Пероксисомные заболевания. Пероксисомные болезни реферат

Пероксисомные заболевания — реферат

ПЕРОКСИСОМНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ

Пероксисомные болезни (ПБ) приставляют собой от­крытую в 70-х г г. группу разновидностей патологии об­мена клеточных органелл. К классу патологии клеточных органелл относятся также лнзосомиые и мнтохондриальные болезни.

Пероксисомы представляют собой круглые или овальные органеллы с электронноплотным матриксом, окруженные одной мембраной. Они содержат ферменты, которые используют кислород для окисления различных субстратов, продуцируя перекись водорода. Большинство известных ферментов пероксисом является оксидазами, пероксисомам приписываются как анаболические, так и катаболическне функции. Нарушения этих функций вызывают измене­ния биосинтеза плазмогенов. Плазмогены — это уникаль­ный класс глицеролипидов, содержащих в составе моле­кулы 1,2-ненасыщенный длинноцепочечный спирт, соеди­ненный простой эфирной связью с глицерином фоефолипида, Плазмогены составляют от 5% до 20% фосфолипидов в большинстве клеток млекопитающих, особенно бо­гата ими нервная ткань. Пероксисомная патология мо­жет быть обусловлена изменением синтеза желчных ки­слот и холестерина, нарушением окисления жирных кислот с очень длинными цепями (ЖКОДЦ), жирных ки­слот с разветвленной цепью, дикарбоновых кислот и полиненасыщенных жирных кислот, L -пипеколовой и фитановой кислот.

В отличие от митохондрий пероксисомы не содержат ДНК и должны импортировать составлявшие их белки. Количе­ство, размеры и форма пероксисом варьируют в различных типах клеток. В организме человека наибольшее количество пероксисрм определяется в печени и почках. В других тканях, включая мозг и кожу, пероксисомы малочисленны и меньшего размера.

По крайней мере 17 заболеваний человека связаны с дисфункцией пероксисом, 15 из них имеют неврологическую сим­птоматику. Практически все манифестируют в раннем детском возрасте. Тип наследования большинства ПБ — аутосомно-рецессивный.

Таблица 1

Классификация пероксисомных болезней

1ДГАФ-АТ — дигидроксиацетонфосфат-ацилтрансферраза, 2ДГАФ-синтетаза — дигидроксиацетонфосфат-сннтетаза, 2ТГХК-КоА-оксидаза — тритидрохолеста- новой кислоты коэнзим А оксидаза.

В настоящее время ПБ классифицированы соглас­но биохимическому дефекту (табл. 1).Окончательная классификация ПБ станет возможной после детального молекулярного анализа этой патологии.

К ПБ с комплексным нарушением функций пероксисом относят­ся классический синдром Цельвегера (СЦ), неонатальная адренолейкодистрофия (АЛД), инфантильная форма бо­лезни Рефсума (ИБР), цельвегероподобный синдром. Сте­пень тяжести клинических проявлений при комплексном нарушении функции пероксисом сильно варьирует. Наиболее тяже­ло протекает классический СЦ, самое легкое течение от­мечается при ИБР, а АЛД занимает промежуточное поло­жение. Различия касаются времени манифестации, тя­жести поражения нервной системы и продолжительности жизни. У всех больных с ПБ данной подгруппы отмечает­ся энцефалопатия, ретинопатия или катаракта и нейросенсорное снижение слуха. У больных с ИБР могут отмечать­ся значительные нарушения пищеварительной системы, гепатомегалия, гипохолестеринемия, необходимость кормления через зонд в первые б мес жизни.

У больных с классическим СЦ отмечаются типичные черепно-лицевые дизморфии (брахицефалия, плоский за­тылок, высокий лоб, одутловатое плоское лицо, сглажен­ные надбровные дуги, гипертелоризм, эпикант, монголо­идный разрез глаз, микрогнатия, грубая задержка психомоторного развития, выраженная мышечная гипотония, гипорефлексия, судороги, нистагм, глазные аномалия (катаракта, глаукома, помутнение роговицы), кисты почек, точечная хондродисплазия, гепатомегалия, пороки сердца и головного мозга. Часто встречаются аномалии подовых органов и пороки развития конечностей. Вскоре после ро­ждения появляются судорожные припадки и геморрагиче­ский синдром. Эти больные обычно не живут более 1 года. При большей продолжительности жизни пациенты стар­шего возраста уже не имеют типичных для СЦ черепно- лицевых признаков. Лабораторные исследования при СЦ выявляют отсутствие или снижение числа и уменьшение параметров пероксисом в клетках печени.

Если при СЦ на первый план выступают симптомы, являющиеся следствием нарушенного морфогенеза (лице­вой дизморфизм, нарушение миграции нейронов, почечные кисты), то при АЛД домнпнруют приэнаки дегенерации ЦНС, проявляющиеся демиелинизацией головного мозга.

В единственном описании аутопсии больного с ИБР не отмечено ни аномалий развития коры, ни гетеротопий белого вещества головного мозга нли мозжечка . Характерно более доброкачественное течение, продолжи­тельность жизни 1,5-2 года.

У 2 больных с цельвегероподобным синдромом выявле­ны клинические и биохимические проявления, характер­ные для классического СЦ, однако в отличие от СЦ клет­ки печени у них содержали морфологически нормальные пероксисомы, Появляются сообщения о всё большем количестве больных с « легкими вариантами СЦ».

Комплексные дисфункции пероксисом при всех этих заболеваниях проявляются накоплением метаболитов желчных ки­слот, ЖКОДЦ, пипеколовой и фитановой кислот и вы­раженным нарушением биосинтеза плазмогенов. Помимо этого, у больных с ПБ этой подгруппы может выявляться повышение уровня трансаминаз, связанного билирубина и. некоторых факторов свортывания крови, гипохолестери- немия.

Классическая ризомелическая точечная хондродисплаэия (РТХ) — аутосомно-рецессивпое заболевание, харак­теризующееся отставанием в росте, диспропорциональ­ным укорочением конечностей преимущественно за счет проксимальных отделов (плечевые и бедренные костн), точечной минерализацией костей (из-за нарушенного энхондрального окостенения) на рентгенограммах, множе­ственными контрактурами суставов, микроцефалией. Ли­цо больных плоское с запавшей переносицей, антимонголоидным разрезом глаз; часто наблюдается катаракта, ихтиозоформная дисплазия кожи и алопеция. Рентгенологи­чески выявляются оссификация вентральной и дорсальной части позвонков, исчезающая после 2-летнего возраста, симметричное укорочение и деформация метафизов пле­чевой и бедренной костей. Большинство больных умирает на первом году жизни.

Структура пероксисом при РТХ остается неизменной в фибробластах, в клетках печени может быть уменьшение числа или отсутствие пероксисом, а также увеличение их размеров. Хефлер отмечает 3 нарушения функции пероксисом при классической РТХ: нарушение биосинтеза плазмогена вследствие дефицита ДГАФ и. алкилирующей ДГАФ- синтетазы; нарушение окисления фитановой кислоты; на- рушепие стимуляции зрелой формы тиолаэы пероксисом аналогич­но тому, как это происходит при СЦ, но без накопления ЖКОДЦ. Согласно последним исследованиям, полагают, что при РТХ S-окисление в пероксисомах не нарушено, а клиниче­ская симптоматика обусловлена изменённым транспортом белков в пероксисомах.

