+

Апоптоз и некроз

Содержание
  1. Гибель клеток: некроз и апоптоз, их виды, причины, стадии, механизмы развития, различие и значение
  2. НЕКРОЗ
  3. Паранекроз и некробиоз.
  4. Лизис и аутолиз
  5. АПОПТОЗ
  6. Примеры апоптоза
  7. Механизм апоптоза
  8. Апоптоз и некроз
  9. АПОПТОЗ
  10. НЕКРОЗ
  11. Клинико-морфологические формы некроза
  12. Сравнительная характеристика апоптоза и некроза
  13. Апоптоз против некроза
  14. Сравнительная таблица
  15. Апоптоз против некроза
  16. Апоптотические и некротические процессы
  17. Ввод энергии
  18. Каспазы
  19. Апоптотические и некротические симптомы
  20. Когда апоптоз вреден для здоровья
  21. Общие причины апоптоза и некроза
  22. Типы некроза и их причины
  23. лечение
  24. Вхождение
  25. Апоптоз клеток: определение, механизм и биологическая роль
  26. Что такое апоптоз
  27. Причины апоптоза клеток
  28. Чем апоптоз отличается от некроза
  29. Биологическое значение апоптоза
  30. Молекулярные механизмы апоптоза клетки
  31. Факторы апоптоза
  32. Роль каспаз в клеточной гибели
  33. Пути активации апоптоза

Гибель клеток: некроз и апоптоз, их виды, причины, стадии, механизмы развития, различие и значение

Апоптоз и некроз

Известно два качественно различных варианта смерти клеток: некроз и апоптоз.

НЕКРОЗ

Некроз — собственно смерть повреждённой клетки, сопровождающаяся нео­братимым прекращением её жизнедеятельности. Некроз является завершаю­щим этапом клеточных дистрофий или следствием прямого действия на клетку повреждающих факторов значительной (разрушающей) силы. Некроз, как пра­вило, сопровождается воспалительной реакцией.

Паранекроз и некробиоз.

Некрозу предшествуют паранекроз (метаболические и структурные изменения ещё обратимы) и некробиоз. На этапе некробиоза патогенные изменения приобретают необратимый характер и приводят к некрозу.

Основные звенья пато­генеза некроза те же, что и при повреждении клеток, но при развитии некроза они максимально интенсифицированы и развиваются на фоне недостаточнос­ти адаптивных механизмов (защиты и регенерации повреждённых структур, компенсации нарушенных процессов в клетке).

Лизис и аутолиз

Некротизированные клетки подвергаются деструкции (лизис) при помощи лизосомных ферментов и свободных радикалов.

  • Гидролиз внутриклеточных компонентов и межклеточного вещества про­исходит под влиянием ферментов лизосом альтерированных клеток. Выс­вобождению лизосомных ферментов способствует развитие внутриклеточ­ного ацидоза.
  • Деструкция повреждённых компонентов клеток осуществляется при учас­тии активных форм кислорода и свободных радикалов. Известны факты интенсификации свободнорадикальных и липопероксидных реакций при остром воспалении, механическом повреждении, на определённых этапах инфаркта (частной формы некроза, развивающегося вследствие наруше­ния кровоснабжения ткани), опухолевого роста (сопровождается гибелью большого числа как злокачественных, так и окружающих нормальных кле­ток) и других патологических процессах.

Эти два механизма обеспечивают саморазрушение структур клетки (аутолиз).

Разрушение повреждённых и некротизированных клеток происходит и при участии других клеток — фагоцитов, а также микроорганизмов. В отличие от аутолитического распада, последний механизм обозначают как гетеролитический.

АПОПТОЗ

Апоптоз является другим вариантом гибели клеток.

АПОПТОЗ — форма гибели отдельных клеток, возникающая под действием вне- или внутриклеточных факторов, осуществляющаяся путём активации специализированных внутриклеточных процессов, регулируемых определёнными генами.

Таким образом, апоптоз — программированная гибель клетки. В этом его прин­ципиальное отличие от некроза. Другое принципиальное отличие апоптоза от некроза состоит в том, что программу апоптоза запускает информационный сигнал, тогда как некроз клетки развивается под влиянием повреждающего агента.

В финале некроза происходит лизис клетки и освобождение её содер­жимого в межклеточное пространство, тогда как апоптоз завершается фагоцитозом фрагментов разрушенной клетки. Некроз — всегда патология, тогда как апоптоз наблюдается в ходе многих естественных процессов, а также при адап­тации клетки к повреждающим факторам.

Апоптоз — в отличие от некроза — энергозависим и требует синтеза РНК и белков.

Примеры апоптоза

Запрограммированная гибель клеток; Гибедь клеток, выполнивших свою функцию; Дегенерация; Ликвидация аутоагрессивных Т-клеток; Старение; Трансфекция; Повреждение клетки; Опухолевый рост.

Механизм апоптоза

При реализации апоптоза условно можно выделить четыре стадии.

Стадия инициации.

На этой стадии информационные сигналы рецептируются клеткой. Пато­генный агент либо сам является сигналом, либо обусловливает генера­цию сигнала в клетке и его проведение к внутриклеточным регулятор-ным структурам и молекулам.

Стадия программирования.

На этой стадии специализированные белки либо реализуют сигнал к апоп-тозу путём активации исполнительной программы (её эффекторами яв­ляются цистеиновые протеазы — каспазы и эндонуклеазы), либо бло­кируют потенциально летальный сигнал.

Стадия реализации программы.

Стадия реализации программы апоптоза (исполнительная, эффекторная) состоит в собственно гибели клетки, осуществляемой посредством ак­тивации протеолитического и нуклеолитического каскадов.

Стадия удаления фрагментов погибших клеток.

