Морфологічні прояви апоптозу
РЕФЕРАТ ПО ДИСЦИПЛІНІ «ЦИТОЛОГІЯ І ГІСТОЛОГІЯ»
«ЯК РЕГУЛЮЄТЬСЯ АПОПТОЗ?»
Виконав: студент 1 курсу напряму
Підготовки «Біологія» групи 811 а
Ушаков Євген Анатолійович
Керівник:викладач дисципліни
«Цитологія та гістологія»
Черенков Іван Анатолійович
Іжевськ, 2016 рік
Зміст
Морфологічні прояви апоптозу. 3-4
Стиснення клітини. 4
Конденсація хроматину. 4-5
Формування в цитоплазмі порожнин та апоптотичних тілець. 5-6
Механізм апоптозу. 6-8
Регулювання апоптозу. 8
Автономний механізм апоптозу. 8-10
Зниження апоптозу. 10
Прискорення апоптозу. 10
Значення апоптозу у розвитку організму та потологічних процесах. 10-11
Апоптоз
В організмі здорової людини клітинний гомеостаз визначається балансом між загибеллю та проліферацією клітин. Апоптоз - програмована клітинна загибель, енергетично залежний, генетично контрольований процес, який запускається специфічними сигналами та позбавляє організм від ослаблених, непотрібних або пошкоджених клітин. Щодня приблизно близько 5% клітин організму піддаються апоптозу, а їх місце займають нові клітини. У процесі апоптозу клітина зникає безвісти протягом 15-120 хвилин.
Апоптоз – це біохімічно специфічний тип загибелі клітини, що характеризується активацією нелізосомних ендогенних ендонуклеаз, які розщеплюють ядерну ДНК на маленькі фрагменти. Морфологічно апоптоз проявляється загибеллю одиничних, безладно розташованих клітин, що супроводжується формуванням округлих, оточених мембраною тілець (“апоптотичні тільця”), які відразу фагоцитуються оточуючими.клітинами.
Це енергозалежний процес, за допомогою якого видаляються небажані та дефектні клітини організму. Він відіграє велику роль у морфогенезі та є механізмом постійного контролю розмірів органів. При зниженні апоптозу відбувається накопичення клітин, приклад – пухлинний ріст. При збільшенні апоптозу спостерігається прогресивне зменшення кількості клітин тканини, приклад - атрофія.
Морфологічні прояви апоптозу
Апоптоз має свої відмітні морфологічні ознаки, як на світлооптичному, і ультраструктурном рівні. При фарбуванні гематоксиліном та еозином апоптоз визначається в поодиноких клітинах або невеликих групах клітин. Апоптотичні клітини виглядають як округлі або овальні скупчення інтенсивно еозинофільної цитоплазми із щільними фрагментами ядерного хроматину. Оскільки стискування клітини та формування апоптотичних тілець відбувається швидко і також швидко вони фагоцитуються, розпадаються або викидаються в просвіт органу, то на гістологічних препаратах він виявляється у випадках його значної виразності. До того ж апоптоз – на відміну від некрозу – ніколи не супроводжується запальною реакцією, що також ускладнює його гістологічне виявлення.
Таблиця 1. Порівняльна характеристика некрозу та апоптозу
| Ознака | Апоптоз | Некроз |
| Індукція | Активується фізіологічними чи патологічними стимулами | Різна залежно від ушкоджуючого фактора |
| Поширеність | Поодинока клітина | Група клітин, тканина |
| Біохімічні зміни | Енергозалежна фрагментація ДНК ендогенними ендонуклеазами. Лізосоми інтактні. | Порушення чи припинення іонного обміну. З лізосомвивільняються ферменти. |
| Розпад ДНК | Внутрішньодерна конденсація з розщепленням на фрагменти | Дифузна локалізація у некротизованій клітині |
| Цілісність клітинної мембрани | Збережено | Порушено |
| Морфологія | Зморщування клітин та фрагментація з формуванням апоптотичних тілець із ущільненим хроматином | Набухання та лізис клітин |
| Запальна відповідь | Ні | Зазвичай є |
| Видалення загиблих клітин | Поглинання (фагоцитоз) сусідніми клітинами | Поглинання (фагоцитоз) нейтрофілами та макрофагами |
Апоптоз - це механізм загибелі клітин, який має низку біохімічних та морфологічних відмінностей від некрозу.
Найчіткіше морфологічні ознаки виявляються при електронній мікроскопії. Для клітини, що піддається апоптозу, характерно (рис 1):
Рис.1. Послідовність ультраструктурних змін при апоптозі (праворуч) та некрозі (ліворуч): 1 – нормальна клітина; 2 – початок апоптозу; 3 – фрагментація апоптотичної клітини; 4 - фагоцитоз апоптотичних тілець оточуючими клітинами; 5 – загибель внутрішньоклітинних структур при некрозі; 6 – руйнування клітинної мембрани.
Стиск клітини
Клітина зменшується у розмірах; цитоплазма ущільнюється; органели, які виглядають відносно нормальними, розташовуються компактніше.
Передбачається, що порушення форми та об'єму клітини відбувається внаслідок активації в апоптотичних клітинах трансглютамінази. Цей фермент викликає прогресивне утворення перехресних зв'язків у цитоплазматичних білках, що призводить до формування своєрідної оболонки під клітинною мембраною, подібно до ороговіючих клітин епітелію.
Конденсаціяхроматину
Це найхарактерніший прояв апоптозу. Хроматин конденсується по периферії, під мембраною ядра, при цьому утворюються чітко окреслені щільні маси різної форми та розмірів. Ядро може розриватися на два або кілька фрагментів.
Механізм конденсації хроматину вивчений досить добре. Він обумовлений розщепленням ядерної ДНК у місцях, що пов'язують окремі нуклеосоми, що призводить до розвитку великої кількості фрагментів, у яких кількість пар основ ділиться на 180-200. При електрофорез фрагменти дають характерну картину сходів. Ця картина відрізняється від такої при некрозі клітин, де довжина фрагментів варіює ДНК. Фрагментація ДНК у нуклеосомах відбувається під дією кальцію чутливої ендонуклеази. Ендонуклеаза в деяких клітинах знаходиться постійно (наприклад, тимоцитах), де вона активується появою в цитоплазмі вільного кальцію, а в інших клітинах синтезується перед початком апоптозу. Однак ще не встановлено, як після розщеплення ДНК ендонуклеазою відбувається конденсація хроматину.