Apoptoosi tüübid. Apoptoosi protsessi võib jagada kolme faasi: signaal, efektor ja lagunemine

1964 0

Infantiilne kaasasündinud glaukoom

Epidemioloogia

Infantiilne kaasasündinud glaukoom (ICG) areneb 3–10-aastastel lastel. See pärineb autosoomselt retsessiivselt, kuigi on võimalikud juhuslikud juhtumid.

Etioloogia ja patogenees

Haigus põhineb vesivedeliku düsgeneesil, mis põhjustab vesivedeliku väljavoolu rikkumist ja selle tagajärjel silmasisese rõhu suurenemist.

Põhiline kliinilised ilmingud: silmasisese rõhu püsiv tõus, nägemisnärvi ketta väljakaevamise laienemine, glaukoomile iseloomulikud häired visuaalsed funktsioonid. ■ Tonomeetria (P0 >
■ Oftalmoskoopiline uuring (optilise ketta blanšeerimine, kaevamine edeneb kiiresti, kuid varajased staadiumid kui IOP väheneb, on see pöörduv).

Diferentsiaaldiagnostika

Ravi efektiivsuse hindamine, vead, prognoos

Vt Primaarne kaasasündinud glaukoom.

Juveniilne glaukoom

Epidemioloogia

Juveniilne glaukoom(JH) esineb inimestel vanuses 11 kuni 35 aastat. Pärilikkus on seotud 1. kromosoomi ja TIGR-i häirete esinemisega. Sageli kombineeritakse lühinägeliku refraktsiooniga.

Etioloogia ja patogenees

Silmasisese vedeliku väljavoolu halvenemine ja silmasisese rõhu suurenemine on põhjustatud trabekulopaatia või goniodüsgeneesi tekkest.

Kliinilised nähud ja sümptomid

Iseloomustab silmasisese rõhu tõus ja nägemisnärvi ketta progresseeruv glaukomatoosne atroofia. Nägemisfunktsioonide muutused toimuvad vastavalt glaukoomi tüübile. ■ Tonomeetria (P0 > 21 mm Hg, IOP taseme erinevus kahes silmas rohkem kui 5 mm Hg).
■ Oftalmoskoopiline uuring (optilise ketta blanšeerimine, väljakaevamine ja muud GON-i nähud).
■ Gonioskoopiline uuring (UPC düsgenees).
■ Perimeetria (perifeerse nägemisvälja piiride ebaühtlane kontsentriline ahenemine peamiselt ninast, kaarekujulised skotoomid Bjerrumi tsoonis, pimeala laienemine).

Diferentsiaaldiagnostika

Diferentsiaaldiagnostika läbi kombineeritud kaasasündinud glaukoom Ja sekundaarsed liigid glaukoom.

Ravi üldpõhimõtted, tüsistused

Vt Primaarne kaasasündinud glaukoom.

Ravi efektiivsuse hindamine, prognoos

Vt Primaarne kaasasündinud glaukoom.

Apoptoosi initsiatsioon võib toimuda väliste või intratsellulaarsete tegurite kaudu. Näiteks hüpoksia, hüperoksia, keemiliste või füüsikaliste mõjurite põhjustatud subnekrootilise kahjustuse, asjakohaste retseptorite ristsidumise, signaali katkemise tagajärjel. rakutsükkel, kasvu- ja metaboolsete tegurite eemaldamine jne. Hoolimata initsiatiivfaktorite mitmekesisusest eristatakse kahte peamist apoptoosi signaali ülekande rada: retseptorist sõltuv signaalirada, mis hõlmab rakusurma retseptoreid, ja mitokondriaalne rada.

Retseptorist sõltuv signaalirada

Apoptoosi signaaliülekande skeem surmaretseptorite CD95, TNFR1 ja DR3 kaudu

Apoptoosi protsess algab sageli spetsiifiliste ekstratsellulaarsete ligandide interaktsioonist rakusurma retseptoritega, mida ekspresseeritakse rakumembraani pinnal. Retseptorid, mis tajuvad apoptootilist signaali, kuuluvad TNF-i retseptorite superperekonda. Enim uuritud surmaretseptorid, mille rolli apoptoosis on kirjeldatud ja määratud, on CD95 ja TNFR1. Täiendavad mudelid on CARI, DR3, DR4 ja DR5.

Kõik surmaretseptorid on transmembraansed valgud, mida iseloomustab ühine 80 aminohappest koosnev järjestus tsütoplasmaatilises domeenis. Seda järjestust nimetatakse surmadomeeniks ja see on vajalik apoptootilise signaaliülekande jaoks. Surmaretseptorite rakuvälised saidid interakteeruvad ligandi trimeeridega. Ligandide trimeerid trimeriseerivad interaktsiooni tulemusena surma retseptoreid. Sel viisil aktiveeritud retseptor interakteerub vastava intratsellulaarse adapteriga. CD95 retseptori jaoks on adapteriks FADD. TNFR1 ja DR3 retseptorite jaoks on adapteriks TRADD.

Surmaretseptoriga seotud adapter interakteerub prokaspaasidega efektoritega - prokaspaaside perekonnast pärinevate proteaaside veel mitteaktiivsete prekursoritega. Interaktsiooniahela "ligand-retseptor-adapter-efektor" tulemusena moodustuvad agregaadid, milles toimub kaspaasi aktivatsioon. Neid agregaate nimetatakse apoptoosideks, apoptootilisteks chaperoonideks või surma indutseerivateks signaalikompleksideks. Apoptsoomi näide on FasL-Fas-FADD-prokaspaas-8 kompleks, milles kaspaas-8 on aktiveeritud.

Surmaretseptorid, adapterid ja efektorid suhtlevad üksteisega struktuurselt sarnaste domeenide kaudu: DD, DED, CARD. DD osaleb Fas-retseptori interaktsioonis FADD-adapteriga ja TNFR1- või DR3-retseptorite interaktsioonis TRADD-adapteriga. DED domeen suhtleb FADD-adapteri ja prokaspaasidega −8 ja −10. CARD-domeen osaleb RAIDD-adapteri ja procaspase-2 koostoimes.

Surmaretseptorite kaudu saab aktiveerida kolm initsiatsioonikaspaasi: −2; −8 ja −10. Aktiveeritud initsiaatorkaspaasid osalevad veelgi efektorkaspaaside aktiveerimises.

Mitokondriaalne signaalirada

Apoptoosi mitokondriaalne signaalirada realiseerub mitokondrite membraanidevahelisest ruumist raku tsütoplasmasse apoptogeensete valkude vabanemise tulemusena. Apoptogeensete valkude vabanemine võib eeldatavasti toimuda kahel viisil: lõhkudes mitokondriaalset membraani või avades väga läbilaskvad kanalid välisel mitokondriaalsel membraanil.

Apoptsoomi moodustumise mudel "Cytochrome c Apaf-1 CARD procaspase-9". Nii aktiveeritud kaspaas-9 värbab prokaspaas-3, mis omakorda aktiveeritakse kaspaas-3-ks

Mitokondrite välismembraani purunemine on seletatav mitokondriaalse maatriksi mahu suurenemisega. See protsess seotud mitokondriaalse membraani pooride avanemisega, mis põhjustab osmootse tasakaaluhäire tõttu membraanipotentsiaali vähenemist ja mitokondrite suure amplituudiga turset. Poorid läbimõõduga 2,6–2,9 nm on võimelised läbima kuni 1,5 kDa kaaluvaid madala molekulmassiga aineid. Stimuleeritakse pooride avanemist järgmised tegurid: anorgaaniline fosfaat; kaspaasid; SH reaktiivid; rakkude ammendumine vähendatud glutatiooniga; haridust aktiivsed vormid hapnik; oksüdatiivse fosforüülimise lahtisidestamine protonofoorühendite abil; Ca sisalduse suurenemine tsütoplasmas; kokkupuude keramiidiga; mitokondriaalse ATP kogumi ammendumine jne.

Alternatiivse võimalusena apoptogeensete valkude vabastamiseks mitokondrite membraanidevahelisest ruumist vaadeldakse valgukanali moodustumist mitokondriaalses välismembraanis. Ühel või teisel viisil eraldub tsütoplasmasse: tsütokroom c valk c molekulmass 15 kDa; prokaspaasid −2, −3 ja −9; AIF flavoproteiin molekulmassiga 57 kDa.

Tsütokroom c raku tsütoplasmas osaleb koos Apaf-1 valguga apoptoosoomi moodustumisel. Varem läbib Apaf-1 konformatsioonilisi muutusi reaktsiooni tulemusena, mis toimub ATP energia kulutamisel. Eeldatakse, et transformeeritud Apaf-1 omandab võime siduda tsütokroom c. Lisaks muutub Apaf-1 CARD domeen procaspase-9 jaoks juurdepääsetavaks. Selle tulemusena toimub transformeeritud Apaf-1 valgu vähemalt 8 subühiku oligomerisatsioon tsütokroom c ja prokaspaas-9 osalusel. See moodustab apoptoosi, mis aktiveerib kaspaas-9. Küps kaspaas-9 seob ja aktiveerib prokaspaas-3, moodustades efektor-kaspaas-3. Flavoproteiini AIF, mis vabaneb mitokondrite membraanidevahelisest ruumist, on apoptoosi efektor, mis toimib kaspaasidest sõltumatult.

Muud apoptoosi esilekutsumise teed

Väärib märkimist, et selle tulemusena võib tekkida apoptoos kombineeritud tegevus kaks peamist signalisatsiooniteed: retseptorist sõltuv ja mitokondriaalne. Lisaks on apoptoosi algatamiseks mitmeid vähem levinud mehhanisme. Näiteks prokaspaas-12 aktiveerimise tõttu, mis paikneb endoplasmaatilises retikulumis. Prokaspaas-12 vabanemine ja aktiveerimine on põhjustatud kaltsiumiioonide rakusisese homöostaasi häiretest. Apoptoosi aktiveerimine võib olla seotud ka rakkude adhesiooni halvenemisega.

Teine tegur apoptoosi esilekutsumisel on nakatunud rakkude rünnak tsütotoksiliste T-lümfotsüütide poolt, mis lisaks Fas-retseptori aktiveerimisele on võimelised sekreteerima perforiini nakatunud raku membraani lähedal. Perforiin polümeriseerides moodustab transmembraansed kanalid, mille kaudu sisenevad rakku lümfotoksiin-alfa ja seriinproteaaside segu. Järgmisena aktiveerib gransüüm B kaspaas-3 ja kaspaasi kaskaad käivitatakse.

Rakusurma võib algatada lüsosomaalsete proteaaside ja katepsiinide vabanemine. Näiteks põhjustab kaspaas-8 lüsosoomidest aktiivse katepsiin B vabanemise, mis seejärel lõhustab regulatoorse valgu Bid. Tulemusena, aktiivne valk t-Bid, mis omakorda aktiveerib proapoptootilist valku Bax.

"Klassikalise" imetajate apoptoosi üldskeem

Efektori faas

Efektorfaasi ajal muudetakse erinevad initsiatsioonirajad üheks ühiseks apoptootiliseks rajaks. Reeglina aktiveerub efektorvalkude ja neid reguleerivate modulaatorvalkude kaskaad. Apoptoosi peamised efektorid on kaspaasid. Aktiveerimise ajal käivitavad nad kaspaasi kaskaadi: kompleksselt põimunud interaktsioonide ahelad initsiatiiv- ja efektorkaspaaside vahel.

Kaspaasi kaskaad

Kaspaasid on tsüsteiini proteaasid, mis lõhustavad aminohappejärjestusi pärast asparagiinhappejääki. Kaspaasid moodustuvad prokaspaaside aktiveerimise tõttu, mis sisaldavad 3 domeeni: regulatoorset N-terminaalset domeeni, suurt ja väikest subühikut. Aktiveerimine toimub proteolüütilise töötlemise teel: kõik kolm domeeni lõhustatakse, prodomeen eraldatakse ning ülejäänud suured ja väikesed subühikud assotsieeruvad, moodustades heterodimeeri. Kaks heterodimeeri moodustavad seejärel tetrameeri, kahe katalüütilise saidiga täisväärtusliku kaspaasi.

Kaspaase leidub enamikus elusorganismides. Imetajatel on tuvastatud 13 kaspaasi. Mõned neist ei ole apoptoosiga seotud. Ülejäänud kaspaasid, mis on seotud apoptoosiga, jagunevad initsiaatoriteks ja efektoriteks. Initsiaatorkaspaasid aktiveerivad efektorkaspaasid, mis omakorda provotseerivad ja osalevad otseselt raku transformatsioonis. Selle tulemusena põhjustavad morfoloogilised ja biokeemilised muutused rakusurma apoptoosi teel.

Efektorkaspaaside üks peamisi funktsioone on otsene ja kaudne hävitamine rakulised struktuurid. Tuumakihi valgud läbivad hüdrolüüsi, tsütoskelett hävib ja raku adhesiooni reguleerivad valgud lagunevad. Efektorkaspaaside teine ​​oluline funktsioon on apoptoosi blokeerivate valkude inaktiveerimine. Eelkõige lõhustatakse DFF-i inhibiitor, mis takistab apoptootilise DNaasi CAD aktiveerimist. Samuti hävitatakse Bcl-2 perekonna anti-apoptootilised valgud. Lõpuks, efektorkaspaaside toime tulemusena dissotsieeruvad DNA parandamises, mRNA splaissimises ja DNA replikatsioonis osalevad regulatoorsed ja efektordomeenid.

Apoptoosi täiendavad efektorid

Lisaks kaspaasidele on ka teisi apoptoosi efektoreid. Näiteks flavoproteiini AIF, mis vabaneb mitokondriaalsest membraanidevahelisest ruumist, toimib kaspaasist sõltumatu raja kaudu. Sisse pääsemine raku tuum, AIF põhjustab kromatiini kondenseerumist ja aktiveerib DNA fragmenteerumisega seotud endonukleaase. Eksperimentaalsete andmete põhjal on kindlaks tehtud, et AIF-i juuresolekul tekkivat apoptoosi kaspaasi inhibiitor ei takista. Kalpaiinid, tsütosoolsete Ca-aktiveeritud tsüsteiiniproteaaside perekonna liikmed, loetakse ka apoptoosi efektoriteks. Nende roll apoptoosis on endiselt halvasti iseloomustatud.

Lagunemise faas

Programmeeritud rakusurma tulemus, olenemata esialgsest initsiatiivefektist, on raku lagunemine fragmenteerumise kaudu üksikuteks apoptootilisteks kehadeks, mis on piiratud plasmamembraaniga. Makrofaagid või naaberrakud fagotsüteerivad surnud raku fragmendid tavaliselt väga kiiresti, vältides põletikulise reaktsiooni tekkimist.

Morfoloogilised muutused

Tavaliselt võib sureva raku lagunemise jagada kolmeks järjestikuseks faasiks: vabanemine, mullistumine ja kondenseerumine. Enamiku rakkude lagunemine algab rakuvälise maatriksi kinnituste vabanemisega ja fokaalse adhesiooni ümberkorraldamisega. Sureva raku sees depolümeriseeruvad tsütoskeleti mikrotuubulid. Intratsellulaarsed aktiini mikrofilamendid reorganiseeritakse membraaniga seotud perifeerseteks ümmargusteks kimpudeks. Selle tulemusena omandab rakk ümara kuju. Pärast vabanemist iseloomustab verejooksu staadiumi perifeersete aktiinirõngaste kokkutõmbumine. Kontraktsioonide tulemusena tekivad rakumembraanil tursed ja rakk näib “keevat”. Mullitamisprotsess on muutlik ja nõuab suur kogus ATP. Mullitamisfaas normaalsetes tingimustes valmib umbes tunniga. Selle tulemusena fragmenteeruvad rakud väikesteks apoptootilisteks kehadeks või kondenseeruvad täielikult, muutudes ümarateks ja nende suurus väheneb.

Biokeemilised muutused

Peal molekulaarne taseÜks apoptoosi tagajärgi on DNA killustumine nukleaaside osalusel. Esialgu moodustuvad 30 000-700 000 aluspaariga suured fragmendid, mis seejärel jagunevad nukleosoomidevahelises piirkonnas 180-190 aluspaari pikkusteks segmentideks või nende väärtuste kordseteks. DNA fragmenteerumine on apoptoosi iseloomulik, kuid mitte kohustuslik märk, kuna on tähelepanekuid, kus tuuma fragmenteerumisprotsess toimus ilma samaaegse DNA fragmentatsioonita.

Teine oluline apoptoosi tagajärg on spetsiifiliste molekulaarsete markerite, mida tunnevad ära fagotsüütrakud, ekspressioon plasmamembraani välisküljel: trombospondiin; fosfatidüülseriin ja teised fosfoseriini sisaldavad fosfolipiidid.

Mõiste "apoptoos", mille pakkusid 1972. aastal välja inglise teadlased J.F.R. Kerr, A.N. Wyllie ja A.R. Currie koosneb kahest kreekakeelsest sõnast ja tähendab sõna-sõnalt "kroonlehtede eraldamist lilledest" ja kehtib raku kohta - eriline surmatüüp, jagades selle osadeks ("apoptootilised kehad"), mida seejärel fagotsüteerivad erinevate naaberrakud. tüübid.