На поверхности апоптозных телец экспрессируются лиганды, с которыми взаимодействуют рецепторы фагоцитирующих клеток. Фагоциты быст­ро обнаруживают, поглощают и разрушают апоптозные тельца.

Благо­даря этому содержимое разрушенной клетки не попадает в межклеточ­ное пространство, а при апоптозе отсутствует воспалительная реакция.

Этот признак отличает апоптоз от некроза, который сопровождается развитием перинекротического воспаления.

Источник: https://alexmed.info/2018/05/22/%D0%B3%D0%B8%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D0%BA%D0%BB%D0%B5%D1%82%D0%BE%D0%BA-%D0%BD%D0%B5%D0%BA%D1%80%D0%BE%D0%B7-%D0%B8-%D0%B0%D0%BF%D0%BE%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%B7-%D0%B8%D1%85-%D0%B2%D0%B8%D0%B4%D1%8B/

Апоптоз и некроз

Апоптоз и некроз

Завершающим этапом повреждений тканей организма является их гибель. Однако сами повреждения связаны не только с патологическими процессами, возникающими в организме, но и со старением функционирующих биологических структур. Вместе с тем механизмы гибели клеток и тканей в условиях нормы и в условиях патологии значительно отличаются друг от друга и имеют разное морфологическое выражение.

АПОПТОЗ

Апоптоз — физиологическая гибель клеток в живом организме.

Общая характеристика.

Все ткани организма имеют свой срок жизни, после истечения которого и прекращения функции они должны погибнуть и на их месте появляются новые, аналогичные погибшим, клетки и ткани. Сроки жизни у разных живых структур различны. Они определены в их геноме, т. е. генетически запрограммированы.

Поэтому апоптоз является генетически запрограммированной гибелью клеток. Это важнейший физиологический процесс, позволяющий организму постоянно сохранять функции своих структур на определенном уровне.

Кроме того, в процессе образования новых клеток и внеклеточных структур возникают генетические ошибки, происходят мутации и появляются клетки, отличающиеся от клеток организма.

Они должны быть немедленно уничтожены, и их гибель также осуществляется с помощью апоптоза, который является и механизмом генетического контроля синтеза веществ и клеток организма.

Таким образом, апоптоз как физиологический процесс протекает непрерывно на протяжении всей жизни человека, и биологический смысл его заключается в поддержании постоянства клеток и тканей организма, т. е. тканевого гомеостаза. С помощью апоптоза происходит инволюция органов и тканей после завершения ими своих физиологических функций, например атрофия вилочковой железы после окончания формирования иммунной системы, атрофия половой системы женщин после завершения детородной функции, атрофия органов и тканей при старении человека и др.

Вместе стем апоптоз может развиваться и в условиях патологии — в тех случаях, когда повреждающие факторы действуют на гены, контролирующие включение программы апоптоза.

Обычно это происходит с помощью определенных веществ — цитокинов, различных факторов роста, гормонов, активизирующихся при заболеваниях и функционирующих на молекулярном уровне. Эту особенность апоптоза нередко пытаются использовать в клинике.

Например, в онкологии постоянно идет поиск возможностей стимулировать апоптоз в злокачественных опухолях с тем, чтобы активизировать распад опухолевых клеток, и это весьма перспективный путь онкотерапии.

Морфология апоптоза.

Апоптоз развивается в отдельных клетках, которые вначале теряют контакты с соседними клетками, затем уменьшаются в размерах, в их ядрах конденсируется хроматин. ядра становятся изрезанными, плотными и фрагментируются на отдельные глыбки. Одновременно происходит распад цитоплазмы, в которой сохраняются в конденсированной форме внутриклеточные структуры.

В результате клетка распадается на апоптозные тельца, каждое из которых окружено мембраной. Апоптозные тельца очень быстро поглощаются окружающими клетками, иногда макрофагами. Однако в ответ на апоптоз никогда не развивается воспалительная реакция и на месте погибших клеток воспроизводятся клетки той же ткани.

Следует подчеркнуть, что апоптозу подвергаются лишь клетки, но не ткани в целом.

НЕКРОЗ

Некроз — гибель клеток и тканей в результате патологических воздействий.

Причины некроза разнообразны, однако их можно объединить в пять групп:

  1. травматический некроз, который является результатом прямого действия на ткань физических или химических факторов (механических, температурных, радиационных, кислот, щелочей и др.);
  2. токсический некроз развивается при действии на ткани токсических факторов бактериальной или иной природы;
  3. трофоневротический некроз, который связан с нарушениями иннервации тканей при заболеваниях центральной или периферической нервной системы;
  4. аллергический некроз — следствие иммунных реакций немедленной или замедленной гиперчувствительности;
  5. сосудистый некроз, обусловленный прекращением циркуляции крови в артериях, реже — в венах.

По консистенции мертвых масс некроз может быть коагуляционным, казеозным и колликвационным.

Коагуляционный (плотный) некроз возникает при коагуляции распавшегося белка, обычно в мышечных тканях и в большинстве внутренних органов.

Разновидностью коагуляционного некроза является казеозный (творожистый) некроз, массы которого имеют замазкообразную консистенцию; развивается при некоторых видах воспаления.

Колликвационный некроз развивается в тканях, богатых жидкостью, например в головном мозге.

По механизму действия фактора, вызвавшего некроз, выделяют:

  • прямой некроз, который возникает при непосредственном действии на ткань причины, вызывающей ее гибель, — травма, токсины, высокая или низкая температура и т. п.;
  • непрямой некроз, когда причина гибели ткани связана с нарушениями функций сосудов, нервов или с аллергическими реакциями.

