

Apoptozni rag'batlantiradigan genlarga p53, Bax va Bcl-xS genlari kiradi. Shu bilan birga, oqsillar sintezini dasturlashtiruvchi genlar - apoptoz ingibitorlari (Bcl-2, Ced-9, MCL-1 - qo'zg'atilgan miyeloid leykemiya hujayra differentsiatsiyasi oqsili; MCL-1 - bir xil protein, bu protein deb ataladi. "Omon qolish omili", Hujayralarning hayoti atamasini shunday davom ettiramiz). Hujayralar va to'qimalarda proliferativ jarayonlarni aks ettiruvchi eng rang-barang va informatsion oqsillar Bs1-2 oilasining oqsillari (ular G-oqsillari deb tasniflanadi), ular apoptozni tartibga solishda markaziy o'rinni egallaydi. Bu vaqtda ma'lumki, Bc1-2 oilasining ba'zi oqsillari apoptoz induktorlari (Bad, Bax, J3ik, Bid, Bak), boshqalari esa ingibitorlar (Bc1-2, Bc1~X). Bu anti-apoptotik oqsillar birlashib, geterodimerlarni hosil qiladi. Misol uchun, apoptoz inhibitori apoptoz oqsili Bc1-2 bilan apoptoz faollashtiruvchi oqsil bilan birlashganda, siz gipotetik ta'sirga ega bo'lasiz, ya'ni. apoptozning galvanizatsiyasi yoki faollashishi ushbu kompleksda qaysi protein eng muhim ekanligiga bog'liq.

Apoptoz organizmning morfogenezida muhim rol o'ynaydi, ko'payish va hujayra o'limi jarayonlari o'rtasidagi gomeostatik muvozanatni saqlash uchun "vosita" hisoblanadi. Bu energiyaga bog'liq jarayon bo'lib, u tanadagi "nosog'lom" va nuqsonli hujayralarni aniqlashga yordam beradi. Bundan tashqari, bu jarayon hatto ehtiyotkorlik bilan amalga oshiriladi: u hujayralarning apoptotik o'limi natijasida o'rnatiladi, deb ataladi. "Apoptotik jismlar" doimiy ravishda yallig'lanishni rivojlantirmasdan va ortiqcha hujayralarga zarar bermasdan fagotsitozlanadi.

Insonning dasturlashtirilgan o'limi bir necha o'n yillar davom etgan. "Apoptoz" atamasi Vinik 1972 yil Apoptozning genetik va molekulyar mexanizmlarini birinchi bo'lib o'rganuvchilar S. Brenner, J. Salston va R. Horvits (Kembrij molekulyar biologiya laboratoriyasidan). 2002 yilda oila dasturlashtirilgan inson o'limini o'rganish uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi. Hozirgacha patogenetik jihatdan ahamiyatli gipersomniya yoki apoptozning etishmasligi ko'plab kasalliklarning patogenetik asosi bo'lishi mumkinligi aniqlangan. Qisqa soat ichida apoptozni amalga oshirish va bu jarayonni tartibga solishning asosiy mexanizmlari o'rnatildi.

Apoptozning rivojlanish mexanizmlari

Apoptozni qo'zg'atuvchi etiologik omillarning xilma-xilligidan qat'i nazar, hozirgi vaqtda apoptoz signalini uzatishning ikkita asosiy variantini ko'rish odatiy holdir: retseptorlarga asoslangan, hujayra o'limi retseptorlari va itoxondrial Biroq, apoptozning rivojlanish yo'llari qat'iy parallel emas, balki bir-biriga muqobil. Apoptozning joriy tadqiqotlari bilan ushbu jarayonning yagona yakuniy belgisiga erishishga qaratilgan ushbu yo'llarda ko'proq qadamlar aniqlangan.

Apoptozga olib keladigan retseptorlar vositasida yo'llar

Apoptoz rivojlanishining retseptorlari vositasida yo'llari odatda hujayra membranasi yuzasida ifodalangan hujayra o'limi retseptorlari bilan hujayradan keyingi o'ziga xos ligandlarning o'zaro ta'siridan boshlanadi. Apoptoz uchun signalni sezadigan retseptorlar TNF retseptorlarining supervataniga o'tkaziladi. Apoptozda rol o'ynaydigan eng ko'p ta'sirlangan o'lim retseptorlari CD95 va TNFRI hisoblanadi.

Barcha o'lim retseptorlari transmembran oqsillari. Ligand-retseptorlarning o'zaro ta'siridan so'ng, bunday retseptorlarning hujayradan tashqari domenlari signalni o'lim retseptorlarining hujayra ichidagi domenlariga, shu jumladan. CD95 retseptorlari adapteri (FADD). O'lim retseptorlari bilan bog'liq adapter prokaspazalar bilan o'zaro ta'sir qiladi - hali faol bo'lmagan progenitörler - kaspaza tashabbuskorlari oilasining a'zolari. Ligand-retseptor-prokaspaza o'zaro ta'siri natijasida apoptosomalar - kaspazalarning faollashishini ta'minlaydigan agregatlar hosil bo'ladi.

Apoptoz rivojlanishining mitoxondrial yo'li

MITOCHONENNIS SHILAX ROZVITOS APPTOSIA INICHENTS MITHZHNEMS MITOOHDRII, Buyuk Velichenikh soatda Mihondrai Vnaslido dummage ichki membranalarining kirib zbizhinnya rahbari bilan xarakterlanadi. Bunday davrlarning bo'linishi turli sabablarga ko'ra bo'lishi mumkin, shu jumladan kislotalikning faol shakllari, jumladan NO, oksidli fosforlanishning ajralib chiqishi va sitoplazmada Ca++ ning ko'payishi. Mitoxondriyadagi oqsillarning mavjudligi, shuningdek, apoptozning retseptorlari vositachiligidagi jarayonning vakillari bo'lgan kaspazlarni ham qo'zg'atishi mumkin. Buning natijasida mitoxondriya matritsasining shishishi, mitoxondriyaning tashqi membranasining yorilishi va mitoxondriyaning membranalararo bo‘shlig‘idan hujayra sitoplazmasiga turli apoptojenik oqsillarning chiqishi kuzatiladi.

Bunday oqsillar spektriga sitoxrom, mitoxondrial flavoprotein AIF (Apoptoksisni qo'zg'atuvchi omil) - apoptoz induktori, 2,3 va 9 prokaspazalari kiradi.

U mitoxondriyadan sitoxrom C dan sitoplazmatik omil APAF-1 (Apoptosis protease activating Factor-1) bilan birgalikda rivojlanadi, apoptosoma nomini olgan konstruksiya hosil qiladi, bu esa kasp zi 9 ning faollashishini ta'minlaydi. Oldindan C sitoxromini bog'lash qobiliyati paydo bo'ladi. O'rnatilgan apoltosoma effektor kaspaza 3 hosil bo'lgandan so'ng prokaspaza 3 ni faollashtiradi.

Mitoxondriyadan olingan flovoprotein AIF kaspazalardan mustaqil bo'lgan apoptozning effektoridir.

Hujayraning dasturlashtirilgan o'limi, nukleazlar tufayli DNK parchalanishi, shuningdek, plazma membranasi bilan o'ralgan apoptotik tananing chekkalarida hujayra parchalanishi darhol mikrobning boshlanishi bilan bog'liq. Membrananing tashqi tomonida fagotsitar hujayralar tomonidan tan olinadigan o'ziga xos molekulyar belgilar ifodalanadi. Shunday qilib, apoptozning amalga oshirilishi, qoida tariqasida, ikkita asosiy signal yo'li - retseptor va mitoxondrialning integratsiyalashgan o'zaro ta'siri bilan ta'minlanadi.

