Роль апоптоза в процессах старения

Предположение о роли апоптотической гибели в процессах старения было высказано ещё в 1982 году. Со временем выяснилось, что различные виды возрастзависимой дисрегуляции апоптоза присущи многим типам клеток. Например, в стареющем организме повышается чувствительность к индукции апоптоза для следующих типов клеток:гепатоцитов, кардиомиоцитов, макрофагов, мегакариоцитов, нейронов, ооцитов, спленоцитов, T-лимфоцитов, хондроцитов, эндотелиоцитов. Но в то же время, для фибробластовнаблюдается обратная тенденция к снижению чувствительности к апоптозу, а для кератиноцитов данная чувствительность не изменяется.[59]

К настоящему времени имеются, как минимум, две точки зрения на связь апоптоза с процессами старения. Согласно одной из версий нормальные (гомеостатические) апоптотические процессы могут участвовать в развитии возрастных патологий и фенотипов старения.[60] К примеру, с апоптотической гибелью постмитотических клеток (кардиомиоцитов, нейронов) связаны процессы старения сердечной мышцы или развитие возрастных нейродегенеративных патологий.[61] Старение иммунной системы также связывают с программируемой гибелью различных типов лейкоцитов в результате возрастных изменений в соотношении про- и антиапоптозных факторов. Возрастная хрящевая дегенерация кореллирует с повышением уровня апоптоза хондроцитов в суставных хрящах у мышей и крыс, а также в межпозвоночных дисках при старении у человека.[62] Согласно другой точке зрения накопление стареющих клеток в тканях объясняется возрастной резистентностью к апоптозу.[60] В качестве примера, рассматривается устойчивость стареющих фибробластов к апоптозу, приводящая в итоге к преждевременному старению нормальных фибробластов и, возможно, к нарушению функций соединительной ткани.

- Возбуждение - ответная реакция живой ткани на внешнее воздействие, выражающаяся изменением характера или интенсивности протекающих в ней процессов; в узком смысле — это физиологический процесс, к-рым нек-рые типы клеток (нервные, мышечные, железистые) отвечают на внешнее воздействие (раздражитель). Способность клеток и тканей реагировать на раздражение возбуждением называется возбудимостью. Минимальная сила раздражителя, на к-рую возбудимая ткань отвечает возникновением возбуждением, называется пороговой; чем меньше эта величина, тем выше уровень возбудимости и ткань легче возбуждается.

В процессе эволюции у отдельных компонентов клетки, в частности белковых структур, первоначально возникла способность восстанавливать свою структуру, поврежденную извне. Затем возникла способность избегать опасность и, наконец, высшая форма В.— сигнализация, необходимая для нормального существования многоклеточного организма.

У многоклеточных организмов возбуждение стало основной функцией клеток нервной ткани. Возбуждение и обратное ему явление — торможение — основа всех видов нервной деятельности, в т. ч. психической (см. Высшая нервная деятельность). В. мышечных и железистых клеток характеризуется переходом этих клеток от состояния покоя к состоянию физиологич. деятельности, свойственной этим клеткам — сокращению для мышечных и секреции (выделение) — для железистых клеток. При возникновении процесса В. в возбудимых тканях происходит усиление обмена веществ, что сопровождается тратой энергетич. запасов, накопленных в клетках.

Детерминация — это процесс определения пути, направления, программы развития материала эмбриональных зачатков с образованием специализированных тканей. Детерминация может быть оотипической (программирующей развитие из яйцеклетки и зиготы организма в целом), зачатковой (программирующей развитие органов или систем, возникающих из эмбриональных зачатков), тканевой (программирующей развитие данной специализированной ткани) и клеточной (программирующей дифференцировку конкретных клеток). Различают детерминацию: 1) лабильную, неустойчивую, обратимую и 2) стабильную, устойчивую и необратимую. При детерминации тканевых клеток происходит стойкое закрепление их свойств, вследствие чего ткани теряют способность к взаимному превращению (метаплазии). Механизм детерминации связан со стойкими изменениями процессов репрессии (блокирования) и экспрессии (деблокирования) различных генов.

ооплазматическая сегрегация (выделение участков цитоплазмы, содержащих определенные типы морфологических детерминант)

эмбриональная индукция (взаимодействие клеток или тканей, определяющее судьбу одного или обоих участников этого взаимодействия)

Дифференцировка - процесс развития специализированных клеточных типов из одного оплодотворенного яйца

Дифференциация — это стойкое структурно-функциональное преобразование клеток в различные специализированные клетки. Дифференцировка клеток биохимически связана с синтезом специфических белков, а цитологически — с образованием специальных органелл и включений. При дифференцировке клеток происходит избирательная активация генов. Важным показателем клеточной дифференцировки является сдвиг ядерно-цитоплазменного отношения в сторону преобладания размеров цитоплазмы над размером ядра. Дифференцировка происходит на всех этапах онтогенеза. Особенно отчетливо выражены процессы дифференциации клеток на этапе развития тканей из материала эмбриональных зачатков. Специализация клеток обусловлена их детерминацией.

