Гибель клетки

Гибель клетки — ключевой процесс обеспечения нормальной жизнедеятельности тканей. Различают два вида морфологических изменений и два различных механизма клеточной гибели — некроз и апоптоз.

Некроз (от греч. necrosis — умирание) возникает при действии резко выраженных повреждающих факторов и чаще всего сопровождается воспалением. Некроз — это смерть «в результате несчастного случая», часто охватывает различные по численности группы клеток.

Повреждающими факторами, приводящими к некрозу являются:

— гипертермия — перегревание;

— гипотермия — переохлаждение;

— гипоксия — недостаток кислорода;

— ишемия — недостаток кровоснабжения;

— метаболические яды, химические препараты, механические травмы и так далее.

При некрозе сначала отмечают набухание цитоплазмы и органелл (в первую очередь митохондрий), расширяются цистерны ЭПС. Эти изменения возникают вследствие прекращения работы мембранных насосов из-за повреждения мембраны или отсутствия необходимой энергии. Повышение концентрации ионов Са²⁺ в гиалоплазме активирует фосфолипазы, которые разрушают билипидный слой. На поздних стадиях некроза разрушаются мембраны лизосом и активно повреждаются клеточные структуры.

Изменения ядра:

— гетерохроматин конденсируется в виде крупных глыбок под кариолеммой;

— лизосмальная ДНКаза расщепляет ДНК на фрагменты различной длины;

— ядро уменьшается, уплотняется – кариопикноз; распадается — кариорексис; лизируется — кариолизис.

На поздних стадиях некроза отмечается разрыв ядерной оболочки, плазмолеммы, внутриклеточных мембран, разрушение ядра, распад клетки. Продукты распада клеток попадают в межклеточное пространство, привлекают лейкоциты и макрофаги, которые фагоцитируют распавшуюся клетку. Фагоциты выделяют разные вещества, привлекающие другие клетки, поэтому в течение некоторого времени поддерживается воспалительная реакция на продукты разрушения клеток при их некрозе.

Апоптоз — физиологическая (запрограммированная) гибель клеток. Апоптоз (от греч. apoptosis — листопад) — «смерть клетки в результате самоубийства» — активный, генетически контролируемый процесс клеточной гибели, регулируемый внутренней программой, которая запускается внешними факторами. Апоптоз обеспечивается работой особых киллерных генов, которые обеспечивают синтез ряда веществ, обусловливающих разрушение клетки. Апоптоз — это энергоемкий процесс, сопровождается активацией сигнальных систем в клетке, характерен для отдельных клеток или маленьких групп клеток. Апоптоз характерен для разных тканей человека и животных в норме, патологии, эмбриональном развитии и у взрослого.

Факторы, запускающие генетическую программу апоптоза:

— дефицит стимулирующих факторов (гормонов, факторов роста, цитокинов), потеря контакта с другими клетками или компонентами межклеточного вещества, старение клетки;

— действие физиологических активаторов апоптоза — фактор некроза опухолей, интерфероны, глюкокортикоиды, интерлейкины;

— действие повреждающих факторов, умеренное по интенсивности, не приводящее к некрозу;

— инфекции (особенно вирусные).

При апоптозе до возникновения структурных изменений начинается синтез ферментов, необходимых для гибели клетки. Затем клетка утрачивает специализированные структуры на своей поверхности (микроворсинки, межклеточные соединения) и отделяется от соседних клеток. В ядре накапливаются крупные глыбки хроматина, ядро уплотняется. Геномная ДНК расщепляется на отдельные сегменты и хроматин укладывается в виде крупных полулуний. Ядро распадается на фрагменты, окруженные мембраной. Происходит кариопикноз и кариорексис без разрушения кариолеммы.

Цитоплазма уплотняется, уменьшается в размерах. Органеллы сохраняют свою целостность, и все более компактно располагаются в цитоплазме. При нарастании апоптоза конденсация цитоплазмы приводит к изменению формы клетки — появляются вздутия и выпячивания — поверхность клетки как бы «вскипает». Постепенно формируются апоптозные тела – фрагменты клетки с частями ядра и органеллами, окруженные мембраной и имеющие округлую или овальную форму. В некоторых случаях клетка сморщивается целиком, образуя одно сферическое апоптозное тело. Апоптозные тела быстро захватываются соседними клетками и фагоцитируются. Нейтрофилы в фагоцитозе апоптозных тел не участвуют, воспалительная реакция отсутствует (рисунок 26).

Апоптоз — один из фундаментальных и универсальных биологических механизмов тканевого гомеостаза, поэтому он связан со всеми проявлениями жизнедеятельности тканей в норме и при патологии. Особенно значима роль апоптоза в следующих процессах:

— эмбриональном развитии;

— удалении стареющих клеток в зрелых тканях;

— инволюции зрелых тканей;

— иммунных реакциях;

— реакциях тканей на действие повреждающих факторов;

— развитии ряда дегенеративных и инфекционных заболеваний;

— опухолевом росте.