Bugungi kunga qadar apoptotik hujayralarni in vivo va in vitroda aniqlash va emlash uchun o'nlab usullar ishlab chiqilgan. Ushbu usullar tashqi hujayra membranasidagi o'zgarishlar, yadro DNKsining namuna bo'linishi, ichki hujayra tarkibiy qismlarining tuzilishidagi o'zgarishlar va ular o'sib chiqqanligi sababli ta'sirini aniq va har tomonlama baholashga asoslangan. Apoptotik hujayralarni aniqlash uchun yorug'lik va flüoresan mikroskopiya, lazerli skanerlash va oqim sitometriyasi, bitta fotonli kompyuter tomografiyasi, magnit-rezonans tomografiya, rezonans spektroskopiya, pozitron emik tomografiya va boshqalar.

Kuzatilayotgan to'qimalarning ingichka qismidagi hujayralardagi apoptotik o'zgarishlarni elektron mikroskopiya tahlili natijalari apoptoz indeksi (AI) deb ataladigan ko'rsatkichda aks ettirilgan, bu bugungi kunda apoptozni baholash uchun "oltin standart" hisoblanadi:

AI = apoptotik hujayralar soni/

Hujayralarning umumiy soni x 100.

Apoptozni davolashning turli usullaridan foydalanish kardiyomiyopatiya, yurak gipertrofiyasi va surunkali yurak etishmovchiligi bo'lgan bemorlarda kardinal ionitlarda qon tomir degenerativ o'zgarishlarni muntazam ravishda aniqlash imkonini berdi. Raqamli tadqiqotlar miyada arterial gipertenziyaning surunkali rivojlanishi bilan chap qorincha miyokardidagi apoptotik jarayonlarning intensivligini aniqladi. Yurakdagi gemodinamik bosimning oshishi (oldindan bosim) tufayli o'ng qorincha miyokardida apoptozning ko'tarilgan indeksi ham aniqlandi.

Arterial gipertenziyani modellashtirish bo'yicha o'tkazilgan tajribalarda miyokard gipertrofiyasining rivojlanish bosqichi va kardiomiotsitlar apoptozi intensivligi o'rtasidagi ijobiy bog'liqlik ifodalari aniqlandi. Yurakning gemodinamik revantatsiyasi (bosimdan keyingi yoki hajmdan oldingi kengayish) paytida kardiomiotsitlarning dasturlashtirilgan o'limini faollashtiradigan omil va rozetkalardagi diastolaning terminal hajmining siljishi, deterministik kardiomiotsitlar cho'zilishining ortishi bosqichi deb taxmin qilinadi. . Skutulalar devori cho'zilganda, kardiomiotsitlarga Ca++ ionlarining etkazib berilishi faollashadi, bu apoptozning kaspaza mexanizmini rag'batlantiradi.

Arterial gipertenziyada kardiomiotsitlar apoptozining faollashishi angiotensin I ta'siriga ham bog'liq bo'lishi mumkin, uning chiqarilishi mahalliy yurak RAASni qo'zg'atish bilan uzviy bog'liqdir. Inson yuragi to'qimalarida joylashgan angiotenzin II o'z ta'sirini II turdagi retseptorlari orqali amalga oshiradi. Ushbu turdagi retseptorlar embrion davrida va tug'ruqdan keyingi davrda ifodalangan holatda mavjud. Biroq, miyokard disfunktsiyasi bilan ushbu turdagi retseptorlarning angiotensin II ga qayta ifodalanishi mavjud. Kardiyak angiotensin II, o'zining muhim ta'siridan tashqari, kardiomiotsitlarning apoptotik o'limini keltirib chiqarishi mumkin. Anjiyotensin-H ning proapoptogen ta'siri Bax-protein (Bc1-2 bilan bog'liq bo'lgan X-oqsil) ishlab chiqarishni rag'batlantirish, shuningdek kislotaning faol shakllarini yaratish orqali amalga oshirilishi mumkinligi aniqlandi.

Yaqinda robotlar paydo bo'ldi, ular eksperimental arterial taranglikda miokard gipertrofiyasining rivojlanish bosqichlari va apoptozning intensivligi o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarni vositachilik qilish mexanizmlarini aniqlashga harakat qildilar.

Kardiyomiyositlar apoptozini rag'batlantirishda muhim rol SMAD oqsillari tomonidan o'ynaydi (SMAD - Dectapentaplejpc qarshi onalarga o'xshash). Bular hujayra ichidagi oqsillar bo'lib, ular TGF-pl retseptorlaridan signal uzatishda vositachilik qiladi. SMAD oqsillari kompensatsion gipertrofik o'sishdan yurak etishmovchiligiga o'tish omillari deb taxmin qilinadi.

Gipertrofiyalangan kardiomiotsitlarning apoptotik o'limi sababsiz mexanizmlar, vositachilik, sedasyon, apoptozni keltirib chiqaruvchi omil AIF (Apoptosis Inducing Factor) mexanizmi orqali amalga oshirilishi mumkin degan taxmin mavjud; Bu mitoxondriyaning ichki va tashqi membranalari o'rtasida lokalizatsiya qilingan mitoxondriyal flavoprotein bo'lib, mitoxondriyalarni yo'q qilish jarayonida kislota va kaltsiy ionlarining faol shakllari ajralib chiqadi, AIF vivilnya Bu mitoxondriyada yeyiladi va keyin yadroga aylanadi. AIF ning apoptojenik ta'sir mexanizmi DNKni parchalaydigan endonukleaza faollashuvida yotadi, bu xromatin kondensatsiyasi va DNK parchalanishi bilan namoyon bo'ladi.

Bir qator nashrlarda aneksin mexanizmining gipertenziv yurak kasalligida kardiyomiyositlar apoptozini kuchaytirishda ishtirok etishi mumkinligi muhokama qilinadi. Aneksiya A5 (ApxA5) kardiomiotsitlar va boshqa miokard hujayralarida turli xil apoptotik stimullar paytida faollashtirilgan Ca + bog'lovchi oqsildir. Ichki hujayrali aneksiya A5 kaltsiy almashinuvi va mitoxondriyalarga ta'siri tufayli apoptotik jarayonlarni amalga oshirish bilan bog'liq deb taxmin qilinadi.

Miyokard gipertrofiyasining parallel rivojlanishini va chap qorinchaning gemodinamik teskari o'zgarishi paytida mitoxondriyal yo'lda apoptotik jarayonlarning faollashishini keltirib chiqaradigan sababchi omil sifatida u oksidlovchi stress ham bo'lishi mumkin.

Tekshiruv natijalari juda jozibali ko'rinadi, bunda apoptozning turli belgilari, jumladan Fas, Bcl-2 oilasining oqsillari, kaspazlar miyokardda fiziologik (kompensatsion), ham patologik va gipertrofiya uchun aniqlangan. Apoptogen stimullarga yuqori sezuvchanlik gipertrofiyalangan kardiomiotsitlar tomonidan aniqlanishi aniqlandi. Bunday holda, patologik gipertrofiya bilan proapoptotik o'zgarishlar fiziologik o'zgarishlarga qaraganda aniqroq ekanligi aniqlandi.

Ko'pincha mitoxondriyal yo'lning apoptojenik signal o'tkazuvchanligi va miokard gipertrofiyasining shakllanishi bilan bog'liq bo'lgan induktsiya ustida ishlaydiganlardan qat'i nazar, ba'zi tajribalarda retseptor vositachiligida mexanizm o'rganildi. Zocrem, in vitro, Sichqoncha kardiyomiyositlarining Fas retseptorlarini individual stimulyatsiya qilish bilan gipertrofiya rivojlanishi aniqlandi, bu glikogen sintaza kinaz 3-p (GSK3-0) inaktivatsiyasi bilan bog'liq edi.

Kardiomiotsitlarning apoptozi intensivligi ham adrenergik regulyatsiya bilan bog'liq. Shunday qilib, in vitro farmakologik tadqiqotlar Pj-adrenergik retseptorlarini stimulyatsiya qilish bilan (bu retseptorlarning faollashishi insult hajmining oshishi va taxikardiya tufayli qon oqimining oshishiga olib keladi) kardiyomiyositlarning apoptozi, ehtimol, cAMP va kaltsiy tufayli yuzaga kelishini tasdiqladi. mexanizmlar. Masalan, b2-adrenergik retseptorlarning faollashuvi antiapoptotik ta'sir ko'rsatadi. Shuni ta'kidlash kerakki, apoptozning p-adrenergik induktsiyasi mitoxondriyal signalizatsiya yo'li bilan amalga oshiriladi, chunki mitoxondriyal membrananing penetratsiyasi yoki kaspaza faolligining pasayishi bilan apoptozning intensivligi ularning jarayonlarini o'zgartiradi, natijada p-adrenergik retseptorlari stimulyatsiya qilinadi.

