Программируемая клеточная гибель: различия между версиями

[отпатрулированная версия]

Содержимое удалено Содержимое добавлено

Линейный

Версия от 20:09, 28 августа 2018

Программи́руемая кле́точная ги́бель (англ. Programmed cell death) — гибель клетки, которая происходит при участии особой внутриклеточной программы специфических биологических процессов. На данный момент известно около 12 видов программируемой клеточной гибели, которые подразделяются на две группы: виды гибели с апоптотической морфологией и с некротической морфологией. С 2005 года классификацией видов клеточной гибели занимается Комитет по номенклатуре видов клеточной гибели (англ. Nomenclature Commitee on Cell Death)^[1]. Программируемая клеточная гибель известна не только у прокариот: несколько видов программируемой гибели было найдено у бактерий^[2].

Классификация

С точки зрения морфологии долгое время выделялось три основных вида программируемой клеточной смерти:

Клеточная гибель I типа, или апоптоз. При этой форме клеточной гибели происходит сжатие цитоплазмы, конденсация хроматина, фрагментация ядра и так называемый блеббинг клеточной мембраны, то есть отшнуровывание от неё маленьких везикул. В конце концов всё содержимое клетки распадается на везикулы (апоптотические тельца), которые фагоцитируются соседними клетками и расщепляются в их лизосомах.
Клеточная гибель II типа, или аутофагия. При аутофагии в цитоплазме разрушающейся клетки формируется множество вакуолей, которые затем фагоцитируются и разрушаются соседними клетками.
Клеточная гибель III типа, или некроз. Некроз характеризуется полным отсутствием черт, присущих апоптозу и аутофагии. Остатки разрушившейся клетки не фагоцитируются соседями и запускают воспаление^[1].

В настоящее время принята более сложная классификация видов программируемой клеточной гибели, которая построена не на морфологических деталях, а на генетических, биохимических, фармакологических и функциональных особенностях. Однако выделенные таким образом виды гибели далее делят на две группы по морфологии: в одну относят виды смерти, которые морфологически близки к апоптозу, а в другую — те, которые морфологически близки к некрозу. Таким образом, для каждого вида программируемой клеточной гибели присущ свой набор свойств, от полностью апоптотического до полностью некротического^[1].

По состоянию на 2018 год выделяют следующие виды программируемой клеточной гибели^[1]:

Зависимая от лизосом клеточная гибель (англ. Lysosome-dependent cell death, LDCD);
Зависимая от аутофагии клеточная гибель (англ. Autophagy-dependent cell death, ADCD);
Иммуногенная клеточная гибель (англ. Immunogenic cell death, ICD);
Внутренний апоптоз (англ. Intrinsic apoptosis);
Внешний апоптоз (англ. Extrinsic apoptosis);
MPT-зависимый некроз (англ. MPT-driven necrosis);
Некроптоз (англ. Necroptosis);
Ферроптоз (англ. Ferroptosis);
Пироптоз (англ. Pyroptosis);
Партанатоз (англ. Parthanatosis);
Энтоз (англ. Entosis);
NETоз (англ. NETosis).

Зависимая от лизосом клеточная гибель

Зависимая от лизосом клеточная гибель начинается с нарушений клеточного гомеостаза и пермеабилизации мембран лизосом. Она наблюдается при многих патофизиологических процессах: воспалении, перестройке тканей (например, перестройке ткани молочных желёз после лактации), старении, нейродегенеративных заболеваниях, сердечно-сосудистых заболеваниях и ответе на внутриклеточных патогенов^[1].

После пермеабилизации мембран лизосом содержимое лизосом выходит в цитозоль, в том числе протеолитические ферменты семейства катепсинов, которые разрушают содержимое клетки. Процессы, предшествующие пермеабилизации лизосомальных мембран и запускающие её, не вполне ясны. В некоторых условиях она происходит после пермеабизизации внешней митохондриальной мембраны в ходе внутреннего апоптоза. В других случаях пермеабилизация мембран лизосом происходит раньше мембран митохондрий при участии белка BAX. Важную роль в запуске повышения проницаемости лизосомальных мембран играют активные формы кислорода^[1].

Зависимая от аутофагии клеточная гибель

Зависимая от аутофагии клеточная гибель подразумевает активацию молекулярных механизмов аутофагии или их части. Аутофагия является важным процессом, составляющим часть клеточного ответа на стресс, поэтому нарушения аутофагии приводят к разнообразным дефектам развития и заболеваниям. У дрозофилы аутофагия задействована в обновлении выстилки средней кишки и деградации личиночных слюнных желёз. Зависимая от аутофагии клеточная гибель вносит свой вклад в патогенез ряда заболеваний и у человека. Например, при некоторых патологических состояниях по пути аутофагии погибают нейроны. Разновидность зависимой от аутофагии клеточной гибели, в которой задействована Na⁺/K⁺-АТФаза, называется аутоз^[1].

Иммуногенная клеточная гибель

Иммунногенной клеточной гибелью называют те виды клеточной смерти, которые сопровождаются активацией адаптивного иммунного ответа, направленного против эндогенных (клеточных) или экзогенных (вирусных) антигенов, которые экспрессирует погибающая клетка. Иммунногенную клеточную гибель вызывают сравнительно немногие факторы: вирусные инфекции, некоторые противораковые препараты (например, антрациклины и бортезомиб), некоторые виды радиотерапии, а также фотодинамическая терапия, основанная на гиперицине. Как правило, иммунный ответ запускают следующие ассоциированные с повреждениями молекулярные паттерны (англ. Damage-associated molecular pattern, DAMP), экспрессируемые умирающей клеткой: кальретикулин, АТФ, белок HMGB1, интерфероны I типа, нуклеиновые кислоты, происходящие от раковых клеток, и аннексин A1^[1].

Внутренний апоптоз

Внутренний апоптоз запускают разнообразные изменения окружающей среды клетки: отсутствие факторов роста, повреждения ДНК, стресс эндоплазматического ретикулума (ЭПР), активные формы кислорода, нарушения репликации ДНК, дефекты митоза и нарушения функционирования микротрубочек. Клетки, погибающие путём апоптоза, сохраняют целостность плазматической мембраны и некоторую метаболическую активность. Они распадаются на везикулы — апоптотические тельца, которые фагоцитируют другие клетки. Критический этап внутреннего апоптоза — необратимая пермеабилизация внешних митохондриальных мембран, которая контролируется различными белками семейства BCL2. В результате в цитозоль выходят проапоптотические факторы, которые в норме находятся в межмембранном пространстве митохондрий. Важнейшим из них является белок дыхательной цепи цитохром c. В цитозоле он связывается с белком APAF1 и про-каспазой 9, формируя комплекс, известный как апоптосома. В ней каспаза 9 активируется, формируя димеры, которые сами себя разрезают, и начинает активировать другие каспазы, внося в них разрезы. Каспазы — это протеазы, которые разрушают все белки клетки^[1].

Внешний апоптоз

Внешний апоптоз запускается изменениями в микроокружении клетки. Ключевую роль в запуске внешнего апоптоза играют два типа рецепторов клеточной мембраны: рецепторы смерти, которые активируются при связывании с лигандом, а также рецепторы, которые активируются, когда концентрация их лиганда опускается ниже некоторого значения. К числу рецепторов смерти относятся, например, рецептор FAS и ряд рецепторов суперсемейства факторов некроза опухолей (англ. tumor necrosis factor, TNF). Когда рецептор смерти активируется, у его внутриклеточной части собирается особый многобелковый комплекс — DISC (от англ. death-inducing silencing complex). Он регулирует активацию и функционирование каспазы 8 (или, в некоторых случаях, каспазы 10). Вслед за ней активируются и остальные каспазы, которые разрушают клеточные белки и приводят к её гибели^[1].

MPT-зависимый некроз

MPT-зависимый некроз начинается при особых изменениях внутриклеточных условий, таких как сильный окислительный стресс и значительное повышение концентрации ионов кальция в цитозоле. Сокращение MPT происходит от англ. mitochondrial permeability transition) — нарушение проницаемости митохондрий, так как при этом виде клеточной гибели внутренняя митохондриальная мембрана становится проницаемой для малых молекул, что приводит к исчезновению электрохимического градиента на ней, осмотическому разрушению обеих митохондриальных мембран и, в конечном счёте, гибели клетки в виде некроза^[1].

Некроптоз

Некроптоз вызывается различными изменениями во внутренней и внешней среде клетки, которые детектируются особыми рецепторами смерти (например, FAS), рецепторами распознавания патогенов (например, Toll-подобными рецепторами 3 и 4), а также белком ZBP1, связывающимся с Z-ДНК. Морфологически смерть клетки происходит в форме некроза. Критически важную роль в запуске некроптоза играют протеинкиназы RIPK3 и MLKL, которые активируются рецепторами. Некроптоз не только связан с ответом организма на стресс, он обеспечивает гибель дефектных организмов до рождения и участвует в регуляции гомеостаза T-лимфоцитов во взрослом организме^[1].

Ферроптоз

Ферроптозу, как правило, предшествует серьёзное повреждение клеточных липидов в результате образования активных форм кислорода и появления свободных ионов железа в клетке. Морфологически ферроптоз — это некроз, при котором происходят серьёзные повреждения митохондрий: они сжимаются, в них исчезают кристы и разрушается внешняя мембрана. В ферроптозе не задействованы каспазы, компоненты некросомы и белки, осуществляющие аутофагию. При ферроптозе происходит окисление некоторых полиненасыщенных жирных кислот, например, арахидоновой кислоты, и образуются гидропероксиды липидов. Иногда окисление липидов может происходить под действием ферментов липоксигеназ и циклооксигеназ. Им противодействует глутатионпероксидаза 4 (GSH4). Ферроптозу также препятствуют ферростатин-1, липрокстатин-1, а также витамин E, кофермент Q₁₀ и подобные соединения, которые забирают на себя активные формы кислорода и не дают им взаимодействовать с липидами^[1].

Пироптоз

Пироптоз активируется в ходе реакций врождённого иммунитета. При пироптозе происходит особая конденсация хроматина, отличающаяся от конденсации хроматина при апоптозе. Клетка разбухает, происходит пермеабилизация мембраны. В пироптозе ведущую роль играет провоспалительная каспаза 1, однако в некоторых случаях вместо неё выступают другие каспазы, например, каспаза 3. Пироптоз задействован в развитии многих патологических состояний, например, смертельного септического шока, вызванного бактериальными липополисахаридами. Именно бактериальные липополисахариды, попадающие в цитоплазму клеток организма-хозяина, вероятно, играют ведущую роль в запуске пироптоза^[1].

Партанатоз

Партанатоз — это форма программируемой клеточной гибели, характеризующаяся гиперактивацией поли(АДФ-рибоза)полимеразы 1 (PARP1) — белка, участвующего в клеточном ответе на повреждение ДНК. Однако партанатоз может происходить не только при сильном повреждении ДНК путём алкилирования, но также при окислительном стрессе, гипоксии, гипогликемии или воспалении. Главную роль в гиперактивации PARP1, особенно в нейронах, играют активные формы азота, в том числе оксид азота NO. Гиперактивация PARP1 имеет цитотоксические эффекты, такие как истощение пула NAD⁺ и АТФ, что приводит к нарушению биоэнергетического и окислительно-восстановительного равновесия клетки, а также накопление полимеров поли(АДФ-рибозы) и поли(АДФ-рибоз)илированных белков в митохондриях, из-за чего теряется мембранный потенциал и пермеабилизуется внешняя митохондриальная мембрана^[1].

