При реалізації апоптозу умовно можна виділити чотири стадії.
Ініціація -> Програмування -> Реалізація програми -> Видалення загиблої клітини
стадії апоптозу
стадія ініціації
На цій стадії інформаційні сигнали рецептіруются кліткою. Патогенний агент або сам є сигналом, або обумовлює генерацію сигналу в клітині і його проведення до внутрішньоклітинних регулятор-ним структурам і молекулам.
Ініціюють апоптоз стимули можуть бути трансмембранними або внутрішньоклітинними.
• Трансмембранні сигнали підрозділяють на негативні, позитивні і змішані.
- Негативні сигнали. відсутність або припинення дії на клітину факторів росту, цитокінів, що регулюють розподіл і дозрівання клітини, а також гормонів, контролюючих розвиток клітин.
У нормі дію названих вище груп БАР на мембранні рецептори забезпечує придушення програми загибелі клітин і нормальну їх життєдіяльність. Навпаки, їх відсутність або зниження ефектів «звільняє» програму апоптозу. Так, для нормальної життєдіяльності ряду нейронів необхідна постійна наявність нейротрофічних факторів. Їх усунення або зниження ефектів на нервові клітини може призвести до включення програми смерті нейрона.
- Позитивні сигнали в результаті генерують запуск програми апоптозу. Так, зв'язування ПІБ (FasL) з його мембранним рецептором CD95 (Fas) активує програму смерті клітини.
- Змішані сигнали є комбінацією впливів сигналів першої і другої груп. Так, апоптозу піддаються лімфоцити, простимульовані мітогеном, але не проконтактіровавшіе з чужорідним Аг. Гинуть і ті лімфоцити, на які впливав Аг, але не отримали інших сигналів, наприклад мітогенного або від HLA.
• Серед внутрішньоклітинних стимулів апоптозу зареєстровані надлишок Н +, вільні радикали ліпідів і інших речовин, підвищена температура, внутрішньоклітинні віруси і гормони, які реалізують свій ефект через ядерні рецептори (наприклад, глюкокортикоїди).
стадія програмування
Стадія програмування (контролю і інтеграції процесів апоптозу) представлена на малюнку.
На цій стадії спеціалізовані білки або реалізують сигнал до апоптозу шляхом активації виконавчої програми (її ефекторами є цистеїнові протеази - каспаз і ендонуклеази), або блокують потенційно летальний сигнал.
Виділяють два (що не виключають один одного) варіанти реалізації стадій програмування. 1) шляхом прямої активації ефекторних каспаз і ендонуклеаз (минаючи геном клітини) і 2) опосередкованої через геном передачі сигналу на ефекторні каспаз і ендонуклеази.
Пряма передача сигналу здійснюється через Адапторная білки, гранзіми і цитохром С.
• Адапторная білки. Як Адапторная білка виступає, наприклад, каспаза-8. Так реалізують свою дію цитокіни Т-лімфоцитів-кілерів щодо чужорідних клітин, ФНП та інші ліганди CD95.
• Цитохром С. Виділяючи з мітохондрій, цитохром С разом з білком Apaf-1 і каспазой-9 формує комплекс активації (апоптосом) ефекторних каспаз. Каспаза-8 і каспаза-9 активують ефекторні каспаз (наприклад, каспазу-3), які беруть участь в протеолизе білків.
• гранзіми. Ці протеази виділяють цитотоксичні Т-лімфоцити, протеази проникають в клітини-мішені через цитоплазматичні пори, попередньо сформовані перфоріном. Гранзіми активують аспартатспеціфі-етичні цистеїнові протеази клітини-мішені, що піддається апоптозу.
Пряма передача сигналу спостерігається зазвичай в без'ядерних клітинах, наприклад у еритроцитах.
Опосередкована передача сигналу на увазі репресію генів, що кодують інгібітори апоптозу, і активацію генів, що кодують промотори апоптозу.
Білки-інгібітори апоптозу (наприклад, продукти експресії антиапоптозних генів Bcl-2, Bcl-XL) блокують апоптоз (наприклад, шляхом зменшення проникності мембран мітохондрій, тим самим зменшуючи ймовірність виходу в цитозоль одного з пускових чинників апоптозу - цитохрому С).
Білки-промотори апоптозу (наприклад, білки, синтез яких контролюється генами Bad, Box, антіонкогенов Rb або / Т53) активують ефекторні кас-пази і ендонуклеази.
Стадія реалізації програми
Стадія реалізації програми апоптозу (виконавча, ефекторна) складається в власне загибелі клітини, що здійснюється за допомогою активації протеолітичного і нуклеолітіческого каскадів.
Безпосередніми виконавцями процесу «умертвіння» клітини є Ca2 +, Mg2 + -залежні ендонуклеази (каталізують розпад нуклеїнових кислот) і ефекторні каспаз (піддають протеолитическому розщепленню різні білки, в тому числі білки цитоскелету, ядра, регуляторні білки і ферменти).
В результаті руйнування білків і хроматину в процесі апоптозу клітина піддається деструкції. У ній формуються і від неї відокремлюються фрагменти, що містять залишки органел, цитоплазми, хроматину і цітолемми - апоптозние тільця.
Стадія видалення фрагментів загиблих клітин
На поверхні апоптозних тілець експресуються ліганди. з якими взаємодіють рецептори фагоцитуючих клітин. Фагоцити швидко виявляють, поглинають і руйнують апоптозние тільця. Завдяки цьому вміст зруйнованої клітини не потрапляє у міжклітинний простір, а при апоптозу відсутня запальна реакція. Ця ознака відрізняє апоптоз від некрозу, який супроводжується розвитком перінекротіческого запалення.