Апоптоз патофизиологиясы

1.

Қарағанды Мемлекеттік Медицина Университеті
Патологиялық физиология кафедрасы
Тақырыбы: “Апоптоз патофизиологиясы”
Орындаған: Умарова А.Г
Шалабаева Э.А
Шакенова Ж.С
203 топ ЖМФ
Тексерген: Иманбаева Г.Н
Қарағанды 2010

2.

Жоспар:
І Кіріспе
Апоптозға жалпы сипаттама.
ІІ Негізгі бөлім
Апоптоздың морфологиясы.
Апоптоздың пайда болу механизмі.
Апоптоз процесінің бағдарлау кезеңдері.
Апоптоз процесіне эндонуклеазалардың әсері.
Бүгінгі таңдағы апоптоз проблеммалары.
ІІІ Қорытынды
ІҮ Қолданылған әдебиеттер

3.

Апоптоз ұғымы XIX ғасырда пайда бола
бастаған. Бірақ 1972 жылы ағылшын ғалымы
F.R.KERR бұл ұғымды іс жүзінде дәлелдеді.
Апоптоз грек тілінен аударғанда «опадение»
деген мағынаны білдіреді. Апоптозды басқа
ұғымдарда «қоңыр күз» ретінде қарастырады.

4.

Апоптоз деп – клетканың бағдарланған, энергияны
қолданумен өтетін, клетка өлімінің белсенді процессі.
Бұл клеткалы өлімнің ерекше түрі. Табиғат клетканы
қорғану мен репарация механизмдерімен ғана емес,
сонымен бірге өзін - өзі өлтіру немесе суицид механизмімен де
қамдандырды. Клетка ескіруі катабиозға («ката» -төмен,
«био» -өмір) және клетканың өліміне алып келеді.
Клетка өлімі - бұл тіршілік әрекеті құбылысының
жаңадан кері айналмайтын өсуге, көбеюге
қабілетін жоғалтқан тоқтауы.

5.

Клеткаларда өмір сүру ұзақтығы әртүрлі болады.
Ұзақ өмір сүретін клеткалар бар, олар ерекше қызмет
атқара отырып ағза өмірінің соңына дейін болады. Басқа
клеткалар, белгілі міндетті орындауда пайда болады.
Мысалы: метаморфоз кезінде, ит балық желбезектері
мен құйрығын жоғалтады. Бұл мүшелер клеткаларының
өмір сүру ұзақтығы белгіленіп бағдарланған.
Осындай
клеткалардың
жойылуына
арнайы
генетикалы бағдарланған жасушаішілік механизмдер
белсенді роль атқарады.

6.

Апоптозда цитоплазманың клеткасы тығыздалады,
хроматин конденсацияланады,ядро пикнозға ұшырайды.
ДНҚ тарқауы жеке нуклеосомды фрагменттерге
нуклеотидті ажыратумен ДНҚ - ның әр түрлі ұзын
фрагментерінің пайда болуына әкеледі. Апоптоздың
соңғы стадиясында фрагментация жасушалары өзін - өзі
апоптоздық дене деп аталатын қалыптасуы жасуша
фрагменттерімен мембрана қоршалған, органеллалардың
қалдықтары, цитолемма, цитоплазма, хроматин. Жасуша
апоптозға енген және апоптоздық дене фагоцитоздалады
макрофактармен және гранулациттермен. Фагоцитоз
жергілікті қабынумен жалғаспайды.

7.

Агенттер
(апоптоз тудырушы)
Трансмембраналық
Теріс
Жетіспеушілік:
-Өсу факторы
-Цитокиндер
-Гормондар
Оң
-некроз
факторы
-ісіктер
-молекула
CD 95L
Клеткаішілік
Аралас
Физико-химиялық
фактор
Вирус
+митоген -Ar
+Ar-митоген
Ацидоз
Бос радикалды жиналуы
Температураның
жоғарылауы
-Генатропты
-Нейротропты
Клетка геномы
Клетка енетін
гормондар
-Гликокортикоид
-Минералокортикоид
-Тиреоидты

8.

Апоптоздың даму кезеңі:
1) Хроматин конденсациясы және клетканың
сығылысуы
2) Ядро және цитоплазманың
фрагментациясы
3) Апоптоздық денешіктерді қоршайтын
клеткалар фагоцитозы

9.

Хроматин конденсациясы және клетканың сығылысуы
(цитоплазма конденсациясы салдарынан).Хроматин ядроның шетінде
тығыз гомогенді масса түрінде орналасады. Бұл кезде цитоплазма
көлемі кішірейіп, клетканың жалпы құрылымы өзгереді.
2. Ядро және цитоплазманың фрагментациясы, яғни апоптозды
денешіктің пайда болуы, ядро қабықшасымен қоршалған және тығыз
хроматин фрагменттерге ыдырайды.Клеткада терең өсінділер болады,
қалақтар пайда болады, олар біртіндеп үзіледі және оларды апоптозды
денелер деп атайды. Оларда ядролы фрагменттер немесе цитоплазма
бөліктері болуы мүмкін.
3. Апоптоздық денешіктерді қоршайтын клеткалар фагоцитозы.
Апоптоздық денешіктердің фагоциттоздауға фагоциттер ғана емес,
және де қоршайтын барлық клеткалар да қабілетті. Клеткалар
апоптозды денені плазмолеммалар үстінің өзгеруі бойынша тани
алады.
Апоптозды денешік дегеніміз - клеткадағы орналасқан терең
өсінділердің үзілуі нәтижесінде түзілген құрылым.
Соңғы жылдары апоптозды денеде ядро фрагменті мен цитоплазма
бөлімі кезектесіп отырады.
1.

10.

Апоптоздың некроздан айырмашылығы
Апоптоздың некроздан 3 айырмашылығы
бойынша ерекшеленеді:
а) апоптоздың бағдарланып өлуі.
б) апоптоздың бағдарлануын
информациялық сигнал жібереді.
в) апоптоз – энергияға тәуелді және РНК
синтезі мен белокты талап етеді.

11.

Апоптоз программасының іске асыруы
Инициаторлар(«стимулятор») апоптоз
Ретпен іске асыру
Тура іске асыру
Клетка геномы
Бейімдеуші
белок
Гранзим
Цитохром С
Апоптоз генінің
экспрессиясы
Апоптоздың белокпромоторы
Эффекторлық каспаз эндонуклеаза
Репрессия:
антиапоптоз
Апоптоз белокингибиторы

12.

Апоптоздың механизмін төрт кезеңде
көруге болады:
Инициация
Бағдарлау
Өлген жасушалардың жойылуы
Жасуша бейімделуі

13.

Инициация – бағдарламаның анықталуы, өлген жасушалардың жойылуы. Бұл
кезеңдерде ақпарат жасуша рецепторланады. Патогенді агент хабаршы болуы да
мүмкін немесе хабардың
генерациясы жасушада алынады оны жасушаішілік
бақылаушы структураға және молекулаға өткізеді. Иницирлеуші апоптоз
трансмембраналық және жасушаішілік болуы мүмкін. Трансмембраналық хабар теріс,
оң және аралас болып бөлінеді.
Теріс хабар болмайды және жасушадағы өсу факторын тоқтатуына қатысады.
Жасушаның бөлінуін реттейді, сонымен қоса гормондарды, жасуша дамуын реттейді.
Оң хабар қорытындысында апоптоз бағдарламасын қосады. Сонымен
байланысқан ФНО (FasL) оның мембрана рецепторларының CD95 (Fas) жасуша өлімі
бағдарламасын қосады.
Араласқан хабар бірінші және екінші топтың хабарларының комбинациясы болып
табылады.
Сонымен,
лимфоциттер
апоптозға
ұшырауы
мутагенімен
простимульденеді, бірақ бөтен антигенмен қатынаспайды. Антиген әсерлескен
лимфоциттер өледі. Мысалы: мутагенмен немесе HLA – дан басқа хабар алмайды.
Жасушаішілік апоптоз арасында тіркелген H+ липиттердің бос радикалдары мен басқа
заттар, жоғары температурада жасушаішілік вирус және гормондар ядро рецепторлары
арқылы іске асады. Мысалы: глюкокортикоидтар.

14.