Некрозу предшествует период умирания, он никогда не возникает мгновенно. Период умирания может быть длительным или быстрым. В этот период в клетках и во внеклеточном матриксе развиваются изменения, представляющие собой тот или иной вид дистрофии, чаще белковый.

Эти изменения называются некробиозом, или парабиозом. Функции клеток и органов при этом ослабевают и прекращаются, но на начальных этапах процесса они могут восстановиться, если ликвидирована причина, вызвавшая некробиоз.

Если же причина продолжает действовать, дистрофия становится необратимой, некробиоз переходит в некроз и какие-либо функции прекращаются. Некротизированные ткани под действием гидролитических ферментов подвергаются разложению — аутолизу.

В области очага некроза развивается воспаление как ответная реакция организма на гибель его части.

Морфология некроза зависит от его причины, но общим является изменение цвета некротизированной ткани и ее консистенции. Цвет некротических масс зависит от наличия примесей крови и различных пигментов. Мертвая ткань бывает белой или желтоватой, нередко окружена красно-бурым венчиком.

При гнилостном расплавлении мертвая ткань издает характерный дурной запах. Микроскопические признаки некроза складываются из необратимых изменений ядер и цитоплазмы клеток. В период некробиоза клетки теряют воду, поэтому при некрозе ядра сморщиваются и уплотняются — развивается кариопикноз.

Затем нуклеиновые кислоты в виде отдельных глыбок выходят из ядра в цитоплазму клетки — происходит распад ядра — кариорексис. Наконец, ядерное вещество растворяется — наступает кариолизис. Исчезновение клеточных ядер — один из основных признаков некроза.

Та же динамика гибели наблюдается в цитоплазме, в которой развиваются плазморексис и плазмолиз. Наконец, растворяется вся клетка — происходит цитолиз.

При некрозе интерстициальной и сосудистой тканей экстрацеллюлярный матрикс набухает и расплавляется, волокнистые структуры подвергаются фибриноидному некрозу и уплотняются. Образовавшиеся некротические массы носят название некротический детрит.

Вокруг очага некроза, отграничивая его от живых тканей, развивается демаркационная линия, представляющая собой зону воспаления.

Эта линия имеет большое значение в хирургической практике, так как указывает на возможные пределы иссечения погибших тканей или уровень ампутации конечности.

Исходы некроза.

Благоприятный, при котором происходит ферментативное расплавление некротизированных тканей, после чего они подвергаются организации, т. е.

замещению дефекта соединительной тканью, обычно с образованием рубца, или инкапсуляции, т. е. отграничению некротизированного участка соединительной тканью.

При этом нередко некротизированные массы подвергаются петрификации. На месте колликвационного некроза образуется полость — киста.

Неблагоприятный, когда некроз ткани или органа заканчивается смертью больного, например инфаркт миокарда или некроз поджелудочной железы. Кроме того, некротизированные ткани могут подвергаться гнойному расплавлению, при котором токсичные продукты некроза и аутолиза всасываются в кровь, развивается интоксикация, которая также может привести к смерти.

Клинико-морфологические формы некроза

В зависимости от локализации и особенностей некроза выделяют его следующие клинико-морфологические формы.

Гангрена — некроз тканей, соприкасающихся с внешней средой.

При этом железо гемоглобина, находящегося в некротизированных тканях, соединяется с сероводородом воздуха и образуется сульфид железа, придающий некротизированным тканям черный цвет.

Гангрена развивается в коже, конечностях, кишечнике, легких, влагалище, матке и т. д. Имеется несколько разновидностей гангрены (рис. 12):

  • сухая гангрена развивается в тканях с малым содержанием жидкости, при этом ткани могут подвергаться мумификации. Она характерна для конечностей, возникает на разных участках тела при их отморожении, ожогах, при тяжелых инфекциях;
  • влажная гангрена обычно развивается в тканях, богатых жидкостью, поэтому встречается в легких, матке, кишечнике. У ослабленных детей, страдающих корью или скарлатиной, иногда развивается влажная гангрена щеки — нома;
  • анаэробная или газовая гангрена возникает при тяжелых, обычно массивных ранениях или травмах конечностей при попадании врану бактерий — анаэробов. Внекротизированных мышцах развивается коагуляционный некроз, они становятся грязно-серыми, при надавливании из них выделяются пузырьки газа.

Пролежень имеет трофоневротическое происхождение, возникает на участках кожи, подкожной клетчатки или слизистых оболочек.

подвергающихся давлению у ослабленных больных, страдающих онкологическими, сердечно-сосудистыми и некоторыми инфекционными заболеваниями.

Пролежни могут возникать вобласти крестца, ягодиц, пяточных костей, а также в трахее или гортани от давления трахеостомической трубки после операции трахеостомии.

Рис. 12. Гангрена. Влажная гангрена кожи бедра (а) и стопы (б); сухая гангрена стопы (в), предплечья и кисти (г).

Секвестр — участок омертвевшей ткани, свободно располагающийся среди живых тканей, обычно сопровождающийся гнойным воспалением. Особенно часто секвестром является некротизированный фрагмент кости при остеомиелите.

Рис. 13. Инфаркт. а — белые (ишемические) инфаркты селезенки; б — красные (геморрагические) инфаркты легкого; в — микроскопическая картина геморрагического инфаркта легкого; г — ишемические инфаркты почки; д — микроскопическая картина ишемического инфаркта почки. Участки некроза тканей показаны стрелками.

Инфаркт — некроз ткани внутренних органов, развивающийся в результате острого нарушения кровообращения в них при тромбозе, эмболии, длительном спазме артерий.

Наиболее яркими примерами этого вида некроза являются инфаркты миокарда, головного мозга, легких, почек, селезенки (рис. 13).

