CC BY
30
УДК: 612.68.014.3:577.73:612.67
Маслянко Р.П., професор, д.б.н., Романович М.С., асистент, к.вет.н., Флюнт Р.Б., асистент, к.вет.н., Матвпшнн Т.С., асистент © Лье1еський нащональний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З.Гжицького
РОЛЬ АПОПТОЗУ В 1МУНН1Й СИСТЕМ1 ТВАРИН
У статтi узагальнено сучаст дат лтератури про роль i мехатзми апоптозу клтин iмунноí системи у теарин.
Ключоei слова: апоптоз, iмунна система, теарини.
Структурно-функщональна постшшсть тканин i оргашв бюлопчних систем, в тому чи^ iмунноl, тдтримують збалансоваш процеси вщмирання та вщновлення кл^ин. В процес еволюци були розробленi унiверсальнi механiзми регулювання та контролю кл^инно! загибелi i регенераци.
Згiдно сучасних уявлень прийнято видшяти два основних типи кл^инно! смертi: апоптоз i некроз. Стосовно апоптозу, то вперше цей термш з'явився в лiтературi в 1950 рощ у зв'язку з вщкриттям лiзосомних ферментiв Де Дювом, який висунув концепцiю клiтинного су!циду з використанням вмютимого лiзосом. У 1971 рощ Керр описав особливий тип некрозу, що характеризуемся рiзким зменшенням об'ему клiтин, немов стиснення i! i назвав такий вид загибелi «стиснутим некрозом». Лише через рж (1972) Керр i спiвавтори запропонували для цього типу «смертЬ» кл^ин термiн «apoptosis», що з грецького означае «листопад».
Що стосуеться некрозу, то цей термш «necrosis» був вщомий давно, ще до чаав Галена. Вперше гiстологiчний опис смерт клiтин опублiкував у 1859 рощ Вiрхов. Вiн використав термiни «регенеращя», «загибель клiтин» як синонiми гангрени.
Апоптоз - запрограмована загибель кл^ин - це активний двофазний енергозалежний процес, який знаходиться пiд генетичним контролем.
У першу фазу (латентну) у ввдповщь на рiзнi стимули та сигнали, зв'язанi з пошкодженням ДНК (вiрусна iнфекцiя, радiацiя, токсикоз, усування чи посилення гормошв росту, що невластиве експреси генiв) кл^ина «присуджуе себе» до «самогубства». Дiя ще! фази коливаеться вiд декшькох годин до кiлькох днiв.
У другу фазу (активну) - кл^ина зазнае сери морфологiчних i функщональних змiн, кульмiнацiею яких е загибель кл^ини протягом декiлькох хвилин. Апоптоз починаеться з конденсаци ядерного хроматину по периферп ядра, зменшенням його (ткноз), його фрагментацiя (карiорексис), вщтак наступае конденсацiя, ущiльнення клiтинних органел, зменшення об'ему
© Маслянко Р.П., Романович М.С., Флюнт Р.Б., Матвишин Т.С., 2010
165
цитоплазми, мембрани набувають пухирчастий вигляд, над^ вщбуваеться вщбруньковування фрагмент клiтини з утворенням опоптозних тiлець, оточених мембраною та мштять ущiльненi залишки органел i ядра. Апоптозш тiльця утилiзуються макрофагами або сусщшми фагоцитами, при цьому запальна реакцiя не розвиваеться, що виключае пошкодження iнших клiтин.
У 1994 рощ Фарбер запропонував наступну класифкацш запрограмовано! загибелi клiтин:
- запрограмована загибель кл^ин вiдбуваеться в онтогенезi у ходi нормального ембрiогенезу та/або метаморфозу;
- фiзiологiчно запрограмована загибель кл^ин наступае внаслiдок рiзних дш на органи та тканини, а також загибель кл^ин вiдновлюючих популяцш, зокрема клiтин лiмфоlдноl та мiелоlдноl тканини.