Энтоз

Энтоз — это форма клеточного каннибализма, которая происходит в здоровых тканях и опухолях млекопитающих. Живая клетка поглощается другой клеткой, не обладающей способностью к фагоцитозу. Часто, но не всегда, поглощённая клетка погибает. Как правило, энтоз запускается, когда эпителиальная клетка теряет контакт с внеклеточным матриксом, хотя для этого могут быть и другие причины: неотрегулированная экспрессия миозинов при формировании межклеточных контактов, различия в механических свойствах соседних клеток и метаболический стресс. У раковых клеток энтоз может запускаться при митозе. Гибель поглощённой клетки не зависит от каспаз и белков BCL2, играющих важнейшую роль в апоптозе. По крайней мере в некоторых случаях гибель происходит в виде особой формы аутофагии^[1].

NETоз

Первоначально эта форма гибели была описана у нейтрофилов, которые, умирая, выбрасывают наружу сеть из волокон, содержащих хроматин и гистоны, связанные с цитозольными белками. Эти волокна были названы англ. neutrophil extracellulae traps (NET), и форма смерти получила название NETоз (англ. NETosis). Выброс NET может быть вызван микробами, активацией особых рецепторов (например, Toll-подобных). Существенная доля ДНК, входящей в состав этих волокон, имеет митохондриальное, а не ядерное происхождение. NET могут выбрасывать и другие клетки, отличные от нейтрофилов: тучные клетки, эозинофилы и базофилы, причём выброс NET не всегда приводит к гибели клетки. NET не только обладают антимикробным эффектом; показана их роль в таких заболеваниях, как диабет и рак^[1].

У бактерий

У бактерий известно несколько форм программируемой клеточной гибели. В условиях стресса (окислительного стресса, воздействия радиации, нехватки питательных веществ, фаговой инфекции) часть клеток погибает на благо колонии. Чаще всего смерть происходит при участии систем токсин—антитоксин различных видов. Бактериофаги, геном которых представлен двуцепочечной ДНК, активируют в заражённых клетках холин—эндолизиновую систему. Маленькие белки холины встраиваются в мембрану, давая возможность выйти наружу эндолизинам. Эндолизины гидролизуют пептидогликан, разрушают клеточную стенку и вызывают лизис клетки. Гибель бактериальных клеток наблюдается на разных этапах развитии колонии и при отсутствии стресса: при споруляции, генетической трансформации, образовании плодовых тел и формировании биоплёнок. Механизмы программируемой клеточной гибели во всех перечисленных случаях различны^[2].

Примечания

↑ ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ Galluzzi L., Vitale I., Aaronson S. A., Abrams J. M., Adam D., Agostinis P., Alnemri E. S., Altucci L., Amelio I., Andrews D. W., Annicchiarico-Petruzzelli M., Antonov A. V., Arama E., Baehrecke E. H., Barlev N. A., Bazan N. G., Bernassola F., Bertrand MJM, Bianchi K., Blagosklonny M. V., Blomgren K., Borner C., Boya P., Brenner C., Campanella M., Candi E., Carmona-Gutierrez D., Cecconi F., Chan F. K., Chandel N. S., Cheng E. H., Chipuk J. E., Cidlowski J. A., Ciechanover A., Cohen G. M., Conrad M., Cubillos-Ruiz J. R., Czabotar P. E., D'Angiolella V., Dawson T. M., Dawson V. L., De Laurenzi V., De Maria R., Debatin K. M., DeBerardinis R. J., Deshmukh M., Di Daniele N., Di Virgilio F., Dixit V. M., Dixon S. J., Duckett C. S., Dynlacht B. D., El-Deiry W. S., Elrod J. W., Fimia G. M., Fulda S., García-Sáez A. J., Garg A. D., Garrido C., Gavathiotis E., Golstein P., Gottlieb E., Green D. R., Greene L. A., Gronemeyer H., Gross A., Hajnoczky G., Hardwick J. M., Harris I. S., Hengartner M. O., Hetz C., Ichijo H., Jäättelä M., Joseph B., Jost P. J., Juin P. P., Kaiser W. J., Karin M., Kaufmann T., Kepp O., Kimchi A., Kitsis R. N., Klionsky D. J., Knight R. A., Kumar S., Lee S. W., Lemasters J. J., Levine B., Linkermann A., Lipton S. A., Lockshin R. A., López-Otín C., Lowe S. W., Luedde T., Lugli E., MacFarlane M., Madeo F., Malewicz M., Malorni W., Manic G., Marine J. C., Martin S. J., Martinou J. C., Medema J. P., Mehlen P., Meier P., Melino S., Miao E. A., Molkentin J. D., Moll U. M., Muñoz-Pinedo C., Nagata S., Nuñez G., Oberst A., Oren M., Overholtzer M., Pagano M., Panaretakis T., Pasparakis M., Penninger J. M., Pereira D. M., Pervaiz S., Peter M. E., Piacentini M., Pinton P., Prehn JHM, Puthalakath H., Rabinovich G. A., Rehm M., Rizzuto R., Rodrigues CMP, Rubinsztein D. C., Rudel T., Ryan K. M., Sayan E., Scorrano L., Shao F., Shi Y., Silke J., Simon H. U., Sistigu A., Stockwell B. R., Strasser A., Szabadkai G., Tait SWG, Tang D., Tavernarakis N., Thorburn A., Tsujimoto Y., Turk B., Vanden Berghe T., Vandenabeele P., Vander Heiden M. G., Villunger A., Virgin H. W., Vousden K. H., Vucic D., Wagner E. F., Walczak H., Wallach D., Wang Y., Wells J. A., Wood W., Yuan J., Zakeri Z., Zhivotovsky B., Zitvogel L., Melino G., Kroemer G. Molecular mechanisms of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. (англ.) // Cell Death And Differentiation. — 2018. — March (vol. 25, no. 3). — P. 486—541. — doi:10.1038/s41418-017-0012-4. — PMID 29362479. [исправить]
↑ ¹ ² Allocati N., Masulli M., Di Ilio C., De Laurenzi V. Die for the community: an overview of programmed cell death in bacteria. (англ.) // Cell Death & Disease. — 2015. — 22 January (vol. 6). — P. e1609—1609. — doi:10.1038/cddis.2014.570. — PMID 25611384. [исправить]

