CC BY
58
УДК 612.017.1.015.575.191
Маслянко Р.П., д.б.н., професор Божик Л.Я., к.вет.н., ст. викладач, Левк1вська Н. Д., к.вет.н., асистент Рапа О.1., ассистент, Собко Г.В., ст. лаборант © Лъв\всъкий нацюналънийутеерситет ветеринарногмедицини та бютехнологт ¡мет С.З. Гжицького
РОЛЬ АПОПТОЗУ В 1МУННИХ РЕАКЦ1ЯХ ОРГАН13МУ
У статт1 узагалънено сучасш дат лтератури про мехашзми апоптозу клтин Iмунног системы, зокрема л1мфоцит1е, нейтрофше теарин I людини.
Розглянут1 поняття апоптозу, апоцитозу та некрозу, особливост1 гх морфолог1чних прояв1в / мехашзм1в розвитку. Проанал1зована роль основных клтинних популяцт гмуштету - нейтрофше, Т- / В- лгмфоцитгв, макрофаг1в / тлерних клтин в динамщ Iмунних реакцт I значения гх запрограмованог смерт1. Дана коротка характеристика патолог1чних поЫи, зумовлених порушеннямрегуляцИ апоптозу.
Остантм часом показано, що основна роль апоптозу - в лжвгдацп певног частини популяцп лгмфоцитгв, нейтрофше та тших ¡мунокомпетентних клтин, ям берутъ участь вреал1зацп короткотермтових транзитних завданъ. Шсля ттенсивного розмноження в певт перюди часу при вгдповгдних обставинах ц1 клтини повинш бути швидко лжвгдоват за допомогою апоптозу як таю, що не потр1бш оргашзму.
Ключов1 слова: апоптоз, апоцитоз, некроз, клтини, ¡муншреакцп.
УДК 612.017.1.015.575.191
Маслянко Р. П., Божык Л. Я., Рапа О. И., Левкивська Н. Д., Собко Г. В.
РОЛЬ АПОПТОЗА В ИММУННЫХ РЕАКЦИЯХ ОРГАНИЗМА
В статте обопщены современные данные литературы о механизмах апоптоза клеток иммунной системы, в частности лимфоцитов, нейтрофилов и других иммунокомпетентных клеток животных и человека Рассмотрены вопросы апоптоза, апоцитоза и некроза, особенности их морфологических проявлений и механизмов развития. Проанализирована роль основных клеточных популяций иммунитета лимфоцитов, нейтрофилов, макрофагов субпопуляций, Т- и В- клеток в динамике иммунных реакций и значение их запрограмированой смерти. Дана краткая характеристика патологических изменений обусловленных нарушениями регуляций апоптоза.
В последнее время показанное, что основная роль фагоцитозу в ликвидировании определенных количеств популяций лимфоцитов, нейтрофилов и других иммунокомпетентных клеток которые участвуют вмреализации краткосрочных транзитных заданий.
© Маслянко Р.П., Божик Л.Я., Левшвська Н. Д., Рапа О.1., Собко Г.В., 2014
225
После интенсивного розмножения в определенные периоды времени, при соответствующей обстановке эти клетки должны быть быстро ликвидированы с помощью апоптоза, как такые, что не нужны организму.
Ключевые слова: апоптоз, апоцитоз, некроз, клетки, иммунныереакции.
UDC 612.017.1.015.575.191
Maslanko R. P., Bozhyk L. Y., Levkivska N. D., Rapa O. I., Sobko G. V.
Lviv National University of Veterinary Medicine and Biotechnologies named
after S.Z.Gzhytskyj
ROLE OF APOPTOSIS IN THE IMMUNE RESPONSE
The concepts of necrosis, apoptosis and apocytosis and the features of their morphological changes are considered. The description of biochemical, genetic and immune mechanisms of apoptosis and apocytosis processes is given. The role of the main cell populations - neutrophils, killer cells, monocytes / macrophages, T- and B-lymphocytes in the dynamics of immune response and the value of their programmed death are analyzed. A brief characteristic of pathologies caused by the disorders of apoptosis regulation is submitted.
