Виды клеточной гибели: апоптоз и некроз. Биологическое значение.

Некроз и апоптоз - две категории смерти клетки. Некроз это патологическая, форма клеточной смерти. Такая смерть постигает клетку, когда Т-киллер своевременно не распорядился судьбой инфицированной клетки, наставив ее на путь апоптоза. Вирус или иной паразит, размножившись в клетке, разрушает ее: клетка лизируется, ее содержимое изливается наружу, в межклеточное пространство. Некоторые внутриклеточные паразиты, включая простейшее Toxoplasma gondii (возбудитель токсоплазмоза), способны к подавлению апоптоза. Новое поколение паразитов устремляется в соседние клетки, нанося все больший и больший ущерб организму. Начинается воспалительный процесс, исходом которого может быть как выздоровление, так и гибель организма. Некротическую гибель могут вызывать физические или химические повреждения, например обморожение или ожог, органические растворители, гипоксия, отравление, гипотонический шок и др. 

В сильно поврежденных тканях преобладают процессы некроза, которые затрагивают целые клеточные поля и характеризуются пассивной дегенерацией клеток с набуханием и фрагментацией органелл, разрушением мембран, лизисом клеток, выходом внутриклеточного содержимого в окружающую ткань и развитием воспалительного ответа. Некроз всегда обусловлен грубой патологией, его механизмы не требуют затрат энергии, и предотвратить его можно только, устранив причину повреждения.

Апоптозные клетки в противоположность некротическим не были найдены в соприкосновении друг с другом, они располагаются по одиночке или небольшими группами и разбросаны по всей ткани. Апоптозные клетки имеют меньший размер, неизмененные мембраны и органеллы наряду с признаками сморщивания цитоплазмы и множественными цитоплазматическими мембран - связанными выпячиваниями. Благодаря сохранности мембран не происходит распространения литических ферментов в окружающие клетки, в связи с чем не наблюдается их повреждения и воспалительной реакции ткани, что в настоящее время признано одним из важных морфологических отличий апоптоза от некроза. И сморщенные клетки, и апоптозные тельца содержат нетронутые массы конденсированного хроматина. Результатом последовательной деструкции ДНК в апоптозных клетках является невозможность их репликации (воспроизведения) и участия в межклеточных взаимодействиях, так как эти процессы требуют синтеза новых протеинов. Умирающие клетки эффективно удаляются из ткани с помощью механизма фагоцитоза , включающегося в первые минуты-часы после смерти. При ограниченной способности к фагоцитозу и сохранении апоптозных клеток в ткани более 1-2 дней их мембраны также дезинтегрируются и возникает "вторичный" некроз (лизис клетки, умершей апоптозной смертью).

Обнаружили апоптозные клетки и в патологических, и в физиологических условиях. Впоследствии выяснилось, что апоптоз является неотъемлемой составной частью процессов развития и гомеостаза зрелой ткани. В норме организм использует этот генетически запрограммированный механизм в эмбриогенезе для уничтожения избытка клеточного материала на ранней стадии развития тканей, в частности в нейронах, не установивших контакты с клетками-мишенями и лишенных таким образом трофической поддержки из этих клеток. В зрелом возрасте интенсивность апоптоза в центральной нервной системе млекопитающих существенно снижается, хотя остается высокой в других тканях. В основе нормальной смены клеток лежат процессы апоптоза. Выраженное подавление апоптозной смерти приводит к развитию онкологических заболеваний. Устранение пораженных вирусами клеток, развитие иммунного ответа также сопровождаются необходимой апоптозной реакцией.

Типичные признаки апоптоза у животных - это переход фосфатидилсерина из внутреннего монослоя цитоплазматической мембраны в наружный монослой, уменьшение объема клетки, сморщивание цитоплазматической мембраны,конденсация ядра , разрывы нити ядерной ДНК и последующий распад ядра на части, фрагментация клетки на мембранные везикулы с внутриклеточным содержимым (апоптозные тельца ), фагоцитируемые макрофагами и клетками- соседями. Такая же участь постигает клетку, когда в ней произошла мутация, которая может привести к опухолевому разрастанию ткани, когда она становится ненужной для организма, например, в процессе онтогенетического развития или, применительно к лимфоцитам, на заключительных этапах инфекционного процесса, когда организм уже не нуждается в дальнейшей выработке антител.

При апоптозе сохраняется целостность мембран, органеллы выглядят морфологически интактными, а продукты дробления клетки, апоптозные тельца (или везикулы) представляют собой отдельные фрагменты, окруженные мембраной.

Гибель клеток в процессе некроза связана с нарушениями в мембране или цитоплазме клеток и не затрагивает существенно клеточное ядро. К некрозу, в частности, приводит атака клетки антителами и комплементом, что вызывает образование пор в мембране, нарушение осмотического давления в клетке, разрыв мембраны и, в конечном итоге, гибель клетки. Некротическая гибель клеток-мишеней под влиянием зрелых CD8 T-клеток связана, в первую очередь, с перфоринами, выделяемыми из гранул цитотоксических T-клеток после распознавания ими чужеродного антигена на инфицированных вирусом клетках.

Элементы разрушительного характера являются атрибутами воспалительной реакции. Наличие или отсутствие воспаления у животных используется как признак, позволяющий отличить апоптоз от некроза.

Некроз характеризуется разрывом цитоплазматической и внутриклеточных мембран, что приводит к разрушению органелл, высвобождению лизосомальных ферментов и выходу содержимого цитоплазмы в межклеточное пространство.