Методи дослідження апоптозу.

БІОЛОГІЧНА РОЛЬ АПОПТОЗУ.

1. Ембріогенез – апоптичне видалення й заміщення ембріональних тканин. Ключова роль у морфогенезі.

2. “Дозрівання” імунної системи. (Апоптоз взагалі активно включається в розвиток тої чи іншої системи організму, а приклад з імунною системою дуже яскравий.) Фактично апоптоз – можливість усунення аутоімунних процесів, за рахунок апоптичного знищення клітин, що розпізнають структури власного організму як чужерідні. Можливо, апоптоз причина втрати набутого імунітету? Лімфоцитарні клітини, що не зустрічають впродовж життя організму відповідних антигенів, не мають функціонального значення і апоптизують.

3. Апоптоз необхідний для видалення клітин, що виконали своє функціональне призначення (Приклад: продукція кровотворення велика: близько 300г клітин крові на чоловіка вагою 70кг на день, 9кг в місяць, біля 100кг в рік, майже 7т за життя. Постійність кількісного складу досягається завдяки рівновазі - постійності кількості клітин що виникають й розпадаються.

Сюди ж можна віднести такі випадки гормонзалежного апоптозу, як атрофія грудної залози після лактації, атрофія жовтого тіла.

4. Апоптичне активне знищення клітин, що мутували (особливо важливе для тканин, що активно діляться: кровотвор., лімф. та ін.).

5. Апоптоз можливо задіяний в процеси старіння [Коршунов, Преображенская, 1998].

6. Залучений до розвитку низки патологій.

Інгібітори апоптозу придатні для лікування низки захворювань, що пов’язані з інтенсифікацією апоптозу: нейродегенеративні захворювання (синдром Альцгеймера, хвороба Паркинсона), розсіяний склероз, інсульт, травми мозку, СНІД. Інгібіторами апоптозу можуть виступати речовини, що блокують підвищення концентрації кальцію в клітині, речовини-регулятори (естрогени, андрогени), що діють на ядро, речовини, що стабілізують мембрану (антиоксиданти, зокрема), деякі віруси (у випадку вірусу герпесу, наприклад). Запобігання апоптозу можливе з допомогою препаратів, що блокують субклітинні сигнал – проводячі шляхи апоптозу. Речовини, що пригнічують протеази і ендонуклеази мають антиапоптичну дію.

Індуктори апоптозу необхідні для лікування злоякісних новоутворень, аутоімунних розладів, можливо, атеросклерозу. Індуктори апоптозу – стимулятори входу кальцію в клітину, речовини, що діють на функції ядра (глюкокортикоїди, білки теплового шоку), випромінювання, вільні радикали, етанол, оксиданти, а також деякі віруси (вірус СНІДу).). Причинами нечутливості пухлинних клітин до чисельних медичних препаратів можуть бути: мутації або дефіцит р53, що розвивається в процесі пухлинної трансформації; зверхекспресія гену bcl-2, що робить клітини нечутливими до проапоптичних стимулів. Т.ч., пухлини розвиваються не тільки через необмежений ріст пухлинних клітин, а і через підвищену виживаємість цих клітин, нездатність їх до апоптозу. Для лікування захворювань з уповільненим апоптозом (пухлини) припускається навіть використання методу “вірусного вектору”: в ДНК вірусу з попередньо інактивованими патогенними властивостями і збереженою білковою капсулою (для забезпечення його проникнення в клітину) вбудовуються гени – індуктори апоптозу (за Коршунов, Преображенская, 1998).

 

 

РОЗДІЛ ІІ

Лекція 4. Роль печінки в проміжному обміні речовин. Обмін вуглеводів. Метаболічні перетворення вуглеводів у печінці.

Білковий обмін в печінці. Основні типи білків, особливості їх синтезу і транспорту.

Роль печінки в проміжному обміні речовин.

Надходження речовин, що метаболізуються в клітинах печінки до них.

- протеїни, глікопротеїни, гормони і таке інше проникають через?базально-латеральну мембрану синусоїдів?, будучи зв’язані з транспортними білками. Останні зв’язуються з рецепторами гепатоцитів (інших клітин печінки). Утворений ліганд-рецепторний комплекс, який включає і транспортовану речовину, інвагінується у клітину і утворює міхурець (частіш всього покритий специфічним білком клатрином). При злитті кількох міхурців утворюється ендосома і відбувається розділення ліганд-рецепторного комплексу. Рецептори знову повертаються до синусоїдальної мембрани. А речовини перемішаються в клітині або шляхом прямого переміщення пухирця, або по системі апарату Гольджі, лізосом і ЕПР

 

