Сравнительная характеристика некроза и апоптоза.
| Признак | Апоптоз | Некроз | |||
| Индукция | Активируется физиологическими или патологическими стимулами | Различная в зависимости от повреждающего фактора | |||
| Гистологические признаки | Поражает одиночные клетки. | Поражает группы клеток. | |||
| Морфология | Сморщивание клеток и фрагментация с формированием апоптотических телец с уплотненным хроматином | Набухание и лизис клеток. | |||
| Воспалительный ответ | Нет | Обычно есть | |||
| Удаление погибших клеток | Поглощение (фагоцитоз) соседними клетками или макрофагами. | Поглощение (фагоцитоз) нейтрофилами и макрофагами. | |||
| Ультраструктурные признаки | |||||
| ядерный хроматин | Собран в большие компактные гранулярные массы, примыкающие к ядерной мембране, иногда сливается и занимает все ядро. | Представлен мелкими глыбками, разбросанными по всему ядру. располагается около ядерной мембраны, при разрушении которой появляется в цитоплазме клетки. | |||
| ядрышко | Рассеяно в виде гранул. | Сохраняется в виде компактного тельца до наступления деградации цитоплазмы. | |||
| ядерная мембрана | Имеет извитую форму. Ядерные поры исчезают при маргинации хроматина. Иногда мембрана становится прерывистой, так что массы хроматина оказываются расположенными среди органелл цитоплазмы. | Структура сохранена до наступления деградации цитоплазмы. Локальное и полное разрушение вместе с другими органеллами. | |||
| цитоплазма | Уплотнена.
| Просветлена. | |||
| митохондрии | Структурно не изменены, в некоторых – уплотнение матрикса. | Набухшие, отечные, разрушенные. | |||
| аппарат Гольджи | Не изменен. | Вакуолизирован. | |||
| ЭПР | Местами расширен. | Канальцы расширены. распад мембран на отдельные фрагменты. | |||
| рибосомы | Не изменены. | Много свободных, разбросаны по всей цитоплазме. | |||
| лизосомы | Не изменены. | Незначительное увеличение количества. | |||
| десмосомы | Разрушаются. | Отечные, затем разрушаются. | |||
| клеточные контакты | Разрушаются. | Разрушаются. | |||
| клеточная мембрана | Приобретает неправильные контуры, ограничивает образующиеся выпячивания цитоплазмы, а затем отшнуровывает апоптические тельца. | Разрушается. | |||
Программируемая клеточная гибель.
В последние годы в составе программированной клеточной гибели (ПКГ) выделяют несколько типов: апоптоз, аутофагическую гибель и программированный некроз. Апоптоз может быть в свою очередь подразделен на апоптоз интерфазных клеток и митотическую катастрофу. Митотическая катастрофа при этом подразделяется на гибель собственно в митозе и апоптоз полиплоидных клеток, образовавшихся в результате патологического митоза (постмитотическая гибель).
|
|
|
Митотическая катастрофа.
Понятие «митотической катастрофа» было введено для обозначения гибели клеток, в которых проявлялись признаки патологии митоза. В последние годы дискутируется вопрос о том, что же следует называть митотической катастрофой. Согласно одним представлениям, митотическая катастрофа - это реализация апоптотической программы собственно в процессе митоза. При этом сегрегация хромосом отсутствует, и клетка блокируется в одной из фаз митоза. Происходит активация каспаз. Завершается апоптоз образованием апоптотических телец и их фагоцитозом.
Вторым подтипом митотической катастрофы является гибель клеток, перешедших после аномального митоза в следующую G1-фазу без нормальной сегрегации хромосом и образования дочерних клеток, т.е. постмитотическая гибель полиплоидных клеток. При общей эуплоидности полиплоидной клетки ее отдельные ядра являются в основном анеуплоидными. Данный подтип митотической катастрофы может быть назван апоптозом клетки, прошедшей полиплоидизирующий митоз.
|
|
|
Митотическая катастрофа принципиально отличается от апоптоза одноядерных клеток и аутофагической гибели тем, что нарушение ее программы может существенно повлиять на хромосомный состав клеток. Если в тетраплоидной клетке, возникшей в результате нарушения сегрегации хромосом, неактивны механизмы, ведущие к апоптозу или действующие в пункте проверки G-1–фазы, то такая клетка может пройти очередной клеточный цикл и митоз. Как известно, деление полиплоидных клеток часто сопровождается многополюсностью веретена, в результате чего после сегрегации хромосом могут возникать анеуплоидные клетки. Анеуплоидия может вести в свою очередь к отсутствию пунктов контроля пролиферации и нарушению механизмов гибели клеток.
Аутофагическая гибель.
В качестве второго типа программированной гибели клеток в настоящее время выделяют гибель клеток, при которой в клетки запускается программа аутофагии. Аутофагия – это деградация органелл и цитоплазматического материала, которая происходит при участии внутриклеточных мембранных структур. При аутофагии de novo формируются специализированные структуры – аутофагосомы. При слиянии аутофагосом с лизосомами образуются аутофаголизосомы.
|
|
|
Стимулами к запуску процессов аутофагии в клетках многоклеточных животных могут быть: отсутствие факторов роста или нехватка питательных веществ; наличие в цитоплазме поврежденных органелл, например, митохондрий, пероксисом и т.д.; При нехватке питательных соединений клетка начинает утилизировать часть своих цитозольных белков и органелл с помощью аутофагии. В результате при расщеплении этих компонентов в лизосомах или вакуолях в клетке поддерживается необходимый уровень тех соединений, которые нужны ей для жизнедеятельности.
Аутофагический тип гибели называют также лизосомной клеточной смертью. При аутофагической гибели не происходит активации каспаз. В конечном итоге остается так называемый клеточный дебрис – остаток клетки, окруженный плазматической мембраной, который фагоцитируется макрофагами.
Программированный некроз.
Длительное время некроз рассматривали лишь как вариант неспецифической гибели клетки. Фактической причиной гибели при некрозе считают резкого падания содержания АТФ в клетках до такого уровня, который не совместим с жизнью. Понятие «программированный некроз» явилось результатом данных о том, что существует сигнальный путь инициации некроза в ответ на связывание рецепторами таких молекул, как TNF, на фоне подавления апоптоза. Индуцировать программу некроза можно, если активировать программу апоптоза связыванием таких лигандов, как Fas, TRAIL, или вызывая гиперэкспрессию проапоптотического белка Bax, и в тоже время либо ингибируя активность каспаз, либо вызывая гиперэкспрессию антиапоптотических белков.
Программированный некроз в свою очередь может быть подавлен, если на клетки воздействовать антиоксидантами, либо подавить активность протеинкиназы RIP. Интересно, что протеинкиназа RIP является одной из мишеней действия каспаз. Это означает, что инициация и осуществление апоптоза активно подавляют развитие некроза в клетках. То же относится и к PARP. Таким образом, механизм апоптоза направлен в том числе и на подавление ферментов, активность которых может приводить к запуску некроза.
Если проанализировать, в каких фазах клеточного цикла возможен тот или иной вариант гибели клеток, то складывается следующая картина. В отличие от апоптоза, который может запускаться в разных фазах клеточного цикла, в том числе и собственно в митозе в форме митотической катастрофы, аутофагическая гибель развивается преимущественно в непролиферирующих клетках (G0-фаза и терминальная дифференцировка). Однако если в пролиферирующих клетках подавлены механизмы апоптоза, например инактивированы каспазы, то гибель пролиферирующих клеток осуществляется по механизму программированного некроза.
Следует отметить, что при определенных условиях процесс реализации одной программы гибели на каких-то этапах может сменяться другой, например, начавшаяся аутофагия может сменяться апоптозом, а апоптоз завершиться постапоптотическим некрозом. В настоящее время возникло представление о существовании общей сети, связывающей разные события в клеточной цикле по типу интерактивной сети. Очевидно, что аналогичная общая сеть сопрягает такие процессы как дифференцировка, пролиферация и программированная гибель.
Феноптоз.
Феномен запрограммированной гибели в природе не ограничивается клеткой (апоптоз), а носит более глобальный характер. В.П. Скулачев (1999) высказал гипотезу о существовании запрограммированной смерти не только клеток, но и на субклеточном (самоликвидация митохондрий, или митоптоз) и надклеточном уровнях. Отмирание некоторых органов, временно возникающих в процессе онтогенезе, чтобы затем исчезнуть посредством апоптоза образующих их клеток, называется органоптоз. Запрограммированная гибель на уровне целостного организма называется феноптоз.
Постулируется, что провоцируемые повторяющимися стрессами инсульт, инфаркт и канцерогенез также служат механизмами феноптоза, прогрессирующими с возрастом. В этом случае феноптоз освобождает популяцию от бесполезных индивидуумов, способных ухудшить ее генофонд. Все выше перечисленные случае Скулачев делит на: 1) гиперапоптотические, когда апоптоз стимулируется до столь высокого уровня, который уже не совместим с жизнью организма (сепсис, ишемические болезни мозга и сердечной мышцы); 2) гипоапоптотические, когда злокачественные клетки уже не выбраковываются апоптозом.
Следует обратить внимание, что на данный момент это только гипотеза.
Препараты и фотографии.
Ø Апоптоз в клетках культуры СПЭВ после действия циклогескемида. Препарат.
Циклогексимид (ЦГИ) индуцирует апоптоз и подавляет митотическую активность в клетках СПЭВ. Для индукции апоптоза использовался водный раствор ЦГИ в конечной концентрации 10-2М. Принцип действия ЦГИ на данный момент не определен. Предполагается, что ЦГИ активирует гены c-myc, c-fos, c-jun, p53, и это ведет к индукции апоптоза.
Препараты окрашены гематоксилин-эозином. Апоптотические клетки выявляются по наличию ядерных изменений: конденсированный хроматин, формирующий «полулуния» в ядре, или же полная фрагментация ядер на плотные, ярко окрашенные глыбки.
Ø Начальная стадия апоптоза. Клетка культуры СПЭВ после действия циклогескемида. ЭМФ,
На данной фотографии показана начальная стадия апоптоза: ядро еще имеет ядерную оболочку. На начальных стадиях апоптоза клетка уменьшается в размерах, цитоплазма ее сжимается и уплотняется, хроматин конденсируется.
Значительные изменения претерпевает аппарат Гольджи: набухание цистерн в составе диктиосом. По-видимому, такая реакция обусловлена нарушением функций данной органеллы в связи с блоком трансляции, вызванным ЦГИ: в цистернах могут накапливаться продукты, дальнейший транспорт которых нарушен из-за недостатка транспортных белков.
Наряду с нормальными, неповрежденными митохондриями появляются митохондрии с уплотненным матриксом, а также часто встречаются митохондрии с поврежденной наружной мембраной или локальным расширением межмембранного пространства. Структурные изменения митохондрий свидетельствуют о нарушении функции этих органелл. Хотя ЦГИ не влияет непосредственно на митохондриальную трансляцию но значительная часть белков митохондрий имеет цитозольное происхождение, где трансляция нарушена под влиянием ЦГИ. Кроме того, митохондрии приобретают сильно вытянутую форму.
Ø Клетка культуры СПЭВ после действия циклогескемида. Фагосома. ЭМФ,
В центре ЭМФ расположена часть клетки культуры СПЭВ: на нижней часть ЭМФ – ядро клетки. Значительную часть клетки занимает фагосома.
Ø Клетка культуры СПЭВ после действия циклогескемида. Поздняя стадия апоптоза. Распад ядерной оболочки. ЭМФ,
При распаде ядерной оболочки ее части замыкаются в кольцо (можно даже увидеть ядерный поровый комплекс). Интересно отметить, что в литературе такое явление ни было описано ранее.
Ø Клетка культуры FAF28 после действия циклогескемида. Апоптотическое тельце с элементами цитоскелета. ЭМФ,
Ø Клетка культуры FAF28 после действия циклогескемида. Хроматиновое апоптотическое тельце. ЭМФ.
Ø Апоптоз. ЭМФ. 4 часа индукции тепловым шоком.
Ø Некроз. ЭМФ.
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 603; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!