Для РТХ, как и для всех ПБ вследствие генерализо­ванных нарушений пероксисом, характерна гетерогенность и отсутствие корреляции между фенотипом и генотипом. Так описан вариант заболевания с отсутствием риэомелического укорочения конечностей при наличии других типичных для РТХ проявлений. При РТХ предполагается воз­можность мутации, по-крайней мере, в 2 различных генах.

Точечная ризомелическая хондродисплазня вследствие изолированного дефицита ДГАФ или алкилирующей ДГАФ-синтетазы относится к ПБ с единичным дефици­том фермента.

Х-сцепленная адренолейкодистрофия (Х-АЛД) — од­на из самых частых ПБ.Основной молекулярный дефект  заключается преимущественно в нарушении транспорта ЖКОДЦ-КоА-синтетаэы. Клиническая симптомати­ка характеризуется выраженной вариабельностью. Форма детского возраста Х-АЛД является наиболее ча­стой и отличается очень тяжелыми проявлениями. Неврологическая симптоматика манифестирует обычно между 5-м и 10-м годами жизни, приводя к вегетативному состоянию (полная обездвиженность, отсутствие речи, слу­ха и зрения, питание через зонд) и смертельному исходу в течение нескольких лет. Ранние симптомы — ухудшение  успеваемости в школе, эмоциональная лабильность, нару­шение концентрации внимания. Затем развиваются нару­шения зрения (сужение нолей, снижение остроты, атрофия зрительных нервов) и слуха, тетрапарез. Судороги обычно появляются па поздней стадии заболевания. Прогрессиру­ющая демиелинизация ЦНС ассоциируется с воспалитель­ными процессами в тканях мозга. Вторая частая форма Х-АЛД — это форма с началом во взрослом возрасте и длительным течением. У больных отмечается прогресси­рующий парапареэ и дисфункция тазовых органов вслед­ствие поражения спинного мозга. При обеих формах Х-АЛД могут выявляться симптомы надпочёчниковой недостаточ­ности, проявляющиеся одновременно, или вслед за невро­логической симптоматикой.

Выделяют также подростковую форму Х-АЛД, цере­бральную форму взрослых, болезнь Аддисона без невро­логических симптомов (но с характерной биохимической картиной Х-АЛД). Различные фенотипические варианты встречаются у больных в пределах одной родословной.

Основной биохимический дефект при Х-АЛД заключа­ется в накоплении ЖКОДЦ вследствие нарушения про­цессов бета-окисления в пероксисомах. Пероксисомы печени микроскопически не из­менены. У женщин — гетерозиготных носительниц гена Х-АЛД — могут развиваться неврологические симптомы, напоминающие хроническое непрогрессирующее пораже­ние спинного мозга.

Псевдонеонатальная АЛД отличается отсутствием дизморфических признаков, ранним началом судорог, вы­раженной задержкой психомоторного раэвнтия. Клиниче­ские проявления аналогичны наблюдаемым при АЛД. Ми­кроскопически пероксисомы клеток печени увеличены; при нормальном уровне желчных и пристановой кислот отмечается изолированное накопление ЖКОДЦ в результате дефици­та ацил-КоА-оксидазы, что демонстрируется иммуноблотинговым анализом. У 2 больных выявлена большая делеция гена ацил-КоА-оксидазы.

Клинические проявления при псевдо-Цельвегера син­дроме включают все типичные клинические и патоморфологические проявления СЦ: лицевые особенности, гете­ротропию нейронов, кисты кортикального слоя почек. Однако в отличие от СЦ пероксисомы гепатоцитов увеличены и представлены в достаточном количестве. Биохимически опре­деляется дефицит тиолазы пероксисом, приводящий к повышению уровня ЖКОДЦ и метаболитов желчных кислот. Больные умирают к концу первого года жизни.

Ди- и тригидроксихолестанемия — форма ПБ с накоп­лением ди- и тригидроксихолестановой кислоты без повы­шения ЖКОДЦ, ассоциированная с пристановой ацидемией. Отмечается клиническая и биохимическая гетерогенность.

У больных с периода новорожденности отмечалась неврологическая симптоматика, задержка психомоторно­го развития, лицевые дизморфии и гепатомегалия, тяже­лая печеночная недостаточность. У некоторых больных клинические проявления отсутствовали до 18 мес., но затем раэвились атаксия, гипотония, арефлексия, нарушение слуха, умеренная умственная отсталость. Гиперпипеколовая ацидемия получила свое название еще до выделения группы ПБ па основании выявляемого у пациентов высокого уровня пипеколовой кислоты. У больных имелось сочетание симптомов генерализованного поражения пероксисом и синдрома Жуберта (изменения печени, нарушения дыхания, дисплазия червя мозжечка). Фенотип больных сходен с таковым при СЦ, погибают в возрасте до 3 лет.

Классическая болезнь Рефсума (болезнь накопления фитановой кислоты) характеризуется пигментным ре­тинитом, периферической полиневропатней, мозжечковой атаксией, высокой концентрацией белка в спинномозговой жидкости. Менее постоянными признаками являются нейросенсорная глухота, аносмня, нхтиоз, аномалия разви­тия скелета и сердца. При классической болезни Рефсума (БР) отсутствуют умственная отсталость, гепатомегалия и дизморфии. Возраст манифестации варьирует от дет­ского до 50 лет. При этом в крови различных тканях организма накапливается фитановая кислота вследствие недостаточности гидроксилазы фитановой кислоты.

Глютаровая ацидурия, тип 3, описана лишь у 1 боль­ной девочки с затруднениями при кормлении, рвотой по­сле приема пищи, задержкой развития с рождения. От­мечалась повышенная экскреция с мочой глютаровой ки­слоты. Предполагают дефицит пероксисомпой глютарат- КоА-оксидаэы.

Гипероксалурия(тип1)- аутосомно-рецессивное заболевание, характеризующееся нефролитиазом и нефрокальцинозом, приводящим к ранней (до 20 лет) почечной недо­статочности. Описаны артриты и атриовентрикулярная блокада. Отмпчается дефицит аланина: глиокесилат-аминотрансферразы.

Акаталазия — аутосомно-рсцессивное заболевание, являющееся следствием нарушения активности каталазы, в частности в эритроцитах. Относительно доброкаче­ственное заболевание, проявляющееся изъязвлением и вос­палением слизистой оболочки ротовой полости.

За исключением Х-АЛД и некоторых случаев тригидроксхолестанемии, все ПБ с неврологической симпто­матикой манифестируют в периоде новорожденности. Сте­пень клинических проявлений тесно коррелирует с возрас­том начала заболевания (табл. 2).

В периоде новорожденности в клинической картине до­минируют выраженная гипотония и черепно-лицевые дизморфии, у больных старше 6 мес — психомоторная за­держка, нарушения зрения и слуха, судороги и затруд­нения при кормлении. Таким больным строго показано полное офтальмологическое обследование, включая элек- троретинограмму. При ПБ часто отмечаются пигмент­ный ретинин, катаракта. Дифференциальный диагноз ПБ и митохондриальной патологии на клиническом уровне может быть крайне затруднен. Существенным отличном ПБ является отсутствие при них метаболического ацидоза и/или лактатной ацедемии.

В таблице 3 перечислены тесты, используемые дл| диагностики ПБ. Биохимический скрининг позволяет выявить только экскрецию пипеколовой кислоты. При 8 Из 15 ПБ с неврологическими проявлениями отмечается накопление ЖКОДЦ, что доказывает необходимость проведения анализа ЖКОДЦ в первую очередь. Обязательны также исследования уровней фитановой кислоты и мета­болитов желчных кислот.