[r18-1] ¹ ² ³ ⁴ ⁵ ⁶ ⁷ ⁸ ⁹ ¹⁰ ¹¹ ¹² ¹³ ¹⁴ ¹⁵ ¹⁶ ¹⁷ Galluzzi L., Vitale I., Aaronson S. A., Abrams J. M., Adam D., Agostinis P., Alnemri E. S., Altucci L., Amelio I., Andrews D. W., Annicchiarico-Petruzzelli M., Antonov A. V., Arama E., Baehrecke E. H., Barlev N. A., Bazan N. G., Bernassola F., Bertrand MJM, Bianchi K., Blagosklonny M. V., Blomgren K., Borner C., Boya P., Brenner C., Campanella M., Candi E., Carmona-Gutierrez D., Cecconi F., Chan F. K., Chandel N. S., Cheng E. H., Chipuk J. E., Cidlowski J. A., Ciechanover A., Cohen G. M., Conrad M., Cubillos-Ruiz J. R., Czabotar P. E., D'Angiolella V., Dawson T. M., Dawson V. L., De Laurenzi V., De Maria R., Debatin K. M., DeBerardinis R. J., Deshmukh M., Di Daniele N., Di Virgilio F., Dixit V. M., Dixon S. J., Duckett C. S., Dynlacht B. D., El-Deiry W. S., Elrod J. W., Fimia G. M., Fulda S., García-Sáez A. J., Garg A. D., Garrido C., Gavathiotis E., Golstein P., Gottlieb E., Green D. R., Greene L. A., Gronemeyer H., Gross A., Hajnoczky G., Hardwick J. M., Harris I. S., Hengartner M. O., Hetz C., Ichijo H., Jäättelä M., Joseph B., Jost P. J., Juin P. P., Kaiser W. J., Karin M., Kaufmann T., Kepp O., Kimchi A., Kitsis R. N., Klionsky D. J., Knight R. A., Kumar S., Lee S. W., Lemasters J. J., Levine B., Linkermann A., Lipton S. A., Lockshin R. A., López-Otín C., Lowe S. W., Luedde T., Lugli E., MacFarlane M., Madeo F., Malewicz M., Malorni W., Manic G., Marine J. C., Martin S. J., Martinou J. C., Medema J. P., Mehlen P., Meier P., Melino S., Miao E. A., Molkentin J. D., Moll U. M., Muñoz-Pinedo C., Nagata S., Nuñez G., Oberst A., Oren M., Overholtzer M., Pagano M., Panaretakis T., Pasparakis M., Penninger J. M., Pereira D. M., Pervaiz S., Peter M. E., Piacentini M., Pinton P., Prehn JHM, Puthalakath H., Rabinovich G. A., Rehm M., Rizzuto R., Rodrigues CMP, Rubinsztein D. C., Rudel T., Ryan K. M., Sayan E., Scorrano L., Shao F., Shi Y., Silke J., Simon H. U., Sistigu A., Stockwell B. R., Strasser A., Szabadkai G., Tait SWG, Tang D., Tavernarakis N., Thorburn A., Tsujimoto Y., Turk B., Vanden Berghe T., Vandenabeele P., Vander Heiden M. G., Villunger A., Virgin H. W., Vousden K. H., Vucic D., Wagner E. F., Walczak H., Wallach D., Wang Y., Wells J. A., Wood W., Yuan J., Zakeri Z., Zhivotovsky B., Zitvogel L., Melino G., Kroemer G. Molecular mechanisms of cell death: recommendations of the Nomenclature Committee on Cell Death 2018. (англ.) // Cell Death And Differentiation. — 2018. — March (vol. 25, no. 3). — P. 486—541. — doi:10.1038/s41418-017-0012-4. — PMID 29362479. [исправить]

[b-2] ¹ ² Allocati N., Masulli M., Di Ilio C., De Laurenzi V. Die for the community: an overview of programmed cell death in bacteria. (англ.) // Cell Death & Disease. — 2015. — 22 January (vol. 6). — P. e1609—1609. — doi:10.1038/cddis.2014.570. — PMID 25611384. [исправить]

[1]

[2]

