Биохимические изменения

На молекулярном уровне одним из последствий апоптоза является фрагментация ДНК с участием нуклеаз. Изначально образуются крупные фрагменты с 30 000—700 000 пар оснований, которые в дальнейшем расщепляются в межнуклеосомной области на отрезки по 180—190 пар (180—200 пар) оснований или кратные этим величинам.Фрагментация ДНК является характерным, но не обязательным признаком апоптоза, так как существуют наблюдения, в ходе которых процесс фрагментации ядра (кариорексис) протекал без сопутствующей фрагментации ДНК.

Ещё одним существенным последствием апоптоза является экспрессия на внешней стороне плазматической мембраны специфических молекулярных маркеров, распознаваемых фагоцитирующими клетками: тромбоспондина; фосфатидилсерина и других фосфолипидов, содержащих фосфосерин.

29Вопрос

Эндомитоз. Эндомитозом (от греч. endon — внутри) называют вариант митоза, когда репликация хромосом не сопровождается исчезновением ядерной оболочки и образованием веретена деления. При эндомитозе в одних случаях хромосомы выявляются, в других же — они не видны. Путем повторных эндомитозов количество хромосомных наборов в клеточном ядре может значительно увеличиваться. Ядро приобретает гигантские размеры. Эндомитоз лежит в основе полиплоидии. Полиплоидией (от греч. poly — много и ploos — складывать) называют такое состояние клетки, когда в ней в результате предшествующих эндомитозов оказывается более двух гаплоидных наборов хромосом. Полиплоидизация, в отличие от митоза, осуществляется без снижения специфических клеточных функций и свойственна полифункциональным элементам (клеткам печени, сердца, слюнных желез и др.). В зависимости от числа хромосомных наборов в полиплоидных клетках их называют три-(при 3), тетра-(при 4), пента-(при 5) и т. д. плоидными. Полиплоидные клетки отличаются гигантскими размерами. Они довольно часто встречаются в опухолевых тканях, а также в тканях, подвергнутых действию проникающей радиации. Среди модификаций митоза имеется еще один особый его вариант, называемый мейозом (от греч. meiosis — уменьшение). В результате мейоза происходит уменьшение числа хромосом вдвое (от диплоидного к гаплоидному). Этот способ клеточного деления характерен для половых клеток. Амитоз — прямое деление клетки (ядра). При этом происходит перешнуровывание или фрагментация ядра без выявления хромосом и образования веретена деления. Одной из форм амитоза может быть сегрегация геномов — множественное перешнуровывание полиплоидного ядра с образованием мелких дочерних ядер. Как правило, амитоз встречается в полиплоидных, отживающих или патологически измененных клетках и ведет к образованию многоядерных клеток. В последние годы факт существования амитоза как способа нормальной репродукции клеток отрицается.

