Биохимические признаки апоптоза

Апоптозные клетки обычно проявляются комплексом биохимических изменений, лежащих в основе структурных изменений, описанных ранее.

а) Активация каспаз. Каспазы — семейство цистеиновых протеаз. Активация некоторых из них является отличительным признаком апоптоза.

Термин «каспаза» (caspase) отражает два свойства этого семейства: «с» означает принадлежность к цистеиновым протеазам (т.е. ферментам с цистеином в активной части), aspase свидетельствует об уникальной способности этих ферментов расщеплять остатки аспарагиновой кислоты.

Семейство каспаз сейчас включает более 10 представителей. По функциональному признаку они могут быть разделены на две группы: инициаторов и эффекторов, в зависимости от последовательности их активации во время апоптоза. К инициаторным каспазам относятся каспаза-8 и каспаза-9.

Несколько других каспаз, например каспаза-3 и каспаза-6, являются эффекторами. Как и многие протеазы, каспазы существуют в неактивной проферментной форме и должны пройти ферментативное расщепление, чтобы стать активными. Присутствие расщепленных активных каспаз является маркером начала апоптоза в клетке. Роль этих ферментов при апоптозе будет рассмотрена далее в этой главе.

б) Распад белков и ДНК. В апоптозных клетках выявляются фрагменты ДНК протяженностью от 50 до 300 кб. Впоследствии происходит расщепление ДНК Са2+- и Mg2+-зависимыми эндонуклеазами на фрагменты длиной от 180 до 200 пар оснований, отражающее расщепление между субъединицами нуклеосом.

Эти фрагменты ДНК можно визуализировать с помощью электрофореза, где они выглядят как «лестница». Активность эндонуклеаз также можно использовать в качестве базы для определения смерти клетки с помощью цитохимического анализа, который выявляет разрыв двухцепочечных ДНК.

Смазанную форму фрагментации ДНК считают признаком некроза, но это может быть и аутолизом. В некротических клетках иногда видны «лестницы» ДНК.

в) Изменения мембран и распознавание фагоцитами. Плазматическая мембрана апоптозных клеток меняется таким образом, чтобы быть замеченной фагоцитами. Одно из таких изменений — перемещение фосфолипидов (в основном фосфатидилсерина) от внутреннего слоя мембраны к внешнему, где они становятся узнаваемыми для некоторых рецепторов фагоцитов.

Эти липиды также определяются путем связывания с ними белка аннексина V, поэтому окрашивание аннексина V обычно используют для выявления апоптозных клеток. Элиминация апоптозных клеток фагоцитами описана в следующей статье.

ДНК при апоптозе
Агарозно-гелевый электрофорез ДНК, выделенной из клеточной культуры (окрашивание бромидом этидия).
Фотографирование при ультрафиолетовом освещении.
(А) Жизнеспособные клеточные культуры.
(Б) Клеточная культура, подвергнутая действию высокой температуры. Экстенсивный апоптоз.
Обратите внимание на «лестницу» фрагментов ДНК, которые представляют собой множество олигонуклеосом.
(В) Некроз клеток. Обратите внимание на диффузное размывание ДНК.

- Рекомендуем ознакомиться со следующей статьей "Механизмы апоптоза и их патогенез"

Оглавление темы "Патология клетки":
  1. Ишемическое и гипоксическое повреждение клеток
  2. Реперфузионное повреждение клетки после ишемии
  3. Механизмы химического повреждения клетки
  4. Что такое апоптоз? Причины апоптоза
  5. Морфологические изменения при апоптозе
  6. Биохимические признаки апоптоза
  7. Механизмы апоптоза и их патогенез
  8. Внутренний путь развития апоптоза
  9. Внешний путь развития апоптоза
  10. Механизмы запуска апоптоза

Рекомендуемое нашими посетителями:

Ждем ваших вопросов и рекомендаций: