6.3. Типы гибели клеток и их патогенетическая значимость

До начала семидесятых годов прошедшего столетия гибель отдель­ной клетки рассматривалась как результат её старения или стохастического повреждения, а все типы смерти клетки обозначались как «некроз». Этот термин был предложен еще в 1871 г. выдающимся немецким патологоанатомом Рудольфом Вирховым для обозначения совокупности морфологических изменений, характерных для утративших жизнеспособность клеток и тканей организма («necrosis» (лат.) – омертвение). Однако в начале 1970-х гг. было установлено, что процессы разрушения, не совместимые с жизнедеятельностью клеток, могут развиваться не только при некрозе, но и при физиологической гибели, когда активация специальных внутриклеточных механизмов приводит к самоликвидации клеток. Это стало очевидным после того, как австралийский исследователь J.F. Kerr впервые обнаружил и описал апоптоз ‒ непатологическую форму гибели клеток в тканях.

Под апоптозом понимают энергозависимый, генетически детерминированный процесс упорядоченной гибели отдельных клеток, который происходит в интактных и патологически измененных тканях эукариотов под действием внутри- и внеклеточных стимулов. Апоптоз явля­ется первым типом программированной гибели клеток не только в ретроспективном плане, но и, прежде всего, по своей биологической значимости. Термин «программированная гибель клетки» был предложен до открытия апоптоза, когда сформировалась концепция, согласно которой смерть клетки в процессе развития не имеет случайной природы, а происходит в результате определённой последовательности событий, приводящих в конечном итоге к саморазрушению. Необходимо подчеркнуть, что апоптоз – это самая частая, но не единственная форма программированной гибели клеток, и что другие типы смерти клетки также имеют важное биологическое значение. В первую очередь это касается аутофагозной гибели, которая также играет важную в роль поддержании тканевого гомеостаза. Параллельно в современной некробиологии наблюдается тенденция к пересмотру представлений о механизмах и роли некроза. Предлагается в ряде случаев рассматривать некроз и другие сходные некробиотические процессы как самостоятельные варианты программированной гибели клеток. Данный подход вполне обоснован, что будет показано ниже, так как при патологических процессах имеет место тесная взаимосвязь между разными механизмами гибели. Выделяют также специфичные для отдельных типов клеток виды апоптотической гибели (например, корнификация для эпидермальных клеток) и различные промежуточные формы гибели клеток: митотическая катастрофа, апонекроз, некроптоз.

Современная классификация типов гибели клеток основывается на особенностях каждого типа, которые объединены в три группы критериев:

• наличие типичных морфологических и биохимических (энзимологических) признаков;

• взаимосвязь с эндогенными и экзогенными факторами, лежащими в основе процесса гибели (программированная или случайная, физиологическая или патологическая);

• характер иммуногенности.

Согласно рекомендациям Номенклатурного комитета по гибели клетки, выделяют три основных типа гибели клеток – апоптоз (тип I), аутофагия (тип II) и некроз (тип III).

Таблица 6.1. Критериальные особенности типов гибели клеток

Критерии повреждения	Апоптоз	Аутофагия	Некроз
Наличие генетической программы	+	+	–
Специфичность	+	–	–
Иммуногенность	–	–	+

В привязке к характеристике типов гибели клеток под специфичностью понимаются специфичные морфологические признаки, которыми сопровождается развитие процесса гибели клеток in vivo. Взаимосвязь общих критериальных показателей основных типов гибели клеток и их патогенетическая значимость наглядно иллюстрируются при сравнительном анализе характеристик апоптоза и некроза, основанном на их феноменологии и, как следствие - физиологической значимости (см. табл. 6.2).

