Лекция 10. НЕКРОЗ и АПОПТОЗ клетки. Типы

Лекция 10. НЕКРОЗ и АПОПТОЗ клетки.

Типы клеточной смерти Смерть клетки – постоянное проявление жизнедеятельности организма Дисбаланс в процессах клеточной гибели является основой многих патологий

Типы клеточной смерти Виды клеточной гибели: Апоптоз – генетически контролируемая клеточная гибель, обусловленная воздействием на клетку Некроз – генетически не контролируемая гибель клетки под влиянием патогенных факторов

Почему 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

Механизмы гибели клетки:

Некроз (от греч. Νεκρός — мёртвый) — это патологический процесс, выражающийся в местной гибели ткани в живом организме в результате какого-либо экзо- или эндогенного её повреждения.

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Физические (огнестрельное ранение, радиация, электричество, низкие и высокие температуры – отморожение и ожог);

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Токсические (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, ферменты, лекарственные препараты, этиловый спирт и др. );

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Биологические (бактерии, вирусы, простейшие и др. );

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Аллергические (эндо- и экзоантигены, например, фибриноидный некроз при инфекционно-аллергических и аутоиммунных заболеваниях, феномен Артюса);

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Сосудистый (инфаркт – сосудистый некроз);

Некроз Факторы, вызывающие некроз: Трофоневротический (пролежни, незаживающие язвы)

Формы некроза Прямой некроз, обусловленный непосредственным действием фактора (травматические, токсические и биологические некрозы) Некроз лимфоцита

Формы некроза Непрямой некроз, возникающий опосредованно, через сосудистую и нервно-эндокринную системы (аллергические, сосудистые и трофоневротические некрозы) Некроз лимфоцита

Морфологические признаки некроза Некрозу предшествует период некробиоза, морфологическим субстратом которого являются дистрофические изменения. 1. Ранние изменения В начальном периоде некробиоза клетка морфологически не изменена. Должно пройти 1 -3 часа, прежде чем появятся изменения, распознаваемые при электронной микроскопии или гистохимически, и 6 -8 часов, прежде чем появятся изменения, выявляемые при световой микроскопии; позже развиваются макроскопические изменения.

Морфологические признаки некроза 2. Гистохимические изменения Приток Ca 2+ в клетку связан с необратимым повреждением и появлением морфологических признаков некроза. В норме внутриклеточная концентрация Ca 2+ составляет приблизительно 0, 001 от концентрации его во внеклеточной жидкости. При повреждении клеток накопление Ca 2+ внутри клеток наблюдается тогда, когда изменения необратимы. Ca 2+ активирует ферменты. Повышение их активности выявляется гистохимическими методами.

Морфологические признаки некроза 3. Изменения в ядрах Хроматин мертвой клетки конденсируется в крупные глыбки. Ядро уменьшается в объеме, становится сморщенным, плотным, интенсивно базофильным, окрашивается в темно-синий цвет гематоксилином. Этот процесс назван кариопикнозом (сморщиванием). Пикнотическое ядро разрывается на многочисленные маленькие базофильные частицы (кариорексис) или подвергнуться лизису (растворению) в результате действия лизосомной дезоксирибонуклеазы (кариолизис). Оно увеличивается в объеме, слабо окрашивается гематоксилином, постепенно теряются контуры ядра. При быстро развивающемся некрозе ядро подвергается лизису без пикнотической стадии.

Морфологические признаки некроза 4. Цитоплазматические изменения Через 6 часов цитоплазма клетки становится гомогенной и выражено ацидофильной (окрашивается интенсивно кислыми красителями, например, в розовый цвет при окраске эозином). Это - первое изменение, выявляемое световой микроскопией. Специализированные органеллы клетки (например, миофибриллы в миокардиальных клетках) исчезают в первую очередь. Набухание митохондрий и деструкция (разрушение) мембран органелл вызывают вакуолизацию цитоплазмы. Происходит переваривание клетки ферментами, которые высвобождаются из собственных лизосом, вызывает лизис клетки (аутолиз). В цитоплазме происходит коагуляция белков, сменяемая обычно их колликвацией.

Морфологические признаки некроза 5. Изменения межклеточного вещества охватывают как межуточное вещество, так и волокнистые структуры. Чаще всего развиваются изменения, характерные для фибриноидного некроза: коллагеновые, эластические и ретикулиновые волокна превращаются в плотные, гомогенные розовые, иногда базофильные массы, которые могут подвергаться фрагментации, глыбчатому распаду либо лизироваться. Реже может наблюдаться отек, лизис и ослизнение волокнистых структур, что свойственно колликвационному некрозу.

Морфологические признаки некроза Клинико-морфологические формы некроза -коагуляционный (сухой); -колликвационный (влажный)

Некроз и апоптоз

РАЗЛИЧИЯ МЕЖДУ НЕКРОЗОМ И АПОПТОЗОМ

Апоптоз (греч. απόπτωσις — опадание листьев) или запрограммированная смерть клетки представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу, приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани.

