Апоптоз — програмована клітинна смерть

У багатоклітинних організмів — тварин, рослин i грибів — генетично закладено програма загибелі клітин. Формообразовательные процеси в онтогенезі, позитивна і негативну селекцію Ті В-лимфоцитов у тварин, гіперчутливий відповідь рослин на вторгнення патогена, осінній листопад — лише кілька прикладів запрограмованої клітинної смерті (ПКС). ПКС сприяє збереженню порядку й нормально функціонувати біологічної системи, очищаючи від незатребуваних, хворих, котрі закінчують свій життєвий цикл чи що з’явилися врезультате мутацій потенційно небезпечних клітин. 7 жовтня 2002 р. Нобелівський комітет із фізіології та медицині в Каролінському інституті Стокгольма оголосив про надання премії С. Бреннеру, X.P.Xopвицу і Дж. Салстону «як відкриття у сфері генетичної регуляції розвитку органів прокуратури та запрограмованої смерті клітини». Факт, що онтогенез перебуває під генетичним контролем, навряд чи можна було когось здивувати навіть у давні роки XX в. Такий контроль мав бути, і гроші знайшло його Бреннер Двоє інших «нобелевцев» відкрили «гени смерті». Вже була очевидною, що онтогенез неможливий без ліквідації окремих клітин, ділянок тканин та навіть цілих органів, виникаючих на певних етапах індивідуального розвитку, щоб потім зникнути для формування дорослого організму. Неясно була лише, відбувається така ліквідація у вигляді фагоцитозу чи на якусь іншу, поки що невідомих шляхом. Свої эксперементы вчені проводили на нематоде Caenorhabditis elegans. Этот об'єкт величезні переваги: a) очень мала (завдовжки близько 1 мм) б) прозора в) живе усього кілька тижнів. У цій просто простежити долю кожної із цього її 959 від заплідненої яйцеклітини до дорослої особи. Бреннер використовували мутаген (метилэтансульфонат) і коли одержав мутації, останавливающие розвиток отдельны етапів онтогенезу, і ідентифікував гени, відповідальні них. Салстон звернув увагу, що доросла нематода мусила складатися з 1090кл. а чи не з 959 т. е. 131 кл. гине під час онтогенезу ставши на шлях запрограмованої смерті (апоптозу). Салон ідентифікував перший ген клітинного самогубства — nuc—1, небходимый для деградації ДНК у вмираючій клітині. У ті самі 70-ті Хорвиц продол-ил дослідження Бреннера він «відкрив гени ced-З і ced-4, необхідних клітинного самогубства. Згодом Хорвиц описол також ген ced-9, утримуючий клітину від апоптозу, доки що час, і гроші знайшло відповідні гени у вищих тварин і людини. Апоптоз і некроз — два варіанта клітинної смерті Існує дві відмінні види клітинної смерті в тварин — апоптозу і некрозу. Картина апоптозу у тварин — це перехід фосфатидилсерина з внутрішнього монослоя цитоплазматической мембрани в зовнішнє монослой, зменшення обсягів клітини, морщення цитоплазматической мембрани, конденсація ядра (кариорексис і кариопикноз: кариорексис-маргинация гетерохроматина і освіту кільця із окремих глыбок; пикноз-сжатие ядер), розриви нитки ядерної ДНК і подальший розпад ядра на частини, фрагментація клітини на мембранні везикулы з внутриклеточным вмістом (апоптозные тільця), фагоцитирующиеся макрофагами і клетками-соседями. Така доля осягає клітину, як у ній відбулася мутація, яка можуть призвести до опухолевому розростання тканини, коли стає непотрібної для організму, наприклад, в процесі онтогенетического розвитку чи, стосовно лімфоцитів, на заключних етапах інфекційного процесу, коли організм не потребує подальшої виробленні антитіл [5−7]. Є й інша, патологічна, форма клітинної смерті - некроз. Така смерть осягає клітину, коли Т-киллер своєчасно не розпорядився долею інфікованої клітини, наставивши в шлях апоптозу. Вірус чи іншого паразит, розмноживши у клітині, руйнує її: клітина лизируется, її вміст виливається назовні, в межклеточное простір. Деякі внутрішньоклітинні паразити, включаючи найпростіше Toxoplasma gondii (збудник токсоплазмоза), здатні до придушення апоптозу. Нове покоління буде паразитів рухається в сусідні клітини, завдаючи дедалі більше і більший збитки організму. Починається запальний процес, результатом якої може бути як одужання, і організм гине. Некротическую загибель можуть викликати фізичні чи хімічні ушкодження, наприклад, обмороження чи опік, органічні розчинники, гіпоксія, отруєння, гіпотонічний шок і ін. Наявність або відсутність запалення у тварин використовують як ознака, дозволяє відрізнити апоптоз від некрозу. Некроз характеризується розривом цитоплазматической і внутрішньоклітинних мембран, що зумовлює руйнації органел, вивільненню лизосомальных ферментів і вмісту цитоплазми в межклеточное простір (рис. 1). При апоптозе зберігається цілісність мембран, органели виглядають морфологічно інтактними, а продукти роздрібнення клітини, апоптозные тільця (чи везикулы) є окремі фрагменти, оточені мембраною (рис. 1). [pic] Рис. 1. Зміна ультраструктуры клітин тварин при некрозі і апоптозе. 1 — нормальна клітина, 2 — апоптотическое морщення клітини із заснуванням пузырчатых виростів, 3 — фрагментація клітини із заснуванням апоптотических везикул, 4 — набухання клітини за некрозі, 5 — некротическая дезінтеграція клетки Большинство учених поділяють думку думці, що апоптоз настає внаслідок ензиматичні розпаду хроматина в ядрі клітини, у своїй эндонуклеазы клітини починають розрізати молекулу ДНК із заснуванням моноі олигомеров. Нуклеазной атаці піддаються як эухроматиновые, а й спирализованные ущільнені гетерохроматиновые ділянки ядра. Щоб запустити той процес клітина має зробити ферменти — нуклеазы, а цього, своєю чергою, у клітині відбувається посилення процесів транскрипції (біосинтез РНК) і трансляції (біосинтез білка). Є дані, що інгібітори білкового синтезу — циклогексамид і пуромицин — запобігають энзиматический розпад хроматина і може запобігти чи відстрочити процес апоптозу. На даный момент відомо кілька шляхів для апоптозу. По-перше це ензиматичні перетравлення межнуклеосомных просторів і нарізування фрагментів площею 200 нуклеотидів 2) по-друге це гетерохроматизация хроматина без розрізування ДНК [pic] 1 ЕТАП — Вплив на хроматин ядра нуклеазами і (чи) ферментами конденсації 2 ЕТАП — Освіта фрагментів ДНК і (чи) конденсація хроматина 3 ЕТАП — Резорбція хроматина (кариорексис і карилизис).

Як встановлено интерфазная картина хромосом: За цією уявленням основу надхромосомной організації ядер у эукариот лежить загальне периферичний розподіл интерфазных хромосом поблизу ядерної мембрани з прикріпленням до неї ділянок хромосом, несучих гетерохроматиновые блоки. Місця прикріплення, зазвичай, пов’язані з особливої функціональної активністю тих чи інших ділянок геному. Асоційована з мембраною ДНК має як високий рівень повторюваних послідовностей, ніж переважна більшість ядерної ДНК. Як виявилося, в результаті апоптозу насамперед страждає що ця частина молекули ДНК, яка примикає до ядерної мембране.

Молекулярні механізми апоптозу Апоптоз — многоэтапный процес. Перший етап — прийом сигналу, провісника загибелі у вигляді інформації, котра надходить до клітини ззовні чи виникає в надрах самої клітини. Сигнал сприймається рецептором зазнає аналізу. Далі через рецептори чи його поєднання отриманий сигнал послідовно передається молекулам-посредникам (мессенджерам) різного порядку й в остаточному підсумку сягає ядра, що й відбувається включення програми клітинного самогубства шляхом активації летальних і/або репресії антилетальных генів. Проте існування ПКС (програмована клітинна смерть) в без’ядерних системах (цитопластах — клітинах, позбавлених ядра) показує, що наявність ядра перестав бути обов’язковим для реалізації процесу ]. Що стосується клітинам тварин і людини апоптоз здебільшого пов’язані з протеолитической активацією каскаду каспаз — сімейства еволюційно консервативних цистеиновых протеаз, які специфічно розщеплюють білки після залишків аспарагінової кислоти. За підсумками структурної гомології каспазы поділяються на підродини а) каспазы-1 (каспазы 1, 4, 5), б) каспазы-2 (каспаза-2) й у) каспазы-3 (каспазы 3, 6−10). Цистеиновые протеази, очевидно, беруть участь й у ПКС рослин. Проте апоптоз може бути й без участі каспаз: сверхсинтез белков-промоторов апоптозу Bax і Bak індукує ПКС у присутності інгібіторів каспаз. Унаслідок каспаз відбувається: 1. активация прокаспаз із заснуванням каспаз; 2. расщепление антиапоптозных білків сімейства Bcl-2. Піддається протеолизу інгібітор ДНКазы, відповідальний за фрагментацію ДНК. У нормальних клітинах апоптозная ДНКаза CAD (caspase-activated DNase) утворює неактивний комплекс з ингибитором CAD, обозначаемым ICAD чи. При апоптозе інгібітор ICAD з участю каспаз 3 чи 7 инактивируется, і вільна CAD, викликаючи межнуклеосомальные розриви хроматина, веде до утворення фрагментів ДНК з молекулярної масою, кратної молекулярної масі ДНК в нуклеосомных частинках — 180−200 пар нуклеотидів. Апоптоз може бути без фрагментації ДНК. Виявлено ядерний білок Acinus (apoptotic chromatin condensation inducer in the nucleus), з яких при комбінованому дії каспазы-3 (протеолиз при Asp 1093) і неідентифікованою протеази (протеолиз при Ser 987) утворюється фрагмент Ser 987 — Asp 1093. Цей фрагмент у присутності додаткових неядерних чинників викликає апоптотическую конденсацію хроматина і фрагментацію ядра (кариорексис) без фрагментації ДНК; 3. гидролиз білків ламинов, армирующих ядерну мембрану. Це призводить до конденсації хроматина; 4. разрушение білків, що у регуляції цитоскелета; 5. инактивация і порушення регуляції білків, що у репарації ДНК, сплайсинге мРНК, реплікації ДНК. (((Мішенню каспаз є поли (ADP-рибозо)полимераза (ПАРП). Цей фермент бере участь у репарації ДНК, катализируя поли (ADP-рибозилирование) білків, що з ДНК (див. огляди [3,11]). Донором ADP-рибозы є NAD+. Активність ПАРП зростає у 500 разів, і більше за зв’язуванні з ділянками розриву ДНК. Апоптотическая загибель клітини супроводжується розщепленням ПАРП каспазами. Надмірна активація ПАРП при масованих розривах ДНК, сильно знижуючи зміст внутрішньоклітинного NAD+, веде до придушення гликолиза і митохондриального подиху і викликає загибель клітини за спрощеним варіантом некрозу.)))).

Существует кілька шляхів реалізацію програми ПКС. У тому числі важливе його місце займає шлях, опосередкований фізіологічними индукторами, які реалізується через клітинні рецептори, спеціально призначені для включення програми апоптозу. Цей шлях передачі ПКС схематично можна зобразити так: індуктори ' рецептори ' адаптери ' каспазы першого ешелону ' регулятори ' каспазы другого ешелону. Так, рецептор, обозначаемый Fas, взаємодіючи з відповідним лигандом (лигандом FasL), трансмембранным білком Т-киллера, активується і запускає програму смерті клітини, інфікованої вірусом. Тим самим шляхом при взаємодії з лигандом FasL лежить на поверхні ТН-1- лімфоцитів чи з антитілом до Fas-рецептору гинуть які є непотрібними выздоровевшему організму В-лімфоцити, продуценти антитіл, які мають Fasрецептор. FasL- ліганд, належить до численного сімейству чинника некрозу пухлин TNF. Це сімейство гомотримерных лигандов, крім FasL і TNFa, включає TNFb (лимфотоксин). Fas — член сімейства рецепторів TNF. Усі їх подано трансмембранными білками, які внеклеточными ділянками взаємодіють із тримерами лигандов-индукторов. Взаємодія рецептора і лиганда призводить до освіті кластерів рецепторних молекул і зв’язування їх внутрішньоклітинних ділянок з адаптерами. Адаптер, зв’язавшись з рецептором, входить у взаємодію Космосу з эффекторами, поки що неактивними попередниками протеаз з сімейства каспаз першого ешелону (ініціюючих каспаз). Взаємодія адаптера з рецептором і эффектором здійснюється через гомофильные белок-белковые взаємодії невеликих доменів: DD (death domain — домен смерті), DED (death-effector domain — домен эффектора смерті), CARD (- домен активації і рекрутування каспазы). Усі вони теж мають подібну структуру, містять по шість a-спиральных ділянок. Домени DD (домен смерті) беруть участь у взаємодії рецептора Fas з адаптером FADD (Fasassociated DD-protein). Домени DED беруть участь у взаємодії адаптера FADD з прокаспазами 8 і десяти. [pic] Рис. 2. Залежний від Fas-рецептора апоптоз клетки-мишени при дії цитотоксического Т-лимфоцита (Т-киллера) Найбільш докладно охарактеризована прокаспаза-8, рекрутируемая рецептором Fas через адаптeр FADD. Утворюються агрегати FasL — Fas — FADD — прокаспаза- 8. Такі агрегати, у яких відбувається активація каспаз, названі апоптосомами, апоптозными шаперонами, чи сигнальними комплексами, индуцирующими смерть. Прокаспазы мають незначною протеолитической активністю, складової 1−2% активності зрілої каспазы. Перебуваючи мономерной формі, прокаспазы, концентрація що у клітині незначна, перебувають у латентному стані. Передбачається, що просторове зближення молекул прокaспаз за її агрегації веде до утворення активних каспаз механізмом протеолитического самеі перехресного розщеплення (ауточи транспроцесингу)]. У результаті прокаспазы (молекулярна маса 30−50 кДа) відокремлюється регуляторний N-концевой домен (продомен), а решта молекули поділяється велику (~20 кДа) малу (~10 кДа) субъединицы (рис. 3). Потім відбувається асоціація великий й малої субодиниць. Два гетеродимера утворюють тетрамер з цими двома каталитическими ділянками, діючими незалежно друг від друга. Отже прокаспаза-8 активується і вивільняється в цитоплазму як каспазы-8. Існують інші шляхи активації каспазы-8 — з участю рецепторів TNFR1 і DR3. На етапі активації каспаз першого ешелону життя клітини ще можна зберегти. Існують регулятори, які блокують чи, навпаки, посилюють руйнівне дійство каспаз першого ешелону. До них належать білки Bcl-2 (інгібітори апоптозу: A1, Bcl-2, Bcl-W, Bcl-XL, Brag-1, Mcl-1 і NR13) і Bax (промотори апоптозу: Bad, Bak, Bax, Bcl-XS, Bid, Bik, Bim, Hrk, Mtd). Ці білки еволюційно консервативні: гомолог Bcl-2 виявлено у губок, у яких апоптоз необхідний морфогенезу. Каспаза-8 активує каспазу другого ешелону (эффекторную каспазу): шляхом протеолізу з прокаспазы-3 утворюється каспаза-3, після чого процес, запущений програмою смерті, виявляється необоротним. Каспаза-3 здатна надалі вдаватися до самостійної активації (автокатализу чи автопроцессингу), активує низку інших протеаз сімейства каспаз, активує чинник фрагментації ДНК, веде до необоротному розпаду ДНК на нуклеосомальные фрагменти. Так запускається каскад протеолітичних ферментов, осуществляющих апоптоз.