Mõiste "programmeeritud rakusurm" peegeldab selle protsessi funktsionaalset eesmärki, mis kujutab endast metamorfoosi ja arenguga seotud mitmerakulise organismi elu loomulikku osa [Hedgecock E.M., Salston J.E. 1983, Oppenheim R.W. 1991].

Mitmerakuliste organismide – loomade, taimede ja seente – geneetiline aparaat sisaldab rakusurma programmi. See on eriprogramm, mis võib teatud asjaoludel viia raku surma. Normaalse arengu ajal on selle programmi eesmärk eemaldada liigselt moodustunud rakud - "töötud" ja ka rakud - "pensionärid", kes on lõpetanud sotsiaalselt kasuliku töö. Teine oluline rakusurma funktsioon on "puudega" rakkude ja "dissidentlike" rakkude eemaldamine, millel on tõsised häired geneetilise aparaadi struktuuris või funktsioonis. Eelkõige on apoptoos üks peamisi vähi enesevältimise mehhanisme [Thompson ea 1995].

Apoptoosi näidendid peaosa nii arengus kui ka homöostaasis [Steller ea 1997]. Rakud surevad apoptoosi tõttu arenevas embrüos morfogeneesi või sünantogeneesi ajal ja täiskasvanud loomadel koevahetuse ajal. Programmeeritud rakusurma süsteem on immuunsuse oluline tegur, kuna nakatunud raku surm võib takistada nakkuse levikut kogu kehas. Formatiivsed protsessid ontogeneesis, T- ja B-lümfotsüütide positiivne ja negatiivne selektsioon loomadel, taimede ülitundlik reaktsioon patogeeni invasioonile, sügisene lehtede langemine on vaid mõned näited programmeeritud rakusurmast (apoptoosist).

Teatud keharakkudel on ainulaadsed andurid, mida nimetatakse surmaretseptoriteks, mis asuvad rakkude pinnal. Surmaretseptorid tuvastavad rakkudevaheliste surmasignaalide olemasolu ja käivitavad vastusena kiiresti rakusisese apoptoosi mehhanismi.

Kuna apoptoosi füsioloogiline roll on väga oluline, võib selle protsessi katkestamine olla väga kahjulik. Seega mõjutab teatud aju neuronite enneaegne apoptoos selliste häirete teket nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi, samas kui rakkude jagunemise võimetus apoptoosile minna pärast oluliste DNA kahjustuste tekkimist aitab kaasa vähi arengule.

Teine mehhanism, mis on suunatud apoptoosi pärssimisele, on transkriptsioonifaktori NF-κB aktiveerimine. Teada on mitmeid anti-apoptootilisi valke, mida kodeerivad geenid, mille ekspressioon suureneb NF-κB mõjul, mis viib rakusurma ärahoidmiseni [O'Connor et al., 2000] Seega reguleerib regulatsioon apoptoos on näide tasakaalustatud mehhanismist, millel on mitu vastukaalu dubleerimist, mis on loodud pakkuma usaldusväärset kontrolli raku jaoks nii olulise programmi rakendamise üle ja muutes selle samal ajal väga sõltuvaks välistest ja sisemistest mõjudest.

Apoptoosi arengus on 3 morfoloogiliselt eristatavat etappi: signaal (induktor), efektor ja lagunemine (hävitamine). Apoptoosi indutseerijateks võivad olla nii välised (rakuvälised) tegurid kui ka rakusisesed signaalid. Signaali tajub retseptor ja see edastatakse seejärel järjestikku erinevat järku vahemolekulidesse (saadikutesse) ja jõuab tuuma, kus aktiveeritakse raku "enesetapu" programm, aktiveerides letaalseid ja/või surmavastaseid geene. Tuumas registreeritakse esimesed morfoloogilised apoptoosi tunnused - kromatiini kondenseerumine koos selle osmiofiilsete kogunemiste moodustumisega tuumamembraani kõrval. Hiljem tekivad tuumamembraani invaginatsioonid (depressioonid) ja tuuma killustumine. Kromatiini lagunemine põhineb ensümaatilisel DNA lõhustamisel [Arends ea 1990, Wyllie ea 1980]. Kõigepealt moodustuvad 700, 200-250, 50-70 tuhande aluspaari sisaldavad fragmendid, seejärel 30-50 tuhande aluspaari sisaldavad fragmendid. Pärast selle etapi lõppu muutub protsess pöördumatuks. Siis toimub internukleosomaalne DNA lagunemine, s.t. katkestused DNA ahelates nukleosoomide vahel. Sel juhul moodustuvad fragmendid, mille suurus on 180-190 aluspaari kordne, mis vastab DNA ahela pikkusele ühes nukleosoomis. Membraaniga piiratud eraldatud tuumafragmente nimetatakse apoptootilisteks kehadeks. Tsütoplasmas endoplasmaatiline retikulum laieneb, toimub kondenseerumine ja graanulite kortsumine. Apoptoosi olulisim tunnus on mitokondrite transmembraanse potentsiaali vähenemine ja erinevate apoptogeensete tegurite vabanemine tsütoplasmasse (tsütokroom c; prokaspaasid 2, 3, 9; apoptoosi indutseeriv faktor). Mitokondriaalsete membraanide barjäärifunktsiooni rikkumine mängib võtmerolli paljude apoptoositüüpide tekkes. Rakumembraan kaotab oma villsuse ja moodustab vesikulaarseid turseid. Rakud ümardatakse ja eraldatakse substraadist. Rakupinnal ekspresseeritakse erinevaid fagotsüütide poolt äratuntavaid molekule – fosfoseriin, trombospondiin, desialüülitud membraani glükokonjugaadid, mille tulemuseks on rakukeha imendumine teiste rakkude poolt ja selle lagunemine, mida ümbritsevad fagotsüütiliste rakkude lüsosoomid [

Apoptoosil on kaks hästi iseloomustatud rada: need, mis hõlmavad rakusurma retseptoreid (väline rada) ja mitokondrid (sisemine rada)

Kaspaaside aktiveerimine ja apoptoos indutseeritakse spetsiifiliste TNF-rühma ligandide seondumisega nende retseptoritega (rakusurma retseptoritega).

Selgroogsetel kaspaaside aktiveerimine esineb erineval viisil. Alloleval joonisel on näidatud kaks hästi tuntud teed. Need on rakusurma retseptori rada (nimetatakse ka väliseks rajaks) ja mitokondriaalne rada (sisemine rada). Kuigi mõlema raja vahel on mitmeid olulisi erinevusi, on neil üks sarnasus, kuna igaüks hõlmab initsieeriva kaspaasi aktiveerimise etappi indutseeritud läheduse kaudu, millele järgneb efektorkaspaaside aktiveerimine.

Siiski on mõni crossover kahe mehhanismi vahel, kuna rakusurma retseptoreid hõlmav rada võib hõlmata mitokondriaalse raja elemente.

Need on selgroogsete tuumori nekroosifaktori retseptorite (TNFR) perekonna alarühm. Nende hulka kuuluvad TNFR1, Fas (nimetatakse ka CD95 või APO-1) ja TRAIL (inimestel TRAIL-R1, -R2, mida nimetatakse ka DR4 ja DR5). Alloleval joonisel on kujutatud erinevat tüüpi rakusurma retseptoreid.

Need trimerid retseptorid seonduvad spetsiifiliste ligandidega (vastavalt TNF, Fas ligand või TRAIL) ja võivad kiiresti vallandada rakkudes apoptoosi protsessi. Toodetakse ligandid erinevad rakud, sealhulgas rakud immuunsussüsteem, sageli vastusena põletikku põhjustavatele teguritele.

Rakusurma retseptorid sisaldavad raku sees asuvat surmadomeeni. Need domeenid, nagu CARD-, DED- ja PYR-domeenid, on veel üks näide surmavoltidest ja nad interakteeruvad adaptermolekulide surmadomeenidega.

Need paiknevad raku pinnal trimeeridena ja tõenäoliselt paiknevad vastavad ligandid klastritena, mis on seotud kahe või enama neist trimeeridest. See paigutus muudab retseptorid kättesaadavaks interaktsiooniks rakusiseste valkudega. Pärast seda, kui Fas/CD95 surmadomeenid ja TRAIL-i retseptorid seostuvad omavahel, seostuvad nad adaptervalguga FADD (Fas-asssociated death domain). See seos toimub FADD valgu surma domeeni osalusel.

Samal ajal lähenevad rakus olevad FADD molekulid üksteisele lähemale ja juurdepääsetavaks muutub DED-d sisaldava valgu teine ​​piirkond.

Domeen DED orav FADD seondub nüüd kaspaas-8 monomeeri prodomeeni DED piirkondadega, mis viib dimeeride moodustumiseni ja initsiaatorkaspaasi aktiveerimiseni indutseeritud läheduse mehhanismi kaudu. Surma retseptori seondumisel moodustub kiiresti FADD-d sisaldav kompleks (interaktsiooni tõttu surma domeeniga). FADD on seotud kaspaas-8-ga (interaktsiooni kaudu DED-ga). See on signaalikompleks, mis kutsub esile rakusurma (inglise keeles, death-inducing signaling complex, DISC).

Aktiveeritud kaspaas-8 hakkab rakus lõikama substraate, sealhulgas efektorkaspaase-3 ja -7, ning toimub apoptoos. Alloleval joonisel on näidatud sündmuste jada apoptoosi arenemise ajal rakusurma retseptorite osalusel.

Näiteid on palju apoptoos, mis toimub rakusurma retseptorite osalusel. See rada on eriti iseloomulik immuunsüsteemi efektorite toimimisele ja immuunprotsesside reguleerimisele. Väline apoptoosi rada esineb ka muu päritoluga rakkudes, sealhulgas neuronites. TRAIL-i, millel on võime indutseerida teatud kasvajarakkudes apoptoosi, uuritakse praegu kui võimalikku kasvajavastast ainet.

Vastavalt installitud Fasi rolliga Immuunsüsteemis on inimestel, aga ka Fas-i või selle ligandit mõjutavaid mutatsioone kandvatel hiirtel haigus, mille puhul toimub lümfiorganite massiline vohamine. See proliferatsioon on tingitud muutunud T-rakkude populatsiooni kuhjumisest. Patsientidel on ka B-rakkude kõrvalekalded, sealhulgas autoimmuunsete antikehade tootmine ja B-rakuliste lümfoomide teke.

Esitatakse kaks selgroogsete apoptoosi rada.
Rakusurma retseptori rada (mida nimetatakse ka väliseks rajaks) käivitatakse siis, kui spetsiifilised TNF perekonda kuuluvad surmaligandid leiavad oma retseptorid.
Mitokondriaalne rada (nimetatakse ka sisemiseks või sisemiseks rajaks)
realiseerub, kui mitokondriaalse välismembraani läbilaskvus on häiritud Bcl-2 perekonna valkude interaktsioonide ja membraanidevaheliste valkude vabanemise tagajärjel.
Viimase hulka kuulub tsütokroom C, mis tsütosoolsete valkudega interaktsioonis käivitab kaspaaside aktivatsiooni.
Neid protsesse käsitletakse üksikasjalikult saidi järgmistes artiklites.
Rakusurma retseptorid kuuluvad TNF retseptorite perekonda,
milles rakusurma domeenid paiknevad rakupoolel.
Paljude selgroogsete rakkude pinnal eksisteerivad need retseptorid trimeeridena. Kui ligand seondub rakusurma retseptoriga rakupinnal, kinnitub sellele rakupoolel adaptervalk FADD.
See toimub rakusurma domeeni (DD)-(DD) interaktsioonide kaudu.
Seejärel liitub kaspaas-8 rakusurma efektordomeenide (DED)-(DED) osalusel FADD valguga.
Kaspaas-8 dimeriseerumisel aktiveeritakse ensüüm indutseeritud lähedusmehhanismi abil.
Aktiivne kaspaas lõhustab ja aktiveerib efektorkaspaase, mis põhjustavad apoptoosi.
Rakusurma retseptorit, FADD-d ja kaspaas-8 sisaldavat kompleksi nimetatakse rakusurma induktsiooni signaalikompleksiks (DISC).

1) Retseptor. See viiakse läbi "surma retseptorite" abil, aktiveerides interaktsiooni vastavate ligandidega, millest enamik kuulub kasvaja nekroosifaktori superperekonda. Retseptori interaktsioon ligandiga viib adaptervalkude aktiveerimiseni, mis on seotud “surmadomeenidega” (FADD – Fas-assotsieerunud surmadomeen, TRADD – TNF-R-ga seotud surmadomeen) ja prokaspaas 8, mille produkt, kaspaas 8 (initsiaator), aktiveerib kaspaas 3 (efektor), mis omakorda põhjustab DNA-d fragmenteerivate endonukleaaside aktivatsiooni.

2) Mitokondriaalne. Mitokondrite osalemise apoptoosis tagab suure hulga bioloogilise aine olemasolu nende maatriksis ja membraanidevahelises ruumis. toimeaineid(tsütokroom C (Cyt C); prokaspaasid 2, 3, 9; apoptoosi indutseeriv faktor (AIF), millel on väljendunud apoptoosi toime. Apoptoosi aktivatsioonifaktoriks on nende ainete vabanemine tsütoplasmasse, kui mitokondrite transmembraanne potentsiaal väheneb tänu mitokondrite hiiglaslike pooride avanemisele (toimivad Ca2 +-, pH-, potentsiaal-, NADP2H/NADP+- ja redoks-sõltuvate kanalitena) ja mitokondriaalsete membraanide läbilaskvuse suurenemise tõttu. glutatiooni, NADPH, ATP ja ADP vähenemine rakkudes, reaktiivsete hapnikuliikide moodustumine, oksüdatiivse fosforüülimise lahtiühendamine, Ca 2+ sisalduse suurenemine tsütoplasmas. Membraanidevaheliste valkude sisenemine ja apoptoosi aktiveerimine on võimalik ka siis, kui välimine mitokondriaalne membraani purunemine sisemembraani hüperpolarisatsiooni tõttu.

3) p53-vahendatud. p53 on multifunktsionaalne valk, mis mängib olulist rolli raku seisundi, selle genoomi terviklikkuse ja DNA parandussüsteemide aktiivsuse signaalide jälgimisel. DNA kahjustus põhjustab p53 valgu akumuleerumist rakus. See määrab rakutsükli seiskumise G 1 ja G 2 faasis, takistab replikatsiooni, aktiveerib DNA sünteesi ja parandamise ning loob seetõttu tingimused natiivse DNA struktuuri taastamiseks ning takistab mutantsete ja aneuploidsete rakkude ilmumist organismi. Kui DNA parandussüsteemid on ebapiisavad ja DNA kahjustus püsib, toimub rakus apoptoos. Eelkõige on p53 valk võimeline indutseerima selliste apoptogeensete tegurite nagu Bax, Fas retseptor, DR-5 jne transkriptsiooni.

4) Perforiini granüüm. Tsütotoksilised T-lümfotsüüdid (tapja-T-rakud) kutsuvad esile sihtrakkude (nt nakatunud rakkude) apoptoosi, kasutades valku perforiini. Polümeriseerudes moodustab perforiin sihtraku tsütoplasmaatilises membraanis transmembraansed kanalid, mille kaudu sisenevad rakku T-tapja poolt sekreteeritud gransüümid (fragmentiinid) - seriinproteaaside segu. Selle segu põhikomponent on gransüüm B, proteolüütiline ensüüm, mis aktiveerib kaspaas 3.

Apoptoosi regulaatorite valkude tähtsus organismi ja patoloogiliste protsesside arengus

Bcl-2 vajalik lümfotsüütide, melanotsüütide, sooleepiteeli ja neerurakkude elujõulisuse säilitamiseks embrüonaalse arengu ajal.

Вcl-x vajalik rakusurma pärssimiseks embrüogeneesis, eriti närvisüsteemis.

Bax vajalik tümotsüütide apoptoosiks ja spermatosoidide elujõulisuse säilitamiseks nende arengu ajal.

lk 53 on tuumori supressiooni geen, mistõttu ei oma embrüogeneesis erilist rolli, kuid on tuumori kasvu pärssimiseks hädavajalik.

Bcl-2 geeni poolt kodeeritud valgu suurenenud süntees põhjustab apoptoosi pärssimist ja vastavalt kasvajate arengut; see nähtus leiti B-raku follikulaarse lümfoomi rakkudes.

Lümfoproliferatiivsete haiguste ja süsteemse erütematoosluupuselaadse haiguse korral hiirtel esineb Fas ligandi või Fas retseptori funktsiooni kahjustus.

Suurenenud süntees Fas ligand hoiab ära siirdamise äratõukereaktsiooni.

Apoptoos on osa patoloogilisest protsessist, kui rakud on nakatunud adenoviiruste, bakuloviiruste, HIV-i ja gripiviirustega.

Apoptoosi inhibeerimist peremeesrakus täheldatakse püsiva infektsiooni ajal, varjatud perioodil ning adenoviiruste, bakuloviiruste, võimalik, et herpesviiruste, Epstein-Barri viiruse ja HIV suurenenud replikatsiooni korral, immuunsüsteemi rakkudes täheldatakse apoptoosi aktiveerumist, mis aitab kaasa viiruse levikule.