Инфаркты различают по форме и цвету, что зависит от особенностей органа и архитектоники его сосудистой системы:

  • по форме
    • —    клиновидная;
    • —    неправильная.
  • по цвету
    • —    белый;
    • —    красный;
    • —    белый с геморрагическим венчиком.

Сравнительная характеристика апоптоза и некроза

Отличия апоптоза от некроза связаны с различиями в их распространенности, генетических, биохимических, морфологических и клинических проявлениях:

  • апоптоз — физиологический вид смерти, некроз возникает в условиях патологии;
  • апоптоз генетически запрограммирован, некроз развивается под воздействием различных повреждающих причин и не связан с геномом клетки;
  • апоптоз распространяется только на отдельные клетки, некроз развивается на территории ткани и даже целого органа;
  • апоптоз не сопровождается дистрофическими изменениями клеток, некрозу предшествует дистрофия, имеющая характер некробиоза;
  • апоптоз не сопровождается воспалением, вокруг некроза обязательно развивается воспалительная реакция;
  • апоптоз заканчивается фагоцитозом апоптозных телец соседними клетками, некроз заканчивается аутолизом погибшей ткани;
  • после апоптоза восстанавливаются клетки, аналогичные погибшим, на месте некроза обычно разрастается рубцовая соединительная ткань;
  • апоптоз не сопровождается активацией внутриклеточных гидролитических ферментов, некроз развивается с помощью гидролаз;
  • апоптоз не имеет клинических проявлений, некроз сопровождается выраженной клинической симптоматикой.

Апоптоз и некроз — два разных варианта гибели клеток и тканей в живом организме, хотя некоторые патогенные факторы, способные оказывать воздействие на генетический код, могут вызывать апоптоз. Однако при этом апоптоз все-таки остается физиологическим механизмом смерти, но активизирующимся в условиях определенной патологии.

Все описанные изменения — дистрофии, апоптоз и некроз — носят характер типовых (или стереотипных) реакций, которыми организм отвечает на различные воздействия, и те или иные их сочетания возникают при любых болезнях, что необходимо учитывать при назначении лечения.

, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: https://auno.kz/patologiya/262-apoptoz-i-nekroz.html

Апоптоз против некроза

Апоптоз и некроз

В то время как апоптоз является формой гибели клеток, которая обычно запускается нормальными, здоровыми процессами в организме, некроз – это гибель клеток, которая вызывается внешними факторами или заболеваниями, такими как травма или инфекция.

Апоптоз, который также может возникать как защитный механизм во время процессов заживления, почти всегда нормален и полезен для организма, тогда как некроз всегда ненормальный и вредный.

Хотя некроз исследуется как возможная форма запрограммированной гибели клеток (то есть иногда естественный процесс), в настоящее время он считается «незапрограммированным» (неестественным) процессом гибели клеток.

Как обычно здоровая форма жизненного цикла клетки, апоптоз редко требует какой-либо формы медицинского лечения, но необработанный некроз может привести к серьезным травмам или даже смерти.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица апоптоза и некрозаапоптознекрозВведениенатуральныйПоследствияПроцесссимптомыпричиныМедицинское лечение
Апоптоз, или запрограммированная гибель клеток, является формой гибели клеток, которая обычно запускается нормальными, здоровыми процессами в организме.Некроз – это преждевременная гибель клеток и живой ткани. Хотя некроз исследуется как возможная форма запрограммированной гибели клеток, в настоящее время он считается «незапрограммированным» процессом гибели клеток.
даВызывается внешними по отношению к клетке или ткани факторами, такими как инфекция, токсины или травма.
Обычно выгодно. Только ненормально, когда клеточные процессы, которые поддерживают баланс в организме, вызывают слишком много гибели клеток или слишком мало.Всегда вреден
Мембранный блеббинг, усадка клеток, ядерный коллапс (ядерная фрагментация, конденсация хроматина, фрагментация хромосомной ДНК), апоптозное формирование тела. Затем поглотить лейкоцитами.Нарушение мембраны, респираторные яды и гипоксия, которые вызывают истощение АТФ, метаболический коллапс, отек клеток и разрыв, ведущий к воспалению.
Обычно нет заметных симптомов, связанных с процессом.Воспаление, уменьшение кровотока в пораженном месте, гибель тканей (гангрена).
Самогенерируемые сигналы в клетке. Вообще естественная часть жизни, продолжение клеточного цикла, инициированное митозом.Бактериальные или грибковые инфекции, денатурированные белки, которые препятствуют кровообращению, грибковые и микобактериальные инфекции, панкреатит, отложения антигенов и антител в сочетании с фибрином.
Очень редко нуждается в лечении.Всегда требует лечения. Без лечения некроз опасен и может привести к смерти.

Апоптоз против некроза

  • 1 Апоптотические и некротические процессы
    • 1.1 Ввод энергии
    • 1.2 каспазы
  • 2 апоптотических и некротических симптомов
    • 2.1 Когда апоптоз вреден для здоровья
  • 3 Общие причины апоптоза и некроза
    • 3.1 Типы некроза и их причины
  • 4 Лечение
  • 5 Происшествие
  • 6 Ссылки

Апоптотические и некротические процессы

И апоптоз, и некроз можно рассматривать как часть спектра общих биохимических событий, которые оба приводят к некоторой форме клеточной гибели.

Апоптоз, или запрограммированная гибель клеток (PCD), заставляет клетки сокращаться, образовывать пузырьки (пузырьковые пятна) на клеточной мембране, подвергаться деградации генетических и белковых материалов в ядре и разрушать их митохондрии, тем самым высвобождая цитохром.

Каждый из фрагментов обернут в свою собственную мембрану, а другие химические вещества (такие как АТФ и UTP) высвобождаются свободно. Эти химические вещества приводят макрофаги – питающиеся клетками тела – к поиску и уничтожению мертвых клеток и их фрагментов.

Это сообщение «съешь меня» запускается фосфолипидом, обычно инертным в клеточной мембране, а макрофаги в свою очередь выделяют цитокины, которые ингибируют воспалительные реакции.

Напротив, некротические клетки набухают или могут образовывать вакуоли на своей поверхности, при этом внутренние структуры либо быстро растягиваются, либо сжимаются, разрушая клеточные процессы и химические структуры.

Нерегулируемое высвобождение цитохрома и фосфолипида клеточной мембраны (называемого фосфатидилсерином) вызывает немедленные реакции в окружающих тканях, что приводит к опуханию (воспалению) и отеку; это также часто вызывает гибель других клеток через апоптоз.

В отличие от апоптоза, некротические клетки не являются мишенями для очистки их клеточных остатков, поэтому последствия разрыва клеток могут быстро распространяться по всему организму в течение длительных периодов времени.

Ввод энергии

Апоптоз зависит от энергии, то есть для его гибели требуется вклад от клетки, что приводит к термину «самоубийство клетки». Некроз не требует никакого вклада энергии от клетки, поскольку внешние факторы или локализованные инфекции – то, что вызывает некроз.

Каспазы

Для путей апоптоза, которые вызывают самоубийство клетки, первичными молекулярными сигналами являются неактивные проферменты, называемые каспазами.

Некроз иногда использует каспазы, но в гораздо меньшей степени, и часто процесс не использует их, поскольку сама клетка разрушается неконтролируемым образом во время некротических событий.

Например, некроз – это процесс смерти или некротической ткани, которая окружает, скажем, ядовитый укус паука.

Исследования выявили до 13 каспаз, широко классифицированных как инициаторы, эффекторы или палачи (те, которые непосредственно вызывают гибель клеток), и воспалительные.

Несмотря на то, как это может звучать, воспалительные каспазы на самом деле подавляют воспаление.

Поскольку у некроза отсутствует воспалительный ввод каспазы, воспаление всегда присутствует при гибели некротических клеток .

Апоптотические и некротические симптомы

Некроз после укуса коричневого отшельника.

Поскольку апоптоз является нормальной частью клеточного баланса организма, нет никаких заметных симптомов, связанных с этим процессом. Напротив, некроз – это неконтролируемое изменение клеточного баланса организма, поэтому он всегда вреден, что приводит к заметным негативным симптомам.

Некроз сопровождается воспалением на ранних стадиях, когда высвобождаются компоненты (включая клеточные структуры, цитоплазму и ДНК / РНК) разорванных или поврежденных клеток.

Для организма этот нерегулируемый поток белков, химикатов и генетического материала запускает экстренные реакции, такие как воспаление для защиты окружающих тканей, а также увеличение лейкоцитов, макрофагов и Т-клеток для борьбы с инфекцией.

Эти реакции часто сопровождаются повышением метаболизма и повышением температуры, что может привести к усталости и ослаблению иммунной системы.

Если не лечить, некротические ткани потеряют васкуляризацию, что означает, что они потеряют кровоток и, таким образом, начнут умирать. Когда это происходит, некроз называется гангреной, состояние, при котором ткань в конечном итоге умирает и должна быть удалена, чтобы остановить расширение некроза.

Когда апоптоз вреден для здоровья

Апоптоз становится ненормальным только тогда, когда клеточные процессы, которые поддерживают баланс в организме, вызывают слишком много гибели клеток или вызывают слишком мало.

Считается, что многие аутоиммунные заболевания, такие как мышечная дистрофия и болезнь Альцгеймера, связаны с чрезмерным апоптозом, приводящим к гибели мышечных или нервных клеток раньше времени.

Клетки, которые растут без контроля, что означает, что апоптоз не происходит достаточно часто, обычно приводят к опухолям, которые сами могут стать раковыми.

Общие причины апоптоза и некроза

Существует три механизма, которые вызывают гибель клеток:

  1. Самогенерируемые сигналы в клетке, которые могут возникнуть из-за возраста, инфекции, нерегулярного митоза (деления клетки) или других причин. Этот механизм известен как внутренний или митохондриальный путь, в то время как следующие два типа гибели клеток являются внешними путями.
  2. Запуск активаторов смерти, рецепторов на поверхности клетки, которые реагируют на внешние сигналы, такие как гормоны или другие химические мессенджеры.
  3. Внешний запуск активными формами кислорода, такими как свободные радикалы, которые опасны для организма.

В общем, апоптоз является частью жизни, продолжением клеточного цикла, инициируемого митозом. Тем не менее, апоптоз может быть вызван различными вредными стимулами, такими как тепло, радиация, недостаток кислорода (гипоксия), наркотики и травмы, среди других.

В этих случаях апоптоз избавляет организм от поврежденных клеток или клеток, которые больше не могут нормально функционировать, и помогает излечить поврежденные участки. Более высокие степени повреждения от тех же раздражителей могут привести к некрозу.

Например, легкий ожог может вызвать небольшой волдырь, который заживает в течение недели, но ожог третьей степени вызовет некроз в пораженной области.

Апоптоз также может быть вызван гормональными и химическими изменениями в организме, процесс, наиболее часто наблюдаемый в эмбриональном развитии.

И иммунная, и нервная системы развиваются с большим перепроизводством клеток, которые снижаются до рождения благодаря избирательным процессам, осуществляемым апоптозом.

Например, у плода развиваются руки и ноги без индивидуальных цифр; как только химический посланник высвобождается, перепончатая ткань между пальцами рук и ног отмирает, отделяя каждую цифру.