У высших организмов обмен углеводов подвержен сложным механизмам регуляции, в которых участвуют гормоны, метаболиты и коферменты. Представленная здесь схема относится к печени, которая занимает в углеводном метаболизме центральное место (см. с. 302). Некоторые из представленных механизмов не действуют в других тканях. Одной из важнейших функций клеток печени является накопление избыточной глюкозы в виде гликогена и ее быстрое высвобождение по мере метаболической необходимости (буферная функция). После полной мобилизации запасов гликогена печень может поставлять глюкозу за счет синтеза de novo (глюконеогенез, см. сс. 156, 232). Кроме того, как и все ткани, она потребляет глюкозу путем гликолиза. Функции накопления (синтеза) глюкозы в виде гликогена и его распада должны быть взаимосогласованы. Таким образом, совершенно невозможно одновременное протекание гликолиза и глюконеогенеза, как и синтеза и деградации гликогена. Согласование процессов обеспечивается тем, что синтез (анаболизм) и распад (катаболизм) катализируются двумя различными ферментами и контролируются независимо. На схеме показаны только эти ключевые ферменты.

Гормоны. К гормонам, которые влияют на углеводный обмен, принадлежат пептиды инсулин и глюкагон, глюкокортикоид кортизол и катехоламин адреналин (см. сс. 362, 368). Инсулин индуцирует (см. с. 120) синтез de novo гликоген-синтазы [1], а также некоторых ферментов гликолиза [3, 5, 7]. Одновременно инсулин подавляет синтез ключевых ферментов глюконеогенеза (репрессия, [4, 6, 8, 9]). Глюкагон как антагонист инсулина действует в противоположном направлении: индуцирует ферменты глюконеогенеза [4, 6, 8, 9] и репрессирует пируваткиназу [7], ключевой фермент гликолиза. Другие аффекты глюкагона основаны на взаимопревращении ферментов и опосредованы вторичным мессенджером цАМФ (сАМР, см. с. 114). По этому механизму тормозится синтез гликогена [1] и активируется расщепление гликогена [2]. Подобным образом действует и адреналин. Торможение пируваткиназы [7] глюкагоном также обусловлено взаимопревращением ферментов.

Глюкокортикоиды, прежде всего кортизол (см. с. 362), индуцируют все ключевые ферменты глюконеогенеза [4, 6, 8, 9]. Одновременно они индуцируют ферменты деградации аминокислот и обеспечивают тем самым глюконеогенез исходными соединениями.

Метаболиты. Высокие концентрации АТФ (АТР) и цитрата тормозят гликолиз путем аллостерической регуляции фосфофруктокиназы. Кроме того, АТФ тормозит пируваткиназу. Ингибитором пируваткиназы является ацетил-КоА. Все эти метаболиты образуются при распаде глюкозы (торможение конечным продуктом). АМФ (AMP), сигнал дефицита АТФ, активирует расщепление гликогена и тормозит глюконеогенез.

Б. Фруктозо-2,6-дифосфат

Важную роль в обмене веществ в печени играет фруктозо-2,6-дифосфат. Это сигнальное вещество образуется в незначительных количествах из фруктозо-6-фосфата и выполняет чисто регуляторную функцию: стимулирует гликолиз путем активации фосфофруктокиназы и подавляет глюконеогенез с помощью торможения фруктозо-1,5-дифосфатазы.

Образование и распад фруктозо-2,6-дифосфата катализируются одним и тем же белком [10а и б]. В нефосфорилированной форме этот белок вызывает образование фруктозо-2,6-дифосфата [10а]. После фосфорилирования цАМФ-зависимой киназой он действует как фосфатаза [10б] и катализирует превращение фруктозо-2,6-дифосфата в фруктозо-6-фосфат. В присутствии адреналина и глюкагона в клетках печени повышается уровень цАМФ (см. с. 122), т.е. оба гормона воздействуют как на гликолиз, так и на глюконеогенез. Суммарным результатом является быстрое повышение уровня глюкозы в крови

Глюконеогенез контролируется гормонами. Кортизол, глюкагон и адреналин стимулируют этот процесс, а инсулин, напротив, подавляет.

При глюконеогенезе в печени наиболее важными субстратами являются лактат, поступающий из мышечной ткани и эритроцитов, аминокислоты из желудочно-кишечного тракта (глюкогенные аминокислоты) и мышц (аланин), а также глицерин из жировых тканей. В почках в качестве субстрата служат главным образом аминокислоты (см. с. 320).

Жирные кислоты и другие источники ацетил-КоА не могут использоваться в организме млекопитающих для биосинтеза глюкозы, поскольку ацетил-КоА, образующийся при β-окислении в цитратном цикле (см. с. 140), полностью окисляется до СО₂, в то время как в глюконеогенезе исходным продуктом является оксалоцетат.