Клинические проявления РТХ и БР столь специфичны, что их диагностика представляет меньшие труд­ности. С целью выяснения не является ли накопление ЖКОДЦ в плазме результатом дефекта синтеза пероксисом или одного из ферментов пероксисомного бетта-окисления, иссле­дуется концентрация плазмогена я иммуноблотинг белков пероксисомного бета-окисления.

Все ПБ могут быть идентифицированы пренатально на материале биоптата хориона или амниотических клеток посредством измерения содержания ЖКОДЦ и/или анализа синтеза плазмогенов. На сего­дняшний день определение гетерозиготного носительства возможно только для Х-АЛД посредством определения концентрации ЖКОДЦ или анализа сцепления молеку­лярного зонда с мутантным локусом.

Таблица 2

Клинические проявления пероксисомных болезней с неврологической симптоматикой в различном возрасте.

Таблица 3

Лабораторная диагностика пероксисомных болезней.

Говоря о лечении ПБ, необходимо отметить, что при БР диетотерапия с низким содержанием фитиновой кисло­ты в комбинации, в ряде случаев, с плазмаферезом сни­жает уровень фитановой кислоты в плазме и приводят к улучшению состояния больного.

При Х-АЛД также пытались нормализовать содержа­ние ЖКОДЦ в плазме с помощью диеты с ограничени­ем ЖКОДЦ и назначения мононенасыщенных жирных ки­слот (олеиновая и эруковая). Однако положительный ре­зультат не был получен до настоящего времени. Также не сделано окончательного заключения об успешности пе­ресадки костного мозга. При ПБ с комплексными дефек­тами пероксисом предпринимались попытки назначения больным гексадеканоевой кислоты.

ПБ служат удобной моделью для изучения патогене­тических механизмов, приводящих к формированию ме­таболических эмбриопатий и/или тяжелых неврологиче­ских нарушений. Изучение механизмов должно проводить­ся комплексно с использованием клинических, биологиче­ских, патоморфологических.и генетических маркеров. Нерешенными для клинициста проблемами остаются взаи­мосвязи между разными фенотипами, различием в вовлечении органов в патологический процесс и тяжестью неврологической дисфункции.

yaneuch.ru

Реферат: Повреждение клетки

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ

Патологическая физиология изучает жизнедеятельность больного организма. Основной задачей ее является изучение наиболее общих закономерностей развития болезни. В системе медицинского образования патологическая физиологи является дисциплиной, связующей биологические науки с клиникой, способствующей формированию врачебного мышления у студентов. Курс патологической физиологии состоит из трех частей: нозологии (учении о болезни), типических патологических процессов и патологической физиологии органов и систем. основным методом патологической физиологии является эксперимент (острый и хронический), в котором на животных моделируются болезни человека или отдельные патологические процессы. В каждом патологическом процессе различают две стороны: собственно патологическую и защитно-приспособительная. Эта закономерность может быть прослежена на любом патологическом процессе.

Для того, чтобы понять сложный специфический процесс болезни, надо начинать его анализ с типовых, неспецифических нарушений, прежде всего, на базовом уровне- уровне клетки. Повреждение клетки является одним из основных механизмов развития многих патологических процессов, возникающих под действием физических, химических и биологических факторов. Являясь отражением собственно патологической стороны болезни, повреждение клеток в тоже время состоит из защитно- компенсаторных механизмов, направленных на ликвидацию как самого патогенного фактора, так и последствий его болезнетворного действия. Интенсивное развитие морфологических, функциональных и биохимических методов исследования позволило раскрыть основные механизмы и закономерности процесса повреждения клетки на субклеточном и молекулярном уровнях и на основе этого проникнуть в сущность патогенеза многих болезней. Это и предопределяет значение данной темы в курсе изучения патологической физиологии.

Лизосомы

Лизосомы - округлые образования до 0,4 мк в диаметре. Это органелы внутриклеточного пищеварения. Лизосомы содержат около 40 гидролитических ферментов: кислую фосфатазу, глюкуронидазу, сульфатазу, рибонуклеазу, коллагеназу и др. Маркером лизосом является кислая фосфатаза. Ферменты лизосом синтезируются в гранулярной эндоплазматической сети. Нормальное функционирование лизосом зависит от состояния мембраны и активности лизосомальных ферментов. К стабилизаторам лизосомальной мембраны относят: кортизон, холестерин, антигистаминные препараты, салицилаты, хлороксин, фенерган, циклический 3,5-АМФ. К стабилизаторам (дестабилизаторам) мембран лизосом относятся гипоксия, витамин Д, концерогенные вещества, фосфолипазы, продукты ПОЛ, нарушения кислотно-щелочного равновесия, белковое голодание, травматические повреждения, оперативные вмешательства, шок.

Морфологические типы лизосом

1. Первичные.

2. Вторичные.

3. Остаточные тельца.

Первичные лизосомы не окружены одноконтурной липопротеиновой мембраной, заполнены мелкозернистым содержимым. Эти лизосомы еще не участвовали в процессах лизиса.

Вторичные лизосомы представлены фаголизосомами и цитолизосомами - фаголизосомы (пищеварительные вакуоли) образуются при слиянии первичных лизосом с пиноцитозными пузырьками и фагосомами - цитолизосомы (аутофагические вакуоли) образуются при слиянии первичных лизосом с разрушенными, отмирающими структурами клетки.

Остаточные тельца (телолизосомы) - лизосомы с непереваренными остатками пищеварительных или аутофагирующих вакуолей. Содержимое телолизосом представлено липопигментами.

Лизосомы участвуют в утилизации фагоцитированного материала посредством гетеро- и аутофагии.

Гетерофагия - захват материала из вне с помощью эндоцитоза (поглощение частиц - фагоцитоз, поглощение растворимых мелких макромолекул

- пиноцитоз). Геторофагия характерна для нейтрофилов и макрофагов. Путем гетерофагоцитоза происходит поглощение бактерий нейтрофилами и удаление апоптозных телец макрофагами.

Аутофагия - процесс удаления разрушенных органелл поврежденной клетки. При этом внутриклеточные органеллы отделяются от цитоплазмы в аутофагические вакуоли, а затем сливаются с первичными лизосомами, образуя аутофаголизосому. Феномен аутофагии выражен в атрофирующихся клетках в результате недостаточного питания или гормональной инволюции.

Липопигменты

К липопигментам относят цитоплазматические гранулы и включения, содержащие белки и труднорастворимые липиды. Липопигменты представлены липофусцином и цероидом.

Липофусцин - гликопротеин, в состав которого входят жиры (фосфолипиды, холестерин, нейтральные жиры, продукты окисления жирных кислот), аминокислоты, ферменты, каротиноиды и флавиновые соединения. Ультраструктурная картина представлена электронно-плотными гранулами, окруженными двойной мембраной, содержащей миелиноподобные структуры.Липофусцин образуется путем аутофагии в паренхиматозных и мерных клетках. Выделяют две стадии развития липофусцина: раннюю и позднюю.

"Ранний" (незрелый) липофусцин представлен в виде пылевидных частиц светло-желтого цвета, расположенных перинуклеарно. Активность лизосомальных ферментов низкая. "Ранний" липофусцин дает положительные реакции на железо, медь, жир, ШИК-реакцию, содержит окислительно-восстановительных ферментов. Незрелый липофусцин располагается вблизи или внутри митохондрий.

"Поздний" (зрелый) липофусцин состоит из коричневых гранул, расположен на периферии клетки. В зрелом пигменте выявляется высокая активность лизосомальных ферментов, снижено содержание железа и жира.

Образование и накопление липофусцина в преклонном возрасте является физиологическим процессом, поэтому липофусцин называли "пигментом старения".

В настоящее время липофусцин относят к разряду клеточных органоидов, содержащих гранулы - цитосомы или каротиносомы. Функция липофусцина - депонирование кислорода. В условиях гипоксии липофусцин обеспечивает процессы окисления, а повышение количества липофусцина в клетке является адаптивным процессом.

Процессы, приводящие к накоплению липофусцина:

1. Увеличение функциональной нагрузки на клетку (гипертрофия миокарда).

2. Отравление.

3. Воздействие лекарственных веществ.

4. Недостаток витамина Е.

5. Кахексия.

6. Гипоксия.

7. Белковое голодание.

Избирательные липофусцинозы:

1. Синдром Дабина-Джонсона - избирательный липофусциноз гепатоцитов.

2. Цероид - липофусциноз нейронов.

Цероид - образуется в макрофагах путем гетерофагии. В отличие от липофусцина в цероиде преобладают липиды. У человека цероид чаще образуется при некрозе тканей.

Наследственные болезни лизосом

К наследственной патологии лизосом, связанной с нарушением их функций относят следующие группы заболеваний:

1. Заболевания, связанные с нарушением мембранных взаимодействий клетки.

2. Лизосомные энзимопатии.

К перовой группе наследственных заболеваний лизосом относят синдром Чедиака-Хигаси. При этом синдроме наблюдается дефект полимеризации микротрубочек, что вызывает замедленное слияние лизосом с фагосомами в лейкоцитах и приводит к появлению крупных аномальных лизосом.

Вторая группа наследственных болезней лизосом, связанных с нарушением их функции представлена лизосомными энзимопатиями. Эти заболевания развиваются в результате первичной генной мутации и проявляются либо полным браком синтеза фермента, либо снижением его биокаталитической продукции метаболизма в результате ферментных дефектов, что послужило основанием включения данных заболеваний в группу болезней накопления (тезауристозов).

Лизосомные энзимопатии представлены различными заболеваниями:

1. Гликогенозы:

- болезнь Помпе (II тип гликогенозов) - дефект кислой мальтазы (лизосомной a - 1,4 - глюкозидазы).

2. YМ2- ганглиозидозы:

- болезнь Тея-Сакса - отсутствие А-гексоаминидазы;

- болезнь Сандхофа - отсутствие А- и В-гексоаминидазы;

- ювенильный ганглиозидоз - неполный блок А - гексоаминидазы.

3. Гепатозы:

- болезнь Дабина-Джонсона (конституциональная гипербилирубинемия).

Синдром Чедиака-Хигаси

Тип наследования - аутосомно-рецессивный. Впервые описан А.Ве- dисz-Cezap в 1943 г. Относится к группе наследственных нарушений функции фагоцитирующих клеток. Клинически может быть заподозрен в первые месяцы и годы жизни при наличии клинической картины, также рецидивов неясной лихорадки, частых инфекций дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта, кожи.

Клинические проявления разнообразны: рецидивирующие инфекции (ОРЗ, бронхиты, пневмония, отит, синуситы, абсцессы). Обычно инфекционные осложнения вызываются микробной флорой (стафилококк, Гр-), реже грибковый. Приблизительно у 1/3 больных выявляются геморрагии, повышение температуры тела при отсутствии инфекции.

У больных отмечается частичный альбинизм волос, кожи, окраски глаз. У них светлая прозрачная кожа с тонкими сухими светлыми волосами пепельного, серебристого или свинцового цвета. Радужная оболочка светлая, на сетчатке - пигментация, отмечается нистагм. Характерен универсальный гипергидроз и светобоязнь.

Если заболевание протекает длительно - то характерны нарушения ЦНС - парезы, нарушения чувствительности, гипо- и арефлексия, мозжечковые нарушения, УО.

У большинства детей до 10 лет возникает острая (торпидная) фаза: повышение температуры, аденопатия, гепатоспленомегалия, геморрагический синдром, - связаны с тромбоцитопенией и нарушением функции нейтрофилов. Большинство детей в эту фазу умирают от геморрагического синдрома или сепсиса. Иначе эту стадию называют стадией акселерации.

Она может наступить в любом возрасте, от новорожденности до пубертата.

Морфологически характеризуется лимфогистиоцитарной инфильтрацией печени, селезенки, лимфоузла, тимуса с явлениями гемофагоцитоза различной выраженности. Необходимо отметить, что при этом синдроме обязательно исследуют спинномозговую жидкость, где также обнаруживается эритрофагия.

Характерная особенность синдрома - наличие гигантских пероксидазоположительных гранул в нейтрофилах, эозинофилах, моноцитах периферической крови и костный мозг, в клетках предшественницах гранулоцитов, которые содержат дегенеративные вакуоли. Гранулы появляются в результате слияния первичных и вторичных лизосом. Несмотря на высокий уровень в них пероксидазы, нарушение слияния с фагосомами препятствует завершению фагоцитоза, так как гигантские лизосомы не способны передавать свои гидролитические ферменты в фагосомы нейтрофилов, содержащих неинтегрированные бактерии. Это предрасполагает к бактериальным инфекциям. При этом заболевании фагоцитарная активность нейтрофилов и меланоцитов нормальные, а хемотаксис и переваривающая способность снижены. Это может привести к тому, что нейтрофилы могут стать "убежищем" для бактерий от антибиотиков и других фагоцитирующих клеток.

Причина неизвестна. Высказывают (White at ab. 1980г) предположение, что патогенез синдрома связан с наличием аномалии мембраны клеток. Поэтому возникает неконтролируемое слияние лизосом, нарушение хемотаксиса нейтрофилов, изменение функции тромбоцитов, снижение естественной киллерной активности лимфоцитов, снижение АЗКЦ. Большая часть клинических проявлений объясняется ненормальным распределением лизососмальных ферментов.

Повреждение клетки характеризуется изменением структурно-химических свойств, метаболизма, структуры и функций клетки, которые ведут к нарушению к ее жизнедеятельности.

Клетка является открытой саморегулирующейся системой. Структура нормальной клетки направлена на осуществление определенного метаболизма, дифференцировку и специализацию. Различные патогенные агенты при воздействии на клетку могут вызвать следующие процессы: адаптацию, повреждение, гибель.

Виды повреждения:

1. Частичное.

2. Полное.

3. Обратимое.

4. Необратимое (смерть).

Существует 2 типа клеточной смерти - некроз и апоптоз.

Причины повреждения

По природе:

1. Физические (колебания температуры, механическая травма, ионизирующая радиация, электрический шок).

2. Химические (яды, лекарственные вещества, факторы окружающей среды).

3. Биологические (инфекционные агенты, иммуннные реакции, генетические нарушения, дисбаланс питания).

По происхождению:

1. Экзогенные и эндогенные.

2. Инфекционные и неинфекционные.

Действие повреждающих факторов может быть прямым и опосредованныем.