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 {{редактирую|1=[[Служебная:Contributions/Minina|Minina]]|2=26 августа 2018 |3= 19:34 (UTC)|details=}}
-'''Программи́руемая кле́точная ги́бель''' ({{lang-en|Programmed cell death}}) — гибель клетки, которая происходит при участии особой внутриклеточной программы специфических биологических процессов. На данный момент известно около 12 видов программируемой клеточной гибели, которые подразделяются на две группы: виды гибели с апоптотической морфологией и с некротической морфологией. С 2005 года классификацией видов клеточной гибели занимается Комитет по номенклатуре видов клеточной гибели ({{lang-en|Nomenclature Commitee on Cell Death}}).
+'''Программи́руемая кле́точная ги́бель''' ({{lang-en|Programmed cell death}}) — гибель клетки, которая происходит при участии особой внутриклеточной программы специфических биологических процессов. На данный момент известно около 12 видов программируемой клеточной гибели, которые подразделяются на две группы: виды гибели с апоптотической морфологией и с некротической морфологией. С 2005 года классификацией видов клеточной гибели занимается Комитет по номенклатуре видов клеточной гибели ({{lang-en|Nomenclature Commitee on Cell Death}})<ref name="r18">{{cite pmid|29362479}}</ref>. Программируемая клеточная гибель известна не только у прокариот: несколько видов программируемой гибели было найдено у бактерий<ref name="b">{{cite pmid|25611384}}</ref>.
 == Классификация ==
@@ Строка 6: / Строка 6: @@
 * ''Клеточная гибель I типа, или апоптоз.'' При этой форме клеточной гибели происходит сжатие цитоплазмы, конденсация хроматина, фрагментация ядра и так называемый блеббинг клеточной мембраны, то есть отшнуровывание от неё маленьких везикул. В конце концов всё содержимое клетки распадается на везикулы (апоптотические тельца), которые фагоцитируются соседними клетками и расщепляются в их лизосомах.
 * ''Клеточная гибель II типа, или аутофагия.'' При аутофагии в цитоплазме разрушающейся клетки формируется множество вакуолей, которые затем фагоцитируются и разрушаются соседними клетками.
-* ''Клеточная гибель III типа, или некроз.'' Некроз характеризуется полным отсутствием черт, присущих апоптозу и аутофагии. Остатки разрушившейся клетки не фагоцитируются соседями и запускают воспаление.
+* ''Клеточная гибель III типа, или некроз.'' Некроз характеризуется полным отсутствием черт, присущих апоптозу и аутофагии. Остатки разрушившейся клетки не фагоцитируются соседями и запускают воспаление<ref name="r18" />.
-В настоящее время принята более сложная классификация видов программируемой клеточной гибели, которая построена не на морфологических деталях, а на генетических, биохимических, фармакологических и функциональных особенностях. Однако выделенные таким образом виды гибели далее делят на две группы по морфологии: в одну относят виды смерти, которые морфологически близки к апоптозу, а в другую — те, которые морфологически близки к некрозу. Таким образом, для каждого вида программируемой клеточной гибели присущ свой набор свойств, от полностью апоптотического до полностью некротического.
+В настоящее время принята более сложная классификация видов программируемой клеточной гибели, которая построена не на морфологических деталях, а на генетических, биохимических, фармакологических и функциональных особенностях. Однако выделенные таким образом виды гибели далее делят на две группы по морфологии: в одну относят виды смерти, которые морфологически близки к апоптозу, а в другую — те, которые морфологически близки к некрозу. Таким образом, для каждого вида программируемой клеточной гибели присущ свой набор свойств, от полностью апоптотического до полностью некротического<ref name="r18" />.
-По состоянию на 2018 год выделяют следующие виды программируемой клеточной гибели:
+По состоянию на 2018 год выделяют следующие виды программируемой клеточной гибели<ref name="r18" />:
 * Зависимая от лизосом клеточная гибель ({{lang-en|Lysosome-dependent cell death, LDCD}});
 * Зависимая от аутофагии клеточная гибель ({{lang-en|Autophagy-dependent cell death, ADCD}});
@@ Строка 25: / Строка 25: @@
 === Зависимая от лизосом клеточная гибель ===
-Зависимая от лизосом клеточная гибель начинается с нарушений клеточного гомеостаза и пермеабилизации мембран лизосом. Она наблюдается при многих патофизиологических процессах: воспалении, перестройке тканей (например, перестройке ткани молочных желёз после лактации), старении, нейродегенеративных заболеваниях, сердечно-сосудистых заболеваниях и ответе на внутриклеточных патогенов.
+Зависимая от лизосом клеточная гибель начинается с нарушений клеточного гомеостаза и пермеабилизации мембран лизосом. Она наблюдается при многих патофизиологических процессах: воспалении, перестройке тканей (например, перестройке ткани молочных желёз после лактации), старении, нейродегенеративных заболеваниях, сердечно-сосудистых заболеваниях и ответе на внутриклеточных патогенов<ref name="r18" />.
-После пермеабилизации мембран лизосом содержимое лизосом выходит в цитозоль, в том числе протеолитические ферменты семейства катепсинов, которые разрушают содержимое клетки. Процессы, предшествующие пермеабилизации лизосомальных мембран и запускающие её, не вполне ясны. В некоторых условиях она происходит после пермеабизизации внешней митохондриальной мембраны в ходе внутреннего апоптоза. В других случаях пермеабилизация мембран лизосом происходит раньше мембран митохондрий при участии белка BAX. Важную роль в запуске повышения проницаемости лизосомальных мембран играют активные формы кислорода.
+После пермеабилизации мембран лизосом содержимое лизосом выходит в цитозоль, в том числе протеолитические ферменты семейства катепсинов, которые разрушают содержимое клетки. Процессы, предшествующие пермеабилизации лизосомальных мембран и запускающие её, не вполне ясны. В некоторых условиях она происходит после пермеабизизации внешней митохондриальной мембраны в ходе внутреннего апоптоза. В других случаях пермеабилизация мембран лизосом происходит раньше мембран митохондрий при участии белка BAX. Важную роль в запуске повышения проницаемости лизосомальных мембран играют активные формы кислорода<ref name="r18" />.
 === Зависимая от аутофагии клеточная гибель ===
 {{main|Аутофагия}}
-Зависимая от аутофагии клеточная гибель подразумевает активацию молекулярных механизмов аутофагии или их части. Аутофагия является важным процессом, составляющим часть клеточного ответа на стресс, поэтому нарушения аутофагии приводят к разнообразным дефектам развития и заболеваниям. У дрозофилы аутофагия задействована в обновлении выстилки средней кишки и деградации личиночных слюнных желёз. Зависимая от аутофагии клеточная гибель вносит свой вклад в патогенез ряда заболеваний и у человека. Например, при некоторых патологических состояниях по пути аутофагии погибают нейроны. Разновидность зависимой от аутофагии клеточной гибели, в которой задействована Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-АТФаза, называется аутоз.
+Зависимая от аутофагии клеточная гибель подразумевает активацию молекулярных механизмов аутофагии или их части. Аутофагия является важным процессом, составляющим часть клеточного ответа на стресс, поэтому нарушения аутофагии приводят к разнообразным дефектам развития и заболеваниям. У дрозофилы аутофагия задействована в обновлении выстилки средней кишки и деградации личиночных слюнных желёз. Зависимая от аутофагии клеточная гибель вносит свой вклад в патогенез ряда заболеваний и у человека. Например, при некоторых патологических состояниях по пути аутофагии погибают нейроны. Разновидность зависимой от аутофагии клеточной гибели, в которой задействована Na<sup>+</sup>/K<sup>+</sup>-АТФаза, называется аутоз<ref name="r18" />.
 === Иммуногенная клеточная гибель ===
-Иммунногенной клеточной гибелью называют те виды клеточной смерти, которые сопровождаются активацией адаптивного иммунного ответа, направленного против эндогенных (клеточных) или экзогенных (вирусных) антигенов, которые экспрессирует погибающая клетка. Иммунногенную клеточную гибель вызывают сравнительно немногие факторы: вирусные инфекции, некоторые противораковые препараты (например, антрациклины и бортезомиб), некоторые виды радиотерапии, а также фотодинамическая терапия, основанная на гиперицине. Как правило, иммунный ответ запускают следующие ассоциированные с повреждениями молекулярные паттерны ({{lang-en|Damage-associated molecular pattern, DAMP}}), экспрессируемые умирающей клеткой: кальретикулин, АТФ, белок HMGB1, интерфероны I типа, нуклеиновые кислоты, происходящие от раковых клеток, и аннексин A1.
+Иммунногенной клеточной гибелью называют те виды клеточной смерти, которые сопровождаются активацией адаптивного иммунного ответа, направленного против эндогенных (клеточных) или экзогенных (вирусных) антигенов, которые экспрессирует погибающая клетка. Иммунногенную клеточную гибель вызывают сравнительно немногие факторы: вирусные инфекции, некоторые противораковые препараты (например, антрациклины и бортезомиб), некоторые виды радиотерапии, а также фотодинамическая терапия, основанная на гиперицине. Как правило, иммунный ответ запускают следующие ассоциированные с повреждениями молекулярные паттерны ({{lang-en|Damage-associated molecular pattern, DAMP}}), экспрессируемые умирающей клеткой: кальретикулин, АТФ, белок HMGB1, интерфероны I типа, нуклеиновые кислоты, происходящие от раковых клеток, и аннексин A1<ref name="r18" />.
 === Внутренний апоптоз ===
 {{main|Апоптоз}}
-Внутренний апоптоз запускают разнообразные изменения окружающей среды клетки: отсутствие факторов роста, повреждения ДНК, стресс эндоплазматического ретикулума (ЭПР), активные формы кислорода, нарушения репликации ДНК, дефекты митоза и нарушения функционирования микротрубочек. Клетки, погибающие путём апоптоза, сохраняют целостность плазматической мембраны и некоторую метаболическую активность. Они распадаются на везикулы — апоптотические тельца, которые фагоцитируют другие клетки. Критический этап внутреннего апоптоза — необратимая пермеабилизация внешних митохондриальных мембран, которая контролируется различными белками семейства BCL2. В результате в цитозоль выходят проапоптотические факторы, которые в норме находятся в межмембранном пространстве митохондрий. Важнейшим из них является белок дыхательной цепи цитохром c. В цитозоле он связывается с белком APAF1 и про-каспазой 9, формируя комплекс, известный как апоптосома. В ней каспаза 9 активируется, формируя димеры, которые сами себя разрезают, и начинает активировать другие каспазы, внося в них разрезы. Каспазы — это протеазы, которые разрушают все белки клетки.
+Внутренний апоптоз запускают разнообразные изменения окружающей среды клетки: отсутствие факторов роста, повреждения ДНК, стресс эндоплазматического ретикулума (ЭПР), активные формы кислорода, нарушения репликации ДНК, дефекты митоза и нарушения функционирования микротрубочек. Клетки, погибающие путём апоптоза, сохраняют целостность плазматической мембраны и некоторую метаболическую активность. Они распадаются на везикулы — апоптотические тельца, которые фагоцитируют другие клетки. Критический этап внутреннего апоптоза — необратимая пермеабилизация внешних митохондриальных мембран, которая контролируется различными белками семейства BCL2. В результате в цитозоль выходят проапоптотические факторы, которые в норме находятся в межмембранном пространстве митохондрий. Важнейшим из них является белок дыхательной цепи цитохром c. В цитозоле он связывается с белком APAF1 и про-каспазой 9, формируя комплекс, известный как апоптосома. В ней каспаза 9 активируется, формируя димеры, которые сами себя разрезают, и начинает активировать другие каспазы, внося в них разрезы. Каспазы — это протеазы, которые разрушают все белки клетки<ref name="r18" />.