Подобный процесс происходит с половой дифференциацией, поскольку гормоны направляют развитие плода, подавляя или уничтожая определенные ткани и структуры в пользу развития других. С другой стороны, если некроз присутствует во время развития плода, часто требуется некоторая форма медицинского вмешательства, и может произойти деформация или выкидыш.

Типы некроза и их причины

При некрозе гибель клетки обычно вызывается внезапным и неконтролируемым разрывом, основанным на двух механизмах:

  1. Вмешательство в энергообеспечение клетки (кровь, плазма, кислород и т. Д.).
  2. Прямое повреждение клеточной мембраны.

Некроз классифицируется пятью способами в зависимости от причины:

  1. Бактериальные или грибковые инфекции могут вызывать разжижающий некроз. Это некроз, который включает в себя разжиженную массу мертвой ткани, известную как «гной».
  2. Некроз, возникающий из-за денатурированных белков, препятствующих правильному кровообращению, называется коагуляционным некрозом. Этот тип чаще всего наблюдается в сердце после инфаркта, а также в почках и надпочечниках.
  3. Грибковые и микобактериальные инфекции, такие как туберкулез, могут вызвать газообразный некроз. Эта комбинация разжижающего и коагуляционного некроза вызвана мертвыми клетками, которые не полностью перевариваются микрофагами; они оставляют зернистый остаток, который препятствует циркуляции.
  4. Некроз, возникающий только в жировой ткани, называется жировым некрозом. Наиболее распространенная форма этого некроза связана с панкреатитом, выраженным воспалением поджелудочной железы.
  5. Отложения антигенов и антител в сочетании с фибрином могут прилипать и в конечном итоге блокировать артерии и разрушать их структуру. Это называется фибриноидным некрозом.

лечение

Апоптоз и некроз лечатся по-разному, в первую очередь исходя из того факта, что один процесс часто нормальный, а другой явно ненормальный.

Хотя большая часть процесса апоптоза идентифицирована, механизмы и каскад активации еще не полностью поняты.

Исследования путей распространения широко распространены и расширяются, поскольку клинические данные имеют прямое применение к аутоиммунным заболеваниям, таким как болезнь Паркинсона, Хантингтона, боковой амиотрофический склероз и ВИЧ / СПИД, а также почти ко всем типам рака.

Поскольку апоптоз – это процесс здоровья и болезни, чем больше его понимают, тем выше шансы на разработку более эффективных и более целенаправленных методов лечения. Во всех случаях нелеченный некроз опасен и может привести к смерти.

В случае аутоиммунных заболеваний, когда апоптоз вызывает слишком много гибели клеток, лечение состоит из ингибирования триггеров каспазы или уменьшения внешних триггеров, которые могут ускорять увеличение числа самоубийств в клетках.

Для рака необходимо обратное, поэтому лечение, чтобы вызвать апоптоз в опухолевых клетках, делая клетки более уязвимыми к лекарствам и радиации, является ключевой частью большинства методов лечения.

Новое многообещающее лечение включает в себя генерическое соединение дихлоруксусная кислота (DCA), которое, как было показано, является высокоэффективным в “повторном заживлении” апоптоза в некоторых раковых опухолях.

Общие методы лечения некроза:

  1. Антибиотики / НПВП: они борются с инфекционной и воспалительной природой некроза и часто являются первой линией защиты от его повреждения. В крайних случаях могут быть назначены иммунодепрессанты для уменьшения воспалительного ответа.
  2. Санация: удаление мертвой ткани, от простой очистки области до операции, включая ампутацию. Личинки мух (личинки мух) также довольно эффективно используются при некоторых формах санации.
  3. Антиоксиданты: могут использоваться для лечения внутренних некротических тканей, чаще всего связанных с ишемией, конечным результатом потери сердечной ткани после инфаркта (сердечный приступ).

Вхождение

Более 50 миллиардов клеток естественным образом гибнут в организме взрослого человека каждый день, поэтому апоптоз является очень распространенным и обычно доброкачественным, если не совсем полезным.

По сравнению с этим некроз является относительно редким, и степень гибели клеток в значительной степени зависит от того, применяются ли эффективные методы лечения, такие как антибиотики и противовоспалительные препараты.

Источник: https://ru.betweenmates.com/apoptosis-vs-necrosis

Апоптоз клеток: определение, механизм и биологическая роль

Апоптоз и некроз

Процесс, при котором клетка может убивать сама себя, называется запрограммированной клеточной гибелью (ЗГК). Этот механизм имеет несколько разновидностей и играет важнейшую роль в физиологии различных организмов, особенно многоклеточных. Самой часто встречающейся и хорошо изученной формой ЗГК является апоптоз.

Что такое апоптоз

Апоптоз – это контролируемый физиологический процесс самоуничтожения клетки, характеризующийся поэтапным разрушением и фрагментацией ее содержимого с формированием мембранных пузырьков (апоптозных телец), впоследствии поглощаемых фагоцитами. Этот генетически заложенный механизм активируется под воздействием определенных внутренних или внешних факторов.

При таком варианте гибели клеточное содержимое не выходит за пределы мембраны и не вызывает воспаление. Нарушения в регуляции апоптоза приводят к серьезным патологиям, таким как неконтролируемые клеточные деления или дегенерация тканей.

Апоптоз представляет собой лишь одну из нескольких форм запрограммированной гибели клетки (ЗГК), поэтому отождествлять эти понятия ошибочно. К известным видам клеточного самоуничтожения относят также митотическую катастрофу, аутофагию и программированный некроз. Другие механизмы ЗГК пока не изучены.