Прямое повреждающее воздействие оказывают следующие факторы: яды (цианистый калий), аноксия, очень низкие значения рН, недостаток ионов кальция, ионизирующая радиация. При опосредованном повреждении развиваются вторичные реакции, образуются медиаторы повреждения либо другие вещества - посредники. Часто первичные изменеия при поврждении остаются неизвестными. Характер ответа клетки на повреждление зависит от ее гормонального статуса, характера питания и метаболических потребностей. Реакция клетки на повреждающий агент зависит от типа, продолжительности действия и степени тяжести повреждающего агента (например, глюкоза и поваренная соль в повышенных концентрациях, способны вызвать повреждения клеток путем нарушения электролитного гомеостаза).

Патология клетки является интегративным понятием, включающим патологию клеточных ультраструктур, и компонентов, механизмы струткурно-функциональных нарушений жизнедеятельности клетки, нарушение межклеточных взаимодействий и кооперации клеток при общепатологичсеких процессах.

Механизмы повреждения клетки

1. Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки.

2. Дисбаланс ионов и жидкости в клетки.

3. Нарушение энергентического обеспечения клеточных процессов.

4. Нарушение генетической программы клетки и механимов ее реализации.

5. Расстройства внутриклеточных механизмов регуляции функции клетки.

Патология клеточного ядра

К патологии клеточного ядра относятся следующие состояния:

1. Патология самого ядра (изменения размеров и структуры ядра, формы, количества ядер и ядрышек, появление ядерных включений).

2. Патология ядерной мембраны.

3. Патология митоза.

Изменения структуры ядра

Полиплоидия - увеличение числа хромосом до величины, кратной их нормальному гаплоидному набору (23 хромосомы). Таким образом, при триплоидии общее число хромосом равно 69, при тетраплоидии - 92 и т.д. При полиплоидии процесс репродукции не достигает типичного эндотитоза. Полиплоидия развивается при редуплинации ДНК и отсутсвии спирализации хромосом.

Полипоидные клетки выявляются:

1. В нормально функционирующих органах, тканях и клетках человека: в печени, почках, миокарде, эпидермисе мегакриоцитах, гигантских клетках трофобласта.

2. При старении организма.

3. При репаративной регенерации (печень), при компенсаторной гипертрофии (миокард).

4. При опухолевом росте.

Способы выявления полиплоидии:

1. По размеру ядра.

2. По увеличению количества ДНК в интерфазном ядре.

3. По увеличению числа хромосом в митатической клетке.

Анеуплодия - изменение в виде неполного набора хромосом. При анеуплодии происходит рост или снижение общего числа хромомсом в генотипе организма по отношению к его нормальной величины. При этом изменения не захватывают каждую хромосому в нормальном гиплоидном наборе. Анеуплодия связана с хромосомными мутациями. При анеуплодии может меняться число аутосом и количество половых хромосом. Проявление анеуплодии обнаруживаются злокачественных опухолях.

Микротельца (пероксисомы)

Пероксисомы являются вспомогательной системой окисления в клетке. Изменения микротелец отражают нарушения оксидазно-каталазной активности клеток. При повреждении клетки могут наблюдаться следующие изменения микротелец:

1. Первичные - "пероксисомные болезни".

2. Вторичные - изменение числа и структурных компонентов пероксисом.

Пероксисомные болезни

1. Акаталаземия. Характеризуется резким снижением активности каталазы в печени и других органах. Клинически проявляется изъязвлениями в полости рта.

2. Цереброгепаторенальный синдром Целлвегера. Характеризуется отсутствием пероксисом в гепатоцитах. Нарушен синтез желчных кислот.

3. Системная недостаточность карнитина. Характеризуется выраженным дефицитом карнитина в различных органах и тканях. Клинически проявляется миопатией, нарушением функций печени и головного мозга.

Увеличение числа пероксисом возникает при алкогольной интоксикации. Снижение числа пероксисом наблюдается при гипоксии, воздействие ионизирующего излучения. Разрушение пероксисомного матрикса происходит при перевязки печеночных вен, вирусном гепатите, ишемическом некрозе, гиперлипидемии, гиперхостеринемии, при опухолевом росте.

Реакция непрямой дегрануляции тучных клеток рассматривается как пример повреждения клетки при аллергическом процессе.

Реакция непрямой дегрануляциитучных клеток

(в модификации Л.М.Ишимовой и Л.И.Зеличенко)

Постановка теста предусматривает использование следующих ингредиентов:

1. Сыворотки крови обследуемого больного.

2. Перитонеальных тучных клеток крысы.

3. Специфического (опытного) аллергена растительного или пищевого происхождения, рассматриваемого как фактор сенсибилизации.

4. Заведомо неспецифического (контрольного) аллергена.

Кровь для исследования от больного обычно получают путем протокола кожи пальца или берут из вены, в количестве, необходимом для исследования. На каждый опытных препарат требуется 0,05 мл сыворотки и столько же сыворотки для контроля. Сыворотку получают путем центрифугирования крови в течение 20-30 мин. при 1500 об/мин. В реакции можно использовать как свежую сыворотку, так и сыворотку, сохраняемую при температуре - 200С. Специальные эксперименты показали, что непрямая дегрануляция тучных клеток не происходит в бескомплементарной среде. Так, если в инактированной нагреванием сыворотке без комплемента число дегранулированных клеток не превышало 2% (Л.И.Зеличенко,1969 г.), то при использовании той же сыворотки, но не подвергшейся инактивации, частота дегрануляции достигла 60%. При добавлении к перитонеальным клеткам крысы инактивированной сыворотки, специфического аллергена и комплемента человека реакция полностью восстанавливалась.

При получении перитонеальных тучных клеток крысы (лучше использовать самцов весом 140-200 гр.) животных забивают путем кровопускания из сонной артерии или декапитации, после чего им вводят внутрибрюшинно 6-8 мл. подогретого (370С) раствора Тироде без глюкозы или раствора "Хемоцелл" (ГДР). В продолжение 1-11/2минут производят легкий массаж передней стенки живота и затем по его средней линии делают ножницами послойный разрез длиной 1,5-2 см. Осторожно переворачивают тушку разрезом вниз с тем, чтобы из нее свисали петли кишечника. Подставляют к петлям пробирку, смоченную гепарином. При этом с петель кишечника в пробирку начинает стекать перитонеальная взвесь. Для получения антикоагулирующего эффекта ее осторожно перемешивают и в продолжение всего исследования хранят при 370С.

С целью отделения тучных клеток от остальных клеточных элементов перитонеальной взвеси применяют метод дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы. Сахароза может быть заменена полисахаридом - фиколлом, концентрированным раствором альбумина или другими высокомолекулярными соединениями. Особенность таких растворов состоит в том, что они не стимулируют спонтанную дегрануляцию тучных клеток. Для проверки этого клетки перед каждым новым исследованием просматривают под микроскопом. При обнаружении дегрануляции взвесь тучных клеток бракуют.

При постановке теста используют предметные стекла, предварительно окрашенные 0,3% раствором нейтрального красного, приготовленным на абсолютном спирте. На предметное стекло наносят 0,05 мл исследуемой сыворотки крови 0,05 мл перитонеальной взвеси, полученной от крысы, и 0,05 мл опытного или контрольного аллергена. Смесь накрывают покровным стеклом, края которого промазаны вазелином. Препараты на 10-15 мин помещают в термостат при 370С и затем микроскопируют. Каждому опыту сопутствуют три контроля: 1)взвесь тучных клеток и аллерген; 2)взвесь тучных клеток и исследуемая сыворотка; 3)взвесь тучных клеток, исследуемая сыворотка и неспецифический аллерген, например, один из пищевых аллергенов. Допустимая дегрануляция в контролях не более 10% от числа отсчитанных клеток.

