Эс өөрийгөө устгах үйл явцыг програмчлагдсан эсийн үхэл (PCD) гэж нэрлэдэг. Энэ механизм нь хэд хэдэн сорттой бөгөөд янз бүрийн организм, ялангуяа олон эсийн физиологид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. CHF-ийн хамгийн түгээмэл бөгөөд сайн судлагдсан хэлбэр нь апоптоз юм.
Апоптоз гэж юу вэ
Апоптоз нь эсийн өөрийгөө устгах хяналттай физиологийн үйл явц бөгөөд түүний агуулгыг аажмаар устгаж, хэсэгчлэн задалж, мембраны цэврүү (апоптозын бие) үүсч, улмаар фагоцитууд шингэдэг. Энэ генетикийн механизм нь тодорхой дотоод болон гадаад хүчин зүйлийн нөлөөн дор идэвхждэг.
Үхлийн энэ хувилбараар эсийн агууламж нь мембранаас хэтэрч, үрэвслийг үүсгэдэггүй. Апоптозын зохицуулалт алдагдах нь эсийн хяналтгүй хуваагдал, эд эсийн доройтол зэрэг ноцтой эмгэгүүдэд хүргэдэг.
Апоптоз нь програмчлагдсан эсийн үхлийн (PCD) хэд хэдэн хэлбэрүүдийн зөвхөн нэг нь тул эдгээр ойлголтыг тодорхойлох нь алдаа юм. Алдарт хүмүүстЭсийн өөрийгөө устгах төрөлд митозын сүйрэл, аутофаги, програмчлагдсан үхжил орно. PCG-ийн бусад механизмыг хараахан судлаагүй байна.
Эсийн апоптозын шалтгаан
Програмчлагдсан эсийн үхлийн механизмыг өдөөх шалтгаан нь байгалийн физиологийн үйл явц, дотоод согог эсвэл гадны сөрөг хүчин зүйлийн нөлөөллөөс үүдэлтэй эмгэг өөрчлөлт байж болно.
Ер нь апоптоз нь эсийн хуваагдлын үйл явцыг тэнцвэржүүлж, тоог зохицуулж, эд эсийн шинэчлэлтийг дэмждэг. Энэ тохиолдолд HGC-ийн шалтгаан нь гомеостазын хяналтын системийн нэг хэсэг болох тодорхой дохио юм. Апоптозын тусламжтайгаар нэг удаагийн эсүүд эсвэл үүргээ гүйцэтгэсэн эсүүд устдаг. Тиймээс халдварын эсрэг тэмцэл дууссаны дараа лейкоцит, нейтрофил болон эсийн дархлааны бусад элементүүдийн агууламж нэмэгдэж байгаа нь апоптозын улмаас яг арилдаг.
Программчилсан үхэл нь нөхөн үржихүйн тогтолцооны физиологийн мөчлөгийн нэг хэсэг юм. Апоптоз нь оогенезийн үйл явцад оролцдог ба бордолтгүй үед өндөг үхэхэд хувь нэмэр оруулдаг.
Ургамлын системийн амьдралын мөчлөгт эсийн апоптозын оролцооны сонгодог жишээ бол намрын навчис уналт юм. Энэ нэр томьёо нь өөрөө Грекийн апоптоз гэдэг үгнээс гаралтай бөгөөд шууд утгаараа "унах" гэж орчуулагддаг.
Апоптоз нь биеийн эд эс өөрчлөгдөж, зарим эрхтнүүд хатингарших үед үр хөврөл болон онтогенезид чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Жишээ нь, зарим хөхтөн амьтдын мөчдийн хурууны хоорондох мембран алга болох эсвэл метаморфозын үед сүүл нь үхэх явдал юм.мэлхий.
Апоптоз нь мутаци, хөгшрөлт, митозын алдаанаас үүдэн эсэд гэмтэлтэй өөрчлөлтүүд хуримтлагдах замаар өдөөгдөж болно. СХС-ийг эхлүүлэх шалтгаан нь тааламжгүй орчин (шим тэжээлийн дутагдал, хүчилтөрөгчийн дутагдал), вирус, бактери, хорт бодис гэх мэт гадны эмгэгийн нөлөөллөөс үүдэлтэй байж болох юм. апоптозын механизмыг явуулах цагтай бөгөөд үүний үр дүнд үхдэг.эмгэг судлалын үйл явцын хөгжил - үхжил.
Апоптозын үед эсийн морфологи, бүтэц-биохимийн өөрчлөлт
Апоптозын үйл явц нь тодорхой хэмжээний морфологийн өөрчлөлтөөр тодорхойлогддог бөгөөд үүнийг in vitro эдийн бэлдмэлийн микроскопоор ажиглаж болно.
Эсийн апоптозын үндсэн шинж чанарууд нь:
- эсийн араг ясыг сэргээх;
- эсийн агуулгыг битүүмжлэх;
- хроматин конденсаци;
- цөмийн хуваагдал;
- эсийн хэмжээг багасгах;
- мембрангийн контур үрчлээ;
- эсийн гадаргуу дээр хөөс үүсэх,
- органеллуудыг устгах.
Амьтанд эдгээр үйл явц нь макрофаг болон хөрш зэргэлдээх эдийн эсүүд аль алинд нь шингэж болох апоптоцит үүсэхээр төгсдөг. Ургамлын хувьд апоптозын бие үүсэхгүй бөгөөд протопласт задралд орсны дараа араг яс үлддэг.эсийн хана.
Морфологийн өөрчлөлтөөс гадна апоптоз нь молекулын түвшинд хэд хэдэн өөрчлөлтүүд дагалддаг. Липаз болон нуклеазын идэвхжил нэмэгдэж, энэ нь хроматин болон олон уургийн хуваагдалд хүргэдэг. cAMP-ийн агууламж огцом нэмэгдэж, эсийн мембраны бүтэц өөрчлөгддөг. Ургамлын эсэд аварга том вакуоль үүсэх нь ажиглагддаг.
Апоптоз нь үхжилээс юугаараа ялгаатай вэ
Апоптоз ба үхжил хоёрын гол ялгаа нь эсийн задралын шалтгаанд оршдог. Эхний тохиолдолд устгалын эх үүсвэр нь хатуу хяналтан дор ажилладаг эсийн молекулын хэрэгсэл бөгөөд ATP энергийн зарцуулалтыг шаарддаг. Үхжилтийн үед гадны сөрөг нөлөөллөөс болж амьдрал идэвхгүй зогсдог.
Апоптоз нь хүрээлэн буй эд эсэд хор хөнөөл учруулахгүй байхаар зохион бүтээгдсэн байгалийн физиологийн процесс юм. Үхжил нь ноцтой гэмтлийн үр дүнд үүсдэг хяналтгүй эмгэгийн үзэгдэл юм. Тиймээс апоптоз ба үхжилийн механизм, морфологи, үр дагавар нь олон талаараа эсрэгээрээ байдаг нь гайхах зүйл биш юм. Гэсэн хэдий ч нийтлэг зүйлүүд бас бий.
| Процессын шинж чанар | Апоптоз | Үхжил |
| нүдний хэмжээ | буурах | өсөж байна |
| мембраны бүрэн бүтэн байдал | засварлагдсан | зөрчсөн |
| үрэвсэлт үйл явц | дутуу | хөгждөг |
| ATP энерги | зарцаж байна | ашиглаагүй |
| хроматины хуваагдал | боломжтой | одоо |
| ATP концентрацийн огцом бууралт | нь | нь |
| процессын үр дүн | фагоцитоз | эс хоорондын зайд агуулгыг гаргах |
Гэмтсэн тохиолдолд эсүүд үхжил үүсэхээс сэргийлж программчлагдсан үхлийн механизмыг өдөөдөг. Гэсэн хэдий ч сүүлийн үеийн судалгаагаар үхжилийн өөр нэг эмгэггүй хэлбэр байдаг бөгөөд үүнийг PCD гэж нэрлэдэг.
Апоптозын биологийн ач холбогдол
Апоптоз нь эсийн үхэлд хүргэдэг хэдий ч бүхэл бүтэн организмын хэвийн үйл ажиллагааг хангахад түүний үүрэг маш их байдаг. PCG-ийн механизмын улмаас дараах физиологийн функцууд явагддаг:
- эсийн өсөлт ба үхлийн тэнцвэрийг хадгалах;
- эд, эрхтнийг шинэчлэх;
- гажигтай болон "хуучин" эсийг арилгах;
- эмгэг төрүүлэгч үхжил үүсэхээс хамгаалах;
- үр хөврөл ба онтогенезийн үед эд, эрхтний өөрчлөлт;
- үүргээ гүйцэтгэсэн шаардлагагүй элементүүдийг арилгах;
- биед хүсээгүй, аюултай эсийг устгах (мутант, хавдар, вирусын халдвар авсан);
- халдвараас сэргийлэх.
Тиймээс апоптоз нь эсийн эдийн гомеостазыг хадгалах нэг арга юм.
УргамалдАпоптоз нь ихэвчлэн эдэд халдварладаг шимэгч агробактерийн тархалтыг зогсооход хүргэдэг.