Причины апоптоза клеток

Причиной запуска механизма запрограммированной клеточной гибели могут быть как естественные физиологические процессы, так и патологические изменения, вызванные внутренними дефектами или воздействием внешних неблагоприятных факторов.

В норме апоптоз уравновешивает процесс деления клеток, регулируя их количество и способствуя обновлению тканей. В таком случае причиной ЗГК служат определенные сигналы, входящие в систему контроля гомеостаза.

С помощью апоптоза уничтожаются одноразовые или выполнившие свою функцию клетки.

Так, повышенное содержание лейкоцитов, нейтрофилов и других элементов клеточного иммунитета по окончании борьбы с инфекцией устраняется именно за счет апоптоза.

Запрограммированная гибель является частью физиологического цикла репродуктивных систем. Апоптоз задействован в процессе оогенеза, а также способствует гибели яйцеклетки при отсутствии оплодотворения.

Классическим примером участия апоптоза клеток в жизненном цикле вегетативных систем является осенний листопад. Сам термин происходит от греческого слова apoptosis, что буквально переводится как “опадание”.

Апоптоз играет важнейшую роль в эмбриогенезе и онтогенезе, когда в организме сменяются ткани и атрофируются определенные органы. Примером могут служить исчезновение перепонок между пальцами конечностей некоторых млекопитающих или отмирание хвоста при метаморфозе лягушки.

Апоптоз может быть спровоцирован накоплением дефектных изменений в клетке, возникших в результате мутаций, старения или ошибок митоза.

Причиной запуска ЗГК могут быть неблагоприятная среда (недостаток питательных компонентов, дефицит кислорода) и патологические внешние воздействия, опосредованные вирусами, бактериями, токсинами и т. д.

При этом если повреждающий эффект слишком интенсивен, то клетка не успевает осуществить механизм апоптоза и погибает в результате развития патологического процесса – некроза.

Процесс апоптоза характеризуется определенным набором морфологических изменений, которые с помощью микроскопии можно наблюдать в препарате ткани in vitro.

К основным признакам, характерным для апоптоза клеток, относят:

  • перестраивание цитоскелета;
  • уплотнение клеточного содержимого;
  • конденсацию хроматина;
  • фрагментацию ядра;
  • уменьшение объема клетки;
  • сморщивание контура мембраны;
  • образование пузырьков на клеточной поверхности,
  • деструкцию органоидов.

У животных эти процессы завершаются образованием апоптоцитов, которые могут быть поглощены как макрофагами, так и соседними клетками ткани. У растений формирования апоптозных телец не происходит, а после деградации протопласта сохраняется остов в виде клеточной стенки.

Помимо морфологических изменений, апоптоз сопровождается рядом перестроек на молекулярном уровне. Происходит повышение липазной и нуклеазной активностей, которые влекут за собой фрагментацию хроматина и многих белков. Резко увеличивается содержание сАМФ, изменяется структура клеточной мембраны. В растительных клетках наблюдается образование гигантских вакуолей.

Чем апоптоз отличается от некроза

Главное различие между апоптозом и некрозом заключается в причине клеточной деградации. В первом случае источником разрушения служат молекулярные инструменты самой клетки, которые работают под строгим контролем и требуют затрат энергии АТФ. При некрозе происходит пассивное прекращение жизнедеятельности из-за внешнего повреждающего воздействия.

Апоптоз – это естественный физиологический процесс, сконструированный таким образом, чтобы не вредить окружающим клеткам. Некроз – это неконтролируемое патологическое явление, возникающее в результате критических повреждений. Поэтому неудивительно, что механизм, морфология и последствия апоптоза и некроза во многом противоположны. Однако имеются и общие черты.

Характеристика процессаАпоптозНекроз
объем клеткиуменьшаетсяувеличивается
целостность мембранысохраняетсянарушается
воспалительный процессотсутствуетразвивается
энергия АТФзатрачиваетсяне используется
фрагментация хроматинаимеетсяприсутствует
резкое падение концентрации АТФестьесть
итог процессафагоцитозвыброс содержимого в межклеточное пространство

В случае повреждения клетки запускают механизм запрограммированной гибели в том числе для того, чтобы не допустить некротического развития. Однако недавние исследования показали, что существует иная непатологическая форма некроза, которую также отнесли к ЗГК.

Биологическое значение апоптоза

Несмотря на то что апоптоз приводит к клеточной гибели, его роль для поддержания нормальной жизнедеятельности всего организма очень велика. Благодаря механизму ЗГК осуществляются следующие физиологические функции:

  • поддержание баланса между пролиферацией и смертью клеток;
  • обновление тканей и органов;
  • устранение дефектных и “старых” клеток;
  • защита от развития патогенного некроза;
  • смена тканей и органов при эмбрио- и онтогенезе;
  • удаление ненужных элементов, выполнивших свою функцию;
  • устранение клеток, нежелательных или опасных для организма (мутантных, опухолевых, зараженных вирусом);
  • предотвращение развития инфекции.

Таким образом, апоптоз является одним из способов поддержания клеточно-тканевого гомеостаза.

У растений апоптоз часто запускается, чтобы блокировать распространение инфицирующих ткани паразитических агробактерий.

То, что происходит с клеткой при апоптозе, является результатом сложной цепочки молекулярных взаимодействий между различными ферментами. Реакции проходят по типу каскада, когда одни белки активируют другие, способствуя постепенному развитию сценария гибели. Этот процесс можно разделить на несколько этапов:

  1. Индукция.
  2. Активация проапоптических белков.
  3. Активация каспаз.
  4. Разрушение и перестройка клеточных органелл.
  5. Формирование апоптоцитов.
  6. Подготовка клеточных фрагментов к фагоцитозу.