 === Внешний апоптоз ===
 {{main|Апоптоз}}
-Внешний апоптоз запускается изменениями в микроокружении клетки. Ключевую роль в запуске внешнего апоптоза играют два типа рецепторов клеточной мембраны: рецепторы смерти, которые активируются при связывании с лигандом, а также рецепторы, которые активируются, когда концентрация их лиганда опускается ниже некоторого значения. К числу рецепторов смерти относятся, например, рецептор FAS и ряд рецепторов суперсемейства факторов некроза опухолей ({{lang-en|tumor necrosis factor, TNF}}). Когда рецептор смерти активируется, у его внутриклеточной части собирается особый многобелковый комплекс — DISC (от {{lang-en|death-inducing silencing complex}}). Он регулирует активацию и функционирование каспазы 8 (или, в некоторых случаях, каспазы 10). Вслед за ней активируются и остальные каспазы, которые разрушают клеточные белки и приводят к её гибели.
+Внешний апоптоз запускается изменениями в микроокружении клетки. Ключевую роль в запуске внешнего апоптоза играют два типа рецепторов клеточной мембраны: рецепторы смерти, которые активируются при связывании с лигандом, а также рецепторы, которые активируются, когда концентрация их лиганда опускается ниже некоторого значения. К числу рецепторов смерти относятся, например, рецептор FAS и ряд рецепторов суперсемейства факторов некроза опухолей ({{lang-en|tumor necrosis factor, TNF}}). Когда рецептор смерти активируется, у его внутриклеточной части собирается особый многобелковый комплекс — DISC (от {{lang-en|death-inducing silencing complex}}). Он регулирует активацию и функционирование каспазы 8 (или, в некоторых случаях, каспазы 10). Вслед за ней активируются и остальные каспазы, которые разрушают клеточные белки и приводят к её гибели<ref name="r18" />.
 === MPT-зависимый некроз ===
-MPT-зависимый некроз начинается при особых изменениях внутриклеточных условий, таких как сильный окислительный стресс и значительное повышение концентрации ионов кальция в цитозоле. Сокращение MPT происходит от {{lang-en|mitochondrial permeability transition}}) — нарушение проницаемости митохондрий, так как при этом виде клеточной гибели внутренняя митохондриальная мембрана становится проницаемой для малых молекул, что приводит к исчезновению электрохимического градиента на ней, осмотическому разрушению обеих митохондриальных мембран и, в конечном счёте, гибели клетки в виде некроза.
+MPT-зависимый некроз начинается при особых изменениях внутриклеточных условий, таких как сильный окислительный стресс и значительное повышение концентрации ионов кальция в цитозоле. Сокращение MPT происходит от {{lang-en|mitochondrial permeability transition}}) — нарушение проницаемости митохондрий, так как при этом виде клеточной гибели внутренняя митохондриальная мембрана становится проницаемой для малых молекул, что приводит к исчезновению электрохимического градиента на ней, осмотическому разрушению обеих митохондриальных мембран и, в конечном счёте, гибели клетки в виде некроза<ref name="r18" />.
 === Некроптоз ===
 {{main|Некроптоз}}
-Некроптоз вызывается различными изменениями во внутренней и внешней среде клетки, которые детектируются особыми рецепторами смерти (например, FAS), рецепторами распознавания патогенов (например, Toll-подобными рецепторами 3 и 4), а также белком ZBP1, связывающимся с Z-ДНК. Морфологически смерть клетки происходит в форме некроза. Критически важную роль в запуске некроптоза играют протеинкиназы RIPK3 и MLKL, которые активируются рецепторами. Некроптоз не только связан с ответом организма на стресс, он обеспечивает гибель дефектных организмов до рождения и участвует в регуляции гомеостаза T-лимфоцитов во взрослом организме.
+Некроптоз вызывается различными изменениями во внутренней и внешней среде клетки, которые детектируются особыми рецепторами смерти (например, FAS), рецепторами распознавания патогенов (например, Toll-подобными рецепторами 3 и 4), а также белком ZBP1, связывающимся с Z-ДНК. Морфологически смерть клетки происходит в форме некроза. Критически важную роль в запуске некроптоза играют протеинкиназы RIPK3 и MLKL, которые активируются рецепторами. Некроптоз не только связан с ответом организма на стресс, он обеспечивает гибель дефектных организмов до рождения и участвует в регуляции гомеостаза T-лимфоцитов во взрослом организме<ref name="r18" />.
 === Ферроптоз ===
 {{main|Ферроптоз}}
-Ферроптозу, как правило, предшествует серьёзное повреждение клеточных липидов в результате образования активных форм кислорода и появления свободных ионов железа в клетке. Морфологически ферроптоз — это некроз, при котором происходят серьёзные повреждения митохондрий: они сжимаются, в них исчезают кристы и разрушается внешняя мембрана. В ферроптозе не задействованы каспазы, компоненты некросомы и белки, осуществляющие аутофагию. При ферроптозе происходит окисление некоторых полиненасыщенных жирных кислот, например, арахидоновой кислоты, и образуются гидропероксиды липидов. Иногда окисление липидов может происходить под действием ферментов липоксигеназ и циклооксигеназ. Им противодействует глутатионпероксидаза 4 (GSH4). Ферроптозу также препятствуют ферростатин-1, липрокстатин-1, а также витамин E, кофермент Q<sub>10</sub> и подобные соединения, которые забирают на себя активные формы кислорода и не дают им взаимодействовать с липидами.
