Апоптоз (греч. apoptosis — опадение) — генетически запрограммированная гибель клетки, в которой ведущую роль играют внутриклеточные механизмы, которые вызывают «тщательные» разборки и удаления клетки. С помощью А. осуществляется регуляция количества клеток в той или иной ткани как в процессе развития, так и в гомеостазе. В норме А. направлен на удаление избыточно образовавшихся клеток или клеток с серьезными нарушениями структуры или функции генетического аппарата.
Для клеток А. выступает как признак завершения ее физиологической роли или развития несовместимых с дальнейшей жизнедеятельностью биохимических, морфологических, функциональных изменений. Для популяции клеток он является регулятором численности, способом обновления или маркером развития патологических изменений в соответствующем сегменте тканей или органа.
Гибель клетки происходит по типу А., аутофагоцитоза и / или некроза (см. Некроз). Каждый из них имеет свои четко выраженные признаки и особенности. Морфологическим признакам А. является фрагментация ДНК, уплотнение хроматина, последующий распад клеточного ядра, постепенное изменение объема и формы самой клетки вследствие сморщивания цитоплазматической мембраны, а также фрагментация клетки на мембранные везикулы. Эти везикулы, которые называются апоптозным тельцами, в дальнейшем фагоцитируют макрофагами или соседними клетками. А. — это процесс, вызывает не лизис клетки, а ее фрагментацию, распад. При этом развивается воспалительная реакция.
Наличие или отсутствие воспаления у животных используется как признак, позволяющий отличить А. от некроза. Большинство ученых считает, что А. наступает вследствие энзиматического распада хроматина в ядре клетки. Чтобы запустить этот процесс клетка должна синтезировать в большом количестве ферменты — нуклеазы, а для этого, в свою очередь, в клетке должно произойти усиление процессов транскрипции (см. Транскрипция) и трансляции (см. Трансляция). Есть данные, что ингибиторы белкового синтеза — циклогексимид и пуромицин — блокируют энзиматических распад хроматина и могут предотвратить или отсрочить процесс А., который является последовательным многостадийным процессом. Сначала происходит прием сигнала, предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникает внутри самой клетки. Сигнал воспринимается поддается анализу. Далее через рецепторы или их сочетания полученный сигнал последовательно передается молекулам-посредникам (мессенджеров) различного порядка и, наконец, достигает ядра, где и происходит включение программы клеточного самоубийства путем активации летальных и / или репрессии антилетальних генов. Однако существование запрограммированной клеточной гибели в безъядерных клетках указывает на то, что наличие ядра не всегда является обязательным для реализации процесса А., который является энергозависимых процессов. Привлечение митохондрий способствует его развитию за счет падения трансмембранного потенциала, выходу фактора, инициирующего А. (протеаза АИФ) и цитохрома С. На сегодня известно несколько путей запуска и реализации А., но применительно клеток животных и человека этот вид клеточной гибели в большинстве случаев связывают с работой специальных ферментов — каспаз, семейства цистеиновых протеаз. Установлено, что активация каскада каспаз может происходить по-разному: с участием митохондриальных белков вследствие разрушения мембраны этих органелл, в зависимости от работы апоптозных рецепторов плазматической мембраны; в результате комбинированного действия двух путей; с участием эндоплазматического ретикулума и др.. Так, напр. действие тапсигаргину или ионофорного антибиотика А23187 ведет к ЕР-зависимого А. Во многих случаях особенности течения А. косвенные изменениями концентрации ионов кальция внутри клетки, поэтому вещества, которые могут изменять содержание Са2 +, могут влиять и на А. некоторых клеток. Известно также, что цитотоксические лимфоциты, Т-киллеры, могут вызывать А. в инфицированных клетках, активируя каспазы с помощью белка перфорина, а в некоторых клетках А. индуцируется вследствие адгезии клеток с участием интегринов.
Значение А. в организме животных и человека очень велико. Программируемая смерть клетки отмечается в норме как у взрослого, так и в процессах эмбрионального развития (см. Эмбриональное развитие), а также при патологии. Так, в период эмбрионального развития А. наблюдается при развитии половой системы у млекопитающих, когда гибнут клетки вольфовых или мюллеровых каналов. Во взрослом возрасте с помощью А. гибнут клетки яичника после овуляции, клетки молочной железы после лактации, шванновской клетки вследствие дегенерации аксона, клетки в ходе восстановления тканей и т.д.. Кроме того, А. является весомым фактором иммунитета, поскольку гибель зараженной клетки может предотвратить распространение инфекции в организме, хотя в некоторых инфекционных агентов, напр. токсоплазмы, выработались специальные механизмы для предотвращения преждевременной гибели зараженных клеток. А. — это также один из основных механизмов самопрофилактикы онкологических заболеваний. Путем А. элиминируются трансформированные клетки, напр. при канцерогенные дегенерации, вирусной инфекции или необратимом повреждении ДНК в случае облучения. Таким образом, А. может быть вызван целым рядом внешних факторов, таких как радиация, действие токсинов (рицина, дифтерийный токсин), ингибиторов клеточного метаболизма, а также некоторых фармакологических препаратов. Некоторые вещества, напр. стероидные гормоны, проявляют дифференцированный эффект на А. различных типов клеток — предотвращают этот процесс в одних клетках и индуцируют его у других. Поскольку физиологическая роль А. весьма существенна, нарушения этого процесса могут быть достаточно вредными для организма. Так, ослабление способности клеток к А. способствует развитию злокачественных опухолей или аутоиммунных заболеваний. При лечении противораковыми препаратами нередко возникает устойчивость к ним, что является главной причиной недостаточной эффективности химиотерапии злокачественных опухолей. Эта устойчивость имеет в разных случаях разную природу, но одна из них — нарушение работы апоптозных системы. Лучевая терапия онкологических заболеваний также основана на способности облучения вызывать А. прежде всего в клетках, активно делятся. Несвоевременный А., в свою очередь, также является причиной некоторых патологий. Так, напр. избыточный А. нейронов мозга способствует развитию болезни Альцгеймера и Паркинсона. Кроме того, установлен высокий уровень А. непосмугованих мышечных клеток сосудов в атеросклеротических бляшках человека. Механизмы перехода А. к разряду патологических процессов остаются недостаточно изученными.
Знание об особенностях механизмов программируемой гибели клетки могут помочь врачам и фармацевтам в создании новых и рациональном использовании имеющихся средств коррекции и профилактики многих патологических состояний, связанных с нарушениями А. Напр. дигидропиридиновые блокаторы кальциевых каналов оказывают антиапоптичну действие, положительно влияет на течение нарушений мозгового кровообращения.