Згiдно сучасних даних руйнування лiмфоцитiв шляхом апоптозу важливий момент у функщонуванш iмунноl системи в цшому. 1ндукуе апоптоз алель гена р53 (wt53). Це ген-супресор, який запоб^ае пухлинну трансформацiю клiтин. Мутантш алелi гена р53 - проонкогени вс1-2 i вс7-х -блокують апоптоз, в результатi чого кл^ина втрачае здатнiсть до альтруiстичного сущиду, тобто загибелi внаслiдок ди агенив рiзноl природи, в результатi розвиваеться пухлина. Деякi види вiрусiв, зокрема ДНК-мштимий вiрус гепатиту В, аденовiруси, вiруси герпеса та iн. шпбують програму апоптозу клiтин. Запобiгання апоптозу ввдграе важливу роль в механiзмi латентно1 шфекци, особливо вiрусного походження. Вiрусний ген LMP-1, який виробляеться при латентноси, специфiчно регулюе вмют бiлка вс1-2, забезпечуючи виживання латентно шфжованих клiтин. Пригнiчення апоптозу у вiрусвмiстимих клiтинах пояснюе механiзм персистенцп вiрусу в органiзмi та може стати основою розвитку онкопатологи. Наприклад, гепатит В, при якому спостер^аеться пригнiчення апоптозу в гепатоцитах, може переходити у хрошчш, персистуючi форми гепатиту в людей, часто ствпадае з наступним розвитком гепатокарциноми [2, 9].
В основi розвитку аутоiмунних захворювань лежить порушення функци молекули Fas/APO-1 та ll лiгандiв. Нездатшсть до усунення аутореактивних клiтин у процес розвитку лiмфоцитiв може привести до аутоiмунних хвороб. Однiею з критичних молекул у регулюванш загибелi лiмфоцитiв е поверхневий клiтинний рецептор Fas-важливий компонент сiмейства рецепторiв TNF (tumor necrosis factor). Стимулящя Fas у активованого лiмфоцита приводить до щдукцл апоптозу. Встановлено, що при втрат чи пригнiченнi функци ще1 молекули у мишей спостерiгаеться дефект, подiбний зi системним червоним вовчаком людини та характеризуеться нагромадження Т^мфоциив у периферичнiй кровi та лiмфовузлах з посиленою продукцiею аутоантитiл [3, 10].
Апоптоз ввдграе iстотну роль у розвитку Т-кл^ин рiзних субпопуляцш. У тимусi, де вiдбуваеться дозрiвання Т-лiмфоцитiв, тимоцити пiддаються позитивнiй i негативнш селекци. Позитивна селекцiя полягае у вiдборi клiтин з фенотипом TCR+ СД+ СД8+ , якi несуть диференцiюючi антигени СД, СД8 та кл^инний рецептор, здатний зв'язуватися з антигенами МНС (головним
166
комплексом пстосумноси) клаЫв I i II на антигенпредставляючих кл^инах тимусу. Таю кл^ини виживають, а решта гинуть шляхом апоптозу [7].
Негативна селекщя полягае в елiмiнацil кл^ин, якi мають TCR, специфiчнi по вщношенню до власних антигенiв оргашзму, що представленi в тимусi. Таким чином, створюеться природна толерантнiсть до «свого», основою яко! е виведення клошв аутореактивних Т-лiмфоцитiв шляхом апоптозу.
Шсля завершення диференцiювання Т-лiмфоцити, яю володiють TCR специфiчний до чужорщних для органiзму антигенiв, покидають тимус i розселюються в периферичних органах iмунноl системи. Експресiя генiв вс1-2 i Fas на лiмфоlдних кл^инах мае фазний характер.
Незрiлi тимоцити на раншх стадiях розвитку (ТСR-СД4-Сд8) i зрiлi Т-клiтини (TCR+ СД+ i СД8+) володiють найвищим рiвнем експресп гена вс1-2 та слабкою експресiею гена Fas/AP0-1.
Оновлення лiмфоцитiв вiдбуваеться зi швидкiстю порядку 10б клiтин на хвилину, причому джерела !х поповнення рiзнi. Бия 20% лiмфоцитiв, якi циркулюють у кровi неактивнi, що утворилися в юстковому мозку та не мали контакту з антигенами «незайманi». Решта 80% - нащадки зрiлих, активних, iмунних лiмфоцитiв, якi проконтактувалися з антигеном i перетворилися в кл^ини пом'ятг Незайманi лiмфоцити або гинуть протягом 2-3 днiв, або зустрiчають специфiчний антиген свого iснування мюяцями або роками. З вiком число iмунних лiмфоцитiв зростае, а число незайманих знижуеться [7].