In the article generalized these modern literatures about the mechanisms of apoptosis of cages of the immune system, in particular limfotsitiv, neytrofiliv of animals and man.
The concepts of apoptosis are considered, apotsitozu and to necrosis, feature of their morphological displays and mechanisms of development. The role of basic cellular populyatsiy of immunity is analysed - neytrofiliv, T- and V- of limfotsitiv, makrofagiv and kilernikh cages in the dynamics of immunoreactions and value of their programed death. Short description of pathological events, predefined violation of adjusting of apoptosis is given.
It is lately rotined that basic role of apoptosis - in liquidation of certain part of populyatsii of limfotsitiv, neytrofiliv and other immunocompetency cages which take part in realization of short-term tasks of transits. After intensive reproduction in certain periods of time under proper circumstances these cages must be quickly liquidated by an apoptosis as such, which do not need an organism.
Key words: apoptosis, apotsytoz, necrosis, cell immune responses.
Основною функщею ¿мунно! системи в оргашзм1 людини i тварин е пщтримання генетично! сталосп оргашзму, котре здшснюеться за допомогою мехашзм1в ¿мунних реакцш кл1тинами з ефекторною та ¿мунорегулякторною актившстю.
Ефекторш реакци спрямоваш на безпосередне знищення або нейтрал1зацш чужорщного агента i представлен! фагоцитозом (поглинанням i перетравленням) нейтрофшьних гранулоцит1в ¿муноциив/макрофапв, цитотоксичшстю кл1тин - кшер1в.
1мунорегуляторш функци здшснюються через продукцш кл1тинами цитокмв, спрямованих на посилення ефекторних реакцш або гальмування (супресори, iHri6iTopn). Поряд з цими мехашзмами не менш важливе значения в
226
¿муштсп мають умови своечасно! ел1мшаци вщпрацьованих, пошкоджених кл1тин, що беруть участь в ¿мунних реакщях, яка реал1зуеться через ix програмовану смерть (ПС).
Программ програмовано! смерт1 кл1тин (ПСК) - апоптозу останшм часом привертають все бшьшо! уваги вчених бюлопчних та медичних специальностей. "Апоптоз" у переклад! з грецько! означав "листопад або опадания листя з дерев" i пщкреслюе законом1ршсть та природний характер цього феномену. Кл1тинний сущид виступае активним процесом кл1тинного метеморфозу, який вщбуваеться у bcíx жнвнх íctot на пре- та постнатальному перюдах розвитку [1,9,10,14].
1снують дв1 ochobhí фор ми смерт1 кл1тин: некротична, що виникае внаслщок нещасного випадку, та апоптична - повна втрата И життездатност1 внаслщок реал1заци власно! генетично! программ.
Некроз спричиняеться пошкоджуючими факторами екзогенного та ендогенного пошкодження. До них вщносяться: бюлопчш (бактерп, Bipycn, HañnpocTimi), ф1зичш (опромшення, отки, обморожения), xímÍ4hí речовини (кислоти, луги, етанол, сол1 важких метал1в), судинш (шфаркти) [8]. Для некрозу характерна масивна загибель, деструкщя кл1тин, розташованих поряд, яка вщбуваеться протягом першо! години [3,8]. Некроз - енергонезалежний процес, при якому деструктивш 3míhh розпочинаються пошкодженнямкл1тинно1 мембрани. Некротичний процес обов'язково супроводжуеться запаленням внаслщок виходу кл1тинного вм1сту, зокрема л1зосом у м1жкл1тинний npocrip, чого при апоптоз1 школи не спостер1гаеться, тому що як сама цитоплазма, так i плазматичш гранули залишаються живими i не виходять за меж1 кл1тини.
При апоптоз1 видшяють дв1 стади морфолопчних перетворень кл1тини:
1 стад1я - преапоптоз - проявляеться зменшенням po3MÍpÍB, зморщуванням кл1тин, ущщьненням i фрагментащею хроматину, появою в ядр1 ос люфшьних скупчень. Хроматин скупчуеться по перифери пщ ядерною оболонкою.