Бағдарлау кезеңдері: бақылау және интеграция апоптоз процесі кезінде
іске асады. Бұл кезеңде маманданған ақуыздар ақпаратты растайды,
апоптоздық жолмен атқарылатын бағдарламаны белсендендіреді, оның
эффекторы цистеинді протеаза каспаза және эндонуклеоаза болып табылады,
болмаса летальді хабарды патенциялды түрде тоқтатады.
Бағдарламаның іске асырылу жолдары:
1)каспаза және эндонуклеоаза тура белсенуі арқылы
2)каспаза және эндонуклеоазаларға ген арқылы хабардың берілуі.
Хабардың тура берілуі биімделген ақуыздар мен гранзин және
цитохромС пен атқарылады:
1)Биімделген ақуыз.Мысалы:каспаза-8 түрінде биімделген ақуыздар
шығады.Осылайша өзінің қызметін цитогендер, Т лимфоциттер,киллерлер
басқа бөтен жасушаларға қатысты ФНОжәне басқа лигандалар СД95
атқарады.
2)ЦитохромС. Митохондриядан бөлінеді,цитохромС Apaf-1 ақуызымен бірге
каспаза-9 каспаза эффекторы комплексін белсендіреді.Каспаза-8 және
каспаза-9 белсендіретін эффекторлы каспаза ақуыз протеолизіне қатысады.

15.

Бағдарламаның іске асуының кезеңдері:
Апоптоз бағдарламасының орындалуының
кезеңі(атқарылатын,эффекторлы) жасушаның өзіндік
өлуінен тұрады, проталиттік және нуклеотиттік
каскадтың белсенуімен өтеді. Бұл процестің
орындаушылары жасуша болады. Ca,Mg тәуелді
эндонуклеазалар нуклеин қышқылының ыдырауын
катализдейді және каспаза эффекторын әртүрлі
ақуыздардың таралуын арттырады. Соның қатарында
ақуыз цитоплазмасы, жасушасы, ядро, ақуыз реттеушісі
және ферменттер.
Ақуыз бұзылуының салдарынан және храматин
апоптоз процесінде жасушаны диструкцияға әкеледі.
Одан ферменттер бөлінеді. Органеллалардың
қалдықтары, цитоплазма, хроматин және цитолемма
апоптоздық денешіктен тұрады.

16.

Өлген жасушалардың жойылу кезеңдері:
Апоптоздық денешік үстінде легандалар
эксрпессирленеді, олар фагациттеуші жасуша
рецепторы бірігеді.Фагациттер тез табылады,
жұтады және апоптозды денешікті бұзады.
Жасуша бұзылуы салдарынан жасуша аралық
кеңістікке түспейді, апоптоз кезінде қабыну
реакциясы болмайды. Осы белгі апоптоздың
некроздан
айырмашылығын көрсетеді,
сонымен қабыну дамуымен жүреді.

17.

Жасуша бейімделуі:
Жасушаға патогенді фактор әсер еткенде әртүрлі
реакциялардың және процестердің белсенуімен
жүреді,зақымдалу деңгейінің кішіреюі немесе
қартаюға бағытталған және оның соңында
жасушаның зақымдануға төзімділігін арттырады.
Бұл
процестердің
бірігуі
жасушалардың
бейімделуіне әкеледі және өзгерген жағдайға оның
өмір
сүруін
арттырады.
Бұл
жағдайды
дәрігерлердің міндеті жасуша құрамын стимульдеу
болып табылады.

18.

Ішкі апоптоз механизміне жатады:
1) хромасоманың әр түрлі зақымдалуы,яғни ДНК молекуласының
бөліктері үзіліп, ДНҚ - шынжырының қайта тігілуі.
2) мембранада орналасқан липидтердің асқын тотығуы. Бұл
кезде алғашқы екінші және соңғы өнімдердің өзгеруіне
байланысты мембрана ішіндегі зақымдалу жетіледі. Липидтердің асқын
тотығуының зақымдалуы сыртқы орта факторына тәуелді жүреді.
Бұл факторға физикалық, яғни сәулелену ионды және электромагнитті
температураның өзгеруі, химиялық әр түрлі күрделі органикалық қосылыстар,
азот оксиді және тағы басқа радикалдық қосылыстармен.
Сонымен бірге соңғы жылдары физика- химиялық фактордың кешенді әсері,
яғни электро магнитті сәуле және симметриялы емес гидролизін.
Клетка, клеткааралық ағза денгейінде липидтердің асқын тотығын ақуыз
модификациясын оксид азотын қалыпты жағдайда өзгеріп, әр түрлі
патологиялық процестердің жетілуіне себебін тигізеді. Сонымен бірге
стреске ұшырған клеткалар өздерінің метоболиттік процестерін өзгертіп,
клетка өліміне ұшыратады. Мысалы: адам баласының жасы үлкейген
сайын бас миындағы нейрондардың саны азайып отырады. Нәтижесінде апоптоз
пайда болады. Апоптоз - мұндай жағдайда Паркинсон ауруын туғызады.
Сонымен, апоптоз дефекті клеткаларды жоюға бағытталған.