Апоптоз Термин введён в 1972 году Керром с соавторами. Сканирующая электронная микрофотография. Образование апоптических телец

Апоптоз Различают: 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 – это биохимически специфический тип гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты.

Морфологические проявления апоптоза Уменьшение объема апоптирующей клетки Конденсация и фрагментация хроматина Изменение структуры клеточной мембраны и образование в ней инвагинаций, формирование апоптотических телец. Фагоцитоз апоптических телец макрофагами 1 Электронная микрофотография 2 1 - конденсированный хроматин 2 - инвагинация

Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах: Запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез). Гормон-зависимой инволюции органов у взрослых людей. Удалении некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции.

Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах: Гибели отдельных клеток в опухолях. Гибели клеток иммунной системы, как В-, так и Т-лимфоцитов. Патологической атрофии гормонзависимых органов. Патологической атрофии паренхиматозных органов.

Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах: Гибели клеток, вызванных действием цитотоксических Т-клеток, например, при отторжении трансплантата и болезни “трансплантат против хозяина”. Повреждении клеток при некоторых вирусных заболеваниях. Гибели клеток при действии различных повреждающих факторов, которые способны вызвать некроз, но действующих в небольших дозах.

Регуляция апоптоза Апоптоз может регулироваться: внешними факторами; автономными механизмами.

Регуляция апоптоза Воздействие внешних факторов идет за счет : Ингибиторов (факторы роста, клеточный матрикс, половые стероиды, некоторые вирусные белки); Активаторов (включают недостаток факторов роста, потерю связи с матриксом, глюкокортикоиды, некоторые вирусы, свободные радикалы и ионизирующую радиацию.

Автономный механизм апоптоза Различают три категории: морфогенетический; гистогенетический; филогенетический

Апоптоз

Пути апоптоза в клетке: через рецепторы смерти и митохондриальный 1. Рецепторы апоптоза - семейства белков CD 95 (Apo-1 или Fas) и TNF-R (фактор некроза опухоли). TNF-альфа высоко цитотоксичная молекула, использовалась как лекарство против рака. Другие представители этого семейства (не все) имеют домен клеточной смерти (DD) - домен белок-белкового взаимодействия связывающийся с белком адаптором, таким как FADD. Активация рецепторов апоптоза лигандами (например, CD-95 L и TNF-альфа) приводит к активации каспазы-8, запуская каскад реакций ведущих к апоптозу.

Пути апоптоза в клетке: 2. Митохондриальный путь. Митохондрии выполняют центральную роль в апоптозе, при этом наблюдается увеличение проницаемости митохондриальной мембраны. Баланс между про- и анти-апоптозных членов семейства Bcl-2 регулирует выход про-апоптозных веществ из митохондрий, ведущих к запуску апоптоза, таких как AIF, эндонуклеаза G, Smac/DIABLO и цитохром C. Утечка цитохрома-С из митохондрии приводит к образованию апоптосомы в цитоплазме, которая активирует каспазу-9 и запускает клеточную смерть. Оба пути приводят к активации каспаз и запуску каскада реакций приводящих к гибели клетки.

Регуляция апоптоза идет с помощью ингибиторов и активаторов К ингибиторам относятся белки: bcl-2, bcl-x. L, Mcl-1, bcl-w, аденовирусный E 1 B 19 K, Эпштейн-Барр-вирусный BHRF 1. К активаторам относятся белки: bax, bak, Nbk/Bik 1, Bad, bcl-x. S. Каспазы (caspase) – семейство цистеиновых белков (Cys-Asp-протеаз), ферменты расщепляющие белки по остаткам аспартата. Они содержат цистеиновые остатки на своих активных центрах.

Онкогены и гены-супрессоры опухолей, индуцирующие апоптоз: bcl-2 онкоген -ингибирует апоптоз, вызванный гормонами и цитокинами, что приводит к повышению жизнеспособности клетки;

Онкогены и гены-супрессоры опухолей, индуцирующие апоптоз: белок bax (семейство bcl-2) формирует димеры bax-bax, которые усиливают действие активаторов апоптоза. Отношение bcl-2 и bax определяет чувствительность клеток к апоптотическим факторам и является “молекулярным переключателем”, который определяет, будет ли происходить рост или атрофия ткани.

Онкогены и гены-супрессоры опухолей, индуцирующие апоптоз: c-myc онкоген, его белок может стимулировать либо апоптоз, либо рост клеток (при наличии других сигналов выживания, например, bcl-2 ) ген р53, который в норме активирует апоптоз, но при мутации или отсутствии (что обнаружено в некоторых опухолях) повышает выживаемость клеток.

Апоптоз: 1 стадия Fas. L Клеточные стрессы JNK-стресскиназа Fasрецептор Облучение (гамма, УФ) Каспаза-8 p 53 Bax Bcl-2 Bad Митохондрии Цитохром с Каспаза- 9 Каспаза- 3 Протеолиз белков Фрагментация ДНК

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

Апоптоз