2 стад1я - утворення так званих апоптичних тшець - незворотна i характеризуеться швагшащею ядерно! мембрани, вщокремлення вщ ядра хромати нових фрагмент1в, конденсащею та зморщуванням цитоплазматичних гранул. Вважаеться, що порушення форми та об'ему апоптичних кл1тин вщбуваеться завдяки активаци в них ферменту трансглютамшази, яка викликае прогресуюче утворення перехресних зв'язюв у цитоплазматичних бшках, що призводить до формування своерщного прошарку пщ зовшшньою оболонкою, под1бногодо зроговщим ештел1альним кл1тинам [3,10,12].
Основним 6íoxímÍ4hhm проявом апоптозу е фрагментац1я ДНК, яка вщбуваеться внаслщок активаци ендонуклеаз. Самец i фрагмента можна виявити при електрофорез1 л1зат1в апоптозних кл1тин у вигляд1 "драбинки", яка вважаеться характерною ознакою апоптозу [3,12]. Проте ПСК може вщбуватися i за вщсутност! фрагментаци ДНК - завдяки ядерному протешу. Acenus nucleus (ser - 187 Asp 1093), що спричиняе апоптичну конденсацш хроматину та фрагментацш ядра без розщеплення ДНК [10].
Сам процес ПСК можна розподшити на декшька фаз: Ыщаци, проведения сигналу, активаци каспаз, активаци ендонуклеаз, специф1чно! дегенераци ДНК, яка приводить до загибел1 кл1тини [3,6]. Слщ пщкреслити, що на eTani активаци
227
каспаз першого еталону (преапоптаз), процес ПСК може бути призупинений д1ею специф1чних регулятор1в, яю або блокують каспази - шдуктори або руйнують 1х, але теля активаци ефекторних каспаз смерть кл1тини стае неминучою [3,4,10].
Контроль ПСК (И посилення або пригшчення здшснюеться вщповщними генами. Найбшьш вщомими сьогодт вважаються гени, якими кодуеться синтез велико1 родини бшюв В с1-2 [3,10,16]. Так один ¿з бшюв - члешв ще! родини -Вах - стимулюе розвиток апоптозу, а його молекули здатш утворювати одна з одною гомод1мери (Вах - Вах) [1].
Апоптоз як загально - бюлопчний процес присутнш у вЫх кл1тинних системах, в тому числ1 в ¿муннш. 3 рантх етатв кровотворення вш виступае як фактор добору кл1тин, поряд з прол1феращею та диференщащею (альтернативними формами вщповвд на антигенну стимуляцш), регулюе кшьккний склад р1зних популяцш кл1тин ¿мунно! системи та визначае результат антигенного впливу на оргатзм, а саме розвиток ¿мунно! вщповда чи формування ¿мунно! толерантное^ [9,11].
Розглянутий феномен отримав назву апоцитоз з огляду на те, що йому притамант ознаки як некрозу (частков1 структурш порушення спостер1гаються в оболонщ мшеней), так \ апоптозу (характерт бюморфолопчт прояви). На думку багатьох дослщниюв, саме йому належить головна роль у виникненш запалення тареал1заци цитотоксичност1 Т-л1мфоцитами [2,3,10,16].
Мехашзмом розтзнання цих об'екив, умови здшенення цитотоксично! на стади ¿мунно! вщповвд, на яких проявляеться кшерна актившеть р1зняться у р1зних фактор1в. Так КК озброет рецепторами (Ьу 49), яю розтзнають "свое" та "чуже" за наявтетю молекул головного комплексу пстосумюност1 (МНС) 1 класу, або вщсутност1 його на поверхт кл1тин. Для реал1заци кшнгу необхщно, щоби антигени МНС ефектора та його "жертви" ствпадали [5,10].
Багатьма дослщниками показано, що цитотоксичний л1мфоцит може взаемод1яти не з одтею кл1тиною - мшенню, а з декшькома як одночасно (тод1 утворюеться феномен розетки, в центр! яко! знаходиться ефектор, оточений його "жертвами", так \ послщовно. Вже описано 9 таких послщовних кшнпв, здшенених одним { тим же ефектором [5]. Але згодом цитотоксичний потенщал його виснажуеться \ вш ел1мшуеться або через шдукцш в ньому апоптозу (апоптогенами можуть виступати гщрокортизон, 1Л-2,Т№, тощо), що пщдаеться апоптозу, виступаючи в останньому випадку м1шенню для шших цитотоксичних ефектор1в.
Вважаеться, що бшьшкть зрших циркулюючих л1мфоцит1в стшю до шдукцш апоптозу. Проте вш мае мкце при виход1 Мц з кров1 в тканини, що обумовлено нестачею ростових фактор1в мжрооточення: лише т1 Мц, як1 перетворюються в резидентш кл1тинш Мф уникають апоптозу [10]. Шсля поглинання останшми патогешв кнують декшька вар1ант1в подальшого розвитку подш [7].
По - перше, можливо "справжне перетравлення" Мф та знешкодження чужорщного об'екту. При цьому звичайно вщбуваеться виснаження функцюнальних резерв1в Мф, теля чого вони ел1мшуються апоптозним чи апоцитозним шляхами.
228
По - друге, фагоцитований матер1ал може пщдаватися процесингу, результатом якого е представления ( експреая) на поверхш цих Мф. В цьому випадку Мф виступають антигенпрезентуючими кл1тинами та шщшють адаптивну ¿мунну вщповщь: транспортування антигешв до л1мфощних оргашв, 1х розтзнавання Т- { В- л1мфоцитами та диференцшовку останшх в ефекторш кл1тини, основна функщя яких спрямована на видалення антигену.
По - трете, кнуе можливють перетворення Мф в "житло" для штрацелюлярних збудник1в (мшоплазми, сальмонели, лейшмани, лктери, криптококи, пстоплазми та ¿и.), що призводить до персистенци останшх. Деяким дослщникам вдалося продемонструвати, що внутршньокл1тинш паразити здатш регулювати процеси апоптозу не лише з шфшованих ними кл1тинами, Але й в шших вшьних вщ патогешв. Так, мшобактери туберкульозу (особливо з високими в1рулентними властивостями) видщяють шпб1тори апоптозу, яю попереджають розвиток ПС в Мф та Мц \ забезпечують таким чином збереження та недоторкашсть "свое! оселГ' [11,12,15].
В процес1 ¿мунно! вщповщ1 зрш л1мфоцити також можуть набувати здатност1 до апоптентних сигнал1в - при ¿х актив ацп антигенами чи л1тогенами (тому цей вар1ант ПСК названо шдукторами активацшним апоптозом, осюльки супроводжуеться апоптозом конкретних клошв л1мфоцит1в [11].
В шдукци активацшного апоптозу зрщих Т - л1мфоцит1в, який викликаеться ф1тогемаглютиншом (ФГА) або суперантигенами (зокрема стафщококовим екзотоксином В), приймають участь макрофаги \ шш1 антигенрепрезентуюч1 кл1тини.
В процеЫ формування ефекторних В - л1мфоцит1в та кл1тин - пам'ят1 також вщбуваеться селекщя вщповщних клошв, що супроводжуеться апоптозом В - л1мфоцит1в. Вважаеться, що це вщбуваеться завдяки вщсутност1 в мшро оточенш В - кл1тин вщповщного антигену: лише т1 В - л1мфоцити, яю отримали вщповщний сигнал через 1§ - рецептор вступають в м1тоз, а шш1 пщдаються негативнш селекци - ел1мшуються апоптозним шляхом.
Таким чином, адекватна ¿мунна вщповщь характеризуемся гармоншними сшввщношеннями (балансом) м1ж процесами антигенно! активаци, трансформаций прол1фераци, апоптозу та апоцитозу кл1тин, яю беруть в нш участь. Порушення регуляци ПСК може бути основою тяжких патолопчних сташв I вщ1гравати провщну роль в патогенез! багатьох хвороб.