27. Дифференцировка клеток

Поэтому после очередного митотического деления в G1-периоде клетка "выходит" из цикла и начинает специализацию, дифференцировку. Термин"дифференцировка"применяется для обозначения усложнения структуры и появления признаков, отсутствовавших ра- нее. Структура дифференцируется с целью выполнения опреде- ленной функции. Кроме того, этот же термин обозначает появ- ление качественной разнородности в первоначально однородном материале, разделение функций, например, между отдельными частями организма, их специализацией. Дифференцировка происходит не одномоментно, а в течение определенного периода времени и является следствием происхо- дящей детерминации. Определим этот термин. Например,прежде чем любая молодая незрелая клетка превратиться в активно функционирующую клетку необходимо, чтобы, во-первых, была введена в действие наследственная информация, во-вторых, сформировалось необходимое количество органелл, и только по- том клетка начинает выполнять определенную функцию, а не лю- бую другую. Под детерминацией понимают те процессы, которые идут на уровне генома и приводят к репрессии одних генов и экспрессии других. В результате этого потенциальные возмож- ности клеток к выполнению любой функции ограничиваются. Уменьшение клеточных потенций, предопределение их будущей функции, закрепление того или иного пути развития и пред- ставляют собой процессы детерминации. Эти процессы идут без каких-либо изменений в самой клетке, и только по окончанию детерминации клетка начинает дифференцироваться появляют- ся новые органеллы, накапливаются включения, идет синтез ка- ких-либо веществ и др. Итак, детерминация приобретение клетками зародыша спо- собности развиваться в определенном для каждой группы кле- ток направлении и одновременно ограничение (коммитирование) их будущих (проспективных) потенций. Дифференцировка про- цесс функциональной и морфологической специализации клеток, такое структурное, биохимическое или иное изменение разви- вающегося организма, при котором относительно однородное превращается во все более различное. В естесственных условиях всегда есть клетки, которые на- ходятся вне цикла, не проходят регулярно из G1-периода в S, затем в G2 и потом в М-фазу. Такие клетки называют клетками G0-периода. Причем, чем выше специализация клетки, тем больше времени и затрат ей необходимо для приобретения этой специализации, тем меньше вероятность, что эта клетка "вер- нется" в клеточный цикл. Образно говоря, клетке приходится выбирать: либо дифференцироваться, либо размножаться. По внешнему виду клетки трудно определить уровень диффе- ренцированности клетки. Однако существует параметр, с по- мощью которого можно предположить степень зрелости клетки. Это ядерно-цитоплазматическое отношение -стабильный морфо- метрический параметр, отражающий уровень метаболических про- цессов в клетках на различных этапах их развития и жизнедея- тельности. Клетки, которые имеют объем ядра больше или такой же как объем цитоплазмы, обладают лишь самыми общими функциями, связанными с ростом и делением, синтезом неспецифических веществ. В тех клетках, где объем ядра меньше объема цитоплазмы, появляются специфические функции. Чем выше уровень специализации, тем в большей мере объем цитоплазмы превышает объем ядра. В целом, в организме можно выделить 3 категории клеток, которые разными способами сохраняют оптимальное соотношение между поддержанием численности своей популяции и выполне- нием специальных функций. Первая категория это клетки с продленным G1-периодом. Клетки этой категории находятся в тех органах, у которых функционирующие клетки отличаются большой продолжительнос- тью жизни и после полного завершения роста деление происхо- дит редко. Клетки являются высокоспециализированными, но при определенных условиях (удаление, гибель части органа) спо- собны к делению для восстановления численности популяции. Примерами могут служить гепатоциты, клетки эндокринных же- лез, эпителиоциты канальцев почки и пр. Вторая категория это высокоспециализированные клетки, которые не способны делиться. После выполнения своей функ- ции они погибают (изнашиваются, слущиваются с различных по- верхностей), но возможность их замещения обеспечена. Это за- мещение обеспечивается клетками той же популяции, которые не стали еще настолько специализированными, чтобы утратить спо- собность к размножению. В результате этот фонд (материнские, герминативные, камбиальные, стволовые клетки) служит пос- тоянным источником новых клеток, которые делятся по мере нобходимости, причем при делении одна из дочерних остается стволовой, а другая начинает дифференцировку. Стволовые клетки бывают плюрипотентные (когда из одной стволовой клет- ки могут развиваться клетки нескольких типов, но принадлежа- щих к данной популяции) и унипотентные (из них образуются клетки только одного типа). Примерами второй категории кле- ток являются эпителиоциты кишечника, клетки эпидермиса, кро- ви и соединительной ткани. Третья категория это высокоспециализированные клетки, которые утратили способность к делению и не имеют стволово- го фонда. В случае их разрушения или отмирания никаких ре- зервов для замещения в организме нет. Примерами таких кле- ток являются нейроны и кардиомиоциты. В конце эмбрионального периода они теряют способность размножаться, дифференцируют- ся, живут и функционируют до конца жизни организма. Эти клетки находятся в таких местах, где они в норме защищены от повреждающих воздействий. Их обновление во взрослом организ- ме нецелесообразно: было бы очень трудно в точности вос- станавливать сложную систему нервных связей, созданную в те- чение предшествующего периода, при совершенно иных условиях. Кроме того, следы памяти, записанные в виде небольших изме- нений структуры или связей определенных нейронов, вероятно, стирались бы при замене прежних клеток новыми. Таким обра- зом, нейроны и кардиомиоциты постоянно являются метаболичес- ки активными и в них постоянно идет обновление клеточных компонентов.