2.Второй шлях реалізацію програми ПКС. У клітинах, які піддалися впливу індуктора апоптозу, різко знижується мембранний потенціал (Dy)митохондрий. Падіння Dy зумовлено збільшенням проникності внутрішньої мембрани мітохондрій внаслідок освіти гігантських пір. Різноманітні чинники, викликають розкриття пір. До них ставляться виснаження клітин відновлених глутатионом, NAD (P)H, ATP і ADP, освіту активних форм кисню, роз'єднання окисного фосфорелирования протонофорными сполуками, збільшення змісту Ca2+ в цитоплазмі. Освіта пір в мітохондріях можна викликати церамидом, NO, каспазами, амфипатическими пептидами, жирними кислотами. Пори мають діаметр 2,9 нм, дозволяє перетинати мембрану речовин з молекулярної масою 1,5 кДа і від. Наслідком розкриття пори є набухання митохондриального матриксу, розрив зовнішньої мембрани мітохондрій і вивільнення розчинних білків межмембранного обсягу. Серед цих білків — ряд апоптогенных чинників: цитохром з, прокаспазы 2, 3 і 9-те, білок AIF (apoptosis inducing factor), являє собою флавопротеин з молекулярної масою 57 кДа [69]. Освіта гігантських пір перестав бути єдиним механізмом виходу межмембранных білків мітохондрій в цитоплазму. Передбачається, різниця зовнішньої мембрани мітохондрій може бути гиперполяризацией внутрішньої мембрани. Можливий і альтернативний механізм, без розриву мембрани, — розкриття гігантського білкового каналу у самій зовнішньої мембрані, здатного пропускати цитохром сек. і інші білки з межмембранного простору. Высвобождаемый з мітохондрій цитохром з разом із цитоплазматическим чинником APAF-1 (apoptosis protease activating factor-1) бере участь у активації каспазы-9. APAF-1 — білок з молекулярної масою 130 кДа, у якому CARD-домен (caspase activation and recruitment domain) утворює комплекс з прокаспазой- 9 у присутності цитохрома сек. і dATP чи АТР. З положень цих субодиниць збираються жорсткі, симетричні структури, на кшталт віяла чи пропелера .APAF-1 ж виконує функцію арматури, де відбувається аутокаталитический процессинг каспазы-9. Передбачається, у результаті що залежить від гідролізу dATP (чи АТР) конформационного зміни APAF-1 набуває здатність пов’язувати цитохром з (рис. 5). Пов’язавши цитохром з, APAF-1 зазнає подальше конформационное зміна, що сприяє його олигомеризации і яке відкриває доступ CARD-домена APAF-1 для прокаспазы-9, що також містить CARD-домен. Так утворюється конструкція, звана теж апоптосомой, з молекулярної масою > 1,3 млн дальтон, у якої - щонайменше 8 субодиниць APAF-1. Завдяки гомофильному CARD-CARDвзаємодії з APAF-1 в эквимолярном співвідношенні пов’язується прокаспаза- 9, та був прокаспаза-9 пов’язує прокаспазу-3. Просторове зближення молекул прокаспазы-9 на мультимерной арматурі з APAF-1-цитохром-скомплексів, очевидно, призводить до межмолекулярному протеолитическому процессингу прокаспазы-9 із заснуванням активної каспазы-9. Зріла каспаза- 9 потім розщеплює і активує прокаспазу-3. [pic] Флавопротеин AIF, будучи доданим до ізольованим ядрам з клітин HeLa, викликає конденсацію хроматина і фрагментацію ДНК, а при додаванні до ізольованим митохондриям печінки пацюків — вивільнення цитохрома сек. і каспазыAIF є митохондриальным эффектором ПКС у тварин, чинним незалежно від каспаз. Крім розглянутих компонентів, у разі порушення зовнішньої мембрани мітохондрій з межмембранного обсягу виділяється термолабильный чинник, викликає необоротне перетворення ксантиндегидрогеназы в ксантиноксидазу. Ксантиндегидрогеназа каталізує залежне від NAD+ окислювання