Апоптоз как разновидность гибели клеток

Существует два варианта гибели клеток. Гибель, вызванная прямым химическим или механическим повреждением или грубым нарушением условий существования клетки, называют некрозом; его рассмотрение относится к области патологии. Другой вариант гибели клеток является необходимой составляющей существования многоклеточных организмов. Она происходит при поступлении внешних физиологических сигналов или в процессе срабатывания генетической программы клетки [38]. Такую форму гибели называют апоптозом (от греч. — опадание листьев) или программированной гибелью клеток.

Апоптоз и некроз отличаются по морфологическим признакам. Некроз проявляется в нарушении целостности клеточной мембраны с последующим набуханием клетки, лизисом гранул и ядра, неупорядоченной деградацией ДНК. Проявлением апоптоза является сморщивание клетки, уменьшение её размеров, уплотнение наружной и внутриклеточных мембран (при сохранении её целостности) с утратой микроворсинок и формированием вздутий, деполяризацией митохондрий, а также уменьшением размеров, уплотнением и фрагментацией ядра. При этом происходит упорядоченная деградация ДНК: её разрывы локализуются между нуклеосомами (межнуклеосомная деградация), в результате чего образуются фрагменты протяженностью, кратной 180–190 пар оснований (размер нуклеосомы). Существенным изменениям подвергаются митохондрии: важным признаком апоптоза является деполяризация их мембран. От клетки, подвергшейся апоптозу, могут отшнуровываться «апоптотические тельца» — фрагменты ядра, окружённые мембраной. Обычно и клетки, ещё находящиеся в процессе апоптоза, и апоптотические тельца подвергаются фагоцитозу, причём не только «профессиональными» фагоцитами, но и другими окружающими их клетками (например, эпителиоцитами). Развитие некроза происходит практически сразу после действия повреждающего фактора, тогда как апоптоз развивается более медленно (в течение часа и долее).

Таким образом, апоптоз можно определить как активную и относительно медленно развивающуюся форму гибели клетки, которая проявляется в уменьшении её размеров, уплотнении мембран, деполяризации митохондрий и деградации хроматина. Понятие «апоптоз» было введено в 1972 г. J.F.R. Kerr at al. [313], изучавшими различные формы гибели клеток в развивающемся организме, при патологии, действии гормонов.

К самым впечатляющим работам в этой области можно отнести изучение генетического контроля процесса апоптоза у нематоды Саеnorhabditis elegans [283]. Это — чрезвычайно удобный объект для изучения апоптоза, поскольку его уровень в клетках этого червя чрезвычайно стабилен: из 1090 клеток, образующихся в результате 9–10 делений, 131 клетка подвергается апоптозу. Было идентифицировано 14 генов, контролирующих 4 фазы развития апоптоза. Обнаруженные у млекопитающих гомологи некоторых из этих генов также ответственны за развитие апоптоза. Это классическое исследование увенчано Нобелевской премией 2002 года.

Поток исследований апоптоза в настоящее время весьма широк, и полные сведения об этом явлении можно получить в многочисленных обзорах [24, 57, 99, 121, 385, 487, 578]. Наша задача состоит в кратком рассмотрении механизмов и главных разновидностей апоптоза и анализе роли этого процесса в формировании и функционировании иммунной системы.