Патофизиология апоптоза

Карагандинский Государственный  Медицинский  Университет

Кафедра патологической физиологии

 

 

 

 

 

на тему: «Патофизиология  апоптоза»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила: студент 274 гр. ОМФ

Токен А.С.

                                                    Проверила: преп.

 

                                      

 

 

 

 

 

 

 

Караганда 2012 г

Содержание

 

Введение 3

История исследования апоптоза 4

Проявление  апоптоза 8

Стадии апоптоза 9

Генетический  контроль. 15

Причины апоптоза. 18

Заболевания, связанные с нарушением апоптоза 22

Старение  и апоптоз 22

Апоптоз как  форма гибели клеток 23

Заключение 25

Список использованной литературы 26

 

Введение

Основным целевым принципом  функционирования всех систем организма  является поддержание его биологической  целостности. На клеточном уровне этот процесс реализуется за счет регуляторного  влияния эфферентных сигналов, поддерживающих сложное равновесное состояние  между интегративными физиологическими процессами: пролиферацией, дифференцировкой и физиологической клеточной  гибелью, или апоптозом. Важность и место каждого из этих процессов определяется их ролью в функционировании различных систем в каждый конкретный момент развития и жизни организма. В этом плане исследование процессов апоптоза представляет новый этап развития биологии и медицины, хотя его отдельные проявления были известны и описаны еще в начале двадцатого столетия.

В клетках взрослого организма  апоптоз является повсеместным и постоянно происходящим процессом. Им обеспечивается ряд метаболических реакций на клеточном уровне, некоторые иммунные процессы, возрастная инволюция половых желез, тимуса и т.д. Нарушение процесса физиологической клеточной гибели может привести к развитию патологических состояний и заболеваний, проявлениями которых могут быть как пролиферативные, так и дегенеративные изменения. Так, например, повышение активации апоптоза является одним из звеньев патогенеза СПИДа, нейродегенеративных и миелодиспластических процессов, а также ишемических поражений органов. Ингибирование апоптоза определяет развитие опухолей, ряд аутоиммунных и вирусных заболеваний. В связи с изложенным, можно сказать, что изучение апоптоза при различных патологических состояниях может дать возможность его направленной коррекции, а, следовательно, и лечения ряда заболеваний.

 

История исследования апоптоза

История исследования апоптоза Общие вопросы патофизиологии Апоптоз Патофизиология клетки

Первое гистологическое  описание смерти клеток было сделано  Рудольфом Вирховым в 1859 г., однако речь при этом шла о процессе, который Вирхов назвал «дегенерацией», «некрозом», «умиранием клеток» и подчеркнул, что указанные изменения характерны для необратимых изменений в тканях.

В настоящее время принято  выделять два типа гибели клеток: некроз и апоптоз. В конечном итоге оба этих процесса имеют один результат - смерть клетки, но по своей природе эти два процесса различны. Некроз - это патологический процесс, возникающий в результате воздействия на организм патогенного агента, а апоптоз в нормальных условиях является физиологическим процессом, в основе которого лежит генетически запрограммированная гибель клетки. В связи с этим апоптоз имеет и второе название - программированная клеточная гибель (ПКГ).

Первое детальное описание смерти клеток, как физиологического явления, было в 1895 г. дано Флемингом, который  описал распад клеток овариального эпителия на частицы (впоследствии названные  апоптозными тельцами), определив процесс быстрого исчезновения образовавшихся при распаде клеток фрагментов цитоплазмы и ядра, как хроматолизис.

Физиологическую смерть клеток у эмбрионов в 1950 г. детально описал Л. Глусман, назвав ее ПКГ. Этот исследователь отчетливо понимал, что имеет дело с особым видом клеточной смерти, но посчитал, что данное явление присуще только эмбриогенезу и принципиально отличается от клеточной гибели, характерной для взрослого организма. В связи с этим возникли две концепции физиологической гибели клеток ПКГ, свойственная эмбриогенезу, и апоптоз, свойственный взрослому организму. Большинство авторов считает эти два понятия синонимами, однако, некоторые исследователи полагают, что между этими двумя процессами имеются различия.

Де Дюв - исследователь, открывший лизосомы, выдвинул еще одну концепцию физиологической гибели клеток. Он предположил, что при определенных условиях клетка может сама себя убить, используя для этой цели собственные лизосомы. Это явление получило название клеточного суицида и вскоре был описан один из его не связанных с лизосомами вариантов (первоначально - только для клеток печени) - гибель клеток при накоплении в ней свободных радикалов. Позднейшие исследования этого процесса действительно показали, что накопление свободных радикалов вызывает ряд внутриклеточных изменений, приводящих к накоплению свободного внутриклеточного кальция, что резко нарушает функцию клеток и ведет в конечном итоге к их гибели. Однако этот процесс имеет с апоптозом единственный общий признак - это конечный этап гибели клеток, характерный как для ПКГ, так и для некроза.

 

 

 

Апоптоз (греч. απόπτωσις — опадание листьев) — программируемая клеточная смерть, регулируемый процесс самоликвидации на клеточном уровне, в результате которого клетка фрагментируется на отдельные апоптотические тельца, ограниченные плазматической мембраной.

• форма гибели отдельных  клеток,

• возникающая под действием вне- или внутриклеточных факторов,

• осуществляющаяся путём активации специализированных внутриклеточных процессов,

• регулируемых определёнными генами.

Отличия апоптоза от некроза

Между апоптозом и некрозом имеется ряд существенных различий, результирующим эффектом которых является то, что возможна фармакологическая коррекция апоптоза, то есть терапевтическое вмешательство, а при некрозе попытки такой коррекции неэффективны, даже если она проводится на самых ранних стадиях повреждения клетки.

Различия апоптоза от некроза

	Апоптоз	Некроз
определение	программированная гибель клетки	гибель клетки в результате повреждения
программа запускается:	информационным сигналом	влиянием повреждающего  агента
Исход:	фагоцитоз фрагментов разрушенной  клетки	лизис клетки и освобождение её содержимого в межклеточное пространство
Наблюдаеатся при	- естественном процессе гибели клетки - адаптации клетки к  повреждающим факторам	всегда патологическои процессе гибели клетки
энергозависимость	энергозависим и требует синтеза РНК и белков	неэнергозависим

 

Последовательность морфологических  изменений клетки при апоптозе и некрозе представлена на рисунке.

 

При апоптозе наблюдаются следующие, идущие друг за другом изменения:

1. Исходно интактная клетка.

2. Уплотнение и сегрегация  хроматина в ядре.

3. Распад ядра на фрагменты  и образование апоптозных телец.

4. Фагоцитоз апоптозных телец соседней клеткой.

5. Ранняя стадия некроза,  включающая конденсацию хроматина  в нерезко очерченные массы и деградацию цитоплазматическнх структур.

6. Разрушение мембран  и дезинтеграция клетки.

Таким образом, самым ранним признаком апоптоза, выявляемом на электронно-микроскопическом уровне, являются резко очерченные уплотнения ядерного хроматина в виде гомогенной массы. Кроме того, наблюдается некоторая конденсация (уплотнение) цитоплазмы. Затем ядро и цитоплазма распадаются на фрагменты, причем цитоплазматические фрагменты разделяются цитоплазматической мембраной, то есть сохранность мембраны является одним из признаков апоптоза.

В результате апоптоза клетка превращается в совокупность окруженных мембраной апоптозных телец, в которых плотно упакованные органеллы могут выглядеть интактными. В некоторых таких тельцах нет ядерного компонента, а в других - есть (иногда даже несколько), причем хроматин всегда очень плотный, резко очерчен и сконденсирован у ядерной мембраны.

Апоптозные тельца быстро поглощаются соседними клетками, где утилизируются с помощью лизосом. Окружающие клетки при этом сближаются, так что изменений цитоархитектоники тканей не происходит. Также полностью отсутствуют признаки воспаления. Некоторые апоптозные тельца (например, в поверхностном эпителии) слущиваются.

В культуре тканей было установлено, что процесс конденсации цитоплазмы и ее распада на апоптозные тельца происходит в течение нескольких минут. В организме процесс апоптоза также происходит достаточно быстро: фагоцитоз и утилизация апоптозных телец протекают в течение нескольких часов, в связи с чем процесс апоптоза исследователи часто не могут уловить.

Ультраструктурные проявления некроза значительно отличаются от характерной для апоптоза картины. Главным образом они сводятся к сморщиванию органелл и дезинтеграции цитоплазмы. Хотя хроматин в некротизирующихся клетках также, как и при апоптозе, конденсируется у ядерной мембраны, его компактные массы менее однородны и значительно менее четко очерчены по краям ядра. После образования этих масс (или даже параллельно с этим процессом) происходит разрушение клеточных и внутриклеточных мембран, в том числе и мембран лизосом, что приводит к высвобождению лизосомальных энзимов, протеолизу и распаду клетки. На более поздней стадии некроза хроматин из ядра исчезает, то есть развивается кариолизис. Некроз обычно сопровождается экссудативным воспалением и, если в процесс вовлечено большое количество клеток, заканчивается образованием рубца. Другими словами, в отличие от апоптоза, при некрозе восстановления цитоархитектоники ткани не происходит.

Следует отметить, что в  настоящее время выявлены наиболее ранние признаки некроза, причем в эту  стадию некроз является потенциально обратимым. Речь идет о нарушении ионно-обменной функции мембранных каналов и уменьшении содержания в клетке содержания макроэргических фосфорных соединений. Хотя при нарастании указанных изменений в клетке развиваются процессы, несовместимые с ее жизнью, на ранних стадиях процесса указанные нарушения являются обратимыми.

В представленной ниже таблице  приводятся основные признаки ПКГ, апоптоза и некроза.

Как следует из представленной таблицы, между ПКГ и апоптозом есть некоторые различия, но по главным морфологическим и биохимическим признакам эти состояния однотипны. В соответствии с этим мы будем под термином апоптоз понимать и сам процесс (у взрослых организмов), и ПКГ (в процессе эмбриогенеза).

Проявление апоптоза

Проявления апоптоза можно разделить на пять основных типов.

1. Смерть клетки в процессе  онтогенеза.

Апоптоз играет жизненно важную роль в процессе эмбриогенеза высших позвоночных животных, поскольку он включен в реализацию многих морфогенетических процессов. Однако гибель клетки в процессе онтогенеза не является жестко детерминированной: клетки должны заблаговременно получить сигнал к включению программы гибели.

2. Смерть клеток в интактных тканях взрослых особей.

Апоптоз характерен как для медленно пролиферирующих клеточных популяций (гепатоцитов, клеток эпителия коры надпочечников), так и для быстро пролиферирующих (клеток кишечного эпителия, сперматогоний в период дифференцировки). В первом случае апоптоз уравновешивает процессы митоза, а во втором -большая часть митозов компенсируется, вероятно, потерей клеток за счет миграции, а на только в связи с апоптозом.

Гомеостатическая регуляция  нормального объема клеток осуществляется циклической продукцией факторов роста, стимулирующих митоз, и «факторов  смерти», запрограммированных в  генах и индуцирующих апоптоз.

Очень важной функцией иммунной системы является разрушение лимфоцитов путем апоптоза. Мегакариоциты, распадающиеся на кровяные пластинки, претерпевают апоптоз; стареющие нейтрофильные лейкоциты элиминируются также путем апоптоза. Значительное количество инволюционных процессов в норме, включая разрушение овариального фолликула, инволюцию волосяного фолликула и др. осуществляется путем апоптоза. Триггером этого процесса во многих тканях являются гормоны.

Пока еще остается неясным, связан ли в целом процесс старения организма с апоптозом. Можно лишь логически предположить (кстати, такое предположение подтверждается в культуре тканей), что апоптоз играет определенную роль в физиологических процессах старения.

3. Смерть клеток в процессе  патологической атрофии при гиперплазии

Апоптоз включен в процесс патологической атрофии в так называемых эндокринно зависимых тканях, как, например, в процессы атрофии простаты после кастрации и коры надпочечников после супрессии секреции АКТГ с помощью глюкокортикоидов. Патологическое разрастание или гиперплазия тканей вызывается путем стимуляции митозов, а возвращение ее к нормальному объему - путем стимуляции апоптоза.