ксантина до гипоксантина і наступне окислювання гипоксантина до сечовий кислоти. Ксантиноксидаза каталізує самі реакції, але з NAD+, і з О2 в ролі акцептора електронів. У цьому утворюються О2A, Н2О2, та — і інші активні форми кисню (АФК), що руйнують мітохондрії і є потужними индукторами апоптозу. Механізми освіти АФК, звісно, не обмежуються ксантиноксидазной реакцією. Головним джерелом АФК в клітинах є мітохондрії. Різке збільшення АФК відбувається за зростанні мембранного потенціалу до мітохондріях, коли снижено споживання ATP і швидкість дихання лімітується ADP. Цитоплазматическая мембрана макрофагів і нейтрофилов містить О2A — генерирующую NADPHоксидазу. Залежно від шляху, яким здійснюється активація каспаз, розрізняють різні типи клітин [82]. Клітини типу I (зокрема, лінія лимфобластоидных В-клеток SKW і T-клетки лінії Н9) піддаються ПКС по шляху, залежному від апоптозных рецепторів плазматичної мембрани без участі мітохондріальних білків. Клітини типу II (наприклад, лінії Т-клеток Jurkat і ЦЬОМУ) гинуть шляхом апоптозу, залежному від митохондриального цитохрома з. ПКС, викликана химиотерапевтическими сполуками, СФчи йопроміненням, очевидно, пов’язана з апоптозной функцією мітохондрій. Деякі клітини, наприклад, клітини ембріональної нервової системи, включають механізми апоптозу, якщо вони відчувають дефіцит апоптозподавляющих сигналів (званих також чинниками виживання) з інших клітин. Фізіологічний сенс процесу — в елімінації надлишкових нервових клітин, конкуруючих за обмежений фонд чинників виживання. Епітеліальні клітини за відокремлення від внеклеточного матриксу, який виробляє чинники виживання, теж приречені на ПКС. Чинники виживання зв’язуються відповідними цитоплазматическими рецепторами, активуючи синтез придушуючих апоптоз агентів і блокуючи стимулятори апоптозу. Деякі речовини (наприклад, стероидные гормони) надають диференційований ефект різні типи клітин — запобігають апоптоз одних типів клітин та індукують її в інших [2]. ((((Так, за наявності у позаклітковому матриксе чинників зростання PDGF (platelet-derived growth factor — тромбоцитарный чинник економічного зростання) чи NGF (nerve growth factor — чинник економічного зростання нервів) і цитокина интерлейкина-3 (IL- 3) проапоптозный білок Bad не активний. Чинники зростання, зв’язавшись зі своїми рецептором на плазматичної мембрані, викликають активацію цитозольной протеїнкінази У, і катализирующей фосфорилування Bad по Ser-136. IL-3 теж пов’язується зі своїми рецептором на плазматичної мембрані і активує митохондриальную cAMP-зависимую протеинкиназу, А, катализирующую фосфорилування Bad по Ser-112. Будучи фосфорилированным за обома залишкам серина, Bad утворює комплекс з білком 14−3-3, располагающийся в цитоплазмі. Дефіцит чинників розвитку і IL-3 сприймається клітиною як сигнал до апоптозу: відбувається дефосфорилирование Bad, його запровадження у зовнішню мембрану мітохондрій, вихід цитохрома з з мітохондрій й подальша активація каспазы-9 через APAF-1-зависимый механізм.))))) 3. Нерідко ПКС реалізується у результаті комбінованої дії двох шляхів — з участю, і рецепторів плазматичної мембрани, і митохондриального цитохрома з. Так, ушкодження ДНК веде до накопичення в клітині білкового продукту гена р53, котрі можуть зупиняти розподіл клітин і/або індукувати апоптоз Білок р53 є чинником транскрипції, регулюючим активність низки генів. Передбачається, що відповідна реакція на освіту білка р53 залежить від рівня порушення клітинного геному. При помірному порушенні геному відбувається зупинка клітинного розподілу, здійснюється репарація ДНК, та клітинка продовжує свою існування. При надмірному порушенні геному, коли ДНК не піддається репарації, включаються рецепторный і цитохром с-зависимый апоптозные каскади активації каспаз. 