+Ферроптозу, как правило, предшествует серьёзное повреждение клеточных липидов в результате образования активных форм кислорода и появления свободных ионов железа в клетке. Морфологически ферроптоз — это некроз, при котором происходят серьёзные повреждения митохондрий: они сжимаются, в них исчезают кристы и разрушается внешняя мембрана. В ферроптозе не задействованы каспазы, компоненты некросомы и белки, осуществляющие аутофагию. При ферроптозе происходит окисление некоторых полиненасыщенных жирных кислот, например, арахидоновой кислоты, и образуются гидропероксиды липидов. Иногда окисление липидов может происходить под действием ферментов липоксигеназ и циклооксигеназ. Им противодействует глутатионпероксидаза 4 (GSH4). Ферроптозу также препятствуют ферростатин-1, липрокстатин-1, а также витамин E, кофермент Q<sub>10</sub> и подобные соединения, которые забирают на себя активные формы кислорода и не дают им взаимодействовать с липидами<ref name="r18" />.
+=== Пироптоз ===
+{{main|Пироптоз}}
+Пироптоз активируется в ходе реакций врождённого иммунитета. При пироптозе происходит особая конденсация хроматина, отличающаяся от конденсации хроматина при апоптозе. Клетка разбухает, происходит пермеабилизация мембраны. В пироптозе ведущую роль играет провоспалительная каспаза 1, однако в некоторых случаях вместо неё выступают другие каспазы, например, каспаза 3. Пироптоз задействован в развитии многих патологических состояний, например, смертельного септического шока, вызванного бактериальными липополисахаридами. Именно бактериальные липополисахариды, попадающие в цитоплазму клеток организма-хозяина, вероятно, играют ведущую роль в запуске пироптоза<ref name="r18" />.
+=== Партанатоз ===
+Партанатоз — это форма программируемой клеточной гибели, характеризующаяся гиперактивацией поли(АДФ-рибоза)полимеразы 1 (PARP1) — белка, участвующего в клеточном ответе на повреждение ДНК. Однако партанатоз может происходить не только при сильном повреждении ДНК путём алкилирования, но также при окислительном стрессе, гипоксии, гипогликемии или воспалении. Главную роль в гиперактивации PARP1, особенно в нейронах, играют активные формы азота, в том числе оксид азота NO. Гиперактивация PARP1 имеет цитотоксические эффекты, такие как истощение пула NAD<sup>+</sup> и АТФ, что приводит к нарушению биоэнергетического и окислительно-восстановительного равновесия клетки, а также накопление полимеров поли(АДФ-рибозы) и поли(АДФ-рибоз)илированных белков в митохондриях, из-за чего теряется мембранный потенциал и пермеабилизуется внешняя митохондриальная мембрана<ref name="r18" />.
+=== Энтоз ===
+{{main|Энтоз}}
+Энтоз — это форма клеточного каннибализма, которая происходит в здоровых тканях и опухолях млекопитающих. Живая клетка поглощается другой клеткой, не обладающей способностью к фагоцитозу. Часто, но не всегда, поглощённая клетка погибает. Как правило, энтоз запускается, когда эпителиальная клетка теряет контакт с внеклеточным матриксом, хотя для этого могут быть и другие причины: неотрегулированная экспрессия миозинов при формировании межклеточных контактов, различия в механических свойствах соседних клеток и метаболический стресс. У раковых клеток энтоз может запускаться при митозе. Гибель поглощённой клетки не зависит от каспаз и белков BCL2, играющих важнейшую роль в апоптозе. По крайней мере в некоторых случаях гибель происходит в виде особой формы аутофагии<ref name="r18" />.
+=== NETоз ===
+Первоначально эта форма гибели была описана у нейтрофилов, которые, умирая, выбрасывают наружу сеть из волокон, содержащих хроматин и гистоны, связанные с цитозольными белками. Эти волокна были названы {{lang-en|neutrophil extracellulae traps}} (NET), и форма смерти получила название NETоз ({{Lang-en|NETosis}}). Выброс NET может быть вызван микробами, активацией особых рецепторов (например, Toll-подобных). Существенная доля ДНК, входящей в состав этих волокон, имеет митохондриальное, а не ядерное происхождение. NET могут выбрасывать и другие клетки, отличные от нейтрофилов: тучные клетки, эозинофилы и базофилы, причём выброс NET не всегда приводит к гибели клетки. NET не только обладают антимикробным эффектом; показана их роль в таких заболеваниях, как диабет и рак<ref name="r18" />.
+== У бактерий ==
+У бактерий известно несколько форм программируемой клеточной гибели. В условиях стресса (окислительного стресса, воздействия радиации, нехватки питательных веществ, фаговой инфекции) часть клеток погибает на благо колонии. Чаще всего смерть происходит при участии систем токсин—антитоксин различных видов. Бактериофаги, геном которых представлен двуцепочечной ДНК, активируют в заражённых клетках холин—эндолизиновую систему. Маленькие белки холины встраиваются в мембрану, давая возможность выйти наружу эндолизинам. Эндолизины гидролизуют пептидогликан, разрушают клеточную стенку и вызывают лизис клетки. Гибель бактериальных клеток наблюдается на разных этапах развитии колонии и при отсутствии стресса: при споруляции, генетической трансформации, образовании плодовых тел и формировании биоплёнок. Механизмы программируемой клеточной гибели во всех перечисленных случаях различны<ref name="b" />.
 == Примечания ==

Программируемая клеточная гибель: различия между версиями

Версия от 20:09, 28 августа 2018

Содержание

Классификация

Зависимая от лизосом клеточная гибель

Зависимая от аутофагии клеточная гибель

Иммуногенная клеточная гибель

Внутренний апоптоз

Внешний апоптоз

MPT-зависимый некроз

Некроптоз

Ферроптоз

Пироптоз

Партанатоз

Энтоз

NETоз

У бактерий

Примечания

Навигация

Программируемая клеточная гибель: различия между версиями

Версия от 20:09, 28 августа 2018

Классификация

Зависимая от лизосом клеточная гибель

Зависимая от аутофагии клеточная гибель

Иммуногенная клеточная гибель

Внутренний апоптоз

Внешний апоптоз

MPT-зависимый некроз

Некроптоз

Ферроптоз

Пироптоз

Партанатоз

Энтоз

NETоз

У бактерий

Примечания

Навигация

Поиск