Эсийн үхлийн үе шат
Апоптозын үед эсэд тохиолддог зүйл нь янз бүрийн ферментүүдийн хоорондын молекулын харилцан үйлчлэлийн цогц гинжин хэлхээний үр дүн юм. Зарим уураг нь бусдыг идэвхжүүлж, үхлийн хувилбарыг аажмаар хөгжүүлэхэд хувь нэмэр оруулдаг урвалууд нь каскад хэлбэрээр явагддаг. Энэ үйл явцыг хэд хэдэн үе шатанд хувааж болно:
- Индукц.
- Проапоптозын уургийг идэвхжүүлэх.
- Каспасын идэвхжүүлэлт.
- Эсийн органеллуудыг устгах, өөрчлөх.
- Апоптоцит үүсэх.
- Эсийн фрагментийг фагоцитозд бэлтгэх.
Үе шат бүрийг эхлүүлэх, хэрэгжүүлэх, хянахад шаардлагатай бүх бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нийлэгжилт нь генетикийн үндэслэлтэй байдаг тул апоптозыг програмчлагдсан эсийн үхэл гэж нэрлэдэг. Энэ процессыг идэвхжүүлэх нь CHG-ийн янз бүрийн дарангуйлагч зэрэг зохицуулалтын тогтолцооны хатуу хяналтан дор явагддаг.
Эсийн апоптозын молекулын механизм
Апоптозын хөгжлийг индукц ба эффектор гэсэн хоёр молекулын системийн хосолсон үйлчлэлээр тодорхойлдог. Эхний блок нь ZGK-ийн хяналттай хөөргөх үүрэгтэй. Үүнд үхлийн рецептор гэж нэрлэгддэг Cys-Asp-протеазууд (каспазууд), хэд хэдэн митохондрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, про-апоптозын уургууд орно. Индукцийн фазын бүх элементүүдийг үхлийн дохионы дамжуулалтыг хангадаг триггер (индукцид оролцох) болон модулятор гэж хувааж болно.
Эффекторын систем нь эсийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн доройтол, бүтцийн өөрчлөлтийг хангадаг молекулын хэрэгслүүдээс бүрдэнэ. Эхний болон хоёр дахь үе шатуудын хоорондох шилжилт нь протеолитик каспазын каскадын үе шатанд явагддаг. Энэ нь апоптозын үед эсийн үхэл үүсдэг нь эффектор блокийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн улмаас үүсдэг.
Апоптозын хүчин зүйлс
Апоптозын үеийн бүтэц-морфологи, биохимийн өөрчлөлтүүд нь эсийн тусгай хэрэгсэлээр явагддаг бөгөөд эдгээрээс хамгийн чухал нь каспас, нуклеаза, мембран хувиргагчид юм.
Каспасууд нь аспарагины үлдэгдэл дэх пептидийн холбоог таслан уурагуудыг том пептид болгон хуваах ферментийн бүлэг юм. Апоптоз эхлэхээс өмнө тэдгээр нь дарангуйлагчдын улмаас эсэд идэвхгүй байдалд байдаг. Каспазын гол бай нь цөмийн уураг юм.
Нуклеазууд нь ДНХ-ийн молекулуудыг таслах үүрэгтэй. Апоптозын хөгжилд ялангуяа чухал ач холбогдолтой нь идэвхтэй эндонуклеазын CAD нь холбогч дарааллын бүс нутагт хроматин хэсгүүдийг задалдаг. Үүний үр дүнд 120-180 хос нуклеотидын урттай фрагментууд үүсдэг. Протеолитик каспаз ба нуклеазын цогц нөлөө нь цөмийн деформаци, хуваагдалд хүргэдэг.
Эсийн мембран хувиргагчид - цөсний давхаргын тэгш бус байдлыг эвдэж, түүнийг фагоцит эсийн зорилт болгон хувиргана.
Апоптозын хөгжилд гол үүрэг нь каспазууд бөгөөд тэдгээр нь задралын болон морфологийн өөрчлөлтийн дараагийн бүх механизмыг аажмаар идэвхжүүлдэг.
Эс дэх каспазын үүрэгүхэл
Каспазын гэр бүлд 14 уураг багтдаг. Тэдгээрийн зарим нь апоптозд оролцдоггүй бол үлдсэн хэсэг нь 2 бүлэгт хуваагддаг: эхлүүлэгч (2, 8, 9, 10, 12) ба эффектор (3, 6, 7), өөрөөр хэлбэл хоёрдугаар түвшний каспаз гэж нэрлэдэг. Эдгээр бүх уургууд нь протеолитик задралаар идэвхжсэн прокаспазууд болох прекурсорууд болон нийлэгждэг бөгөөд үүний мөн чанар нь N-терминалын домайныг салгаж, үлдсэн молекулыг хоёр хэсэгт хувааж, дараа нь димер ба тетрамеруудтай холбоотой байдаг.
Өнөөгч каспазууд нь эсийн янз бүрийн амин чухал уургуудын эсрэг уураг задлах үйл ажиллагаа үзүүлдэг эффектор бүлгийг идэвхжүүлэхэд шаардлагатай. Хоёрдугаар түвшний каспазын субстратууд нь:
- ДНХ засах фермент;
- p-53 уургийн дарангуйлагч;
- поли-(ADP-рибоз)-полимераз;
- DNase DFF-ийн дарангуйлагч (энэ уургийг устгах нь CAD эндонуклеазыг идэвхжүүлэхэд хүргэдэг) гэх мэт.
Эффектор каспазын зорилтот нийт тоо 60-аас дээш уураг байна.
Өнөөгч прокаспазыг идэвхжүүлэх үе шатанд эсийн апоптозыг дарангуйлах боломжтой хэвээр байна. Эффектор каспазууд идэвхжсэний дараа процесс нь эргэлт буцалтгүй болдог.
Апоптозыг идэвхжүүлэх замууд
Эсийн апоптозыг эхлүүлэх дохиог хүлээн авагч (эсвэл гадаад) ба митохондрийн гэсэн хоёр аргаар явуулж болно. Эхний тохиолдолд үйл явц нь TNF (хавдрын үхжилийн хүчин зүйл) гэр бүлийн уураг эсвэл гадаргуу дээр байрлах Fas лигандууд болох гадаад дохиог хүлээн авдаг тодорхой үхлийн рецепторуудаар идэвхждэг. T-алуурчид.
Рецептор нь 2 функциональ домэйн агуулдаг: трансмембран (лигандтай холбогдох зориулалттай) ба эсийн дотор чиглэсэн "үхлийн домэйн" нь апоптозыг өдөөдөг. Рецепторын замын механизм нь үүсгэгч каспаз 8 эсвэл 10-ыг идэвхжүүлдэг DISC цогцолбор үүсэхэд суурилдаг.
Ассемблэй нь үхлийн домэйн эсийн доторх адаптер уурагтай харилцан үйлчлэлцсэнээр эхэлдэг бөгөөд энэ нь эргээд үүсгэгч прокаспазуудыг холбодог. Цогцолборын нэг хэсэг болгон сүүлийнх нь функциональ идэвхтэй каспазууд болж хувирч, дараагийн апоптозын каскадыг өдөөдөг.
Дотоод замын механизм нь эсийн доторх дохиогоор хянагддаг тодорхой митохондрийн уургуудаар уураг задлах үе шатыг идэвхжүүлэхэд суурилдаг. Органеллуудын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг ялгаруулах нь асар том нүх сүв үүсэх замаар явагддаг.
Цитохром c нь хөөргөхөд онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Цитоплазмд нэг удаа цахилгаан тээврийн гинжин хэлхээний энэ бүрэлдэхүүн хэсэг нь Apaf1 уурагтай (апоптозын протеазыг идэвхжүүлдэг хүчин зүйл) холбогддог бөгөөд энэ нь сүүлчийнх нь идэвхжилд хүргэдэг. Апаф1 нь дараа нь үүсгэгч прокаспаз 9-тэй холбогддог бөгөөд энэ нь каскадын механизмаар апоптозыг өдөөдөг.
Дотоод замын хяналтыг Bcl12 гэр бүлийн уургийн тусгай бүлэг гүйцэтгэдэг бөгөөд энэ нь митохондрийн мембран хоорондын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг цитоплазмд ялгаруулах үйл явцыг зохицуулдаг. Энэ гэр бүлд про-апоптозын болон эсрэг-апоптозын уургууд хоёулаа агуулагддаг бөгөөд тэдгээрийн тэнцвэр нь процесс эхлэх эсэхийг тодорхойлдог.
Митохондрийн механизмаар апоптозыг өдөөдөг хүчирхэг хүчин зүйлүүдийн нэг нь реактив юм.хүчилтөрөгчийн хэлбэрүүд. Өөр нэг чухал өдөөгч нь ДНХ гэмтсэн тохиолдолд митохондрийн замыг идэвхжүүлдэг p53 уураг юм.
Заримдаа эсийн апоптозын эхлэл нь гадаад ба дотоод гэсэн хоёр аргыг нэгэн зэрэг хослуулдаг. Сүүлийнх нь ихэвчлэн рецепторын идэвхжүүлэлтийг сайжруулдаг.