Синтез всех компонентов, необходимых для запуска, реализации и контроля каждого этапа заложен генетически, почему апоптоз и называют запрограммированной гибелью клетки. Активация этого процесса находится под строгим контролем регуляторных систем, включающих в том числе и различные ингибиторы ЗГК.

Молекулярные механизмы апоптоза клетки

Развитие апоптоза обуславливается совокупным действием двух молекулярных систем: индукционной и эффекторной. Первый блок отвечает за контролируемый запуск ЗГК.

В него входят так называемые рецепторы смерти, Cys-Asp-протеазы (каспазы), ряд митохондриальных компонентов и проапоптических белков.

Все элементы индукционной фазы можно разделить на тригеры (участвуют в индукции) и модуляторы, обеспечивающие трансдукцию сигнала смерти.

Эффекторную систему составляют молекулярные инструменты, обеспечивающие деградацию и перестройку клеточных компонентов. Переход между первой и второй фазами осуществляется на этапе протеолитического каспазного каскада. Именно за счет компонентов эффекторного блока происходит гибель клетки при апоптозе.

Факторы апоптоза

Структурно-морфологические и биохимические изменения при апоптозе осуществляются определенным набором специализированных клеточных инструментов, среди которых наиболее важными являются каспасы, нуклеазы и мембранные модификаторы.

Каспазы – группа ферментов, разрезающих пептидные связи по остаткам аспарагина, фрагментируя белки на крупные пептиды. До начала апоптоза присутствуют в клетке в неактивном состоянии из-за ингибиторов. Главной мишенью каспаз являются ядерные белки.

Нуклеазы – ответственны за разрезание молекул ДНК. Особо важна в развитии апоптоза активная эндонуклеаза CAD, разрывающая участки хроматина в областях линкерных последовательностей. В результате образуются фрагменты длиной 120-180 нуклеотидных пар. Комплексное воздействие протеолитических каспаз и нуклеаз приводит к деформации и фрагментации ядра.

Модификаторы клеточной мембраны – нарушают асимметричность билипидного слоя, превращая его в мишень для фагоцитирующих клеток.

Ключевая роль в развитии апоптоза принадлежит каспазам, которые поэтапно активируют все последующие механизмы деградации и морфологической перестройки.

Роль каспаз в клеточной гибели

Семейство каспаз включает 14 белков. Часть из них не задействована в апоптозе, а остальные подразделяются на 2 группы: инициаторные (2, 8, 9, 10, 12) и эффекторные (3, 6 и 7), которые иначе называются каспазами второго эшелона.

Все эти белки синтезируются в виде предшественников – прокаспаз, активируемых протеолитическим расщеплением, суть которого состоит в отсоединении N-концевого домена и разделении оставшейся молекулы на две части, в последствии ассоциирующиеся в димеры и тетрамеры.

Инициаторные каспазы необходимы для активации эффекторной группы, которая проявляет протеолитическую активность в отношении различных жизненно важных клеточных белков. К субстратам каспаз второго эшелона относятся:

  • ферменты репарации ДНК;
  • игибитор белка р-53;
  • поли-(ADP-рибозо)-полимераза;
  • ингибитор ДНК-азы DFF (разрушение этого белка приводит к активации эндонуклеазы CAD) и др.

Общее количество мишеней эффекторных каспаз насчитывает более 60 белков.

Ингибирование апоптоза клеток еще возможно на стадии активации инициаторных прокаспаз. Когда эффекторные каспазы вступают в действие, процесс становится необратимым.

Пути активации апоптоза

Передача сигнала для запуска апоптоза клетки может быть осуществлена двумя путями: рецепторным (или внешним) и митохондриальным. В первом случае процесс активируется через специфические рецепторы смерти, воспринимающие внешние сигналы, которыми служат белки семейства TNF (фактора некроза опухолей) или Fas-лиганды, расположенные на поверхности Т-киллеров.

В состав рецептора входит 2 функциональных домена: трансмембранный (предназначенный для связи с лигандом) и ориентированный внутрь клетки “домен смерти”, индуцирующий апоптоз. Механизм рецепторного пути основывается на образовании DISC-комплекса, активирующего инициаторные каспазы 8 или 10.

Сборка начинается со взаимодействия домена смерти с внутриклеточными адапторными белками, которые, в свою очередь, связывают инициаторные прокаспазы. В составе комплекса последние превращаются в функционально-активные каспазы и запускают дальнейший апоптозный каскад.

Механизм внутреннего пути основан на активации протеолитического каскада особыми митохондриальными белками, выброс которых контролируется внутриклеточными сигналами. Выход компонентов органоидов осуществляется через образование огромных пор.

Особая роль в запуске принадлежит цитохрому с. Попадая в цитоплазму, этот компонент электротранспортной цепи связывается с белком Apaf1 (апоптотический фактор активации протеаз), что приводит к активации последнего. Затем Apaf1 связывают инициаторные прокаспазы 9, которые по механизму каскада запускают апоптоз.

Контроль внутреннего пути осуществляется особой группой белков семейства Bcl12, которые регулируют выход межмембранных компонентов митохондрий в цитоплазму. В составе семейства имеются как проапоптические, так и антиапоптические белки, баланс между которыми и определяет, будет ли запущен процесс.

К одним из мощных факторов, запускающих апоптоз по митохондриальному механизму, относятся реактивные формы кислорода. Еще одним значимым индуктором является белок р53, который активирует митохондриальный путь при наличии ДНК-повреждений.

Иногда запуск апоптоза клеток сочетает в себе сразу два пути: как внешний, так и внутренний. Последний обычно служит для усиления рецепторной активации.

Источник: https://FB.ru/article/383042/apoptoz-kletok-opredelenie-mehanizm-i-biologicheskaya-rol

Врачебный уход
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: