Апоптоз

Термин “апоптоз” происходит от греческого слова “apoptosis”, что означает опадение листьев с цветка или деревьев. Апоптоз – это запрограммированная форма гибели, благодаря которой из организма удаляются определенные клоны дифференцирующихся клеток, или “излишки” ставших ненужными биологически активных соединений.

Апоптоз – общебиологическая реакция, свойственная всем клеткам без исключения. В то же время апоптоз в большей степени, по сравнению с другими клетками, присущ лимфоцитам. Более того, он является одной из закономерностей работы иммунной системы. Существуют два варианта гибели клеток: некроз и апопотоз. Некроз – травматическая гибель клетки. На тканевом уровне некроз всегда сопровождается воспалением. Апоптоз – гибель клетки изнутри, причем для своей гибели она получает сигнал, который может прийти снаружи клетки через так называемый Fas-рецептор или из генома. Стимул, запускающий апоптоз, реализуется либо через так называемые рецепторы смерти, к которым относятся рецепторы к семейству TNF, либо этот эффект неспецифичен, как например, при стрессорном апоптозе. Но откуда бы ни пришел сигнал, и через какие структуры он бы ни осуществлялся, гибель клетки происходит за счет действия собственных разрушающих ферментов, специально для этого предназначенных и синтезированных самой клеткой. Т-лимфоциты и макрофаги отличаются наибольшей чувствительностью к изменению уровня активных форм кислорода. Считается доказанным, что гибель Т-лимфоцитов по апоптозному пути через окислительный стресс может быть вызвана TNFa. Чувствительность или резистентность Т-лимфоцитов к TNFa совпадает с увеличением или уменьшением уровня супероксиддисмутазы – одного из основных внутриклеточных антиоксидантов.

Характерными признаками апоптоза являются конденсация цитоплазмы, уплотнение и сохранение целостности плазматической мембраны и внутриклеточных органелл, агрегация, а затем расщепление хроматина (ДНК), фрагментация клетки с образованием апоптозных тел, содержащих конденсаты расщепленной ДНК или лишенных ядерного материала.

Биохимически апоптоз выражается в торможении поступления в клетки глюкозы и нуклеотидов, снижении синтеза липидов, белков и АТФ, фрагментацией ДНК в результате активации эндонуклеаз.

Морфологическая перестройка сопровождается снижением функциональной активности клеток, которые перестают реагировать на рецепторзависимые стимулы. Так, нейтрофилы, вступившие на путь апоптоза, теряют способность к амебовидной подвижности, фагоцитозу, хемотаксису, респираторному взрыву, секреторной дегрануляции.

Интересно отметить, что при сигнале к апоптозу происходит флип-флоп, и появляющийся при этом на поверхности мембраны фосфатидилсерин связывается с антикоагулянтом, обладающим антитромбопластическим действием и получившим наименование анексин V. Эти факты заставляют предполагать, что при апоптозе клетки крови принимают участие в процессе гемостаза или способствуют развитию ДВС.

Клетка, претерпевшая апоптоз, может посылать сигнал смерти другим, соседним клеткам.

Усиление апоптоза вызывает не только TNF, но и анти-Fas-антитела, циклогексимид, актиномицин D, перекись водорода, гепарин и др. Антиапоптозным эффектом обладают G-CSF, IL-1b, Ifg, некоторые хемокины, лейкотриен В4, PAF, IL-2, IL-4, глюкокортикоидные гормоны. IL-8 способен отменять апоптогенное действие TNF. В то же время IL-10 блокирует антиапоптозное действие липополисахарида (LPS), G-СSF, GM-СSF и Ifg.

Продукты, задерживающие апоптоз, обнаружены в культурах нейтрофилов, стимулированных LPS и кристаллами урата натрия. Повышение выживаемости нейтрофилов под воздействием GM-СSF связано с увеличением уровня IL-1 и фермента каспалазы-1, активирующей проинтерлейкин-1.

Апоптоз – чрезвычайно важная реакция, направленная на формирование структуры многоклеточного организма в онтогенезе, а также для сохранения этой структуры. Известно, что взрослый человек сталкивается с проблемой “утилизации” около 10¹¹ полиморфноядерных лейкоцитов, которые необходимы, с одной стороны, для защиты, а с другой – способны поражать органы и ткани. Запрограммированная гибель клеток требуется для противовирусной и противоопухолевой защиты. В то же время высокая устойчивость лимфоцитов к индуцированному апоптозу может лежать в основе аутоиммунных патологий. Когда вируссодержащие клетки совершают суицид, они уносят с собой и вирусы. Следует также отметить, что апоптоз – чрезвычайно быстрый процесс, он длится приблизительно 1 час.

В то же время апоптоз клеток может способствовать развитию патологического процесса, что, в частности, наблюдается при СПИДе (гибель Тх в результате апоптоза), диабете (гибель инсулинпродуцирующих b-клеток поджелудочной железы), атеросклерозе (гибель фибробластов, макрофагов и гладкомышечных клеток в области атеросклеротической бляшки).

Важная роль в апоптозе принадлежит активированным кислородным метаболитам О₂^-, Н₂О₂, NO и др. Сказанное объясняется тем, что высокоактивные активированные кислородные метаболиты образуются во всех аэробных клетках. В физиологических условиях действие активированных кислородных метаболитов сдерживается системой антиоксидантов. Если этот баланс нарушается и наблюдается снижение активности элементов антиоксидантной защиты, то может наступить гибель клетки. Установлено, что клетки, имеющие дефект антиоксидантной защиты, легче подвергаются апоптозу. С другой стороны, усиление антиоксидантной защиты препятствует апоптозу.

Какие же лимфоциты подвергаются апоптозу? 1. На стадии лимфопоэза это лимфоциты, обладающие аутоагрессивностью и плохо реагирующие с антигенами HLA. 2. В периферических тканях: а) лимфоциты, отработавшие в иммунном ответе, б) Т- и В-лимфоциты, связавшие Аг, но не получившие полностью сигналы для участия в иммунном ответе (через белок В7, цитокин, комплекс антиген+MНС и др.), в) лимфоциты, получившие сигнал к участию в иммунном ответе, но не связавшие Аг.

Практически все лимфоциты, выполнившие свою функцию в борьбе с Аг, погибают, и только 2% из них выживают, составляя клетки памяти, готовые в любой момент вступить в борьбу с Аг по механизму вторичного (заранее подготовленного предшествующими «битвами») иммунного ответа.