Гибель клеток

Некроз: когда клетка погибает от травмы

Некроз представляет собой пассивную гибель клетки, которая не требует затрат энергии (АТФ). Этот процесс всегда связан с экстремальным повреждением или резким изменением условий, например, при гипоксии (как при инфаркте миокарда).

Патогенез некроза:

1. Нарушается целостность мембран (как плазмолеммы, так и органелл).
2. Внутрь устремляется вода, что приводит к набуханию клетки, ядра и отеку органелл.
3. Происходит аутолиз: ферменты лизосом выходят в цитоплазму и хаотично переваривают содержимое.
4. Ядро конденсируется и полностью растворяется под действием нуклеаз (кариолиз).
5. Плазмолемма разрывается, и содержимое клетки выходит наружу.

Главное последствие некроза — выброс продуктов распада в межклеточную среду, что повреждает соседей и провоцирует развитие воспалительной реакции.

Апоптоз: запрограммированное самоуничтожение

Апоптоз — это эволюционно выработанный, генетически контролируемый процесс гибели. Он требует затрат энергии и служит для удаления опасных или ненужных клеток. Главное отличие от некроза: клетка распадается на аккуратные фрагменты (апоптозные тельца), окруженные мембраной. Содержимое не проливается наружу, воспаления не возникает, а фрагменты быстро съедаются (фагоцитируются) соседними клетками.

Причины запуска апоптоза:

• Внутренние сигналы (по «внутренним показаниям»): старение долгоживущих (нейроны) или быстро обновляющихся (эпителий) клеток, а также накопление критических мутаций в ДНК при делении.
• Внешние сигналы («по команде»): уничтожение временных эмбриональных структур, элиминация аутореактивных клеток иммунной системы, атрезия фолликулов, гибель клеток из-за нехватки факторов роста. Команда может прийти через связывание рецептора со специфическим лигандом или из-за потери связи с фактором выживания.

Морфология и биохимические инструменты апоптоза

Морфологически апоптоз начинается с уплотнения хроматина (он собирается в четкие глыбки по периферии ядра). Затем клетка сморщивается (а не набухает, как при некрозе), ядро распадается. Плазмолемма образует впячивания, и клетка разделяется на апоптозные тельца.

Процесс реализуется с помощью специфических биохимических механизмов:

• Каспазы: семейство ферментов (протеаз), которые расщепляют ядерные белки. Они не лизируют белки полностью, а разрезают их на крупные пептиды.
• Нуклеазы: ферменты, расщепляющие ДНК строго между нуклеосомами, фрагментируя генетический материал.
• Мембранные белки: перемещают определенные фосфолипиды на наружный слой мембраны апоптозного тельца. Это служит меткой («eat-me signal») для макрофагов.

Регуляция апоптоза: роль p53 и митохондрий

Центральным регулятором апоптоза выступает белок p53. Его активность возрастает при повреждениях хромосом или при отсутствии факторов роста. Он способен останавливать клеточный цикл, провоцировать окислительный стресс и влиять на микроокружение клетки.

Главный путь реализации сигнала p53 — митохондриальный. В мембранах митохондрий есть каналы, работу которых контролируют белки-регуляторы. Ингибиторы (например, Bcl-2) закрывают каналы, а активаторы (Bax) — открывают.

Под действием p53 каналы открываются, и в гиалоплазму выходят митохондриальные белки: цитохром c и фактор AIF. Они запускают каспазный каскад, что ведет к разрушению хромосом, фрагментации ДНК и формированию апоптозных телец.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Механизмы рецепторного этапа апоптоза («внешний путь»)
• Каскад МАП-киназ и белок Ras в регуляции гибели
• Подробное действие ДНК-протеинкиназы и фермента ATM
• Противоопухолевые эффекты белка p53
• Влияние апоптоза на эмбриогенез (примеры редукции структур)

Другие темы раздела «Ядро клетки. Деление клетки»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.