Апоптоз и некроз клетки
Цель: изучить процессы апоптоза и некроза клетки.
Задание:
1. Запишите таблицу «Сравнительная характеристика некроза и апоптоза» (Таблица 14).
Таблица 14
Сравнительная характеристика некроза и апоптоза
| Признак | Апоптоз | Некроз |
| Индукция | Активируется физиологическими или патологическими стимулами | Различная в зависимости от повреждающего фактора |
| Распространенность | Одиночная клетка | Группа клеток |
| Биохимические изменения | Энергозависимая фрагментация ДНК эндогенными эндонуклеазами. Лизосомы интактные. | Нарушение или прекращение ионного обмена. Из лизосом высвобождаются ферменты. |
| Распад ДНК | Внутриядерная конденсация с расщеплением на фрагменты | Диффузная локализация в некротизированной клетке |
| Целостность клеточной мембраны | Сохранена | Нарушена |
| Морфология | Сморщивание клеток и фрагментация с формированием апоптотических телец с уплотненным хроматином | Набухание и лизис клеток |
| Воспалительный ответ | Нет | Обычно есть |
| Гибель клеток | Гибель пролиферирующих клеток | Гибель нейронов в эмбриогенезе, яйцевых фолликулов, клеток эпителия кишечника при обновлении, патологии |
| Удаление погибших клеток | Поглощение (фагоцитоз) соседними клетками | Поглощение (фагоцитоз) нейтрофилами и макрофагами |
2. Зарисуйте и подпишите последовательность ультраструктурных изменений при апоптозе и некрозе (Рис.79).
| Рис.79. Последовательность ультраструктурных изменений при апоптозе (справа) и некрозе (слева) 1 – нормальная клетка; 2 – начало апоптоза; 3 – фрагментация апоптотической клетки; 4 – фагоцитоз апоптотических телец окружающими клетками; 5 – гибель внутриклеточных структур при некрозе; 6 – разрушение клеточной мембраны. |
3. Зарисуйте микрофотографию морфологических изменений в ядре апоптирующей клетки (Рис.80).
| Рис.80. Апоптоз клетки. Появление уплотненных масс хроматина (стрелки) в результате межнуклеосомных разрывов ДНК. Электронная микрофотография (ув. 10 000). |
4. Зарисуйте схему «Стадии апоптоза» (рис.81).
1 стадия апоптоза
2 стадия апоптоза
Рис. 81. Стадии апоптоза.
5. Законспектируйте статью «Механизм апоптоза», рис.82.
Механизм апоптоза
TNF-α и Fas-лиганд (CD178) запускают каскад биохимических реакций, финальным этапом которых является дефрагментация хромосом и гибель клетки. На поверхности клеток организма имеются специальные рецепторы для TNF-α, это TNF-RI (с молекулярной массой 55-60 кДа) и TNF-RII (с молекулярной массой 75-80 кДа), а для Fas-лиганда рецептор Fas/APO-1 (CD95). TNF-R и Fas/APO-1(CD95) имеют гомологию в экстрацеллюлярных доменах, представленную в виде цистеин богатых доменов и гомологичную последовательность в интрацеллюлярной части рецептора.
Связывание TNF-α и Fas-лигандов с рецепторами апоптоза активирует интрацеллюлярные "домены смерти" (DED - death effector domain) этих рецепторов: DED, DED1 и DED2 и ряд посредников, включая церамиды, ras, SAPK/JNK, протеиновые тирозинкиназы, катепсин D и протеазы ICE/CED-3 семейства, которые каскадно проводят смертельный сигнал.
Цистеиновые протеазы ICE/CED-3 семейства находятся в составе интрацеллюлярной части рецептора апоптоза в неактивной форме, они относятся к интерлейкин-lβ расщепляющим ферментам (ICE). Это семейство включает ряд различных типов протеаз, многие протеазы имеют несколько обозначений. Семейство цистеин-аспартат протеаз ещё называют каспазами.
Кроме семейства каспаз, в регуляции апоптоза принимает участие семейство Bcl-2 белков, в котором Bcl-2, Bcl-XL, Ced-9, Bcl-w, и Mcl-1 белки ингибируют апоптоз, а Bcl-2 гомологи (BH) 1-3, Bax подобный белок, Bak, Bok, и состоящие только из BH3 региона, Bad подобный белок, Bid, Bik, Bim, и Hrk выполняют проапоптозную функцию.
