Гибель клетки и ее роль в патологических процессах

Актуальность темы:
Дисбаланс в процессах клеточной гибели является основой многих патологий
Смерть клетки – постоянное проявление жизнедеятельности организма
Большое поле для исследовательской работы

Содержание доклада:
Пути гибели клетки и механизмы их протекания
Нарушения физиологической гибели клетки и их последствия
Современные направления научно-исследовательской работы в данном вопросе

Понятийный аппарат:
Виды клеточной гибели:
Апоптоз – генетически контролируемая клеточная гибель, обусловленная воздействием на клетку …
Некроз – генетически не контролируемая гибель клетки под влиянием патогенных факторов
Конечное дифференцирование – генетически обусловленная гибель клетки

Зачем гибнет клетка:
Клетка выполнила свою функцию и стала ненужной организму
Клетка состарилась и больше не может выполнять свои функции
Клетка подверглась внешнему воздействию и больше не может выполнять свои функции или стала опасной для организма

Обзор механизмов гибели клетки:

Апоптоз: стадии
Стадия обратимых изменений, во время которой процесс апоптоза может быть остановлен и клеточные структуры будут репарированы
Стадия необратимых изменений, во время которой клеточные структуры разрушаются и клетка образует апоптотические тельца

Апоптоз: морфологические изменения
Уменьшение объема апоптирующей клетки
Конденсация и фрагментация хроматина
Изменение структуры клеточной мембраны и образование в ней инвагинаций,формирование апоптотических телец.

Апоптоз: морфологические изменения
Электронная микрофотография
1- конденсированный хроматин
2- инвагинация
2
1
© Национальний медицинский университет имени А.А.Богомольца
Научно-исследовательский лабораторный центр

Апоптоз: стадия 1
Клеточные стрессы
FasL
Fas-рецептор
Каспаза-8
JNK-стресс-киназа
Облучение (гамма,УФ)
Митохондрии
p53
Цитохром с
Каспаза- 9
Каспаза- 3
Bcl-2
Bad
Bax
Протеолиз белков
Фрагментация ДНК

Апоптоз: стадия 2
Протеолиз белков
Потеря клеткой воды
Фрагментация ДНК и утрата ею связи с кариолеммой
Дисфункция цитолеммы
Распыление хроматина
Кариорексис
Разрушение молекул нуклеиновых кислот
Кариопикноз
Клетка сморщивается
Появление «пузырей» на поверхности клетки
Отшнуровывание и фагоцитоз апоптотических телец

Апоптоз
Проточная цитофлуориметрия а - клетки в состоянии апоптоза
б - контрольные клетки
Краситель, флюоресцирующий при освещении ультрафиолетом
© Соросовский образовательный журнал

Апоптоз: стадия 2
Электронная микрофотография
а- контрольная клетка
б- клетка в состоянии апоптоза
© Соросовский образовательный журнал

Некроз: стадии
Некробиоз
(фаза ранних изменений)
Собственно некроз
(фаза поздних изменений)

Некроз: морфологические изменения
В первую очередь разрушаются специализированные элементы клеток и ядро
Клетка практически не изменяет своего объема
Окружающие клетку волокна соединительной ткани приобретают базофильную окраску и фрагментируются

Некроз: стадия 1
Индукция (патогенное воздействие)
Утрата мембранного потенциала
Поток ионов Ca2+ в клетку
Активация лизосомальных ферментов
Ингибирование ферментов дыхательной цепи митохондрий

Некроз: стадия 2
Активация лизосомальных ферментов
Фосфолипазы
Протеазы
Эндонуклеазы
Гидролиз
Расщепление ДНК
Переваривание эндоскелета
Разрушение мембран
Деструкция
Разрушение специализирован-ных органелл, кариопикноз, кариорексис, кариолизис
Выход лизирующих ферментов с фрагментами органелл в межклеточное пространство
Воспаление

Некроз
Электронная микроскопия
1- некроз лимфоцита
2- (для сравнения) апоптоз лимфоцита
1
2
© Национальний медицинский университет имени А.А.Богомольца
Научно-исследовательский лабораторный центр www.caspases.com

Клетки в норме
Проточная цитофлуориметрия
Нет агрегации хроматина
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Плазмолемма клетки в норме
Сканирующая электронная микроскопия
Поверхность эпителиальной клетки
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Эпителиальная клетка.Апоптоз.
Сканирующая электронная микроскопия
Образование апоптотических телец
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Клетки: апоптоз, некроз, митоз
Проточная цитофлуориметрия
1- норма
2- митоз
3- апоптоз
2
1
3
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Конденсация хроматина
Проточная цитофлуориметрия
1- утрата связи с кариолеммой
2- агрегация хроматина
3- растворение хроматина
4- апоптотические тельца
1
4
2
3
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Конденсация хроматина
Проточная цитофлуориметрия
A- норма
B- утрата связи с кариолеммой
C- распадение ядра
D- образование апоптотических телец
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Завершающий этап апоптоза
Сканирующая электронная микроскопия
1- апоптотические тельца
1
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Различия между апоптозом и некрозом

Нарушения апоптоза :
Повышение выживаемости клеток
Снижение выживаемости клеток
Вступление клеток в некроз

Повышение выживаемости клеток:

Понижение выживаемости клеток и некроз:
Индуцирующий фактор
Компенсация
Восстановление
Апоптоз. Фаза 2.
Атрофия
Некроз
Ишемические процессы
Дегенеративные заболевания
Воспалительные процессы
Апоптоз. Фаза 1.
Обеспеченность энергетическими ресурсами
Недостаток энергетических ресурсов

Формы некроза:
Прямой некроз, обусловленный непосредственным действием фактора (травматические, токсические и биологические некрозы)
Непрямой некроз, возникающий опосредованно, через сосудистую и нервно-эндокринную системы (аллергические, сосудистые и трофоневротические некрозы)

Апоптоз в кардиомиоцитах:
Электронная микрофотография
В обоих случаях - поздний апоптоз
1
2
© Национальний медицинский университет имени А.А.Богомольца
Научно-исследовательский лабораторный центр

Апоптоз нейрона:
Электронная микрофотография
1- ранний апоптоз
2- поздний апоптоз
1
2
© Национальний медицинский университет имени А.А.Богомольца
Научно-исследовательский лабораторный центр

Апоптоз в гепатоцитах :
Электронная микрофотография
В обоих случаях – поздний апоптоз
2
1
© Национальний медицинский университет имени А.А.Богомольца
Научно-исследовательский лабораторный центр

Апоптотические тельца кардиомиоцита:
Сканирующая электронная микроскопия
© Laboratory of Ultrastructures and Virology, Istituto Superiore di Sanita’,
Rome, Italy.

Способы влияния на клеточную гибель:
Индукция апоптоза
Ингибирование апоптоза

Индукторы апоптоза

Ингибиторы апоптоза

Способы влияния на клеточную гибель в клинике
Индукция апоптоза при онкологических заболеваниях
Ингибирование апоптоза при ишемии

Лауреаты Нобелевской премии в данной сфере:
Сидней Бреннер,
Роберт Хорвиц,
Джон Салстон
Нобелевская Премия в области Физиологии и Медицины за 2002 год совместно за их открытия в области "генетического регулирования развития организма и запрограммированной смерти клеток"
©

Перспективы:
Ингибиторы и активаторы апоптоза и их применение при лечении сопряженных с клеточной гибелью заболеваний
Процессы апоптоза при поражении клетки вирусами(напр., ВИЧ)
Снижение или повышение чувствительности клетки к ингибиторам и активаторам апоптоз