правда ли? 50 000 000 000! И это всего лишь нижняя граница среднесуточного количества клеток-самоубийц. Их может быть и семьдесят миллиардов. А за год мы теряем вследствие этих массовых суицидов столько клеток, что выражать цифрами их количество просто страшно. Проще сказать, что суммарная масса ваших клеточных утрат примерно соответствует массе вашего тела. Вот оно как!
А теперь третья новость, хорошая, – эта генетическая программа самоубийства приносит организму гораздо больше пользы, чем вреда, поскольку она является программой утилизации отживших свое клеток, а также программой борьбы с потенциально опасными клетками.
Генетически запрограммированная гибель клеток называется апоптозом. Название не только звучное, но и весьма поэтичное, поскольку в переводе с греческого «апоптозис» означает «листопад». Падают, падают, падают, падают листья… По пятьдесят-семьдесят миллиардов в сутки, ага.
Апоптоз – грамотная и рачительная утилизация отработавших клеток. Разборка клеток на «запчасти» производится очень аккуратно, так, чтобы не навредить соседним клеткам. «Запчасти» пускаются в дело, то есть служат материалом для строительства новых клеток или же выводятся из организма.
Не навредить! Главное отличие апоптоза от другого вида гибели клеток – некроза, заключается в том, что при апоптозе не развивается воспалительный процесс. Иначе и быть не может, ведь апоптоз представляет собой «легальный» физиологический процесс, а некроз – «нелегальный», болезненный.
Если бы в живых организмах не было такой полезной программы, как апоптоз, то они бы не могли нормально функционировать. Образно говоря, без апоптоза все организмы очень скоро оказывались бы погребенными под грудой ненужных клеток. И не надо забывать про защитную роль апоптоза, ведь именно в результате этого процесса уничтожаются распознанные опухолевые клетки или, например, клетки, пораженные вирусами. Впрочем, и опухолевые клетки, и клетки-вирусоносители могут гибнуть и путем некроза, все зависит от конкретной ситуации.
Подумайте и приведите наиболее заметный и весьма распространенный пример апоптоза.
* * *
Ничего не приходит в голову? Тогда вот вам подсказка: море, солнце, загар…
Конечно же, примером будет отмирание поверхностных клеток кожи при загаре. Получив большую дозу облучения, клетки отмирают, но вместо воспаления наблюдается шелушение. А уж то, что кожа при длительном пребывании под солнцем становится красной, так это воспаление, только в более глубоких слоях кожи. Наружный слой клеток гибнет без воспаления. Отшелушился – и все.
Процесс апоптоза состоит из трех фаз: сигнальной, эффекторной и деградационной (она же фаза деструкции).
В сигнальную фазу клетка получает сигнал о том, что дни (или часы) ее сочтены и пора готовиться к уходу. Сигнал может быть передан извне – особые белки взаимодействуют с рецепторами клеточной гибели, находящимися на поверхности клеточной мембраны, запуская тем самым процесс апоптоза, или же митохондрии разрываются, давая сигнал о начале апоптоза.
Апоптозом «заведует» группа генов. А чего вы хотели – чтобы такой важный процесс был поручен одному-единственному гену? Да быть такого не может! Апоптоз обеспечивается целым набором белков. Одни белки разрушают мембраны митохондрий, другие этому препятствуют (природа всегда создает «противовес», такая уж она перестраховщица). Одни белки активируют разрушающие клеточные структуры ферменты (которые тоже являются белками), другие блокируют их. Одни белки выступают в роли рецепторов клеточной гибели (да, это тоже молекулы белков), другие обеспечивают передачу сигналов от этих рецепторов двумя различными путями. Один путь приводит к запуску апоптоза, другой не приводит. Совсем как в сказке: «направо пойдешь – коня потеряешь, налево пойдешь – жену найдешь»… И за каждый из белков «отвечает» отдельный ген, обеспечивающий его синтез. А еще же есть гены, управляющие всем процессом…
Всех поименно мы вспоминать не станем, познакомимся поближе только с главным, если можно так выразиться, – геном апоптоза по имени «TP53» (читается «ти-пи пятьдесят три»), который расположен на семнадцатой хромосоме. Ген ТР53 кодирует синтез белка под названием р53 («пи пятьдесят три» или «пэ пятьдесят три»), состоящего из трехсот девяноста трех аминокислотных остатков. В нормальном состоянии, то есть пока все хорошо, белок p53 находится в клетке в неактивной форме. Он активируется в ответ на повреждения клеточной ДНК, вызванные различными факторами, начиная с облучения и заканчивая проникновением вируса. Активированный белок p53 управляет процессом репарации («починки») ДНК. Если же повреждение ДНК настолько масштабно, что ликвидировать его невозможно, белок p53 запускает транскрипцию нескольких генов – активаторов апоптоза и принимает меры, которые приводят к стимуляции рецепторов клеточной смерти. Не стимулирует их непосредственно, а принимает меры – активирует один белок, который блокирует действие белка, блокирующего рецепторный белок… Без поллитры, как говорится, в действиях этой цепочки белков-посредников может разобраться только тот, кто ее создал. Нам с вами достаточно знать, что, кроме запуска транскрипции генов-активаторов, белок p53 также обеспечивает стимуляцию рецепторов клеточной смерти, то есть «включает» апоптоз двояким образом. Так надежнее.
Хрен редьки, как известно, не слаще. Поступил сигнал извне или изнутри, итог один – пора умирать. Следом за сигнальной фазой следует эффекторная. Специальные ферменты начинают разрушать все клеточные структуры. Ядро тоже разрушается на отдельные фрагменты, окруженные ядерной оболочкой. Можно сказать, что ядро распадается на несколько маленьких «ядрышек». Выхода хроматина в цитоплазму при апоптозе не происходит.
Если при некрозе, одновременно с разрушением прочих клеточных структур, разрушается и мембрана клетки, что приводит к выходу продуктов распада в межклеточное пространство и вызывает воспалительную реакцию, то при апоптозе мембрана остается целой. Цитоплазма уменьшается в объеме, в результате чего в клеточной мембране образуются «впячивания». Разделенные впячиваниями участки цитоплазмы обособляются – в процессе апоптоза умирающая клетка распадается на отдельные фрагменты, которые называются апоптотическими тельцами. Тельца эти ограничены мембраной. В межклеточное пространство из умирающей клетки ничего не «выливается». Все биологические отходы пакуются в виде апоптотических телец – происходит цивилизованная утилизация. Тельце может содержать фрагмент клеточного ядра, а может и не содержать. Содержимое тельца определяется произвольно.
Распад клетки на апоптотические тельца происходит в третью, заключительную фазу апоптоза – фазу деградации.
Апоптотические тельца практически сразу же поглощаются макрофагами – клетками иммунной системы, поедающими и переваривающими все ненужное или опасное (например, бактерии). Вместо макрофагов тельца могут поедать обычные соседние клетки, которым всегда пригодится «стройматериал».
Была клетка – и нет ее. Грустно, конечно. Любая утрата навевает грусть… Но сильно убиваться не стоит, ведь, помимо апоптоза, в организме происходит пролиферация – процесс размножения клеток. Одна клетка умрет – другая родится, все в дело годится.
Отдадим должное героизму генов, запускающих процесс апоптоза. Они