Yallig'lanishga qarshi TNF-a, IL-ip, IL-6 sitokinlari kislotaning faol shakllari bilan birgalikda hujayra ichidagi Ca++ almashinuvini buzadi. Shu nuqtai nazardan, yallig'lanishga qarshi sitokinlar membrana retseptorlari (retseptorlar vositachiligidagi yo'llar) bilan bog'langanligi sababli apoptozning paydo bo'lishi uchun asosan javobgar bo'lishi muhimdir, shuning uchun kaltsiyni o'tkazish kerak. Zarar uchun nekrotik o'zgarishlarni chaqirish muhimdir. mitoxondriyaga (mitoxondriyal yo'l). TNF-a darajasining oshishi surunkali yurak etishmovchiligining og'irligi bilan bog'liq. Bugungi kunda IL-10 va TGF-p yallig'lanishga qarshi sitokinlar kardiomiotsitlarda TNF-a ning apoptojenik faolligini bostirishi aniqlangan. Faktor SOCS-1 (sitokin signalini bostiruvchi-1) ham xuddi shunday quvvatni namoyish etadi. Ta'sir mexanizmi oxir-oqibat MAPK modulyatsiyasi (Mitogen-Activate Protein Kinase) orqali amalga oshiriladi.

Qolgan vaqt turli kardiyodistrofik jarayonlar uchun, ayniqsa kardiyomiyopatiyalarda kardiyomiyositlarning va miyokardning boshqa hujayrali elementlarining dasturlashtirilgan hujayra o'limi mexanizmlarini faol o'rganishdir. Kengaygan kardiyomiyopatiyada miyokarddagi morfologik o'zgarishlar dinamikasida apoptozning roli haqida turli mualliflarning fikrlari farqlanadi. Dastlabki ishlar shuni ko'rsatdiki, patologiyaning ushbu shaklini rivojlanishida apoptotik mexanizmlarning ishtiroki haqida aniq dalillar yo'q. Biroq, apoptoz belgilarini aniqlashning zamonaviy, nozik usullarini ishlab chiqish boshqa tadqiqotchilarga bosim yarasini yaratishga imkon berdi.

Gipertrofik va cheklovchi kardiyomiyopatiyalarda kardiyomiyositlarning apoptozi bugungi kunda kamroq tarqalgan.

Kardiyomiyositlarning apoptozi kuchayishi yurak patologiyasining ko'p shakllari uchun javobgardir. Surunkali yurak etishmovchiligining patogenezida apoptoz jarayoniga alohida e'tibor beriladi. Hozirgi vaqtda apoptozning miyokardning tez faoliyatiga ta'sirini tasdiqlovchi etarli dalillar yo'q. Bundan tashqari, hozirgi kunga qadar apoptozning to'liq bo'lmagan va teskari shakllarini davolash etarli darajada amalga oshirilmagan, bu juda kam ilmiy tadqiqotlar bilan tasdiqlangan.

Shu bilan birga, hozirgi vaqtda turli xil stimullar tomonidan qo'zg'atilgan kardiyomiyositlarning apoptozini samarali ravishda inhibe qiluvchi farmakologik usullar allaqachon paydo bo'lgan. Eksperimental onglarda ishtirok etish muhimdir. Klinik amaliyotda ularning muvaffaqiyati haqida ko'plab dalillar to'plangan. Apoptozning rivojlanish mexanizmlari haqidagi hozirgi ma'lumotlarga asoslanib, apoptozning faollashishi bilan belgilanadigan miyokardning yomonlashuvining patogenetik terapiyasining asosi bu jarayonni uning rivojlanishining turli bosqichlarida (induksiya, transduksiya, translokatsiya, amalga oshirish) blokirovka qilish (inhibe qilish) hisoblanadi. apoptojenik genetik dastur).

Anti-apoptogen ta'sirga retseptorlarning qo'shimcha oqimi orqali erishish mumkin. Tajribalarda, masalan, IL-33 kardiomiotsitlar apoptozini oldini olishi va miokard infarkti bo'lgan sichqonlarda yurak faoliyatini yaxshilashi aniqlandi. IL-33 ST2 membrana retseptorlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. ST2 (Growth Slimulation expressed gen - gen 2 tomonidan ifodalangan o'sishni rag'batlantiruvchi omil) - IL-1 retseptorlari oilasining a'zosi bo'lib, u bemorlarda salbiy reaktsiyalar va o'lim xavfini bashorat qilish uchun ishlatiladigan eng yangi markerlar bilan bog'liq. yurak etishmovchiligining tasdiqlangan tashxisi bilan. ST2 yurakning surunkali kasalliklari va / yoki o'tkir kasalliklar tufayli yuzaga kelgan patologik o'zgarishlarga javoban yurakda ifodalanadi va yurak skutulalarini qayta qurish jarayonini aks ettiradi.

Klinik amaliyotda retseptorlar darajasida apoptozni inhibe qilish qobiliyatiga ega bo'lgan preparatni qo'llash, ehtimol karvedilol. Ushbu rasmiy preparatni qo'llash yurak etishmovchiligi bo'lgan bemorlarda o'lim darajasini sezilarli darajada kamaytiradi. Karvedilolning ta'sir doirasi uning anti-apoptotik ta'sirini o'z ichiga oladi, bu miyokard Fas retseptorlari ekspressiyasi va SAPK (stress bilan faollashtirilgan protein kinaz) protein kinazini (bu ferment faol) inhibe qilishga asoslangan. Ongda stress rivojlanishi mavjud ).

Qulay antiapoptojenik ta'sirga kaspaza inhibitörleri orqali erishish mumkin. Eksperimental tadqiqotlarda, masalan, kaspaz kaskadining faollashuvini inhibe qiluvchi xlorometil ketondan foydalanish oxirgi quyonlarning infarkt zonasini taxminan 30% ga qisqartirishi ko'rsatilgan.

Yana bir misol - azot oksidining ekzogen donori bo'lgan izosorbid dinitratning mitselial shaklini kardiomiotsitlar apoptoziga quyish bo'yicha tadqiqot natijalari. Stress oqimi tashxisi qo'yilgan simulyatsiya qilingan koronar etishmovchilik bo'lgan bemorlarni oldindan tekshirishda ushbu preparatni qo'llash "apoptotik" hujayralar sonining kamayishiga, hayvonlarning stress guruhiga javoban ishemiya zonasining o'zgarishiga olib keldi. . Ushbu tadqiqot mualliflari apoptozni bostirish mexanizmlari issiqlik zarbasi oqsillari, anti-apoptotik oqsillar Bc1-2, turli kaspazlar va azot oksidi o'rtasidagi murakkab o'zaro ta'sirlar bilan bog'liq deb taxmin qilishadi. Bu tadqiqotchilar, izosorbid dinitratning mitselial shaklini koronar yurak kasalligi í̈ etishmovchiligi rivojlanishida kardiyomiyositlarning apoptozini inhibe qilish uchun klinik amaliyotda foydalanish uchun tavsiya etilishi mumkin, deb hisoblashadi.

Yaqinda ma'lum gormonal dorilar kardiomiotsitlarning antiapoptotik faolligiga asoslangan sitopropektor ta'siriga ega ekanligi aniqlandi. Zokrem, progesteronning Bcl-xL sintezini kodlovchi genlar ifodasini faollashishi tufayli kardiyomiyositlarning apoptotik o'limini o'zgartirish qobiliyati aniqlandi. Antiapoptojenik faollik kortikosteronlar (gidrokortizon, kortizon, aldosteron) tomonidan namoyon bo'ladi.

Kardiyomiyositlarning apoptozini farmakologik jihatdan bostirishning yana bir mumkin bo'lgan varianti mashhur p53 genining ekspressiyasini blokirovka qilishdir.

Xulosa qilib shuni aytish kerakki, apoptoz tipik evolyutsion patologik jarayon bo'lib, miyokardni qayta qurish jarayonida uning rivojlanishining o'ziga xos ongiga qarab ham surunkali, ham patogen bo'lishi mumkin. Kardiomiotsitlarning apoptotik o'limini faollashtirish yurakning nasos funktsiyasining buzilishining ko'p shakllarida sodir bo'ladi, ko'pincha asosiy patogenetik omil rolini o'ynaydi, masalan, surunkali yurak etishmovchiligida.

Hozirgacha, molekulyar darajada, kardiomiotsitlarning apoptotik o'lim mexanizmlarining butun majmuasi deşifrlangan.

SAPR (kaspaza faollashtirilgan DNase) 180-200 nukleotidga ko'p bo'lgan o'lchamdagi bo'laklarga. Apoptoz natijasida apoptotik tana-membrana pufakchalari hosil bo'lib, butun organellalar va yadro xromatinining bo'laklarini olib tashlaydi. Bu tanalar fagotsitozdan keyin qon tomir hujayralari va makrofaglar tomonidan iste'mol qilinadi. Post-apoptotik matritsaga hujayra fermentlari ta'sir qilmaganligi sababli, apoptotik hujayralar ko'p bo'lsa, yallig'lanishning oldini olmaydi.

Apoptoz jarayoni tanadagi hujayralar sonini fiziologik tartibga solish, eski hujayralarni yo'q qilish, ularning antigenlariga (autoantigenlarga) reaktiv bo'lmagan limfotsitlar hosil bo'lishi uchun, roslinning yangi barglari kuzda tushishi uchun zarur , hujayralarning T-limfotsitlarining sitotoksik ta'siri uchun, embrion qushlarning barmoqlari orasidagi teri hujayralarining embrazuri uchun) va boshqalar.

Oddiy hujayra apoptozining buzilishi hujayralarning nazoratsiz ko'payishiga va shish paydo bo'lishiga olib keladi.

1. Apoptozning ahamiyati

Apoptoz eng boy hujayrali organizmlar hayotining noma'lum qismidir. Rivojlanish jarayonlari ayniqsa muhim rol o'ynaydi. Misol uchun, to'rtta panjaning uchlari belkuraksimon tuzilishga ega bo'lib, barmoqlarning shakllanishi ular orasidagi hujayralarning nobud bo'lishidan kelib chiqadi. Bundan tashqari, apoptoz endi kerak bo'lmagan hujayralar tomonidan rag'batlantiriladi, shuning uchun metamorfoz paytida boshning dumi qulab tushadi. Embrion rivojlanish davrida orqa miya nerv to'qimalarida neyronlarning yarmidan ko'pi yaratilgandan so'ng darhol apoptoz orqali o'ladi.

Shuningdek, apoptoz hujayra to'qimasini nazorat qilish tizimining bir qismi bo'lib, u noto'g'ri rivojlangan, nuqsonli, ishlamaydigan yoki organizm uchun xavfli bo'lgan hujayralarni parchalashga imkon beradi. Biroq, B-limfotsitlar o'lishi mumkin, chunki ular asosiy antigenga xos retseptorlarni olib yurmaydi yoki avtoreaktivdir. Apoptoz, shuningdek, davolanishdan keyin infektsiya paytida faollashgan ko'proq limfotsitlarning o'limiga sabab bo'ladi.

Voyaga etgan organizmlarda hujayra proliferatsiyasi va apoptozning darhol tartibga solinishi butun individual va boshqa organlarning hajmini oshirishga imkon beradi. Masalan, gepatotsitlarning ko'payishini rag'batlantiradigan fenobarbital preparati bilan davolashdan keyin jigar kattalashadi. Biroq, bu nutq amalga oshirilgandan so'ng darhol barcha jigar hujayralari apoptozdan o'tadi, buning natijasida jigar hajmi normal holatga qaytadi.

Bundan tashqari, apoptoz hujayra tuzata olmaydigan ko'p miqdordagi ichki zararni "sezganida" sodir bo'ladi. Misol uchun, hujayraning DNKsi shikastlangandan so'ng, u saratonga aylanishi mumkin, shuning uchun hech narsa sodir bo'lmaydi, oddiy onglar uchun "hayot o'z-o'zini yo'q qilish bilan tugaydi". Shuningdek, apoptoz yo'li viruslar bilan kasallangan hujayralar sonida yuqori.

2. Apoptoz hujayralarning markerlari

Apoptoz belgilari

TUNEL usuli yordamida apoptotik hujayralardagi DNK parchalanishini aniqlash Sichqoncha jigar to'qimasini tayyorlash, apoptotik hujayraning yadrosi jigarrang bo'yalgan, optik mikroskop.

Agaroz jelida elektroforez yordamida apoptotik hujayralardagi DNK parchalanishini aniqlash. Zliva: apoptotik hujayralardan ko'rilgan DNK - "DNKning qirilib ketishi" ko'rinadi; o'rta: markerlar; o'ngda: buzilmagan hujayralardan DNK izlarini nazorat qilish. Hujayra chizig'i H4IIE (chandiqli gepatom), apoptoz induktori - paraquat, bu bromid yordamida vizualizatsiya.

Yuqorida: floresan barnwort (Hoechst 34580) bilan xromatinning kondensatsiyasi va parchalanishi aniqlandi. O'rtada: aneksin V bilan plazmalemmaning tashqi qatlamida fosfatidilserinning translokatsiyasi aniqlandi. Pastki: yorug'lik maydonida apoptotik hujayralarning mikrofotografi. Hujayra chizig'i - Jurkat, apoptoz induktori - TRAIL, konfokal va yorug'likka asoslangan optik mikroskop.

Apoptozga uchragan hujayralar past morfologik xususiyatlari bilan tan olinishi mumkin. Ular kichikroq va kattalashadi (piknoz), yumaloqlashadi va psevdopodiyani yo'qotadi, sitoskeleton parchalanadi, yadro membranasi parchalanadi, xromatin kondensatsiyalanadi va parchalanadi. Hujayralar yuzasida ko'p sonli piyozchalar mavjud bo'lib, hujayralar kattalashishi bilanoq ular membranalar bilan shishgan bo'laklarga parchalanadi - apoptotik tanalar.

Apoptotik hujayralarda morfologiklardan tashqari ko'p miqdordagi biokimyoviy o'zgarishlar ham mavjud. Zokrema DNK maxsus nukleazlar tomonidan nukleosomalar orasidagi bog'lovchi bo'limlarda teng qismlarga bo'linadi. Shuning uchun, elektroforez yordamida apoptotik hujayraning barcha DNKlarini bo'lishda xarakterli "qirqish" kuzatilishi mumkin. DNK parchalanishini aniqlashning yana bir usuli - bu TUNEL usuli yordamida uchlarning uchlarini belgilash ( T erminal deoksinukleotidil transferaza d U TP n ick e nd l mubolag'a ) .

O'zgarish apoptotik hujayralarning plazma membranasi tomonidan ham tan olinadi. Oddiy ong uchun manfiy zaryadlangan fosfolipidlar fosfatidilserin faqat ichki (sitozolga aylangan) sferada joylashgan bo'lib, apoptoz jarayonida tomirlar tashqi bargdan "sakrab chiqadi". Ushbu molekula yaqin atrofdagi fagotsitlar uchun "o'ldirish" uchun signal bo'lib xizmat qiladi. Fagotsitozning boshqa turlaridan ko'ra apoptotik hujayralarning fosfatidilserin tomonidan yo'q qilinishi yallig'lanish vositachilarining paydo bo'lishiga olib kelmaydi. Plazmalemmaning o'zgarishi apoptozni oldini oladigan hujayralarni aniqlashning yana bir usuli - fosfatidilserin bilan maxsus bog'langan aneksin V bilan in'ektsiyaning asosi sifatida tasvirlangan.

3. Kaspaza apoptoz vositachisidir

Barcha hayvonlarga o'xshab apoptozning o'tishini ta'minlaydigan hujayrali tizimlar markazda kaspaza oqsillari oilasida joylashgan. Kaspaza - faol markazda ortiqcha sisteinni surtadigan va uning substratlarini ma'lum bir ortiqcha aspartik kislota orqasida kesadigan proteaza (nomi: c ko'rinish sisteinі asp ko'rinish aspartik kislota). Kaspazlar hujayrada faol bo'lmagan prokaspazlar sifatida sintezlanadi, ular boshqa, allaqachon faol kaspazlar uchun substrat bo'lishi mumkin, ular ortiqcha aspartat bilan bir yoki ikki joyda kesiladi. Yaratilgan ikkita bo'lak - kattaroq va kichikroq - bir-biri bilan bog'lanib, bunday dimmerning o'zi bilan bog'langan dimerni hosil qiladi. Shu tarzda hosil bo'lgan tetramerda substrat oqsillarini kesishi mumkin bo'lgan faol proteaz mavjud. Kattaroq va kichikroq bo'linmalarni ko'rsatadigan uchastkalarga qo'shimcha ravishda, prokaspaz inodelari, shuningdek, ajratilgandan so'ng degradatsiyaga uchragan inhibitiv prodomenlarni almashtiradi.

Ba'zi kaspazalarning boshqalar tomonidan parchalanishi va faollashishi natijasida proteolitik kaskad hosil bo'ladi, bu esa qaytarilmas jarayon sifatida boshidanoq apoptozni to'xtatish signalini mohiyatan kuchaytiradi. Ushbu kaskadni boshlaydigan prokaspazlar inisiator, substratlari esa effektor deb ataladi. Faollashgandan so'ng, effektor kaspazalar boshqa effektor prokaspazalarni yoki maqsadli oqsillarni parchalashi mumkin. Apoptoz paytida yuzaga keladigan effektor kaspazalarining nishonlari oldida yadro laminasining oqsillari yotadi, ularning parchalanishi bu strukturaning parchalanishiga olib keladi. Protein ham normal sharoitda parchalanadi, SAPR endonukleazlari inhibe qilinadi, bu esa DNKning parchalanishiga olib keladi. Tsitoskeletning kaspazi Mzhklitino Adgez kaspazasining tayoqchalari haqida, vnaslydok choo Apoptic Klitini VID SUSIDNIKH Klitin bilan yaxlitlanadi, men bunday daraja fagotsitlar uchun bug 'engilroq bo'lgani kabi edi.

Apoptozning o'tishi uchun zarur bo'lgan kaspazalarning to'planishi hujayra o'limi faollashtirilgan to'qima va yo'l turiga bog'liq. Misol uchun, sichqonlarda kaspaza-3 effektorini kodlovchi gen "o'chirilganda" miyada apoptoz sodir bo'lmaydi va proteoliz boshqa to'qimalarda normal tarzda davom etadi.

Prokaspaza genlari sog'lom hujayralarda faoldir va apoptoz uchun zarur bo'lgan oqsillar doimo mavjud bo'lsa-da, hujayra o'z joniga qasd qilish uchun ularning faollashishini talab qiladi. Inisiator prokaspazalar ombori uzun prodomenni o'z ichiga oladi, unda CARD ( kaspaz yollash domeni , kaspaza olish domeni). CARD inisiator prokaspazalarni adapter oqsillari bilan bog'lash imkonini beradi, hujayralar apoptozni rag'batlantiradigan signalni rad etganda faollashtirish komplekslarini yaratadi. Aktivizatsiya komplekslarida bir qator prokaspaza molekulalari bir-birining yonida joylashgan bo'lib, bu faol holatga o'tish uchun etarli, shundan keyin hidlar birin-ketin paydo bo'ladi.

Inson hujayralarida kaspaz kaskadini faollashtirish uchun ikkita eng muhim signalizatsiya yo'llari tashqi va ichki (mitoxondrial) deb ataladi.

4. Apoptozning faollashuv yo'llari

4.1. Zovnishnyi Shlyax

Klit apoptozni, masalan, sitotoksik limfotsitlarni keltirib chiqaradigan signalni rad etishi mumkin. Bu safar tashqi yo'lning sarlavhasi faollashtiriladi ( tashqi yo'l), o'lim retseptorlari bilan boshlanadi. O'lim retseptorlari o'simta nekrozi omili (FNF) retseptorlari oilasiga mansub transmembran oqsillari, masalan, FNP retseptorlari va o'lim retseptorlari Fas. Ular gomotrimerlarni hosil qiladi, ularda teri monomerida postakril ligand-bog'lovchi domen, transmembran domen va sitoplazmatik o'lim domeni mavjud bo'lib, adapter oqsillari orqali u prokaspazalarni qabul qiladi va faollashtiradi.

O'lim retseptorlari ligandlari ham gomotrimerlardir. Xushbo'y hid o'zaro bahsli va puffin nekroz omilining signalizatsiya molekulalari oilasida joylashgan. Masalan, sitotoksik limfotsitlar o'z yuzasida Fas ligandlarini olib yuradi, ular maqsadli hujayra plazmalemalaridagi Fas o'lim retseptorlari bilan bog'lanishi mumkin. Bunday holda, ushbu retseptorlarning ichki hujayra domenlari adapter oqsiliga ulanadi ( FADD, Fas bilan bog'liq o'lim maydoni ), va ular 8 va/yoki 10 inisiator prokaspazalarini qabul qiladi. Ushbu ketma-ketlik natijasida o'limga olib keladigan signalizatsiya kompleksi hosil bo'ladi - DISC ( o'limga olib keladigan signalizatsiya kompleksi ). Ushbu kompleksda faollashgandan so'ng, inisiator kaspazalar effektor prokaspazalarni parchalaydi va apoptotik kaskadni ishga tushiradi.

Klitin apoptozning tashqi yo'lini faollashtirib, uning hayotiyligini faol ravishda yo'qotadigan molekulalarni sintez qiladi. Bunday qurilmaning dumbasi aldash retseptorlarini ifodalashi mumkin ( aldash retseptorlari) klinikadan keyingi ligand bog'lovchi domenlar sitoplazmatik o'lim sohalariga qarama-qarshi bo'lib, endi apoptozni qo'zg'atolmaydi va ligandlar uchun birlamchi o'lim retseptorlari bilan raqobatlasha olmaydi. Hujayralar, shuningdek, proteolitik bo'lmagan faollik tufayli 8 va 10 prokaspazalarga o'xshash tuzilishga ega bo'lgan FLIP kabi apoptozning tashqi yo'llarini to'sib qo'yadigan oqsillarni ham ishlab chiqishi mumkin. Bu inisiator prokaspazalarning DISC kompleksiga ulanishini inhibe qiladi.

4.2. Ichki yo'l

Apoptosoma

Apoptoz tananing o'rtasida ham qo'zg'alishi mumkin, masalan, shikastlanish, DNKning shikastlanishi, kislota yo'qolishi, tirik nutq yoki hayotdan keyingi signallar. Tiz chizig'ida signal marshruti ichki deb ataladi ( ichki yo'l) Yoki mitoxondrial, bunda asosiy tushuncha qo'shiq molekulalarini mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan ajratishdir. Zokremning bunday molekulalaridan oldin sitrom c mavjud bo'lib, u ko'p hollarda mitoxondriyalarning elektron tashish zanjiriga kiradi, sitoplazmadagi oqsil boshqa funktsiyaga ega - u Apaf adapter oqsiliga etib boradi ( apoptotik proteazni faollashtiruvchi omil-l ), natijada uning oligomerizatsiyasi apoptosoma deb ataladigan g'ildiraksimon yetti a'zoli tuzilishga aylanadi. Apoptosoma inisiator prokaspaza-9 ni tanlaydi va faollashtiradi, keyin esa inisiator prokaspazani faollashtirishi mumkin.