4. Також Існує шлях передачі ПКС з участю эндоплазматического ретикулума (ЕР). У ЕР локалізована прокаспаза-12. Порушення внутрішньоклітинного Ca2±гомеостаза добавкою тапсигаргина чи Ca2± ионофорного антибіотика А23 187 веде до апоптозу клітин, викликаного перетворенням прокаспазы-12 в каспазу-12. ЭР-зависимый апоптоз пов’язані з хворобою Альцгеймера. 5. Цитотоксические лімфоцити, Т-киллеры, можуть викликати апоптоз у інфікованих клітин із допомогою білка перфорина. Полимеризуясь, перфорин утворює в цитоплазматической мембрані клетки-мишени трансмембранные канали, якими всередину клітини надходять TNFb, гранзимы (фрагментины) — суміш сериновых протеаз. Істотним компонентом цю суміш є гранзим У — протеолітичний фермент, перетворює прокаспазу-3 в активну каспазу-3. 6. Взаємодія клітин із внеклеточным матриксом здійснюється з допомогою интегринов. Интегрины — велике сімейство гетеродимерных мембранних білків, які беруть участь у адгезії клітин, пов’язуючи внутрішньоклітинний цитоскелет з лигандами внеклеточного матриксу. Порушення адгезії клітин індукує апоптоз. 7. Особливу форму апоптозу перетерплюють еритроцити ссавців. Біогенез еритроцитів з плюрипотентной стовбурової клітини в кістковому мозку включає низку проміжних етапів. На етапі эритробласта ядро виганяється (виштовхується) з клітки і пожирается макрофагом. Альтернативний варіант: кариорексис (деструкція ядра) із заснуванням тілець Жолли та його наступний розпад і лизис всередині клітини. Без’ядерна клітина, звана ретикулоцитом, в подальшому втрачає мітохондрії і рибосоми і перетворюється на еритроцит. Втрату ядра эритробластом можна як особливу форму ядерного апоптозу. З’ясування його механізму дозволило б застосувати її знешкодження пухлинних клітин. Генетичний контроль. Існує дві альтернативні погляду на генетичний контроль апоптозу. Відповідно до першої апоптоз є варіантом реалізації генетичних програм проліферації і диференціювання клітини. Про цьому, зокрема, свідчить що у апоптозе серинтреониновой киназы, чинника транскрипції NF-kB, протоонкогена c-myc та інших регуляторів клітинного циклу. За іншою апоптоз має власну генетичну програму і механізм його реалізації. Програмована смерть рослин. Мало відомо про механізм ПКС рослин. Порівняно з природними индукторами ПКС хімічні і обов’язкові фізичні впливу методично більш привабливі, оскільки викликають синхронний апоптоз з великим виходом загиблих клітин, що полегшує наступний аналіз результатів. Так, апоптоз рослин можна викликати обробкою CN-, менадионом, тепловим впливом. Показано, що NaCN (і менадион) викликає руйнація ядер в епідермальних і устьичных клітинах листя гороху. Устьичные клітини значно сталіший до CN-, ніж епідермальні. Світло прискорює CN.