Апоптоз туралы жалпы ұғым, құрылымы, құрылысы

Жоспары:

1. Кіріспе

Апоптоз туралы жалпы ұғым, құрылымы, құрылысы

2. Негізгі бөлім

А) Апоптоздың биологиялық және медициналық  рөлі.

Б) Апоптоздың типтері:ішкі апоптоз, бұйрық бойынша жүретін апоптоз.

В) Апоптозды бақылайтын молекула – генетиқалық механизмдер.

Г) Апоптоздың және некроздың морфологиясы.

3. Қорытынды

1. Кіріспе

Апоптоз туралы түсінік.

«Апоптоз» терминін 1972 ж. Ағылшын ғалымдары J. F. R. Kerr, A.H. Currie ұсынған. Ол екі грек сөзінен тұрады және аударғанда беретін мағынасы «Гүлден күлтежапырақшаларының түсуі». Ал жасушаға келсек, бұл – жасуша өлімінің ерекше түрі, ол бөліктерге бөліну арқылы яғни, («апоптоздық  денешіктер») арқылы жүреді, соңында көрші жасушалардың әр түрлі типтері фагоцит процестеріне қатысады.                                                

«Бағдарламаланған жасуша өлімі» термині – бұл үрдістің қызметтік нұсқасын көрсетеді. Көп жасушалы ағзаның нағыз өмір бөлігін метаморфозбен және оның дамуымен байланыстырады.[Hedgecock E.M. Salston] [E. 1983, Openheim R.W. 1991]. Көпжасушалық ағзаның генетикалық ақпаратында – жануарларда, өсімдіктерде және саңырауқұлақтарда жасуша өлімі программасы бар. Бұл арнайы программа нақты бір жағдайлар кезінде жасуша өліміне әкеледі.Қалыпты жағдайда бұл программа артық түзілген жасушаларды:

«Жұмыссыздарды», сонымен қатар – «қарт жасушаларды» - өлтіреді, жояды. Себебі, олардың қызметі қажет болмағандықтан. Жасуша өлімінің тағы бір маңызды қызметі «мүгедек» және «диссидент» жасушаларын жою, оның құрылым бұзылыстары немесе генетикалық ақпарат қызметі бұзылған жасушалар болып табылады.

Апоптоз - өте қызықты феномен. Бұл термин пайда болғанына көп уақыт өткен жоқ. Жасушаның бөліну процесін бақылау, оның тірі қалу уақытын анықтау үшін қажет.Жасушаның даму жылдамдығын анықтау үшін пролифирация жылдамдығы мен өлу мерзімін салыстырады. Жасушаның көбею компоненттері стимуляция жылдамдығынан және басу жылдамдығына байланысты.

Каскад процестеріне:

• хроматин конденациясы
• ядроның ыдырауы
• плазматиқалық  мембрананың күптенуі.
• жасуша фрагментациясы апоптоз денешіктерінің дискреттігімен байланысты

Жасушаның даму жылдамдығын анықтау үшін пролиферация жылдамдығы мен өлу мерзімін салыстырады. Жасушаның көбеуі компоненттері стимуляция жылдамдығынан және басу жылдамдығына байланысты.

Бұл процесс жасушаның бағдарламаланған өкілі. Апоптозға әкеп соқтыратын процесстер әртүрлі болады. Норма бойынша жасушалардың жойылуы:

• ағза дамыуында
• жасушалардың физиологиялық жаңаруы
• цитокиндер әсерінен пайда болған атрофия вирустық аурулар.

Апоптоз инициациясында молекулаларды процестер қатысады.

1.  екі валенті катионның әсері (Ca(2+) және Zn(2+))

2. апоптоз жасушаларының мембраналарының өзгеруі
3. сигналдық тару жолдары

Әрбір клеткада өзіндік және «гильотинасы» болады. Егерде жасушаның өзінде немесе оның айналасында экстраординарлық шұғыл жағдайлар орын алса, жіп үзіліп гильотин төменгісі жасушаның «ұқыпты» өліміне соқтырады. Бұл «ұқыптылықта» айта кететін нәрсе көрші клеткалар зардапқа ұшырамауы тиіс.