Ba'zi hujayralarda apoptozning tashqi yo'li hujayrani samarali himoya qilish uchun ichki yo'l bilan faollashishi kerak. Ichki yo'l Bcl-2 oilasining oqsillari tomonidan yuqori darajada tartibga solinadi.

4.2.1. Bcl-2 oilasining oqsillari tomonidan ichki yo'lni tartibga solish

Bcl-2 oilasiga evolyutsion konservativ oqsillar kiradi, ularning asosiy vazifasi mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan sitoxrom c va boshqa molekulalarning chiqarilishini tartibga solishdir. Ular orasida proapoptotik va antiapoptotik molekulalar mavjud bo'lib, ular bir-biri bilan turli kombinatsiyalarda o'zaro ta'sir qilishi mumkin, bir-birini inhibe qiladi, ularning faoliyati va hujayralilik nisbati o'rtasidagi muvozanat.

Ushbu oiladan taxminan 20 ta oqsil ma'lum bo'lib, ularning barchasi Bcl2 homologiyasining to'rtta alfa-spiral domenlaridan biriga tegishli bo'lib, BH1-4 ( bcl2 homologiyasi). Bcl2 oilasining anti-apoptotik oqsillari ko'plab domenlarga ega, jumladan Bcl-2 o'zi, shuningdek, Bcl-X L, Bcl-w, Mcl-1 va A1. Proapoptotik oqsillar ikkita guruhga bo'linadi, birinchisining a'zolari uchta BH domenidan (BH1-3), Bak, Bax va Bokdan iborat (qolganlari faqat reproduktiv organlarning to'qimalarida ifodalanadi). Bcl-2 ning eng katta oilasi Bim, Bid, Bad, Bik/Nbk, Bmf, Nix/BNIP3, Hrk, Noxa, Puma kabi BH3 domenini (faqat BH3) o'z ichiga olgan proapoptotik oqsillarning yana bir guruhidir.

Oddiy onglar uchun (agar hujayralar apoptozga uchramasa), Bcl-2 va Bcl-X L kabi antiapoptotik oqsillar proapoptotik oqsillar BH123 (Bax va Bak) bilan bog'lanadi va ularning tashqi tomondan polimerlanishiga yo'l qo'ymaydi. gözenekleri hal qiluvchi membrana xondriyalari. Kuchli apoptotik stimul natijasida hujayrada proapoptotik oqsillar faollashadi yoki sintezlana boshlaydi, bu esa BH3 domenini yo'q qiladi. Ular Bak va Baxga bostiruvchi ta'sir ko'rsatadigan anti-apoptotik oqsillarga ega va darhol qolganlari bilan o'zaro ta'sir qiladi va ularning oligomerizatsiyasini va qon hosil bo'lishini bostiradi. Tashqi membrananing o'tkazuvchanligi natijasida sitoxrom c, shuningdek apoptozning boshqa vositachilari, masalan, AIF sitozolga yo'qoladi. apoptoz qo'zg'atuvchi omil ).

Apoptozning boshlanishiga tashqi va ichki hujayra omillari yordamida erishish mumkin. Masalan, gipoksiya, giperoksiya, kimyoviy yoki fizik omillarning subnekrotik darajasi, qalqonsimon bez retseptorlarining o'zaro bog'lanishi, hujayra sikli signallarining buzilishi, o'sish va metabolizmning boshqa omillari va boshqalar natijasida. - hujayra o'limi retseptorlari va mitoxondriyal yo'lni o'z ichiga olgan kechiktirilgan signal yo'li.

Retseptorlar yotqizilgan signal yo'li

CD95, TNFR1 va DR3 qo'shimcha o'lim retseptorlari orqali apoptoz signalizatsiyasi sxemasi

Apoptoz jarayoni ko'pincha hujayra membranasi yuzasida ifodalangan hujayra o'limi retseptorlari bilan maxsus hujayradan keyingi ligandlarning o'zaro ta'siridan boshlanadi. Apoptoz uchun signalni sezadigan retseptorlar TNF retseptorlarining supervataniga o'tkaziladi. Apoptozda rol o'ynashi tasvirlangan eng kuchli o'lim retseptorlari CD95 va TNFR1 hisoblanadi. Qo'shimchalardan oldin CARI, DR3, DR4 va DR5 mavjud.

Barcha o'lim retseptorlari sitoplazmatik domenda 80 ta aminokislotalar ketma-ketligi mavjudligi bilan tavsiflangan transmembran oqsillari. Ushbu ketma-ketlik o'lim maydoni deb ataladi va apoptoz uchun signal uzatish uchun zarurdir. O'lim retseptorlarining postklinik bo'limlari ligandlarning trimerlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. Ligandlarning trimerlari keyinchalik o'lim retseptorlarini trimerizatsiya qilish uchun o'zaro ta'sir qiladi. Shu tarzda faollashtirilganda, retseptor shunga o'xshash hujayra ichidagi adapter bilan o'zaro ta'sir qiladi. CD95 retseptorlari uchun adapter FADD hisoblanadi. TNFR1 va DR3 retseptorlari uchun adapter TRADD hisoblanadi.

O'lim retseptorlari bilan bog'liq adapter kaspaza va prokaspaza oilasining faol bo'lmagan proteaz prekursorlarining effektorlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. "Ligand-retseptor-adapter-effektor" o'zaro ta'siri natijasida kaspaza faollashuvi sodir bo'ladigan agregatlar hosil bo'ladi. Ushbu agregatlar apoptosomalar, apoptotik şaperonlar yoki o'limga olib keladigan signal komplekslari deb ataladi. Apoptosomaning kelib chiqishi FasL-Fas-FADD-prokaspaza-8 kompleksi bo'lishi mumkin, unda kaspaza-8 faollashadi.

O'lim retseptorlari, adapterlar va effektorlar o'xshash domen tuzilmalari bilan bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi: DD, DED, CARD. DD Fas retseptorining FADD adapteri bilan o'zaro ta'sirida va TNFR1 yoki DR3 retseptorlarining TRADD adapteri bilan o'zaro ta'sirida ishtirok etadi. Qo'shimcha DED domeni ortida FADD adapteri va prokaspazlar -8 va -10 o'rtasida o'zaro ta'sir mavjud. CARD domeni RAIDD adapteri va procaspase-2 o'rtasidagi o'zaro ta'sirda ishtirok etadi.

O'lim retseptorlari yordamida uchta boshlang'ich kaspaza faollashishi mumkin: -2; −8 va −10. Faollashgan boshlovchi kaspazalar keyin effektor kaspazalarning faollashuvida ishtirok etadilar.

Mitoxondriyal signalizatsiya yo'li

Apoptoz uchun mitoxondriyal signalizatsiya yo'li apoptojenik oqsillarni mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan hujayra sitoplazmasiga chiqishi natijasida amalga oshiriladi. Apoptogenik bilkivning Vivilnnnya, ymovirno, chelaklar tomonidan kabi bo'lishi ehtimoli ko'proq: Rahunovka uchun, miondral membranalarning o'chog'i, membrana membranalarining chaqiruvlari bo'yicha abo -miltiq kanali.

Apoptosoma hosil bo'lish modeli "Cytochrome 3 Apaf-1 CARD procaspase-9". Shu tarzda faollashtirilganda, kaspaza-9 prokaspaza-3 ni jalb qiladi, u kaspaza-3 dan oldin faollashadi.

Tashqi mitoxondriyal membrananing yorilishi mitoxondriyal matritsaning yo'qolishining kuchayishi bilan izohlanadi. Bu jarayon mitoxondriyal membrananing ochilishi bilan bog'liq bo'lib, osmotik muvozanatning buzilishi natijasida membrana potentsialining pasayishiga va mitoxondriyalarning yuqori amplituda shishishiga olib keladi. Diametri 2,6-2,9 nm bo'lgan teshiklar 1,5 kDa gacha bo'lgan past molekulyar birikmalarni o'tkazishga qodir. O'sish quyidagi omillar bilan rag'batlantiriladi: noorganik fosfat; kaspazi; SH-reagentlar; hujayralarni yangilangan glutation bilan to'ldirish; kisnu faol shakllarini yaratish; protonoforlar tomonidan oksidli fosforlanishning erishi; sitoplazmada Ca ning ko'payishi; seramid infuzioni; mitoxondriyal ATP hovuzining kamayishi va boshqalar.

Mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan apoptojenik oqsillarning chiqishiga alternativa sifatida tashqi mitoxondriyal membranada oqsil kanalini yaratish ko'rib chiqiladi. Demak, aks holda, sitoplazmada quyidagilar paydo bo'ladi: molekulyar og'irligi 15 kDa bo'lgan sitoxrom c oqsillari; prokaspaza -2, -3 va -9; AIF - molekulyar og'irligi 57 kDa bo'lgan flavoprotein.

Hujayra sitoplazmasidagi sitoxrom c Apaf-1 oqsilidan apoptosomalar hosil bo'lishida ishtirok etadi. Birinchidan, Apaf-1 ATP ning isrof qilingan energiyasi bilan sodir bo'ladigan reaktsiya natijasida konformatsion o'zgarishlarni tan oladi. Apaf-1 transformatsiyasi sitoxrom c bilan bog'lanish qobiliyatini keltirib chiqaradi, deb ishoniladi. Bundan tashqari, procaspase-9 uchun Apaf-1 CARD domeniga kirish huquqi berilgan. Natijada, sitoxrom c va prokaspaza-9 ishtirokida o'zgartirilgan Apaf-1 oqsilining kamida 8 ta bo'linmasining oligomerizatsiyasi sodir bo'ladi. Kaspaza-9 ni faollashtiradigan apoptosoma shunday o'rnatiladi. Yetuk kaspaza-9 prokaspaza-3 ni effektor kaspaza-3 ishlab chiqarish bilan bog'laydi va faollashtiradi. Membranlararo bo'shliqdan chiqadigan mitoxondrial flavoprotein AIF kaspazalarga bog'liq bo'lmagan apoptoz effektoridir.

Apoptozni qo'zg'atishning boshqa usullari

Vartoning ta'kidlashicha, apoptozning amalga oshirilishi ikkita asosiy signalizatsiya yo'llari - retseptor-hujayra va mitoxondrial kombinatsiyasi natijasi bo'lishi mumkin. Bundan tashqari, apoptozni qo'zg'atuvchi mexanizmlarning kam tarqalganligi mavjud. Masalan, endoplazmatik retikulumda lokalizatsiya qilingan prokaspaza-12 ning faollashishi. Kaltsiy ionlarining ichki hujayra gomeostazini buzish tufayli prokaspaza-12 ning zo'ravonlik va faollashuvi. Apoptozning faollashuvi hujayra yopishqoqligining buzilishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin.

Apoptozni qo'zg'atuvchi yana bir omil - bu infektsiyalangan hujayralarga sitotoksik T-limfotsitlar tomonidan hujum qilish, Fas retseptorini faollashtirishdan tashqari, infektsiyalangan hujayra membranasi yaqinida perforin chiqaradi. Perforin, polimerlanganda, hujayradan limfotoksin-alfa va serin proteazlari o'tadigan transmembran kanallarini ochadi. Keyin B granzimi kaspaza-3-ni faollashtiradi va kaspaza kaskadi ishga tushadi.

Hujayra o'limining boshlanishi lizosomal proteazlar - katepsinlar bostirilganda mumkin. Masalan, kaspaza-8 lizosomalardan faol katepsin B ni chiqarishni talab qiladi, bu esa keyinchalik tartibga soluvchi Bid oqsilini parchalaydi. Natijada faol t-Bid oqsili hosil bo'ladi, bu esa o'z navbatida proapoptotik Bax proteinini faollashtiradi.

Ssavtsning "klassik" apoptozi sxemasi to'liq emas

Samarali bosqich

Efektor fazasida boshlangan turli yo'llar apoptozning bitta yo'liga aylanadi. Qoida tariqasida, ularni tartibga soluvchi effektor oqsillari va modulyator oqsillari kaskadi faollashadi. Apoptozning asosiy effektorlari kaspazlardir. Faollashtirish jarayonida ular kaspaz kaskadini qo'zg'atadilar: lanyardning tashabbuskorlar va effektor kaspazalari o'rtasida katlanmış o'zaro bog'lanishi.

Kaspaz kaskadi

Kaspazlar - aspartik kislota qo'shilgandan keyin aminokislotalar ketma-ketligini buzadigan sistein proteazlari. Kaspazlar 3 ta domenga ega bo'lgan prokaspazalarni faollashtirish orqali hosil bo'ladi: tartibga soluvchi N-terminal domen, katta va kichik subbirlik. Aktivatsiya proteolitik ishlov berish orqali sodir bo'ladi: uchta domen ham bo'linadi, prodomen mustahkamlanadi va yo'qolgan katta va kichik subbirliklar birlashadi va geterodimer hosil qiladi. Ikki heterodimer ikkita katalitik bo'limga ega to'liq kaspaza tetramerini hosil qila boshladi.

Kaspaza ko'pchilik tirik organizmlarda aniqlangan. CVSda 13 ta kaspaz aniqlangan. Qisman apoptozda qatnashmaydi. Apoptozda ishtirok etuvchi boshqa kaspazlar inisiator va effektor kaspazalarga bo'linadi. Initiator kaspazalar hujayra transformatsiyasini qo'zg'atuvchi va bevosita ishtirok etadigan effektor kaspazalarni faollashtiradi. Natijada, morfologik va biokimyoviy o'zgarishlar hujayra o'limiga va apoptozga olib keladi.

Efektor kaspazalarning asosiy funktsiyalaridan biri hujayra tuzilmalarini bevosita va bilvosita yo'q qilishdir. Yadro pardasi oqsillari gidrolizga uchraydi, sitoskeleton parchalanadi va hujayra yopishishini tartibga soluvchi oqsillar parchalanadi. Effektiv kaspazalarning yana bir muhim vazifasi apoptozni bloklaydigan oqsillarni inaktivatsiyasidir. Chiqarilganida DFF inhibitori parchalanadi, bu apoptotik DNase SAPR faollashishiga to'sqinlik qiladi. Bcl-2 oilasining anti-apoptotik oqsillari qulab tushadi. Ma'lum bo'lishicha, effektor kaspazalarning ta'siri DNKni tiklash, mRNKni birlashtirish va DNK replikatsiyasida ishtirok etadigan tartibga soluvchi va effektor domenlarning dissotsiatsiyasiga olib keladi.

Apoptozga qo'shimcha effektorlar

Krem kaspazasi va apoptozning boshqa omillari. Masalan, mitoxondriyaning membranalararo bo'shlig'idan chiqadigan flavoprotein AIF kaspaza yo'liga bog'liq emas. Hujayra yadrosiga kirib, AIF xromatinning kondensatsiyasini keltirib chiqaradi va DNKning parchalanishida ishtirok etadigan endonukleazlarni faollashtiradi. Eksperimental ma'lumotlarga asoslanib, AIF ishtirokida yuzaga keladigan apoptozga kaspaza inhibitori ta'sir qilmasligi aniqlandi. Sitozolik Ca bilan faollashtirilgan sistein proteazlari oilasi vakillari bo'lgan kalpainlar ham apoptoz omili hisoblanadi. Uning apoptozdagi roli hali ham yomon tavsiflangan.

Degradatsiya bosqichi

Keyinchalik dasturlashtirilgan hujayra o'limi plazma membranasi bilan o'ralgan apoptotik tananing chetida parchalanish orqali hujayra degradatsiyasini boshlaydigan kob oqimiga bog'liq emas. O'lik hujayralar bo'laklari yallig'lanish reaktsiyasini rivojlantirmasdan, makrofaglar va qon hujayralari tomonidan tezda fagotsitozga tushishi mumkin.