Активация DED, DED1 и DED2 вызывает каскадную перестройку и активацию протеаз ICE/CED-3 семейства. Первым этапом является превращение не активной про-каспазы-8 в активную каспазу-8. Каспаза-8 активирует каспазу-3 и Bid. Bid взаимодействуя с Bax способствует выходу из митохондрий цитохрома C, который активизирует каспазу-9. В свою очередь активная каспаза-9 приводит к появлению активных каспаз-3, -6, -7. В свою очередь активные ICE начинают взаимодействовать с рядом внутриклеточных субстратов: поли-(АДФ-рибозо)полимеразой (PARP), участвующей в репарации ДНК и модификации активности некоторых ядерных белков, ламином В1, топоизомеразой I и Р-актином.
Все члены семейства ICE/CED-3 протеаз содержат каталитический остаток цистеина и расщепляют субстраты после аспарагиновой кислоты. Специфическое расщепление PARP, ламина В1, топоизомеразы I и Р-актина под действием ICE-подобных протеаз на большие и малые фрагменты приводит клетку к гибели, так как большие фрагменты этих субстратов и являются активными нуклеазами, которые разрезают хромосомы на фрагменты.
Например, PARP расщепляется CPP32/Yama на два фрагмента 85 и 24 кДа, из которых апоптоз-специфическим является фрагмент 85 кДа. Активация протеаз ICE/CED-3 семейства может происходить и под действием фосфолипидов, например, церамидов, которые способны активировать CPP32/Yama.
Свободный сфингозин образуемый из церамидов в результате его гидролиза церамидазой так же активирует ICE-подобные протеазы и ускоряет апоптоз.
Рис. 82. Механизм запуска апоптоза в клетке.
Список микропрепаратов к диагностическому занятию по цитологии:
1. Центросомы (окраска по Гейденгайну)
2. Яйцеклетка (окраска по Гельми)
3. Включения гликогена (окраска по Шабадашу)
4. Жировые включения (окраска Судан-III)
5. Пигментные включения (неокрашенный препарат)
6. Эпителий канальцев почки (гематоксилин-эозин)
7. Кость на поперечном срезе (окраска по Шморлю)
8. Гладкая мышечная ткань мочевого пузыря (гематоксилин-эозин)
9. Поперечно-полосатая мышечная ткань языка (окраска по Гейденгайну)
10. Астроцитная глия (импрегнация серебром)
Вопросы к зачетному теоретическому занятию:
1. Этапы приготовления гистологического препарата.
2. Группы гистологических красителей.
3. Классификация и строение мембранных органоидов.
4. Классификация и строение немембранных органоидов.
5. Строение цитоскелета.
6. Классификация и характеристика включений.
7. Организация хроматина.
8. Строение ядра.
9. Типы деления клеток.
10. Смерть клеток.
Список использованных источников
1. Быков В.Л. Цитология и общая гистология (функциональная морфология клеток и тканей человека). – СПб.: СОТИС, 2002
2. Гистология (введение в патологию) / Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А. Челышева.- М.: ГЭОТАР, 1997.
3. Гистология : Учебник./ Под ред. Э.Г. Улумбекова, Ю.А. Челышева.- М.: ГЭОТАР-МЕД, 2001.
4. Гистология, цитология и эмбриология: Атлас: Учеб. Пособие. О.В. Волкова, Ю.К. Елецкий, Т.К. Дубовая и др.: Под. ред. О.В. Волковой, Ю.К. Елецкого.- М.: Медицина, 1996.
5. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник/ С.Л. Кузнецов, Н.Н. Мушкамбаров.-М.:Медицинское информационное агенство,2007.
6. Гистология: Учебник/ Ю.И. Афанасьев, Н.А. Юрина, Е.Ф. Котовский и др.; Под ред. Ю.И. Афанасьева, Н.А. Юриной. - М.: Медицина, 2001.
7. Данилов Р.К. Гистология. Цитология. Эмбриология: Учебник для студентов мед. вузов/ Р.К. Данилов.-М.: Мед. информ. Агенство, 2006.-454 с.
8. Кузнецов С.Л. Атлас по гистологии, цитологии и эмбриологии / С.Л. Кузнецов, Н.Н. Мушкамбаров, В.Л. Горячкина – М.: Медицинское информационное агентство, 2002
9. Руководство по гистологии. В 2т. – СПб.: СпецЛит, 2001.