Таблица 6.2. Сравнительная характеристика апоптоза и некроза

Апоптоз	Некроз
Морфологические проявления
Конденсация хроматина вблизи ядерной мембраны	Флокуляция хроматина, который представлен мелкими глыбами, разбросанными по всему ядру
Конденсация (сжатие) клетки	Набухание и лизис клетки
Образование везикул, окруженных мембраной (апоптотические тельца)	Полный лизис клетки без образования везикул
Органеллы не имеют видимых морфологических нарушений	Набухание и дезинтеграция органелл
Биохимические особенности
Регулируемый процесс с участием специфичных ферментативных реакций и активацией каспаз	Потеря регуляции гомеостаза на фоне отсутствия специфичных биохимических процессов
Активный энергозависимый процесс, связанный с изменениями трансмембранного митохондриального потенциала и аэробного метаболизма	Пассивный процесс, может происходить при низкой температуре
Специфичное расщепление ДНК до моно- и олигонуклеотидов («лестница» ДНК при электрофорезе в агарозном геле)	Стохастическое расщепление ДНК (большое размытое пятно ДНК-фрагментов при электрофорезе в агарозном геле)
Прелитическая фрагментация ДНК (ранний процесс отмирания)	Постлитическая фрагментация ДНК (поздний процесс отмирания)
Физиологическая/патологическая значимость
Генетически запрограммированная гибель одиночных клеток	Неконтролируемая гибель группы клеток
Инициируется физиологическими и патогенными агентами	Инициируется патогенными агентами
Фагоцитоз, отсутствие воспалительного процесса	Вызывает воспалительный процесс

Термин «аутофагия» - самопоедание (от др.-греч. αὐτός ауто — сам и φαγεῖν — «есть») применяется для обозначения катаболического процесса, направленного на поддержание жизнедеятельности клетки за счёт мобилизации внутриклеточных ресурсов в условиях воздействия на неё различных стимулов. В случае дефицита необходимых для поддержания гомеостаза питательных веществ и энергии, например при гипоксии или недостатке трофических факторов, клетки подвергаются структурно-функциональной модернизации, утилизируя часть своих цитозольных белков и органелл посредством аутофагии. Аналогичные процессы происходят при повреждениях вследствие окислительного стресса или инфекции, требующих реконструкции клеток и сопровождающихся аккумуляцией в клетках цитоплазматических компонентов, подлежащих утилизации. В подобных ситуациях аутофагия обеспечивает поддержание структурно-функционального гомеостаза, обновление цитоплазмы и органелл.

При экстремальных воздействиях механизм самосохранения нарушается, происходит развитие макроаутофагии, de novo формируются специализированные структуры – аутофагосомы, которые представляют собой двухслойные мембранные образования, внутри которых размещается подлежащий разрушению клеточный материал. При слиянии аутофагосом с лизосомами образуются аутофаголизосомы, в которых происходит расщепление различных компонентов клетки. В аутофаголизосомах перевариваются все органеллы клетки, остается только клеточный дебрис, поглощаемый макрофагами.

Процесс аутофагии отличается от апоптоза по ряду морфологических признаков. При апоптозе одним из ранних проявлений является изменение элементов цитоскелета на фоне отсутствия выраженных признаков нарушения структуры органелл, в частности, митохондрий. При макроаутофагии происходит ранняя деградация органелл на фоне относительной сохранности элементов цитоскелета вплоть до последней стадии. Аутофагозная гибель имеет следующие отличительные признаки:

– на поздних стадиях гибели, на фоне отсутствия фрагментации ядра и клетки, наблюдается пикноз ядра;

– отсутствие деградации ДНК до нуклеосомного уровня;

– увеличение числа аутофагосом и аутофаголизосом;

– повышение лизосомальной активности.

Наиболее адекватно аутофагозную гибель клетки можно отличить от некроза по специфичным морфологическим признакам, определяемым при электронной микроскопии, так как процесс сопровождается типичной массивной вакуолизацией цитоплазмы и образованием аутофагосом.

Таким образом, апоптоз и аутофагия – запрограммированные на генетическом уровне типы гибели клеток, которые могут активироваться при отсутствии патологических стимулов и развиваться без явных реакций со стороны иммунной системы. В то же время аутофагия является более динамичным процессом по сравнению с апоптозом, что наиболее отчетливо проявляется при различных экстремальных воздействиях и патологических процессах. «Некротическая гибель», или «некроз», обычно определяется как тип гибели клетки, протекающий без специфичных признаков апоптоза или аутофагии. В отличие от апоптоза и аутофагии, некротические процессы сопровождаются воспалением, то есть имеют выраженный иммуногенный/патогенный характер. В то же самое время различные патологические процессы связаны с нарушениями механизмов апоптоза.

