Клеточная смерть, воспаление и рак

Это критически важно для нормальной работы всех органов и систем, для поддержания равновесия внутренней среды.

Если контроль над этим процессом нарушается - наше здоровье и жизнь поставлена на карту.

Каждый день в наших телах погибает 50 миллиардов клеток. Это вовсе не случайные события, а часть тонко настроенного биологического механизма, называемого запрограммированной клеточной смертью.

Многоклеточные организмы, включая людей, должны строго контролировать популяцию клеток разных видов в собственном теле. Это было бы легко, если бы те никогда не делились! Однако некоторые ткани, такие как кровь, кожа или слизистая кишечника, массово производят новые клетки.

Запрограммированная клеточная смерть предупреждает от накопления чрезмерного количества ошибок, очищая клеточную популяцию от ненужных и потенциально опасных единиц. Это важно для поддержания здоровья организма и предотвращения смертельных заболеваний, включая рак.

Также клеточная смерть является важным механизмом защиты от патогенов, так как клетки, инфицированные бактериями или вирусами, удаляются беспощадным образом. В нормальных условиях умирающие клетки перерабатываются иммунной системой. К сожалению, запрограммированная клеточная смерть далека от 100% надежности. Любые сбои этой системы ведут к трагическим последствиям.

Злокачественные опухоли, аутоиммунные состояния и нейродегенеративные заболевания связаны со всевозможными неудачами в саморазрушении дефектных клеток, клеточном «разминировании».

Много путей – один исход
Существует несколько механизмов, или путей гибели клетки. Что бы ни стало причиной клеточной смерти, «труп» посреди живых тканей нужно немедленно обезвредить. Это является непосредственной задачей фагоцитов, разновидности белых кровяных телец, способных мигрировать внутрь тканей и очищать их от чужеродных агентов, клеточных останков и разного рода мусора.

Фагоциты патрулируют наши ткани в поисках химических сигналов «find-me», испускаемых умирающими клетками. Они достигают цели, поглощают и переваривают останки. Клеточная смерть может либо повышать уровень воспаления в ткани, либо наоборот – зависит от обстоятельств.

Апоптоз
Апоптоз является наиболее распространенной формой клеточной смерти – иначе это называется запрограммированным самоубийством. В процессе апоптоза клетка разрывается и «упаковывается» в небольшие самостоятельные кусочки, которые легко перерабатываются фагоцитами.

Апоптоз часто начинается с накопления молекул-индикаторов химического стресса. Спусковым крючком может стать повреждение генетического материала или недостаток кислорода – гипоксия.

Стресс вызывает утечки в мембранах митохондрий, которые превращают кислород в энергию для жизнедеятельности клетки. Когда митохондрии повреждены, клетка перестает получать достаточно энергии, и начинает свой последний жизненный путь – путь к апоптозу.

Апоптоз – не всегда естественный результат старения. Он также может инициироваться внешними триггерами. Апоптоз активируют так называемые рецепторы смерти.

Чтобы облегчить уборку мусора внутри сложного многоклеточного организма, умирающие клетки выделяют сильные молекулярные сигналы типа "find-me" (найди меня) и "eat-me" (съешь меня). Подобные молекулы издалека притягивают фагоциты к месту скопления гибнущих клеток.

Некроз
Главным отличительным признаком гибели некротических клеток является набухание, приводящее к разрыву клеточной мембраны. Это приводит к излитию их компонентов. Во многом процесс напоминает выход воздуха из проколотой камеры Вашего автомобиля – быстро и неотвратимо.

Некроз происходит в ответ на высокую температуру или высокое давление. Ученые называют это пассивной формой некроза, так как он не требует какой-либо химической активности клетки.

Существуют и другие формы некроза – некроптоз и пироптоз - которые активно контролируются, и сегодня признаны специализированными формами запрограммированной клеточной смерти. При этом внутри клетки происходит цепочка тесно связанных и организованных молекулярных процессов.

Есть научные доказательства того, что некроптоз может быть резервной системой, которая срабатывает при инфицировании клетки патогенами, способными ингибировать апоптоз.

Считается, что как некроптоз, так и пироптоз, инициируют воспаление, сигнализируя иммунной системе об опасной инфекции. Поскольку в результате клетка лопается, ее компоненты изливаются в окружающее пространство, они действуют как сигналы опасности, или «молекулярные структуры, связанные с повреждением» (DAMP).

Фагоциты и другие иммунные клетки бурно реагируют на присутствие DAMP, вызывая воспаление.

«Это является эволюционно бесценным вкладом во врожденный иммунитет, сочетающим в себе уничтожение инфицированных патогенами структур с одновременным предупреждением иммунной системы путем высвобождения DAMP», - заявили авторы одного из недавних исследований.

Это специфично для некроптоза и пироптоза, и обычно не возникает при апоптозе, когда компоненты клетки аккуратно упакованы. Тем не менее, если фагоциты не могут быстро очистить апоптотические клетки, те превращаются в некротические и вызывают воспаление, используя запасной механизм.

Аутофагия
В нормальных условиях аутофагия (самопоедание) является механизмом выживания. В ответ на голод, вызванный дефицитом питательных веществ, клетка может получить необходимое питание, переваривая часть ее собственных внутренних структур. Аутофагия также служит способом противодействия клеточному стрессу, повреждениям клеточного аппарата и агрегации белков.

Аутофагия позволяет клетке устранить опасность, переваривая «виновных». Однако теперь ученые считают, что сама по себе аутофагия может инициировать гибель клеток, хотя это может быть редким и узкоспециализированным процессом. Аутофагия тесно связана с развитием и смертью каждой клетки.

Четко отлаженное регулирование клеточной смерти необходимо для поддержания равновесия функциональных клеток в наших тканях и профилактики инфекций, своевременной очистки популяции. Любое нарушение этого процесса, как мы уже говорили, может обернуться серьезными болезнями.

«Дерегуляция сигнальных путей, которые отвечают за клеточную смерть, приводит к развитию катастрофических заболеваний, таких как рак и аутоиммунные болезни (недостаточная очистка), а также дегенеративные заболевания (ускоренная гибель клеток)», - считает доктор Дуглас Грин (Douglas Green) из Детской исследовательской больницы Святого Иуды в Мемфисе, США.

medbe.ru