Оценка теста производится путем микроскопии препарата (Х280), в котором просматривается 100 тучных клеток, не соприкасающихся друг с другом. Клетки делятся на 2 категории: нормальные и дегранулированные. Нормальные клетки обычно имеют округлую форму, реже - удлиненную или веретенообразную. Их протоплазма компактно заполнена гранулами малинового цвета. Ядро клетки светлое. Иногда на него накладываются окрашенные гранулы.

Дегрануляция тучных клеток выражается в ослаблении окраски гранул,в цитоплазме обнаруживаются вакуоли. Края клетки могут становиться разбухшими, неровными, с бесцветной "кроной", разрывом и "выходом" гранул. Клетки, потерявшие окраску полностью, имеют вид "медовых сот". Тест считается отрицательным, если число дегранулированных клеток не превышает 10%. Процент дегранулированных тучных клеток определяется путем вычивания наибольшего числа дегранулированных клеток в одном из контролей из результатов подсчета клеток в опытном препарате. Так, если число дегранулированных клеток в опытном препарате составляет 16%, а в одном из контролей доходит до 8%, то конечный результат будет составлять 8%. В этом случае тест учитывается как отрицательный. При резко положительной реакции окончательный результат может превышать 30%. Условно выделяют 3 степени положительной реакции: 1)слабоположительную (+) - от 10 до 29% дегранулированных клеток; 2)положительную (++) - от 20 до 29%; 3) резко положительную (+++) - от 30% и более.

Литература

1. Общая патология человека. Под. ред. Струкова А.И. - М.,Медицина, - 1990. - С.104-209.

2. Патологическая физиология. Под ред. Адо А.Д. Томск.1994. - С.27-44, 50-82.

3. Патологическая физиология. Под ред. Зайко Н.Н.,Киев.1985 .

4. Патофизиология. Курс лекций. Под ред. П.Ф. Литвицкого. М.: "Медицина". - 1995.- С.43-97; 18; 30-38.

5. Патологическая анатомия. Курс лекций. Учеб.пособие. / Под. ред. В.В. Серова, М.А. Пальцева. - М.: Медицина.

superbotanik.net

Пероксисомные болезни

1. Акаталаземия. Характеризуется резким снижением активности каталазы в печени и других органах. Клинически проявляется изъязвлениями в полости рта.

2. Цереброгепаторенальный синдром Целлвегера. Характеризуется отсутствием пероксисом в гепатоцитах. Нарушен синтез желчных кислот.

3. Системная недостаточность карнитина. Характеризуется выраженным дефицитом карнитина в различных органах и тканях. Клинически проявляется миопатией, нарушением функций печени и головного мозга.

Увеличение числа пероксисом возникает при алкогольной интоксикации. Снижение числа пероксисом наблюдается при гипоксии, воздействие ионизирующего излучения. Разрушение пероксисомного матрикса происходит при перевязки печеночных вен, вирусном гепатите, ишемическом некрозе, гиперлипидемии, гиперхостеринемии, при опухолевом росте.

АПОПТОЗ

В организме здорового человека клеточный гомеостаз определяется балансом между гибелью и пролиферацией клеток. Ежедневно, примерно около 5% клеток организма подвергаются апоптозу, а их место занимают новые клетки. В процессе апоптоза клетка исчезает бесследно в течение 15-120 минут.

Апоптоз (греч. аpo — удаление, прекращение; греч. рtosis — падение) — программированная клеточная гибель, энергетически зависимый, генетически контролируемый процесс, который запускается специфическими сигналами и избавляет организм от ослабленных, ненужных или повреждённых клеток и их эффективному удалению из ткани.

Апоптоз — это биохимически специфический тип гибели клетки, характеризующийся активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически апоптоз проявляется гибелью единичных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием округлых, окруженных мембраной телец («апоптотические тельца»), которые фагоцитируются окружающими клетками.

Он играет большую роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля размеров органов. При снижении апоптоза происходит накопление клеток (опухолевый рост). При увеличении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани (атрофия).

Морфологические проявления апоптоза

Апоптоз имеет свои отличительные морфологические признаки. Апоптоз определяется в единичных клетках или небольших группах клеток. Апоптотические клетки выглядят как округлые или овальные скопления интенсивно эозинофильной цитоплазмы с плотными фрагментами ядерного хроматина.

Наиболее четко морфологические признаки выявляются при электронной микроскопии (рис.1)

Рис. 1. — 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.

Для клетки, подвергающейся апоптозу, характерно (рис.1):

© Сжатие клетки. Клетка уменьшается в размерах; цитоплазма уплотняется; органеллы, которые выглядят относительно нормальными, располагаются более компактно.

Предполагается, что нарушение формы и объема клетки происходит в результате активации в апоптотических клетках трансглютаминазы. Этот фермент вызывает прогрессивное образование перекрестных связей в цитоплазматических белках, что приводит к формированию своеобразной оболочки под клеточной мембраной, подобно ороговевающим клеткам эпителия.

© Конденсация хроматина. Это наиболее характерное проявление апоптоза. Хроматин конденсируется по периферии, под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы различной формы и размеров. Ядро же может разрываться на два или несколько фрагментов.

Механизм конденсации хроматина изучен достаточно хорошо. Он обусловлен расщеплением ядерной ДНК в местах, связывающих отдельные нуклеосомы, что приводит к развитию большого количества фрагментов, в которых число пар оснований делится на 180-200. При электрофорезе фрагменты дают характерную картину лестницы. Эта картина отличается от таковой при некрозе клеток, где длина фрагментов ДНК варьирует. Фрагментация ДНК в нуклеосомах происходит под действием кальций чувствительной эндонуклеазы. Эндонуклеаза в некоторых клетках находится постоянно (например, в тимоцитах), где она активируется появлением в цитоплазме свободного кальция, а в других клетках синтезируется перед началом апоптоза. Однако еще не установлено, каким образом после расщепления ДНК эндонуклеазой происходит конденсация хроматина.

© Формирование в цитоплазме полостей и апоптотических телец. В апоптотической клетке первоначально формируются глубокие впячивания поверхности с образованием полостей, что приводит к фрагментации клетки и формированию окруженных мембраной апоптотических телец, состоящих из цитоплазмы и плотно расположенных органелл, с или без фрагментов ядра.

© Фагоцитоз апоптотических клеток или телец осуществляется окружающими здоровыми клетками, или паренхиматозными, или макрофагами. Апоптотические тельца быстро разрушаются в лизосомах, а окружающие клетки либо мигрируют, либо делятся, чтобы заполнить освободившееся после гибели клетки пространство. Фагоцитоз апоптотических телец макрофагами или другими клетками активируется рецепторами на этих клетках: они захватывают и поглощают апоптотические клетки. Один из таких рецепторов на макрофагах – рецептор витронектина, который является β3-интегрином и активирует фагоцитоз апоптотических нейтрофилов.

Таблица 1. Сравнительная характеристика некроза и апоптоза.

Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах:

1. Запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез).

2. Гормонозависимой инволюции органов у взрослых (отторжение эндометрия во время менструального цикла, атрезии фолликулов в яичниках в менопаузе и регрессия молочной железы после прекращения лактации).

3. Возрастной и физиологической инволюции органов (тимус, атрофия мышц при длительном отсутствии нагрузки)

4. Удалении некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции

5. Гибели отдельных клеток в опухолях (в основном при ее регрессии, но также и в активно растущей опухоли).

6. Гибели клеток иммунной системы (В-, и Т-лимфоцитов, после истощения запасов цитокинов, гибели аутореактивных Т-клеток при развитии в тимусе).

7. Патологической атрофии гормонозависимых органов (атрофии предстательной железы после кастрации, истощении лимфоцитов в тимусе при терапии глюкокортикоидами).

8. Гибели клеток, вызванных действием цитотоксических Т-клеток (при отторжении трансплантата, болезни «трансплантат против хозяина»).

9. Повреждение клеток при некоторых вирусных заболеваниях (при вирусном гепатите, когда фрагменты апоптотических клеток обнаруживаются в печени — тельца Каунсильмана).

Регуляция апоптоза

Как уже отмечалось, апоптоз — это генетически контролируемая смерть клетки. В настоящее время выявлено большое число генов, которые кодируют вещества, необходимые для регуляции апоптоза. Многие из этих генов сохранились в ходе эволюции — от круглых червей до насекомых и млекопитающих. Некоторые из них обнаруживаются также в геноме вирусов. Таким образом, основные биохимические процессы апоптоза в разных экспериментальных системах (исследования ведутся на круглых червях и мухах) являются идентичными, поэтому результаты исследований можно прямо переносить на другие системы (например, организм человека).

Воздействие внешних факторов. Апоптоз может регулироваться действием многих внешних факторов, которые ведут к повреждению ДНК. При невосстановимом повреждении ДНК путем апоптоза происходит элиминация потенциально опасных для организма клеток. В данном процессе большую роль играет ген супрессии опухолей р53. К активации апоптоза приводят вирусные инфекции, нарушение регуляции клеточного роста, повреждение клетки и потеря контакта с окружающими или основным веществом ткани. Апоптоз – это защита организма от персистенции поврежденных клеток, которые могут оказаться потенциально опасными для многоклеточного организма.

ü Ингибиторы апоптоза: факторы роста, клеточный матрикс, некоторые интерлейкины (например IL-lβ), для эндокринных желез тропные гормоны, для ряда клеток организма половые гормоны, недостаток тироксина, некоторые вирусные белки;

ü Активаторы апоптоза: недостаток факторов роста, недостаток тропных гормонов, потеря связи с матриксом, глюкокортикоиды, повышенная секреция тироксина, фактор некроза опухоли α, FAS-лиганды, некоторые вирусы, свободные радикалы, ионизирующая радиация.

При воздействии активаторов или отсутствии ингибиторов происходит активация эндогенных протеаз и эндонуклеаз. Это приводит к разрушению цитоскелета, фрагментации ДНК и нарушению функционирования митохондрий. Клетка сморщивается, но клеточная мембрана остается интактной, однако повреждение ее приводит к активации фагоцитоза. Погибшие клетки распадаются на апоптотические тельца. Воспалительная реакция на апоптотические клетки не возникает

Автономный механизм апоптоза. При развитии эмбриона различают три категории автономного апоптоза: морфогенетический, гистогенетический и филогенетический.

Морфогенетический апоптоз участвует в разрушении различных тканевых зачатков: разрушение клеток в межпальцевых промежутках; гибель клеток приводит к разрушению избыточного эпителия при слиянии небных отростков, когда формируется твердое небо; гибель клеток в дорсальной части нервной трубки во время смыкания. Нарушение морфогенетического апоптоза в этих трех локализациях приводят к развитию синдактилии, расщеплению твердого неба и spina bifida.

Гистогенетический апоптознаблюдается при дифференцировке тканей и органов (при гормонзависимой дифференцировке половых органов из тканевых зачатков). Так, у мужчин клетками Сертоли в яичках плода синтезируется гормон, который вызывает регрессию протоков Мюллера (из которых у женщин формируются маточные трубы, матка и верхняя часть влагалища) путем апоптоза.

Филогенетический апоптоз участвует в удалении рудиментарных структур у эмбриона (например, пронефроса).

Все факторы, усиливающие или ослабляющие апоптоз, могут действовать: прямо на механизм гибели клетки, опосредованно, путем влияния на регуляцию транскрипции.

В некоторых случаях влияние этих факторов на апоптоз является решающим (например, при глюкокортикоид-зависимом апоптозе тимоцитов), а в других не имеет особой важности (например, при Fas- и ФНО-зависимом апоптозе).

В процессе регуляции принимает участие большое количество веществ.

Наиболее изученными из них являются белок p53 и белки из семейства bcl-2.

р53 является одним из наиболее мощных регуляторов апоптоза. Активируясь в ответ на самые разные неблагоприятные воздействия (повреждения ДНК, гипоксия, потеря контактов клетки с субстратом, перманентная нерегулируемая стимуляция митогенного сигнала и многие другие), р53 осуществляет на транскрипционном уровне одновременно и активацию гена Bах, и репрессию гена Bс12. Кроме того, р53 повышает экспрессию ряда генов PIG, продукты которых вызывают оксидативный стресс и, как следствие, нарушения проницаемости митохондриальной и ядерной мембран, а также трансактивирует некоторые киллерные рецепторы, в частности Fas и KILLER/DR5. Таким образом, активация р53 дает мощный апоптогенный сигнал, в реализации которого задействованы различные механизмы индукции «казнящих» каспаз. Важно подчеркнуть, что р53-зависимый апоптоз элиминирует из организма не только поврежденные клетки, но и клетки, в которых наблюдается нерегулируемая стимуляция пролиферации, вызываемая, например, конститутивной активацией онкогена МYС и/или транскрипционного фактора E2F. Стабилизация р53 при активации онкогенов связана с индуцируемым E2F повышением транскрипции гена pl9ARF, продукт которого препятствует Мdm2-зависимой деградации р53. Естественно, что инактивирующие мутации р53 или pl9ARF, нарушающие работу этого защитного механизма, будут резко увеличивать вероятность появления постоянно пролиферирующих клеточных клонов, а, следовательно, и вероятность последующего развития из них злокачественных опухолей.

До последнего времени считалось, что нерепарируемые повреждения ДНК приводят клетку к гибели в результате нарушения функций всех биохимических систем из-за невозможности полноценной транскрипции генов, содержащих дефекты в матрице ДНК. Исследования последних лет привели к формированию принципиально новых представлений о механизме гибели клеток, имеющих повреждения ДНК, как о процессе, осуществляемом в соответствии с определенной генетической программой. В индукции этой программы при наличии повреждений в ДНК клетки важная роль принадлежит белку р53. Этот белок с молекулярной массой 53 кД локализован в ядре клетки и является одним из транскрипционных факторов, повышенная экспрессия которого приводит к репрессии ряда генов, регулирующих транскрипцию и причастных к задержке клеток в фазе клеточного цикла G1. При повреждении ДНК под действием ионизирующего излучения или УФ-излучения, ингибиторов топоизомеразы II, гипоксия, потеря контактов клетки с субстратом, перманентная нерегулируемая стимуляция митогенного сигнала и некоторых других воздействиях происходит активация экспрессии гена р53. Блок клеточного цикла в фазах G1 и OF2 до репликации ДНК и митоза, соответственно, делает возможной репарацию поврежденной ДНК и предотвращает тем самым появление мутантных клеток. Если нее активность репарационных систем недостаточна и повреждения ДНК сохраняются, то в таких клетках индуцируется программируемая клеточная гибель, или апоптоз, что приводит к защите организма от присутствия клеток с поврежденной ДНК, т.е. мутантных и способных к злокачественной трансформации.