Жалпы айтқанда, ағзадағы жеке клеткалардың өлімі бұрыннан белгілі. Бірақ алғашында бұл құбылыс дегенеративтік құбылыс ретінде қабылданып келді.Яғни бұл процесс терминальдік дифференцировка нәтижесіндегі жасушаның біртіндеп өлімі ретінде қарастырылды. Бұл көзқарастағы басқа тұжырымдар тек «Өмірге қабілетті жасушалар да өлімге ұшырайды» деген басқа тұжырымдар анықталғаннан кейін белгілі болды. Әрине, бұл клеткаларды басқаша қалай сипаттауға болады. Мысалы үшін эмбриогенез барысында өлімге ұшырайтын жасушалар пронефроз немесе саусақ аралық қалқалық клеткаларын келтіруге болады.

Қалай айтқанда да жасушалар өлімге ұшырайды Былайша айтсақ, жасуша өмірін микроқоршаудың жасушаның өмірге қажетті заттармен қамтамасыз ете алмауынан өледі. Мысалы, қореттік заттардың және оттегінің жасуша түсуі төмендейді және ортаның тотығуы тез басталады.

Бұдан басқа көзқарасқа келу үшін мынадай қорытындылар пайда болды. Жасушаның өлімінде негізгі рөльді жасушаның өзі атқарады деген көзқарас пайда болды. Міне осы көзқарастың арқасында апоптоз немесе жасушаның бағдарламаланған өлімі туралы болжамдар қалыптаса бастады.

Сондықтан да апоптоз – бағдарламаланған өлімін анықтайды. Жасушаның бұл өлімінің негізінде арнайы және генетиқалық бағдарламаланған клетка ішілік механизмдер активті рөль атқарады.

Қашан және қандай жағдайда жасушада апоптоздың бағдарламасы іске қосылады. Бұл болжамды екі топқа бөлуге болады:

А) жасушаның өзіндік қанағаттандырарлықсыз жағдайы

Б) жасушаның арнайы рецепторлары арқылы берілетін – арнайы сигнализация.

Яғни бұл жағдайда «жасушаның қанағаттандырарлықсыз жағдайы» орын алады. Жасушаның бұл жағдайын қандай факторлар куәландыруы мүмкін.

А) Бірінші кезекте хромосоманың зақымдануы: ДНҚ-ның көп санды бүлістері.Оның конформациясының бұзылысы жіпшелердің арасындағы тігістер және хромосоманың дұрыс емес сегрегациясы.

Б) Жасуша ішілік мембраның зақымдануы – липидтердің асқын тотығуының нәтижесінде пайда болады.

Ал бұл зақымданулар немен тудырылады? Кең тараған сыртқы факторлардың ішінде: сәулелендірудің әртүрлі түрлері, температуралық өзгерісі. Белгілі химиялық қосылыстар, сондай-ақ ДНҚ құрылымына орналасқан заттар (цисплатин),топоизомиразаның ингибиторлері жатады. Бұлардың барлығы ДНҚ- ның конформациясын бұзады. Эндогенді қосылыстар түзетін – азот оксиді, супер окситтік радикал және басқалар жасушаға қауіпті. Стресстік ситуациялар бұл қосылыстардың түзілуін жылдамдатады. Сондай-ақ әртүрлі зақымданулар жасушаның қоректенуі бұзылғанда дамиды. Келтірілген типтің апоптоздың мысалы ретінде – жас ұлғайған сайын бас миындағы нейрондардың прогрессивті төмендеуі жатады. Апоптоз бас миының бірнеше бөліктерінде интенсивті түрде жүрсе, оған сәйкес келетін ауру дамиды. Жолақты ядроның және қара субстанцияның апоптикалық дегенерациясы Паркинсон ауруына сай келеді. Нейрондар – бөлінбейтін клеткалар. Хромосома құрылымының аномалиясы – хромосоманың репликациясы, конденсациясы және сегрегациясы ретінде көрінуі  мүмкін. Соған сәйкес бөлінудің жоғарлауы апоптоздың мүмкіншілігінің жоғарлатады.Сәулелендіруге жедел түрде реакция беретін жасушалар бар. Ол интенсивті түрде бөлінетін – қан жүйесінің эпителиалдық клеткалар.