Morfologik o'zgarishlar

Intellektual jihatdan hujayralarning degradatsiyasini uchta keyingi bosqichga bo'lish mumkin: ekssudatsiya, blebbing va kondensatsiya. Ko'pgina hujayralarning degradatsiyasi hujayradan keyingi matritsaga ulanishning yo'qolishi va fokal adezyonning qayta tashkil etilishi bilan boshlanadi. Hujayra o'limining o'rtasida sitoskeletning mikronaychalari depolimerlanadi. Ichki aktin mikrofilamentlari periferik halqa to'plamlari membranasi bilan bog'liq holda qayta tashkil etiladi. Natijada, tsellin shishib, yumaloq shaklga ega bo'ladi. Bbbingning rivojlangan bosqichi periferik aktin halqalarining qisqarishi bilan tavsiflanadi. Natijada, hujayra membranasi shishishni juda tez kamaytiradi va hujayra membranasi "qaynab ketadi" kabi ko'rinadi. Blebbing jarayoni energiya talab qiladi va ko'p miqdorda ATP iste'mol qiladi. Oddiy ongda qon ketishining bosqichi taxminan bir yil ichida tugaydi. Natijada hujayralar parchalangan apoptotik tanachalarga bo'linadi yoki to'liq kondensatsiyalanadi, yumaloqlanadi va hajmi o'zgaradi.

Biokimyoviy o'zgarishlar

Molekulyar darajada apoptozning merosxo'rlaridan biri bu nukleazlar orqali DNKning parchalanishi. Dastlab 30 000-700 000 ta asosiy juftlikdan iborat yirik fragmentlar yaratiladi, ular keyinchalik 180-190 ta asosiy juftlik yoki bu qiymatlarning ko'paytmalari bo'laklariga internukleosoma bo'linmalariga bo'linadi. DNK parchalanishi apoptozning xarakterli, ammo majburiy emas belgisidir, shuning uchun ham DNK parchalanishisiz sodir bo'ladigan har qanday yadro parchalanish jarayoni jarayonida ogohlantirishlar mavjud.

Apoptozning yana bir belgisi - plazma membranasining tashqi tomonida fagotsitar hujayralar tomonidan tan olingan o'ziga xos molekulyar belgilarning ifodasi: trombospondin; fosfatidilserin va fosfoserin o'rnini bosuvchi boshqa fosfolipidlar.

Apoptoz sodir bo'lganda Intellektual jihatdan biz bir necha bosqichlarni chaqirishimiz mumkin.

Boshlash -> Dasturlash -> Dasturlarni amalga oshirish -> O'lik hujayralarni olib tashlash

Apoptoz bosqichlari Emlash bosqichi

Axborotning ushbu bosqichida signallar klitinaga sezgir. Patogen agentning o'zi signaldir yoki hujayrada signal hosil bo'lishini va uni hujayraning ichki tartibga soluvchi tuzilmalari va molekulalariga o'tkazishni nazarda tutadi.

Apoptozning boshlanishi ogohlantirishlar transmembran yoki hujayra ichidagi bo'lishi mumkin.

Transmembran signallari salbiy, ijobiy va aralashmalarga ta'sir qiladi.

- Salbiy signallar: hujayraga o'sish omillarining mavjudligi yoki tushishi, hujayraning kamolotini tartibga soluvchi sitokinlar, shuningdek, hujayralar rivojlanishini boshqaradigan gormonlar. Odatda, BAS nomli guruhlarning membrana retseptorlariga ta'siri bo'g'ilishni ta'minlaydi Mijozlarning o'limi uchun dastur va normal hayot. Biroq, ta'sirning bu pasayishi apoptoz dasturini "boshlaydi". Shunday qilib, past neyronlarning normal hayoti uchun neyrotrofik omillarning doimiy mavjudligi talab qilinadi. Nerv to'qimalariga ta'sirni bostirish yoki kamaytirish neyron o'lim dasturini kiritishga olib kelishi mumkin. - Natijada ijobiy signallar hosil bo'ladi apoptoz dasturini ishga tushirish. Shunday qilib, PIB (FasL) ning CD95 (Fas) membrana retseptorlari bilan bog'lanishi hujayra o'lim dasturini faollashtiradi. - Aralash signallar Bu birinchi va boshqa guruhlarning signallari infuziyalarining kombinatsiyasi. Shunday qilib, mitogen bilan qo'zg'atilgan va begona Ag bilan aloqada bo'lmagan limfotsitlar apoptozga tushadi. Ushbu limfotsitlar ham Ag oqimi tufayli nobud bo'ladi, lekin boshqa signallarni, masalan, mitogen yoki HLA ni bostirmaydi.

Ichki hujayralar orasida apoptoz uchun stimullar ortiqcha H+, lipidlarning erkin radikallari va boshqa moddalar, haroratning oshishi, ichki hujayra viruslari va yadro retseptorlari orqali ta'sir qiluvchi gormonlar (masalan, glyukokortikoidlar) qayd etiladi.

Apoptoz: emlash bosqichi.

Dasturlash bosqichi

Dasturlash bosqichi(apoptoz jarayonlarini nazorat qilish va integratsiyalashuvi) chaqaloqda taqdim etiladi.

Ushbu bosqichda maxsus oqsillar yoki apoptozdan oldin signalni amalga oshirish virusli dasturlarni faollashtirish (efektorlar va sistein proteazlari - kaspazalar va endonukleazlar) yoki potentsial o'limga olib keladigan signalni blokirovka qilish.

Ikkisini ko'ring (birini o'chirmang) dasturlash bosqichlarini amalga oshirish imkoniyatlari: 1) effektor kaspazalar va endonukleazlarni bevosita faollashtirish (klitin genomini chetlab o'tish) va 2) genom orqali signallarni effektor kaspaza va endonukleazlarga uzatish orqali.

To'g'ridan-to'g'ri signal uzatish U adapter oqsillari, granzimlar va sitoxrom C orqali harakat qiladi.

Adapter oqsillari. Masalan, kaspaz-8 adapter oqsili vazifasini bajaradi. T-limfotsit-qotil sitokinlar begona hujayralar, PNP va boshqa CD95 ligandlari o'rniga o'z ta'sirini shunday amalga oshiradilar.

Sitokrom C. Mitoxondriyadan hosil bo'lgan sitoxrom C Apaf-1 oqsili va kaspaza-9 bilan birgalikda effektor kaspazalarning faollashuv kompleksini (apoptosoma) hosil qiladi. Kaspaza-8 va kaspaza-9 oqsil proteolizida ishtirok etadigan effektor kaspazalarni (masalan, kaspaza-3) faollashtiradi.

Granzimi. Ushbu proteazalar sitotoksik T-limfotsitlar tomonidan ko'riladi va proteazlar maqsadli hujayraga perforinlar tomonidan oldindan tuzilgan sitoplazmatik teshiklar orqali kiradi. Granzim maqsadli hujayralardagi aspartatga xos sistein proteazalarini faollashtiradi, ular apoptozga tushadi.

To'g'ridan-to'g'ri signal uzatish Yadrosiz hujayralarda, masalan, eritrotsitlarda shovqindan ehtiyot bo'ling.

Apoptoz: dasturlash bosqichi.

Signal uzatish vositachilik bilan amalga oshiriladi apoptoz ingibitorlarini kodlovchi genlarning repressiyasini va apoptoz promotorlarini kodlovchi genlarning faollashuvini uzatadi.

Apoptoz inhibitori oqsillari(masalan, Bcl-2, Bcl-XL anti-apoptotik genlarni ifodalash mahsulotlari) apoptozni bloklaydi (masalan, mitoxondriyal membranalarning o'tkazuvchanligini o'zgartirib, shu bilan sitozolga qo'zg'atuvchi omillardan birining chiqarilish tezligini o'zgartiradi. apoptoz - sitoxrom C).

Apoptozni rag'batlantiradigan oqsillar(masalan, sintezi Bad, Box genlari, Rb yoki /t53 antionkogenlari tomonidan boshqariladigan oqsillar) effektor kas-paslar va endonukleazlarni faollashtiradi.

Siz haykalga loyiq edingizmi? Buni ulashish

Rozdrukuvati haykali