19.

Апоптоз бағдарламасы келесі
жағдайларда жіберілуі мүмкін:
1) Клетканың халі нашарлағанда немесе –
«іштей апоптоз».
2) «Негативті сигнализация» сырттан, ол
клетка рецепторлары арқылы беріледі
немесе - «апоптоз - команда бойынша».
Осыған байланысты апоптоз іштей және
апоптоз командасы болып екіге бөлінеді.

20.

Апоптоздың команда бойынша іске қосылуы:
1 Бұндай апоптоз онтогенез механизмімен байланысты:
А. Жәндіктердің метаморфоз кезіндегі қуыршақ клеткасының жойылуы.
Б. Эмбриогенездегі хорданың(омыртқа)жануарларда немесе
сүтқоректілерде хорда омыртқасына бастау береді.
В. Уылдырық шашқаннан кейінгі горбуша балығы мүшелерінің жылдам
инволюциясы, өліммен аяқталады.
2 Иммунды жүйелердің пайда болуы және жұмысымен байланысы.
3 Барлық қатардағы лимфоидты қан түзуші клеткалардың дамуы.
4 Мұндай клетканың дамуы үшін кейбір цитокиндер қажет болады.
5 Аналық организмнің репродуктивті жүйесінде.
А. Овогенез кезінде түзілетін клетканың жойылуы, яғни овоциттер және
фолликулярлық жасушалары.
Б. Сары денешіктің жойылуы.
В. Лактация тотыққаннан кейінгі сүт безінде лактоциттердің жойылуы.

21.

Апоптоздың ферменттермен байланысы, яғни каспазалар.
Каспазалар – бұл цитоплазмалық протеазалар. Каспазалар –
аспарагин қышқылынан құралған пептидті байланыстарды үзіп тастауға
қабілетті. Каспаз туыстасына 10 ферменттер кіреді, олар плазмолемадан
келетін, аралық көмекшілермен сигнал әсері арқасында (алғашқы болып
каспад-8 белсенді), бір – бірін белсендіруге қабілетті. Каспаз
активациясын митохондриядан алынған ( олардың мембраналарының
жоғары өткізгіштік кезінде ) факторлар шақырады. Бұл протеазалар
каспаза-9 белсендіреді. Клеткада каспазды ингибирлейтін ерекше
ақуыздардың болмауы (апоптоз ингибиторлары ).
Каспаз нысаналары болып:
1 Цитоплазмалық және ядролық ақуыздар (гистон Н1, ламина)
2 Репликация және репарация ферменттері (топоизомераза).
3 Реттеуші ақуыздар (клеткалық циклді бақылаушы).
4 Эндонуклеаза ингибиторлары.

22.

Эндонуклеазалар
Апоптоз кезінде эндонуклеазалар линкерлі аймақтарға әсер ете
отырып ДНҚ- ны фрагменттерге (үлкен және ұсақ) бұзады.
Каспаз және эндонуклеаздан басқа, апоптозға мүмкіндік беретін
клеткада күшті тотықтандырғыштар (окислители) жинақталады, олар
күшті клетка апоптозын тудырады (бұл азот оксидін (NO), супероксидті
және гидроксидті радикалдардың, пероксинитриттің, нитриттердің,
нитраттардың және т.б. жинақталуы). Клеткада тотықтырғыш стресс
жүреді, оған мембраналар өте сезімтал, олардың өткізгіштігі бұзылады,
апоптоздың басталу үшін өте маңызды.
Қалыпты клеткаларда антиоксидантты қорғаныс жүйесі әсер етеді (
каталаза, супероксиддисмутаза, пероксидаза). Тотықтандырғыш стресс
кезінде бұл ферменнтер көп мөлшердегі тотықтандырғышқа шамасы
келмейді. Сонымен, плазмолеманың өзгеруі апоптоздық денешіктің
көрші клеткалармен жұтылуына мүмкіндік береді.

23.

Бүгінгі таңдағы апоптоз проблемалары:
Қазіргі таңда ғылыми медициналық ошақтарда
ең негізгі әңгіме апоптоз «сәнді» тақырыпқа ие
болды.
1972 жылы
F.R.KERR ең алғаш рет осы
процесті сипаттап клетканың бағдарланған өлімі
деген атау берді, ал 1983 осы терминге жаңа
мағына ұсынған латын тілінен аударғанда
«жапырақтың түсуі» деген осы алдындағы
терминге бірталай ұқсастықтары бар феномен
болып шықты.

24.

Апоптоз – тірі организмде секунд сайын болып жатқан, ескірген жасушалардың
өмір барысында басқа бір сыртқы жағдайлардың әсерінен өзінің генетикалық
құрылымын өзгертуі. Өзгерген жасушалар жойылып отыру қажет, ал олардың
орнына жаңа жұмыскер жасушалар келуі керек. Осы бағдарлама жасуша
реализациясы үшін берілген механизм ол апоптоз болып саналады.Осы өз бетімен
жүретін, біршама қиын энергияға қажетті процесс, жарамсыз жасушаларды суицидқа
әкелетін некрозға деген ешқандай қатысы болмайтын өзгерген жасушалардың
өмір барысында жоғалып кетуі. Осындай белгімен жасушалардың өлуі организм
жаңа туғаннан бастап алдын ала бағдарланған, егер басқа да бір қолайсыз жағдайда
белгі берген жағдайда мына бағдарлама іске асады. Апоптоз құбылысы қазіргі
таңда мүмкіндігінше барлық медицинасалаларында кардиологияда, онкологияда,
эндокринологияда, нефрологияда, пульмонологияда, неврологияда, травматологияда
кең қолдануда. Жасушаның бағдарланған өлімі ол адам организмінде гомеостазды
ұстап тұратын бірінші әдіс болып табылады.

25.

Оның дәлдігі – ол генетикалық бақыланады және іс жүзінде
орындалады. Әр түрлі патологиялық жағдайларда апоптоздың адамдар
белсенділігін фиксацияланған (миокард инфарктісінде, жарақаттарда
және т.б.) немесе организм белсенділігі төмендегенде (ісік аурулардың
патологиясы және т.б.) осы жағдайлар апоптоздың белсенділігін
жоғарылатады. Осы жағдайды байқай отырып, олардың барысында
патологиялық ауруы клиникалық жағдайдың жаңаруына әкеледі деген
тұжырымға келген рольді жоққа шығармай науқастарды келешекте
емдеуге болады деген тұжырым теріс эффекттіге әкелуі мүмкін. Осы
сұрақ медицина саласында әлігі
уақытқа дейін қарастырылуда.
Апоптоздың қысылуынан таңдаған жағдайда өз қалауымен
жасушалардың мутантты өзгеруіне сонымен қатар тек өз функциясын
орындауы ғана емес басқа да ДНҚ геномның өзгеруіне алып келеді.
Апоптоздың белсенділігі бағдарланған жасуша өліміне ғана емес, басқа
да сау жасушалардың жойылуына әкелуі мүмкін соның әсерінен
мүшелер мен тіндердің қалыпты функцияның бұзылуына алып келеді.

26.

Қорытынды:
Қорыта келгенде дөрекі аяғына дейін апармаған
кірісу генетикалық түрде бақыланатын процесс
организмнің өлуіне алып келуі мүмкін.
Осыдан қорыта келсек осы жағдайларға әсер
ету әдістерін бұрын жасалған оның генетикалық
бағдарламасына
гомеостаздық
процестердің
механизмдеріне аса маңызды көңіл аудару қажет.
Өйткені осы құбылыс өте күрделі келеді. Әрбір
механизмді жекелей бақылайды.

27.

Қолданылған әдебиеттер:
1 Ә.Нұрмұхамбетұлы “Патофизиология”
Алматы 2007.
2 Биохимия – 2005 – Т. 70, №2-С. 284-293
3 Арх. Патологии – 2001- Т.63, №1-С. 51-60