Ер және әйелдің жыныс жасушаларын қарастырайық. Бұл клеткаларда эмбриональдық, перинатальдық кезеңде жыныстық жетілуден кейінде- бұл клетка-дың өлімі өте қарқынды болады. Жалпы айтқанда бұл өлімді- қалай түсіндіруге болады. Бұнда «сапасыз» геномдардың клетқалық элиминациясы да орын алмайтынын айта кету керек. Толық пісіп жетілген жыныс клеткаларының адам организімінің қартаюына байланыссыз - әр түрлі түзілістерде түзіледі. Апоптоздың атқаратын қызметі ол дефектісі бар клеткаларды жою болып табылады. Тағы да айта кететіні апоптоз – бөлінетін және бөлінбейтін клеткаларға- ақуыз арқылы жүзеге асырылатын қанағаттандырарлықсыз жағдайдын  әсері.

Бірақ бұл ақуыз – трансрипциондық фактор болып табылады. Ол апоптоздық процестің болашақ гендерін активтейді. Соған сәйкес апоптоз процесі жүру үшін- транскрипция және трансляция қажет.

Егерде клетканың зақымдануы аса жоғары болса- жасуша өлімі бақылаусыз сипатқа ие болып некроз даму қаупін тудырады. Зақымдаушы әсердің сипатымен интенсивтілігіне қарай жасуша өлімінің апоптоздық немесе некроздық жолмен жүруі анықталады.

Биологиялық роль командасы бойынша апоптоз.

Апоптоздың бұл типі сыртқы ортаның негативті сигналы арқылы пайда болады. Ол мембраналық және клеткаішілік рецепторлармен беріледі. Осы жерде айта кететін нәрсе- жасушалық өмірлік қабілеті жоғары, бірақ бүкіл организм тұрғысынан алғанда- ол зиян және оның пайдасы жоқ.

1. Апоптоздың бұл мысалдары онтогенездің бірнеше кезендермен байланысы;

• жәндіктердің метаморфоз барысында қуыршақ клеткалардың өлімі
• пронефроз және басқада ұрық бөлімдерінің (хорда, мезонефральдық және парамезонефральдық канал бөліктері) т.б.

Эмбриогенез сатысындағы редукциясы.

• эмбриональдық морфогенез барысындағы  саусақ аралық жарғағының жоғалуы.

Эмбрионның аяқ бөліктері пайда бола бастағанда милиондаған жаңа клеткалардың пайда болуымен қатар, бұрыңғы милиондаған клеткаларда өлімге ұшырайды.

Эмбриогенез барысындағы жасуша өлімі – «апоптоздың» бағдарламаланған көрінісі. Бірақ бұл мәселе бір қатар күдік тудырады. Ол:

А) Бірінші бұл гоноциттер мен жыныс клеткалардың өлімі. Осы жағдайда бір клетка-дың екінші клетка-ға ауысуы болмайды. Тек үлкен популяциядағы- бір типті клетка-дың кейбіреуі өлімге ұшырап, қалғандыры тірі қалады. Апоптоз «іштен» берілетін бұйрық бойынша жүрмейді. Популяцияда кейбір клеткалар хромосомасы- активті бөліну барысында зақымдалуынан өлімге ұшырайды.

Б) Екінші күдікті жағдай – тура емес остеогенез. Онда алдымен сүйектің шеміршектің аналогы, одан кейін барып шеміршек тіні сүйек тінімен ауысады. Шеміршек тінінің бұзылуына- қоректенуінің бұзылуына себеп болады. Бұның бәрі некроз дамуының алғышартын сиппаттайды.

2. «Апоптоз бұйрық бойынша» тобының мысалдарында иммундық жүйенің жетілуі мен функциясының қалыптасуы маңызды роль атқарады.

- Т және В лимфоциттердің  аутореактивті клондардың жойылуы.

- антиген ұзақ уақыт болмаған  кездегі стимульденген лимфоциттердің  өлімі.

- глюкокортикоидтардың көп бөлінуінің  нәтижесінде лимфоциттердің өлімі.

Глюкокортикоидтардың гидрофобтылығының арқасында – олардың рецепторлары плазмолемада емес цитоплазмада орналасады. Апоптоздың кейбір элементтері Т клетка-дың нысана клеткаларға цитолитиқалық әсер етуі кезінде пайда болады.

Шындығында да осы нысана клетканың Fas рецепторлық ақуызы, ал Т киллердің бетінде – Fas – лиганд болады. С-ақ – Т киллерден бөлінген белок перфорин- нысана клетка-ның плазмолеммасында каналдар түзеді. Осы каналдар арқылы жасушаға протеолитиқалық фермент – гранзим өтеді. Протеолис- апоптоздың маңызды құрамдас бөлігі  болып табылады. Fas- Fas- L өзара әрекеттестегі иммундық жүйеден тыс жерлерде қалыптысады . Олар: ұрық каналшаларының ішкі қабаты және көздің ішкі ортасы. Осы Т лимфоциттер ішкі орталарға енгенде өледі. Мысалы ұрық каналшалары. Пісіп жетілген сперматогенді жасушалардың 4 түрін ажыратады.

1. Сперматагония
2. Сперматоциттер
3. Спематидтер
4. өзіндік сперматозоидтар

Жаңадан туылған балаларда, жыныстық пісіп жетілу  кезеңіне дейін- ұрықтық каналшаларында сперматогония немесе сперматоциттер болады. Бірақ тап осы кезде тимуста және басқа лимфоидты органдарда лимфоциттердің аутореактивті клондарында таңдау, сүзу прогцесі жүреді. Сондықтан да әлі пісіп жетілмеген сперматоцит, сперматид пен сперматозоидтардың белоктары «иммундық жүйеде» өзіндік ретінде саналмайды. Жыныстық пісіп –жетілу кезіндегі ұрықтық каналшаларда сперматогендердің барлық түрлерінің пайда болуынан қалай қорғануға болады.

Екі механизм ойлап табылған.

1-сі Бір шама тұрақты- гематотезтикулярлық барьер. Ең маңызды бөлігі- оның ұстапт тұрушы клетка- дың өсінді-нен түзілген. Бұл өсінділер бір-бірімен қосылып, 2 бөлімді құрайды. Сыртқы бөлімінде- ерте сперматогониялар мен сперматоциттер, ал ішкі бөлімінде- басқа сперматогендік клеткалар болады. Т лимфоциттердің сыртында Fas рецепторлар болады, әр түрлі ұрық клеткаларында- Fas – лиганд болады.

3. «Апоптоз бұйрығы» бойынша  жүретін мысалдар тобына қан  түзуші жасуша-ң барлық түрі  жатады. Әрбір топтадағы клетка-ң  дамуы үшін – цитокиндер қажет, м: колония стимульдеуші фактор. Жасуша фактор-ң біреуі жоқ болғанда – жасуша өлімге ұшырап, апоптоз механизмі басталады.

4.Апоптоздың келесі анық мысал-н  әйел ағзасының репродуктивтік  жүйесінен табуға болады.

-фолликуланы атрезиялайтын жасушалардың өлімі

-сары дене клетка-ң өлімі

-етеккір басталар алдындағы  эндометрийдің функционалдық қабаты  клетка-ң өлімі

-лактация біткеннен кейінгі  сүт безіндегі лактоциттердің  өлімі.

Етеккір кезіндегі эндометрийдің функционалдық қабатының сылуына келсек,бұл жерде 2 фактор:гормондардың төмендеуі және тамырлардың спазманың нәтижесінде қоректенудің бұзылуы. Егер гормональдық фактор апоптоз тудыратьын болса, ал қан айналудың бұзылуы- апоптозбен некроз тудырады.

1. Патологиялық шарттарда апоптоз әртүрлі мысалға ие болады. Ісік некрозының факторы- жасушаларда апоптоз тудырады. Олардың сыртқы бетінде- RI-ФНОа рецепторлары болады. Бұл феномен- ісікке қарсы қорғаныстық- негізгі әдісі болып табылады.

а) Біріншіден бұл әдіс «Жасуша ішілік апоптозға» қарағанда әлдеқайда кең сипатқа ие. Ол клетканың деңгейдегі әртүрлі проблемаларды шеше алады. Бұл проблемалар қатарына: марфогенез, адекватты иммундық қорғаныс және т.б.

б) Екіншіден «Бағдарлама бойынша » бөлінетін, жақын арада бөлінген немесе бөлінуге қабілетті жасушаларды қамтиды. С-да бұл жасуша санын реттейтін негізгі эффективті әдіс болып табылады.

Негізгі фактор «бұйрық бойынша апоптоз».

Апоптоз жіберетін «негативті сигналдың » табиғатына көңіл бөлейік. Осы белгі бойынша екі түрге:

1. Шынында негативті сигнал әсер етуі
2. Негативті сигналдың әсер етпеуі

1 түріне негативті сигнал ретінде  глюкокортикоидтар жатады және  мембрана байланыстырушы Fas- лиганд.