В органiзмi тварин видiляють 2 великi популяцп лiмфоцитiв: Т- i В-кл^ини. Лiмфоцити обох популяцiй розвиваються в юстковому мозку; у птахiв В^мфоцити формуються у бурсi фабрицiуса iз загальних клiтин-попередникiв, з наступним !х розселенням у iншi органи для подальшо! диференщаци: Т-лiмфоцити - в тимус, В^мфоцити - в селезшку, лiмфатичнi вузли, пейеровi бляшки та сол^арш фолiкули слизових оболонок.
Бшьшють (80%) циркулюючих лiмфоцитiв кровi представлено Т-клiтинами в складi 3-х субпопуляцiй: Т-гелпери, Т-супресори та Т-юлери, оскiльки власне вони ведуть найбiльш рухливий спосiб життя, постшно контролюючи антигенний гомеостаз, розпiзнаючи та видаляючи з органiзму все чужорщне [1, 2, 7].
В-лiмфоцитiв у кровi всього бiля 10%, бшьша частина !х перебувае в юстковому мозку у ссавщв, i бура фабрищуса у птахiв.
Решта бия 10% складають недиференцiованi, так зваш «нульовi» лiмфоцити, що знаходяться в кровi тимчасово по шляху з юсткового мозку до мiсць подальшо! диференщаци.
Рiзницi функци Т- i В^мфоциив в iмуннiй системi дозволяе видшити двi ланки - кл^инний iмунiтет, зв'язаний з Т-клiтинами i гуморальний, опосередкований В-лiмфоцитами та !х розчинними продуктами - антитiлами.
Серед органiв iмунно! системи (1С) розрiзнять - центральнi органи: тимус i юстковий мозок у ссавцiв; тимус i бурса фабрищуса у птахiв. До периферичних оргашв 1С вщносять: селезiнку, лiмфовузли, лiмфо!днi фолiкули
167
слизових оболонок i iншi скупчення лiмфоlдноl тканини, де ре^зуються iмунна вщповщь на антигени.
Головна функщя Т-лiмфоцитiв - розтзнання чужорiдних антигенiв iз наступним 1х знищенням (самостiйним, у випадку цитотоксичних лiмфоцитiв, або за допомогою шших клiтин - макрофагiв i В^мфоциив - у випадку Т-гелперiв). Найбiльший iнтерес у цьому зв'язку представляв структура Т-клiтинного антигенрозтзнаючого рецептора (ТСЯ). Це структура, що складаеться з а i Р-ланцюшв, кожний з них мае двi дiлянки, якi формують антигенрозпiзнавальний центр.
Ефекторами гуморального iмунiтету е iмуноглобулiни. Це бiлки сироватки кровi, яю синтезуються в плазматичних клiтинах i утворюють при електрофорезi фракцiю у-глобулЫв [1].
Первиннi етапи дозрiвання В^мфоциив та !х диференцiацiя вiдбуваеться в юстковому мозку, де бiльша частина !х гине шляхом апоптозу внаслщок тако! ж селекци. Пiд контролем цього процесу знаходиться ген Вс1-2, у периферичних лiмфоlдних органах зрш В-клiтини також пiддаються селекцп. Шсля зустрiчi з чужорiдним антигеном вони переносяться в лiмфоlднi фолiкули лiмфовузлiв i селезiнки, пролiферують, а вщтак вiдбуваеться селекцiя лiмфоцитiв, та набувають iмуноглобулiнових рецепторiв, з високою спорщнешстю до антигенiв. Клiтини з низькою спорiдненiстю (афiнiтетом) iмуноглобулiнових рецепторiв гинуть шляхом апоптозу. Одночасно формуються довгоживучi В-лiмфоцити пам'ятi, якi вiдрiзняються тдвищеною експресiею гена Вс1-2.