Так, пригшчення апоптозу вважаеться головним чинником розвитку злояюсних пухлин, ауто1мунних процеЫв I л1мфопрол1феративних захворювань, що здебшьшого пов'язано з мутащями гешв, якими здшснюеться за ПСК. Вважаеться, що в основ! деяких первинних ¿мунодефщит1в лежить активащя апоптозу, якому також належить провщна роль в мехашзмах розвитку вторинних ¿мунодефщит1в при багатьох шфекщях.
З'ясування цих мехашзм1в I спрямована 1х корекщя поряд з визначенням апоптогенност1 тих чи шших лшарських препарата мае важливе значения для пщвищення ефективност1 ¿снуючих терапевтичних схем при р1зномаштнш патологи шфекцшного та нешфекцшного генезу.
Л1тература
1. Агол В.И. Самопожертвование клетки / В.ПАгол // Химия и жизнь.-1997. № 4. - с.10 - 23.
229
2. Бахов А.И. Концепция апоптоза / А.И.Бахов, Ю.Ф.Майчук, А.В.Корнев // Иммунология. - 1997. - № 7. - с. 62-64.
3. Белушкина H.H. Роль апоптоза в патогенезе заболеваний / Н.НБелушкина // W.W.W document URL hpt: / Science - fakulty net. ru // Lek/ apontosis. htm.
4. Ильинских H.H. Апоптоз - генетически запрограммированное старение и смерть клеток / А.А.Ильинских //W.W.W. document URL hpt /www im.ru / tumakat - 2001.
5. Круглова ИФ.Естественные киллеры и методы их исследования / И.Ф.Круглова // Лабораторная диагностика. - 1998. - № 2 - с.32-35.
6. Маслянко Р.П. Апоптоз ¿мунокомпетентних кл1тин тварин р1зного вку / Р.П Маслянко, Ю.Р.Кравщв // Науковий вкник ЛАВМ. -2001.- т 3 (4). с.157-164.
7. Найда I.B. Фагоцитуюч1 кл1тини i ii' роль при туберкульоз1 / 1.В.Найда // Укр. пульмон. Журнал.- 2001.- №3.- с.24-27.
8. Некроз, апоптоз, атроф1я (n.d / 2000). / W.W document / URL hpt: // pathology. medic. donetek. ua / Sp. Mic. htr (6 июня 2001).
9. Саркисов Д. С. Некоторые особенности взаимоотношений макроорганизмов с общебиологических позиций / Д. С. Саркисов // Проблемы туберкулеза.-2000.-№ 5, с. 3-5
10. Яримин A.A. Апоптоз и его место в иммунных процессах / А. А. Яримин // Иммунология.- 1996.-№6.- с. 10-22
11. Behnia M. Role of apoptosis in host defense and pathogenesis of disease / M. Behnia, K. A. Robertson, W.J.Martin // Chest.- 2000.- v.117.- P. 1711-1777.
12. De Leo F.R.Modulation of phagocyte apoptosis by bacterial pathogens F R Leo Apoptosis.- 2004.-v.g. P.399-413.
13. Docarel D.H.Apoptosis cell death in the pathogenesis of infections diseases / D. H. Docarel // Infect 2001.- v.42.-P.227-234.
14. Gupta S. Apoptosis. Programed Cell Deuth. A Historical Perspective / S. Gupta // Mechanism.- / Lymphocute Activation and Immune Regulation.- 1996.- P.1-7.
15. Wallis R.S. Adul: tuberculosis in the 21 st century / R.S.Wallis, J.L.Johnson // Curr. Opin. Pul. Med.-2001.-v.7.-P.124-132.
16. Van Cruchten S. Morphological and biochemical aspects of apoptosis / S. Van Cruchten, W. Van Den Broeck // Anat. Histol. Embriol.- 2002.- v.31.-P.214-223.
Рецензент - д.вет.н., професор Стояновський В.Г.
230