Осы топқа кадгериннан шығатын сигналдар жатады,ол жанаспалы тежелу кезінде пайда болады. Бұл жағдайда аноптогенді акуыздар Р 53 құрамы көбейеді.

Сол себепте бөлініп жатқан жасушалар бір-біріне тығыз орналасады, С- тан олардың бөліну процессі тоқтайды және апоптозға ұшырау мүмкін. Апоптоз функциясына жасушалардын  реттелуі жатады.

2 түрі- оң сигналдың әсер етпеуі. Бұндай жағдайменде біз кездескенбіз:

- отарлау функциясының жоқтығы  қан сүзуші қатарының басты  жасуша-ң жойылуы.

- жыныс гормондарының төмендеуі  эндометридің функционалды қабатының  жасушаларының жойылуына әкеледі. Жасуша бөліне бастаған уақытта, ол өз таянышымен байлыныста болу керек. Бөліну процесс басталу үшін мембрана интегриндарынан сигнал алу керек, сол себептен Р 53 ақуызы төмендейді. Егерде қалыпты жасуша өз таянышымен байланысын үзіп алса, онда интегриннан оң сигналы түсуін қояды. Сол себептен Р 53 ақуызы концентрациясы көбейеді жасуша апоптозға ұшырайды. Сигналдар табиғаты әр түрлі:

- кәдімгі гормоннан 

- жасуша гормонынан

-антигендер

- адгезия Р53 ақуызы апоптоздың  негізгі көрсеткіші.

Апоптоздың және некроздың морфологиясы.

   Биохимия аралық процесстер бір-ден, әртүрлі, екі-ден аяғына дейін белгісіз.

1. Апоптоз динамикасында өз морфологиясы бар, сонымен байланысты төрт               этапты ажыратуға болады (1-2,2-3,3-4)           
2.   А) Хроматин конденсациясы және жасушаларды сығу (1-2 өткен кез).

Ядроның периферияда орналасқан хроматин толық және гомогенді массаға айналады. Цитаплазмада көлемін азайтады, сонд-тан жасуша өз формасын өзгертеді.

Б) Ядроның фрагменттелуі және цитоплазмада апоптоздық денешіктерінің (2-3 –ке өту).

Ядро бірнеше бөлшекке бөлініп кетеді. Клетка-ң формасының өзгеруі, оның контрында терең бұлтиғандардың п\б әкеледі. Сонд-н бөлін-н учаскелер 2 қалаққа ұқсап қалады.

вирустық аурулар

Аяғында екі жасуша фрагменттері бөлініп апоптоз денешік-і п\б.

В) Қоршаған жасушалар арқылы өтетін апоптоз денешік-ң фагоцитозы (3-4 өту кезі)

Апоптоз денешік-ң фагоцитозында тек қана макрофагтар және нейтрофильдер қатыспайды, олармен қоса айналысын-ғы жасушаларда қатысады. Фагоциттерленген денешіктер фаголизосомаларға дейін бұзылады. Босаған орын айналадағы жасушалармен толтырылады, сол арқылы  тіндердің құрылымы сақталады, немесе жаңа құрылымдар п\б.

 
Апоптоз денешік-ң плазмолеммалары арқылы жойылған жасушаның құрамындағысы сыртқа шықпайды сол себептен қабыну реакциясы п\б-майды.

3. Некроз дамуы үшін жасушаның қатты зақымдануы немесе даму шарты өзгеру керек. Бұндай зақымдану кезінде апоптоз дамымайды. Олар өздері зақымданған жасушаның энергетиқалық және пластиқалық ресурс-ң жойылуы.

А) Алғ. Кезеңде плазмолемма ж-е басқа мембраналар зақымдалады. Олардың суға, басқа иондарға өтімділігі жоғарлайды.

Б) Бұл жасушаның ісінуіне әкеледі.Некрозда жасуша көлемі үлкейеді.

В) Лизосомалы мембрананың зақымдануы жасушаның өзін-өзі қорытуына әкеледі.

Г) хроматин морфологиялық проц-ге біраз уақыттан соң қосылады.

Кариолизис проц-н соң хроматин жойылады.

Д) Некроз плазмолеманың ажырауымен аяқталады:

- көрші жасушалар зақымдалады

-қабыну процессі басталады 

Бүкіл некроз процесі бір сағат арасында аяқталады.

Қолданылған әдебиеттер:

1.   Т.А.Муминов, Е.У.Қуандықов

  “ Основы молекулярной биологии”

 Алматы-2007