миграция описывается направленным движением клеток по телу. Базовые свойства клеточной миграции расшифрованы в исследованиях систем культур клеток, а также развивающихся эмбрионов 1-5. Мигрирующие клетки обладают направленной полярностью с ведущим краем по фронту клетки и ведомым краем позади. Перемещения осуществляются за счет выпячиваний и слипания ведущего края клетки и подтягивания ведомого края. Этот процесс регулируется с помощью трансмембранных рецепторов, которые воспринимают внешние хемоаттрактантные сигналы, которые затем транслируются в изменения цитоскелета за счет эффекторных молекул, таких как phospholipids и малые GTPases.

Однако решающее значение в регуляции дифференцировки, особенно у высших организмов, имеют взаимодействия между различными клетками и частями зародыша. Такие взаимодействия называют эмбриональными индукциями. Например, для развития производных среднегозародышевого листка — мезодермы — необходима индукция со стороны внутреннего листка — энтодермы, для развития центральной нервной системы — индукция со стороны спинной части мезодермы, и так далее. В большинстве индукционных процессов реагирующий материал зародыша не просто пассивно воспринимает воздействие индуктора, но активно перерабатывает его согласно собственным внутренним свойствам. Дифференциальная экспрессия генов — один из компонентов индукционных процессов.

цепная реакция на клеточном уровне дает нарушение биомолекулярной структуры, например, липиды, белковые соединения, соединения углеводородов, энзимы и ДНК. Эти нарушения ударяют по клеточной интеграции, т. е. продолжение цепи реакции порождает новые нарушения в структуре и функциях мембраны клетки, а также в составных частях клетки, особенно в ДНК и митохондриях.

Действие внешних прооксидантов, повышенное потребление кислорода, ионизирующее и ультрафиолетовое облучение, загрязнение воздуха, воды и продуктов, недостаток естественных антиоксидантов, врожденная недостаточность ферментов антиокосидантной защиты, другие состояния могут приводить к напряжению системы антиоксидантной защиты организма и вызывать так называемый "оксидативный стресс", проявляющийся на молекулярном, клеточном и организменном уровне.

Биологическая значимость стволовых клеток заключается в том, что они играют ведущую роль в организации многоклеточных организмов и являются центральным элементом структурно-функциональных единиц тканей и органов. По мнению Вейсмана, стволовые клетки - это не только единицы организации ткани, ответственные за развитие и поддержание гомеостаза и регенерацию тканей и органов, но и единицы эволюции. Пролиферативный потенциал стволовых клеток в обновляющихся тканях очень велик и продолжительность жизни популяции стволовых клеток может значительно превосходить продолжительность жизни организма, что было показано путем последовательного пассирования гемопоэтических стволовых клеток мышам, получившим летальную дозу облучения. Такие же данные существуют для стволовых клеток кожи. Так, у лабораторных мышей, продолжительность жизни которых достигает 3 лет, эпидермальные стволовые клетки делятся за этот период времени около 100 раз. Крон показал, что можно серийно трансплантировать до 5 раз кожные лоскуты молодым животным, общая продолжительность жизни этих лоскутов составляла от 4,5 до 5 лет, причем в конце экспериментов состояние лоскутов было еще вполне удовлетворительным. Эти данные позволяют считать, что продолжительность жизни стволовых клеток эпидермиса может быть значительно больше, чем продолжительность жизни организма в целом. Имеются данные, согласно которым с возрастом число стволовых клеток у людей уменьшается, но все еще остается на достаточно высоком уровне. В то же время продолжительность жизни отдельных стволовых клеток может быть ограниченной. Некоторые стволовые клетки функционируют только в определенном временном интервале. К их числу можно отнести эмбриональные и фетальные стволовые гемопоэтические клетки. Герминативные стволовые клетки в яичниках млекопитающих самоподдерживаются во время эмбриогенеза, и уже к моменту рождения продукция ооцитов заканчивается. Таким образом, не все стволовые клетки, образовавшиеся в эмбриональном периоде развития, сохраняются во взрослом организме. Поведение стволовых клеток во многом определяется свойствами тех тканей, в которых они находятся и которые они поддерживают.

Поиск по сайту: