Основные типы гибели клеток и их отличия

Гибель клеток реализуется либо в виде некроза, либо апоптоза. Некроз клетки является результатом прямого цитотоксического воздействия на нее внешних повреждающих факторов и, как правило, сопровождается развитием воспаления. Некроз — это патологический процесс, возникающий в результате воздействия на организм патогенного агента. Апоптоз в нормальных условиях является физиологическим процессом, в основе которого лежит генетически запрограммированная гибель клетки. Апоптоз является реализацией закодированных в генотипе клеток суицидальных механизмов и не влечет за собой воспалительных реакций. То есть, некроз можно рассматривать как патологическую форму клеточной гибели, развивающуюся в результате острого клеточного повреждения, быстро приводящего к лизису клетки. Апоптоз — естественная, «физиологическая» форма гибели клетки, представляющая собой активный и строго контролируемый процесс самоуничтожения клетки.

Между апоптозом и некрозом имеется ряд существенных различий. Апоптоз подвергается фармакологической коррекции, то есть его можно корригировать. При некрозе фармакологическая коррекция неэф­фективна.

Последовательность морфологических изменений клетки при апоптозе и некрозе, согласно данным Хармон и соавт. (1990), М.А. Пальцева и соавт. (2003), представлена на рис. 12-1.

При апоптозе наблюдаются следующая последовательность ультраструктурных изменений:

Исходно интактная клетка (1).

Уплотнение и сегрегация хроматина в ядре (2).

Распад ядра на фрагменты и образо­вание апоптозных телец (3).

Фагоцитоз апоптозных телец сосед­ней клеткой (4).

При некрозе отмечается:

Ранняя стадия, включающая конденсацию хроматина в нерезко очерченные массы и деградацию цитоплазматических структур (5).

Разрушение мембран и дезинтегра­ция клетки (6).

Апоптоз – довольно быстро протекающий процесс, занимающий обычно в культуре тканей несколько минут, а в организме – несколько часов.

Самым ранним признаком апоптоза, выявляемым на электронно-микроскопическом уровне, являются резко очерченные уплотнения ядерного хроматина в виде гомогенной массы, а также некоторая конденсация (уплотнение) цитоплазмы. Затем ядро, молекулы ДНК и цитоплазма распадаются на фрагменты, причем цитоплазматические фрагменты разделяются цитоплазматической мембраной. Одним из главных отличительных признаков апоптоза является сохранность мембраны, а также фрагментов цитоплазмы, ядра и ДНК.

 

Рис. 12-1. Последовательность ультраструктурных измене­ний при некрозе (слева) и апоптозе (справа)

 

Сохранение целостности цитоплазматической мембраны апоптотических телец позволяет, в отличие от некроза, избежать попадания содержимого клетки (лизосомальных гидролаз и других белков, цитокинов, калия, кальция) в межклеточное пространство и дает возможность макроорганизму сохранить толерантность к данному, постоянно идущему, процессу. Это обстоятельство особенно важно, если учесть, что в течение жизни в макроорганизме отмирает путем апоптоза астрономическое количество клеток (только масса кроветворных клеток составляет около 5 тонн).

В результате апоптоза клетка превраща­ется в совокупность окруженных цитоплазматической мембраной апоптотических телец, в которых плотно упакованные органеллы могут выглядеть интактными. В одних апоптотических тельцах ядер­ные компоненты отсутствуют, а в других — присутствуют (хроматин в них всегда очень плотный, резко очерчен и сконденси­рован у ядерной мембраны).

Апоптотические тельца быстро фагоцитируются окружающими соседними клетками (где они утилизируются с помощью лизосом). Эти клетки довольно быстро сближаются, при этом изменений цитоархитектоники тканей не происходит. Некоторые апоптотические тельца (напри­мер, в поверхностном эпителии) слущиваются. При апоптозе полностью отсутствуют признаки воспаления.

Ультраструктурные проявления некроза значительно отличаются от характерной для апоптоза картины. Они сводятся, главным образом к сморщиванию органелл и дезинтеграции цитоплазмы. Хотя хроматин в некротизирующихся клетках так же, как и при апоптозе, конденсируется у ядерной мембраны, его компактные массы менее однородны и менее четко очерчены по краям ядра. При некрозе всегда, в отличие от апоптоза, происходит разрушение клеточных и внутриклеточных мембран. Повреждение мембран лизосом всегда приводит к высвобождению лизосомальных гидролаз и последующему распаду клетки. На более поздней стадии некроза хроматин из ядра исчезает в результате кариолизиса. Некроз обычно сопровождается развитием воспаления (чаще экссудативного). При некрозе, в отличие от апоптоза, восстановления цитоархитектоники ткани не происходит.

Важно подчеркнуть, что на ранней стадии развития некроза возникающие изменения в виде нару­шения ионно-обменной функции мембранных каналов и уменьшения содержа­ния в клетке макроэргов потенциально обратимы.При нарастании этих изменений в клетке раз­виваются необратимые процессы.

Основные отличия апоптоза и не­кроза представлены в таблице 12-1.