Ключевые эндогенные посредники апоптоза

Апоптоз является строго контролируемым на генетическом уровне и чрезвычайно эффективным процессом гибели клеток, который требует взаимодействия множества эндогенных посредников. Компоненты апоптотической сигнальной системы могут активироваться различными стимулами. Клетки погибают по типу классического апоптоза с соответствующими морфофункциональными изменениями при условии активации и участия каспаз - цистеинзависимых аспартатспецифичных протеаз (cysteine-dependent aspartate-specific proteases). Именно каспазы непосредственно повреждают несколько сотен молекулярных структур клетки, определяя специфику морфологических проявлений апоптоза на клеточном уровне. На основании структурно-функциональных особенностей каспаз их разделяют их на три группы, названия которых отражают их функциональные особенности:

• воспалительные (каспазы-1, -4, -5, -13, -14);

• инициаторные апоптотические (каспазы-2, -8, -9, -10);

• эффекторные апоптотические (каспазы-3, -6, -7).

У человека обнаружено двенадцать из четырнадцати известных представителей этого семейства. При активации каспаз происходят необратимые морфофункциональные изменения ядерного аппарата и цитоскелета, сопровождающиеся типичными биохимическими и структурно-функциональными изменениями на фоне отсутствия выраженных морфологических изменений мембран на начальной стадии процесса (см. рис. 6.1).

Рис. 6.1. Гетероспецифическая регуляция апоптоза

Рецепторно-опосредованная инициализация апоптоза осуществляется при активации рецепторов семейства TNFR (tumor necrosis factor receptor; рецептор к фактору некроза опухолей), которое включает более 20 представителей. Наиболее детально изучены механизмы развития апоптоза при активации рецепторов Fas (Apo-1/CD-95), TRAILR (DR4, DR5) и TNFR1 (LoweS.W. etal., 2000; AshkenaziA., 2002; IgneyF.H. etal., 2002; KarinM. etal., 2002).

Механизм Fas-опосредованного апоптоза играет ведущую роль в физиологической регуляции клеточной гибели. Комплекс, возникающий при связывании рецептора с лигандом (FasL), олигомеризуется и активирует адапторные белки, что приводит к образованию эффекторного сигнального комплекса DISC (deathinducedsignalingcomplex; летально индуциремый сигнальный комплекс), который содержит прокаспазу-8 или -10. Соответствующая прокаспаза посредством аутопротеолитического расщепления переходит в активную форму – каспазу – представителя апикального семейства протеолитических ферментов, инициирующих апоптоз. В зависимости от типа клеток, при участии каспаз-8/10 апоптоз может развиваться двумя путями.

В первом случае инициаторные каспазы непосредсвенно индуцируют протеолиз прокаспазы-3 с образованием эффекторного фермента, который непосредственно расщепляет различные клеточные белки, что сопровождается появлением характерных морфологических и биохимических признаков апоптоза. В клетках другого типа активированная инициаторная каспаза расщепляет белок Bid (представитель семейства Bcl-2) с последующей индукцией транслокации, олигомеризации и встраивания в наружную митохондриальную мембрану белка Bax. Это приводит к повышению проницаемости митохондриальных мембран и освобождению из митохондрий растворимых внутримембранных белков, инициирующих эффекторную стадию апоптоза (цитохром С, апоптоз-индуцирующий фактор). Данные белки участвуют в протеолитической активации каспазы-9, которая, в свою очередь, осуществляет расщепление и активацию эффекторных прокаспаз-3/7. Другой путь рецепторной инициализации апоптоза реализуется при участии TRAIL-рецепторов. Гиперэкспрессия рецепторов данного субсемейства, в которое входят рецепторы TRAIL-R1 (DR4) и TRAIL-R2 (DR5/Killer), характерна для трансформированных клеток и наблюдается на фоне подавления экспрессии Fas-рецептора. Развитие апоптоза в этом случае также осуществляется через активацию каспазы-8 и далее протекает аналогично Fas-индуцированным процессам.

Эндогенные механизмы инициализации апоптоза могут активироваться при действии различных внутриклеточных стрессорных факторов, включая как онкопротеины, прямое повреждение ДНК, гипоксию, нарушение спектра жизненно важных метаболитов. В качестве критического сенсора и ключевого регулятора внутриклеточных механизмов апоптоза выступает ген/белок р53. Так, например, сенсорные белки (АТМ, Сhk2), непосредственно воспринимающие повреждение ДНК, напрямую активируют р53 и инактивируют онкоген MDM-2 – ингибитор транскрипционной активности р53. Наличие онкогенов может вызывать активацию р53 с участием ARF (apoptosreleasingfactor), экспрессируемого геном р19. Белок р19^ARF связывается с белком MDM-2 и инактивирует его, что сопровождается активацией р53.

