Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
возникло в радиобиологических лабораториях. Исследования механизмов апоптоза начались с изучения радиобиологической проблемы радиационной гибели клеток млекопитающих. Бблыиая часть работ начального периода изучения этой проблемы была выполнена в нашей стране, хотя первую статью на эту тему опубликовали в США.
В 1957 г. JI. Коулом и М. Эллис в радиочувствительной лимфоидной ткани животных было обнаружено значительное повышение после облучения содержания солерастворимой ДНК, оказавшейся на самом деле фрагментами хроматина, получившими название полидезоксинуклеотидов (ПДН). Эти данные вскоре подтвердили Т. Н. Рысина и Р. Е. Либинзон (I960). В дальнейших исследованиях Н. В. Ермолаевой (1961, 1966, 1977, 1978), И. В. Филипповича и Е. Ф. Романцева (1968-84), С. Р. Уманского (1979-1985), К. П. Хансона и Б. Д. Животовского (1979-1985), Н. И. Рябченко с сотрудниками (1975-1982) и многих других было установлено, что ПДН — это продукты деградации хроматина погибающей части лимфоидной ткани — малых (неделящихся) лимфоцитов, представляющие собой нуклеосомы и их олигомеры с нормальным содержанием гистонов и интактной структурой ДНК-белкового комплекса. Они образуются не в результате образования радиационных разрывов ДНК, а под действием неких ферментов типа эндонуклеаз (но не ДНКазы II), активность которых может быть понижена введением ингибиторов белкового синтеза, что указывает на их индуцируемую природу.
Было установлено далее, что деградация генетического материала в клетках лимфоидной ткани начинается сразу после прекращения пострадиационной репарации ДНК (которая в этом случае, вероятно, остается незавершенной, неполной) и является необратимым этапом радиационной гибели клеток. Вне зависимости от дозы облучения этот процесс начинается после двухчасового лаг-периода и достигает максимальных значений через 6-8 часов после облучения. Деградация хроматина происходит в жизнеспособных по многим показателям клетках, зависит от синтеза белка и функционирования биоэнергетических систем. Ингибиторы этих процессов задерживают деградацию ДНК и проявления гибели клеток.
Распад хроматина происходит по механизму энзиматической межну-клеосомной фрагментации. В гибнущих клетках деградации подвергается большая часть генетического материала, в то время как в клетках, еще не вступивших на путь гибели, она остается интактной. Образующиеся продукты, как уже отмечалось, представляют собой нуклеосомы и их олигомеры.
Деградация хроматина не определяется активацией протеолитических ферментов, ДНКазы I и ДНКазы II и не является, таким образом, следствием автолиза хроматина лизосомными гидролазами. Н. В. Ермолаевой и С. Р. Уманским была установлена природа эндонуклеазы — фермента, осуществляющего межнуклеосомную фрагментацию ДНК, изучены его свой* ства и причины активации в облученных клетках. Выявлена общность энзиматического механизма деградации хроматина при облучении и действии глюкокортикоидов, алкилирующих соединений и химических индукторов дифференцировки (Н. И. Сорокина, 1984).
Совокупность полученных результатов впервые позволила К. П. Хансону рассматривать механизмы, приводящие клетки к гибели, как адаптивный ответ на внешние воздействия различной природы и еще в 1979 с. сформулировать концепцию о существовании внутриклеточной генетической
7. Механизмы гибели и процессы восстановления клеток
277
Рис. VI. 14. Изменение структуры клеток животных при некрозе и апоптозе. 1 — нормальная клетка. 2, 3 — некротические изменения: 2 — набухание клетки, 3 — некротическая дезинтеграция. 4, 5 — апоптозные изменения: 4 — сморщивание клетки с образованием пузырчатых выростов, 5 — фрагментация клетки с образованием апоптозных везикул
программы, включение которой приводит к деградации генома и гибели клеток. Назначение этой программы в здоровом организме заключается в реализации клеточной гибели в ходе морфо- и эмбриогенеза, в поддержании клеточного гомеостаза тканей и в осуществлении функций цитотоксических лимфоцитов (Т-киллеров).
Описанные здесь результаты изысканий отечественных исследователей послужили стимулом и дали «научную канву» для развертывания аналогичных работ за рубежом. Как это будет очевидно из дальнейшего изложения, основные факты и гипотезы, описанные и сформулированные нашими соотечественниками в отношении механизмов радиационной гибели клеток, получили полное подтверждение и способствовали блестящему развитию в мировой науке научных представлений о молекулярных механизмах апопто-за и о его значимости как общебиологического явления.
На рис. VI. 14 представлена картина морфологических изменений клеток при некрозе и апоптозе (В. Д. Самуилов, 2001). Из приведенного рисунка видна отчетливая разница в изменениях ультраструктуры клетки при ее некрозе и апоптозе.
Непрограммируемая, патологическая форма гибели клетки (некроз) характеризуется увеличением ее объема (набуханием), деградацией и разрывом клеточных мембран. Вследствие этого происходит разрушение органелл, высвобождение ферментов лизосом, выравнивание клеточных градиентов и выход внутриклеточного содержимого наружу, в межклеточные пространства. В организме некроз является результатом внешнего повреждения клетки, приводящего к остановке в ней метаболизма с полной