На думку окремих авторiв при iмуннiй реакци проти iнфекцiйних агентiв запрограмована загибель кл^ин е механiзмом елiмiнацil активованих Т-кл^ин, якi виконують свою роль, осюльки вони е потенцiйно небезпечними через виробництво значно1 кiлькостi цитоюшв i можуть сприяти гшерплазми лiмфоlдноl тканини, що викликана iнфекцiею (попередник злояюсного росту). Яким чином зрша клiтина, стимульована зв'язуванням антигену з И антигенспецифiчним рецептором (ТСЯ або iмуноглобулiном) вибирае мiж функцiональною активащею (iмунна вiдповiдь) та апоптозом ^мунолопчна толерантнiсть), минуючи стадiю активацп. Бшьшшть дослiдникiв вважають, що стимуляцiя ТСЯ чи iмуноглобулiнового рецептору веде до шактиваци клiтин. Для И активаци одночасно потрiбен другий додатковий сигнал, який поставляеться через iншi кл^инш рецептори за рахунок зв'язування останшх цитокiнами.
При масовому проникненнi в оргашзм iнфекцiйних агентiв вже з перших годин до мюць швазп мiгруе значна кiлькiсть фагоцитiв яю активно поглинають збудникiв i викидають у мiжклiтинний простiр велике число факторiв, iндукуючих апоптоз. Цi фактори здшснюють деградацiю нукле1нового комплексу будь-яких бiологiчних систем i представляють загрозу для оргашзму, тому !х дiя повинна бути заблокована. Нейтрофiльнi гранулоцити, як найбiльш активнi фагоцити, нафаршироваш мiкробами, першими пiддаються
168
апоптозу. 1ндукторами апоптозу е ендотоксини MiKpo6iB кишково! групи та екзотоксини рiзного походження [3].
Останшм часом вбачають перспективи терапевтичного контролю, за процесом апоптозу мехашзмами кл^инно! смертi, в тому чи^ й елементiв 1С.
При розробщ тактики терапевтично! дп з врахуванням процесiв активацп чи iнгiбування запрограмовано! загибелi клiтин, на думку окремих авторiв, доцiльно проводити лабораторний контроль експресп генiв Вс1-2 на кл^инах периферично! кровi чи iнших тканин, а також рiвень розчинних бшюв вс1-2 i Fas-лiганду в сироватщ кровi.
Л1тература
1.Маслянко Р.П. Основи iмунобiологи / Р.Маслянко// Львiв, Вертикаль.
- 1999. - 472 с.
2.Маслянко Р.П. Апоптоз iмунокомпетентних кл^ин тварин рiзного вiку / Р.ПМаслянко, Ю.Р.Кравцiв // Наук. вiсник ЛДАВМ. - 2001. т. 3 (№4). - С. 157-163.
3.Маянський А.Н. Апоптоз нейтрофилов человека / А.Н.Маянский, М.М.Заславская, Д.Н.Маянский // Иммунология. - 2000. - №2. - С. 11-13.
4.Маянский А.Н. Лекции по иммунологии / А.Н.Маянский // Нижний Новгород: Из-во НГА. - 2003. - 272 с.
5.Новиков Д.Г. Патология системы иммунитета / Д.Г.Новиков // М. -2003. - 368 с.
6.Хаитов Р.М. Физиология иммунной системы / Р.М.Хаитов // М. Медицина. - 2001. 223 с.
7.Didere N. Genetic disorders of programmed cell death of the immune system / N. Bidere, H.C.Su, M.I.Lenardo // Annu. rev. Immunol. - 2006. - v. 24. - P. 33-65.
8.Bouchon A. Critical role for mitochondria in B-cell receptor-mediated apoptosis / A. Bouchen, P.H.Krammer, H.Walezak // Eur. J. Immunol. - 2000. - v. 30. - P. 69-77.
9.Brenner C. Arevolution in apoptosis: from a nucleocentric to a mitochondriocentric perspective / C. Brenner, J.Mazzo, G.Kroemer // Exp. Gerontal.
- 1998. - v. 33. - P. 543-553.
10. Cohen J.J. Mechanisms of apoptosis / J.J.Cohen // Immunol. Today. -1993. - v. 14. - P. 126-130.
11. Doberty P.C. Challenged by complexity: My twentieth century in Immunology | P.C. Doberty // Annu. Rev. Immunol. - 2007. - v. 25. - P. 1-21.
Summary
ROLE APOPTOSIS OF IMMUNE SYSTEM IN MAN AND ANIMALS
An analitycal literature review with the role and mechanisms of apoptosis calls of immune system in man and animals.
Стаття надшшла до редакцИ 2.09.2010
169