Кроме того, белок p53 может инициировать программированную гибель клетки посредством транскрипционной активации проапоптотических белков представителей семейства Bcl-2 (Bax, Bak, Puma и NOXA) и ингибирования антиапоптотических белков (Bcl-2, Bcl-X_L), а также белков-ингибиторов апоптоза (IAPs, inhibitorapoptosisproteins). Однако на этом функции р53 не исчерпываются. При его участии происходит трансактивация других генов, необходимых для апоптоза в том числе Аpaf-1, p21, Rb, RAS и генов, экспрессия которых приводит к повышению активности реактивных форм кислорода (ROS). Вдобавок р53 транскрипционно активирует экспрессию рецепторов CD95 и TRAIL, сенсибилизируя клетки к рецепторно-опосредованному механизму гибели.

Таким образом, при участии р53 транскрипционно активируются белки, регулирующие митохондриальные и рецепторные звенья апоптоза. Осуществляемая р53 регуляция активности белков семейства Bcl-2 влияет на соотношение процессов фосфорилирования и дефосфорилирования. Нарушения механизмов программированной гибели опухолевых клеток, возникающие вследствие трансформации их генетического аппарата, как правило, носят полиморфный характер и затрагивают практически все звенья – рецепторный аппарат, митохондриальные механизмы и эффекторное звено, представленное каспазами.

Апоптоз и онкогенез

По своей биологической сути онкогенез – это результат генетических нарушений, приводящих к неконтролируемому размножению поврежденной клетки. Многие молекулярно-генетические изменения, идентифицируемые как звенья онкогенеза, представляют собой нарушения регуляторных механизмов апоптоза. Преодолев генетически детерминированный контроль инициации программированной гибели, популяции злокачественных клеток экстенсивно развиваются, пополняясь гомологами с дополнительными мутациями, обладающими повышенной резистентностью к эндогенным и экзогенным факторам гибели, в том числе и химиотерапевтическим агентам.

Точная природа комбинации генетических изменений, необходимых для злокачественной трансформации клетки, не установлена. Является ли процесс следствием мутаций ключевых регуляторных генов или происходит в результате накопления последствий ряда мутагенных событий, зависит от индивидуального клеточного контекста. Вне зависимости от ведущего механизма превышение допустимого порога трансформации сопровождается утратой компенсаторных механизмов репарации генетических нарушений и способности к инициализации апоптоза, а клетка приобретает злокачественный фенотип.Последнее свойство является, пожалуй, наиболее важным при рассмотрении роли нарушений регуляторных механизмов апоптоза в онкогенезе. В интактной клетке индукция апоптоза может происходить как при дефиците сигналов сохранения, так и в результате действия проапоптотических эффекторов. Начальные стадии онкогенеза связаны с изменением баланса между активностью апоптотического аппарата и механизмами, ответственными за сохранение клетки.

Для приобретения клетками «полноценного» злокачественного фенотипа существует два взаимодополняющих пути повышения резистентности к апоптозу: увеличение восприимчивости к ростовым сигналам и накопление мутаций в генах, ответственных за реализацию программы гибели. Роль обоих механизмов определяется не только клеточным контекстом, но и состоянием регуляторных процессов на органно-тканевом и системном уровнях.

Собственно, нарушения апоптотического аппарата преимущественно связаны с дизрегуляцией различных звеньев внутриклеточных путей передачи сигналов, среди которых особое внимание отводится «хранителю генома» гену p53. Этот ген-супрессор опухолей наиболее часто (до 70% случаев) подвержен мутациям при различных злокачественных новообразованиях. Функциональные мутации или нарушения экспрессии p53 сопровождаются расстройствами активности нисходящих индукторов апоптоза Bax, Bak, Apaf-1 и др., а также его апикальных регуляторов Chk2, MDM2, р19ARF. Ген p53 транскрипционно активирует экспрессию рецепторов FasR и TRAILR, регулируя при этом рецепторно-опосредованную индукцию программированной гибели клеток. В то же время присутствие в опухолевых клетках нормального аллеля p53 зачастую не свидетельствует о функциональной полноценности путей регуляции апоптоза, так как онкогенез характеризуется полиморфными нарушениями в различных звеньях апоптотического аппарата, которые не обязательно напрямую сопряжёны с активностью белка p53. Нарушения апоптотических процессов в онкогенезе связаны с одним эффектом - подавление инициации апоптоза на фоне ускоренной пролиферации клеток и повышение их резистентности к химиотерапии (см. табл. 6.3).