Так карбоксильный конец белка р53 может неспецифически связываться с концами молекул ДНК и катализировать ренатурацию и перенос нитей. На уровне транскрипции белок р53 трансактивирует гены, участвующие в блокаде клеточного цикла — p2lwari (ингибитор большинства циклинзависимых киназ) и взаимодействует либо с комплексами, определяющи­ми синтез и репарацию ДНК, либо с белками, модулирующими апоптоз (Вах, Fas). Кроме пере­численных механизмов, белок р53 может ингибировать синтез ДНК по независимым от транскрипции механизмам, связыва­ясь с ДНК и предотвращая инициацию репликации или обра­зование репликационной вилки либо образуя комплексы белок — белок с белками, участвующими в синтезе ДНК, репа­рации ДНК и в апоптозе (рис. 2.3).

р53 осуществляет на транскрипционном уровне одновременно и активацию гена Bах, и репрессию гена Bс12. Кроме того, р53 повышает экспрессию ряда генов PIG, продукты которых вызывают оксидативный стресс и, как следствие, нарушения проницаемости митохондриальной и ядерной мембран, а также трансактивирует некоторые киллерные рецепторы, в частности Fas и KILLER/DR5. Таким образом, активация р53 дает мощный апоптогенный сигнал, в реализации которого задействованы различные механизмы индукции «казнящих» каспаз. Важно подчеркнуть, что р53-зависимый апоптоз элиминирует из организма не только поврежденные клетки, но и клетки, в которых наблюдается нерегулируемая стимуляция пролиферации, вызываемая, например, конститутивной активацией онкогена МYС и/или транскрипционного фактора E2F. Стабилизация р53 при активации онкогенов связана с индуцируемым E2F повышением транскрипции гена pl9ARF, продукт которого препятствует Мdm2-зависимой деградации р53. Естественно, что инактивирующие мутации р53 или pl9ARF, нарушающие работу этого защитного механизма, будут резко увеличивать вероятность появления постоянно пролиферирующих клеточных клонов, а, следовательно, и вероятность последующего развития из них злокачественных опухолей.

Таким образом, при действии генотоксических агентов р53 не только увеличивает время репарации ДНК, но также защищает организм от клеток с опасными мутациями. Блокирование процесса апоптоза, происходящее на разных стадиях канцерогенеза, приводит к снижению способности трансформированных клеток активировать программу клеточной гибели, что определяет прогрессию опухолевого заболевания.

Bcl-2 ген впервые был описан как ген, который транслоцируется в клетках фолликулярной лимфомы и ингибирует апоптоз. При дальнейших исследованиях оказалось, что Bcl-2 является мультигеном, который обнаруживается даже у круглых червей. Гомологичные гены были также обнаружены в некоторых вирусах. Все вещества, относящиеся к данному классу, делятся на активаторы и ингибиторы апоптоза.

К ингибиторам относятся: bcl-2, bcl-xL, Mcl-1, bcl-w, аденовирусный E1B 19K, Эпштейн-Барр-вирусный BHRF1.

К активаторам относятся bax, bak, Nbk/Bik1, Bad, bcl-xS.

Члены этого семейства взаимодействуют друг с другом. Одним из уровней регуляции апоптоза является взаимодействие белок-белок. Белки семейства bcl-2 формируют как гомо- так и гетеродимеры. Например, bcl-2-ингибиторы могут образовать димеры bcl-2-активаторами. Таким образом, жизнеспособность клеток зависит от соотношения активаторов и ингибиторов апоптоза. Например, bcl-2 взаимодействует с bax; при преобладании первого жизнеспособность клетки повышается, при избытке второго – уменьшается. К тому же белки семейства bcl-2 могут взаимодействовать с белками, не относящимися к этой системе. Например, bcl-2 может соединятся с R-ras, который активирует апоптоз. Другой белок, Bag-1, усиливает способность bcl-2 ингибировать апоптоз.

В настоящее время принято считать, что гены, участвующие в регуляции роста и развития опухолей (онкогены и гены-супрессоры опухолей), играют регулирующую роль в индукции апоптоза. К ним относятся:

1. Bcl-2 онкоген, который ингибирует апоптоз, вызванный гормонами и цитокинами, что приводит к повышению жизнеспособности клетки;

2. Белок bax формирует димеры bax-bax, которые усиливают действие активаторов апоптоза. Отношение bcl-2 и bax определяет чувствительность клеток к апоптотическим факторам и является «молекулярным переключателем», который определяет, будет ли происходить рост или атрофия ткани.

3. c-myc онкоген, чей белковый продукт может стимулировать либо апоптоз, либо рост клеток (при наличии других сигналов выживания, например, bcl-2).

4. Ген р53, который в норме активирует апоптоз, но при мутации или отсутствии (что обнаружено в некоторых опухолях) повышает выживаемость клеток. Установлено, что р53 необходим для апоптоза при повреждении клетки ионизирующим излучением, однако при апоптозе, вызванном глюкокортикоидами и при старении, он не требуется.

Значение белков-регуляторов апоптоза в развитии организма и патологических процессах

ü Вcl-2 требуется для поддержания жизнеспособности лимфоцитов, меланоцитов, эпителия кишечника и клеток почек во время развития эмбриона.

ü Вcl-x необходим для ингибирования смерти клеток в эмбриогенезе, особенно в нервной системе.

ü Bax необходим для апоптоза тимоцитов и поддержания жизнеспособности сперматозоидов во время их развития.

ü р53 является геном супрессии опухолей, поэтому в эмбриогенезе особой роли не играет, но обязательно необходим для супрессии опухолевого роста.

ü Усиленный синтез белка, кодируемого bcl-2 геном, приводит к подавлению апоптоза и, соответственно, развитию опухолей; данный феномен обнаружен в клетках В-клеточной фолликулярной лимфомы.

ü При лимфопролиферативных заболеваниях и похожей на системную красную волчанку болезни у мышей наблюдается нарушение функции Fas-лиганда или Fas-рецептора.

ü Повышенный синтез Fas-лиганда предупреждает отторжение трансплантата.

ü Апоптоз является частью патологического процесса при инфицировании клетки аденовирусами, бакуловирусами, ВИЧ и вирусами гриппа.

ü Ингибирование апоптоза в клетке-хозяине наблюдается при персистировании инфекции, в латентном периоде, а при усиленной репликации аденовирусов, бакуловирусов, возможно герпесвирусов, вируса Эпштейн-Барра и ВИЧ наблюдается активация апоптоза в клетках иммунной системы, что способствует распространению вируса.

pdnr.ru

Смотрите также

• 
  Патриоты казахстана реферат
• 
  Нанопечатная литография реферат
• 
  Зимушка зима реферат
• 
  Желчегонные средства реферат
• 
  Любительская радиосвязь реферат
• 
  Строительная физика реферат
• 
  Следж хоккей реферат
• 
  Сеченов биография реферат
• 
  Санжар асфендияров реферат
• 
  Архитектурные ордера реферат
• 
  Спортивное сердце реферат