-индуцированноеразрушение ядер в устьичных клітинах. Ефект світла незначний на епідермальних клітинах, які, на відміну устьичных клітин, не містять хлоропластів. Ці дані можуть вказувати щодо можливості участь хлоропластів в CN-- індукованої загибелі устьичных клітин. Антиоксиданти (ионол і вітамін Є) гальмують CN--индуцированное руйнація ядер в епідермальних клітинах. Вітамін Є значною мірою знімає ефект CN- на устьичные клітини. Передбачається, що CN-, ингибируя каталазу і пероксидази, призводить до утворенню відкладень і нагромадженню АФК, индуцирующих апоптоз. Подібно митохондриям, граючим значної ролі в апоптозе тварин, можливо участь хлоропластів в апоптозе рослин. Гіперчутливий у відповідь зараження патогенними збудниками теж супроводжується накопиченням АФК у клітинах рослин. Це пов’язано з придушенням експресії аскорбатпероксидазы і каталази. Трансгенні рослини тютюну, які мають синтез цих ферментів придушений, гиперчувствительны до патогенів: вони ПКС викликається низькими дозами патогенів, які впливають на контрольні рослини [103]. Дія менадиона як індуктора апоптозу, очевидно, також пов’язано з освітою АФК: восстанавливаясь компонентами дихальної ланцюга мітохондрій, менадион спонтанно окислюється О2 в одноэлектронной реакції. Обробка протопластів тютюну менадионом веде до виходу цитохрома з з мітохондрій в цитоплазму, деградації поли (ADP-рибозо)полимеразы (ПАРП), фрагментації ДНК Отже, наявні дані засвідчують спільності механізмів ПКС у тварин і звинувачують растений.

СТАРІННЯ І АПОПТОЗ Відомий американського вченого Л. Хейфлик [2] в Медичному центрі дитячої лікарні Північної Кароліни вперше довів, що природна тривалість життя обумовлена числом митозов, яке можуть зробити клітини даного організму. Він брав шматочки шкіри від ембріона, новонародженого і дорослої людини, розбивав їх у окремі клітини, і культивував у спеціальній живильному середовищі. Виявилося, що різні клітини ембріона можуть учинити близько 50 ділень, потім у них спостерігаються все ознаки апоптотической смерті. У дорослої людини клітини могли зробити не 50 а набагато менше ділень, залежно від його віку обстежуваного пацієнта. Згодом було показано, что механізм старечого апоптозу запускається і бути в ядрі. Нині до пояснень молекулярно-генетичних механізмів старіння організму запропоновано три гипотезы.

1. Перша гіпотеза особливо чітко розвинена у працях професора Ж. Медведєва, і навіть Л. Орджелом з американського Інституту їм. Солка США. Ці дослідники вважають, що старіння це процес накопичення помилок в процесах транскрипції і трансляції і виникненні ферментів з дефектним функціонуванням. У цьому механізми репарації що неспроможні впорається з усе зростаючим кількістю дефектов.

2.Согласно другий гіпотезі, запропонованої також Ж. Медведевым 0,4% інформації котра міститься в ДНК клітинного ядра, використовується клітиною постійно на протязі її життя. З іншого боку, багато гени в молекулі ДНК повторюються, роблячи генетичну інформацію на рівні надлишкової. Ж. Медведєв припустив, що повторювані послідовності зазвичай репресовані, але у разі значного ушкодження активного гена він замінюється однією з ідентичних резервних генів. Надмірність ДНК може, отже, служити гарантією проти внутрішньо властивою схильності системи випадковим молекулярным ушкодженням. Однак поступово весь резерв генів буде вичерпано, й тоді починають виникати патофизиологические зміни, які приведуть загибель клітини. Отже що більше надлишкової ДНК, тим більше тривалість життя цього виду. 3. Третья гіпотеза постулює, що вікові зміни є продовження нормальних генетичних сигналів, регулюючих розвиток тваринного від часу його зачаття до статевого дозрівання. Можливо навіть є «гени старіння «які уповільнюють і навіть закривають біохімічні шляху одна одною призводять до передбачуваним віковим змін. У цьому знижуються функціональні можливості клітин. Старіння організму — це з суті старіння і апоптоз ключових клітин, загибель яких здатна спричинити фізіологію всього организма.