Таблица 6.3. Некоторые нарушения звеньев апоптоза

при злокачественных новообразованиях

Ген/белок	Характер нарушения	Патогенетическая значимость
p53	Мутация (около 70% опухолей) или нарушение экспрессии	Нарушение внутренних апоптотических путей. Мутация или нарушение экспрессии сопровождается резистентностью к лекарственно-индуцируемому апоптозу
FasR	Мутация или снижение экспрессии в лимфоидных и солидных опухолях	Нарушение инициации рецепторно-опосредованного апоптоза,повышение резистентности к химиотерапии
DR4, DR5	Мутации при метастазирующих опухолях молочной железы	Подавление инициации апоптоза, опосредованного через рецепторы смерти
Проапоптотические митохондриальные Bax, Bad	Мутация или снижение экспрессии в некоторых опухолях	Нарушения митохондриально-опосредованного этапа апоптоза. Возможна повышенная устойчивость к химиотерапии
Антиапоптотический митохондриальный Bcl-2	Гиперэкспрессия часто встречается в различных опухолях	Ингибирует повышение проницаемости митохондриальных мембран, делая клетки устойчивыми к лекарственно-индуцированному апоптозу. Гиперэкспрессия связана с неблагоприятным прогнозом
Цитохром C	Нарушение высвобождения из митохондрий, коррелирующее со способностью к связыванию кальция	Повышение резистентности к апоптозу
Каспаза-9	Снижение количества в апоптосомных комплексах	Дисфункции в активации апоптосом
Каспаза-8	Гиперметилирова-ние гена или мутации в некоторых опухолевых клетках	Нарушения рецепторной и внутриклеточной инициации апоптоза. Ингибирование гена обусловливает устойчивость к лекарственно-индуцированному апоптозу
Каспаза-3	Отсутствие ядерной транслокации в опухолевых клетках легких	Повышение устойчивости организма к лучевой терапии

В трансформированных клетках на фоне нарушений апоптотического аппарата макроаутофагия является резервным механизмом программированной гибели и выступает в качестве альтернативного варианта или промежуточного процесса на пути развития некроза. В популяции клеток достаточно однородных солидных опухолей происходит комбинированная гибель клеток по различным механизмам со спонтанной активацией как апоптоза, так и некроза, что является причиной появления или усиления воспалительных реакций. При лучевой терапии воздействие ионизирующего излучения приводит к изменению соотношения апоптотических и некротических процессов на периферии и особенно в центре опухоли.

Таким образом, онкогенез неразрывно связан с разнообразными нарушениями различных звеньев апоптоза, что проявляется не только в особенностях молекулярных механизмов гибели различных популяций трансформированных клеток, но и в изменении перекрёстной регуляции между различными типами гибели – апоптозом, аутофагией и некрозом.

Апоптоз и иммунологическая реактивность

Длительное время апоптотическая гибель клеток на тканевом и системном уровнях считалась иммунологически толерантной. Основанием для этого являлась отличительная особенность апоптоза по сравнению с некрозом – отсутствие воспалительных реакций. Проявление толерантности со стороны иммунной системы характерно для апоптотических процессов, протекающих в рамках физиологической нормы, когда отсутствие воспалительных реакций обусловлено участием в завершающей стадии фагоцитирующих клеток.

Нарушения регуляции апоптоза, проявляющиеся в его ингибировании или интенсификации, являются центральными звеньями патогенеза различных аутоиммунных заболеваний.

Уменьшение программированной гибели Т-лимфоцитов, как правило, связано с системной неполноценностью механизмов активации апоптоза и сопровождается повышением числа аутореактивных Т-лимфоцитов (Цыган В.Н., 2004). Нарушение специфичного для различных органов апоптотического клиренса клеток, презентирующих аутоантигены на своей поверхности, также способствует становлению аутоиммунной реактивности.

У пациентов, страдающих сахарным диабетом первого типа, выявлены нарушения активации апоптоза по Fas-опосредованному пути в отдельных клонах T-клеток. Показано, что селективная индукция апоптоза в субпопуляции диабет-специфичных аутореактивных T-клеток возможна при применении моноклональных антител-агонистов TNFR1. Таким образом, ключевыми звеньями патогенеза сахарного диабета первого типа являются нарушения механизмов апоптоза и появление клона аутореактивных T-лимфоцитов, участвующих в разрушении B-клеток поджелудочной железы.

Ревматоидный артрит характеризуется нарушением апоптоза синовиоцитов на фоне повышения активности провоспалительного цитокина TNFα. Патогенез ревматоидного артрита связан с ингибированием Fas-зависимого апоптоза синовиальных фибробластов, что ведет к гиперплазии синовиальной оболочки. При ревматоидном артрите синовиоциты экспрессируют рецептор FasR, а инфильтрирующие синовиальную оболочку лимфоциты – лиганд FasL, однако повышение концентрации провоспалительных цитокинов TNFα и интерлейкина-1β ингибирует Fas-зависимый апоптоз. Процесс протекает на фоне гиперэкспрессии Bcl-2 и подавления активности каспазы-3, что способствует формированию паннуса и разрушению суставов.

Аутоиммунные тиреоидиты, включая тиреоидит Хашимото и болезнь Грейвса, также связаны с нарушениями апоптоза. Сравнительное исследование этих заболеваний показало, что при тиреодите Хашимото усиливается апоптоз тиреоцитов в результате активации Fas-опосредованных процессов с последующим сокращением количества тиреоцитов, что и лежит в основе гипотиреоза. Напротив, при болезни Грейвса изначально стимулирован апоптоз лимфоцитов, что обеспечивает большее сохранение тиреоцитов и гипертиреоз. Возможность целенаправленной модуляции апоптоза при заболеваниях щитовидной железы имеет большой терапевтический потенциал.

Нарушение иммунореактивности при трансплантации тесно связаны с апоптотическими процессами в трансплантате и активностью дендритных клеток и T-регуляторных клеток донора и реципиента, которые выступают в качестве ключевых посредников реакций иммунной системы реципиента. Более детально вопросы, касающиеся нарушений иммунологической реактивности при аутоиммунных заболеваниях и трансплантации, рассмотрены в главе 24 – “Клиническая патофизиология иммунной системы”.

Роль апоптоза в развитии сепсиса

Современная концепция патогенеза сепсиса предполагает развитие взаимосвязанных процессов, которые отражают повреждение тканей различных органов вследствие генерализованной воспалительной реакции – синдрома системной воспалительной реакции. В классическом варианте воспаление рассматривается как локализованная защитная реакция, в процессе которой активация лейкоцитов и продукция цитокинов находятся на уровне, необходимом для подавления инфекционных агентов. Однако при сепсисе в ответ на инфекцию происходит развитие генерализованного воспалительного процесса с неконтролируемой активацией нейтрофилов, макрофагов и моноцитов микробами и/или их токсинами. Процесс уже на ранних стадиях сопровождается избыточной продукцией провоспалительных цитокинов, прежде всего TNFα и интерлейкина-1. Как следствие происходит гиперактивация врожденного иммунитета с последующим проявлением системных дисфункций на фоне дизрегуляции иммунореактивности.

Развитие септического процесса имеет фазный характер. Ранняя гипердинамическая фаза протекает по типу синдрома системной воспалительной реакции и связана с распознаванием бактериальных продуктов, например, липополисахаридов, соответствующими рецепторами макрофагов и моноцитов с последующей стимуляцией ими продукции провоспалительных цитокинов, хемокинов и оксида азота. Для гипердинамической фазы типично снижение сосудистого сопротивления, повышение перфузии тканей и интенсификация гемодинамики.

В последующем наступает гиподинамическая/гипореактивная фаза, для которой характерно снижение показателей гемодинамики и повышение индексов повреждения и дисфункции органов. Важнейшим звеном развития иммуносупрессии при сепсисе является истощение популяций иммунокомпетентных клеток вследствие патологической гиперстимуляции апоптотических процессов. Состояние популяций Т- и В-лимфоцитов, как центрального звена иммунных реакций, наглядно иллюстрирует интенсификацию апоптотических процессов при сепсисе. Гиперактивация апоптоза лимфоцитов при сепсисе выявлена как в модельных исследованиях на животных, так и в результате изучения аутопсий пациентов. Интенсивность апоптоза клеток лимфоцитарного ряда коррелирует с тяжестью заболевания и уровнем летальности.

Наряду с истощением субпопуляций клеток лимфоцитарного ряда, сепсис сопровождается массивным апоптозом эндотелиальных клеток различных органов, что приводит к дисфункциям тканей и органов, прежде всего, желудочно-кишечного тракта, а также легких и печени.

Заболевания сердечно-сосудистой системы

Апоптоз кардиомиоцитов стимулирован при различных патологических процессах, включая инфаркт миокарда, застойную сердечную недостаточность и острое отторжение трансплантата. Основная причина – неадекватное обеспечение клеток кислородом вследствие нарушения перфузии миокарда. Если не происходит быстрого восстановления перфузии, развивается массивная гибель клеток. Однако реперфузия ишемических тканей также может стимулировать гибель клеток. Результаты многочисленных модельных исследований по изучению механизмов ишемического и реперфузионного повреждения, подтверждённые результатами аутопсий, свидетельствуют, что ведущую роль в гибели кардиомиоцитов играет апоптоз.

При сохраняющейся острой ишемии миокарда апоптотическая гибель кардиомиоцитов сопровождается некротическими процессами. Изучение роли апоптоза и некроза при ишемически-реперфузионном повреждении миокарда имеет важное практическое значение. Если кардиомиоциты погибают по механизму программированной гибели клеток, то применение соответствующих антиапоптотических лекарственных препаратов может минимизировать неблагоприятные последствия.

При острых сердечно-сосудистых нарушениях в развитии апоптоза задействованы рецепторные и внутриклеточные механизмы. При ишемически-реперфузионном повреждении снижается активность антиапоптотического белка FLIP, который в нормальных условиях блокирует активацию прокаспазы-8. Застойная сердечная недостаточность также сопровождается апоптозом кардиомиоцитов. Ингибирование апоптоза может стать основой для разработки новых стратегий профилактики и лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Заболевания и травмы центральной нервной системы

В процессе развития и функционирования центральной нервной системы примерно треть клеток подвергается апоптозу при ранней самоликвидации нейробластов и гибели нейронов. При заболеваниях нервной системы апоптоз может осуществлять саногенетическую и патогенетическую функции. Возможно, что недостаточность апоптоза дефектных клеток способствует сохранению нейронов со сниженной устойчивостью к повреждению, что приводит к развитию нейродегенеративных заболеваний. При болезни Альцгеймера отмечается неизменность либо повышение содержания как антиапоптотических, так и проапоптотических белков.

Нарушения апоптотических процессов при различных заболеваниях центральной нервной системы могут развиваться на фоне нарушений нейротрофической регуляции. При болезни Паркинсона, болезни Альцгеймера, болезни Гентингтона, боковом амиотрофическом склерозе гибель нейронов может происходить посредством как апоптоза, так и аутофагии. Поэтому для эффективной регуляции программированной гибели клеток при заболеваниях нервной системы необходимо детальное понимание особенностей их этиопатогенеза с учетом всех особенностей строения и функционирования нервной ткани.

При травмах головного мозга проявляются признаки апоптоза в нейронах, астроцитах, олигодендроцитах и эндотелиальных клетках различных областей головного мозга: характерная фрагментация ДНК, повышение активности FasR и его лиганда, наличие маркерных белков, включая продукты активации каспазы-3. Холодовая травма, травматическое повреждение аксонов, механические воздействия на кору головного мозга сопровождаются высвобождением цитохрома С из митохондрий в течение нескольких часов после воздействия. О значимости апоптоза при травме головного мозга свидетельствует уменьшение объема поврежденной ткани на 30% при применении ингибитора каспазы-3 в течение трех недель после травмы головного мозга у крыс.

Накопленные к настоящему времени экспериментальные данные свидетельствуют об эффективности ингибирования апоптоза с целью сохранения нейронов при заболеваниях и травмах центральной нервной системы. Особенности патогенеза заболеваний, связанных с острым и хроническим повреждением нервных клеток, позволяют предполагать соответствующие различия в возможностях фармакологического регулирования апоптоза клеток нервной ткани. В случае нейродегенеративных заболеваний целенаправленное регулирование апоптоза можно рассматривать в качестве вспомогательной терапии. При острых нарушениях кровообращения и травматических повреждениях центральной нервной системы ингибирование апоптоза может явиться важным элементом комплексной терапии, направленной на сохранение нейронов и восстановление нарушенных функций.

Таким образом, изучение молекулярных механизмов регуляции апоптоза в норме и при различных заболеваниях свидетельствуют о неразрывной связи нарушений апоптотических процессов в онкогенезе, развитии аутоиммунных и нейродегенеративных заболеваний, сепсисе и ряда других нозологических форм.