А.А. Ярилин - Иммунология (1112185), страница 92
Текст из файла (страница 92)
3.65. Рецепторный механизм запуска апоптозаКаспаза 33673.4. Органы иммунной системыЦитоскелетBimЦитохром сBax/BakBim/Bcl:2МитохондрияBik/Bcl:2Bcl:2АпоптосомаApaf:1BikКаспаза 9Прокаспаза 3Каспаза 3Рис. 3.66. Митохондриальный механизм запуска апоптозаРецепторный механизм запуска апоптоза реализуется с участием мебранных рецепторных молекул, цитоплазматическая часть которых представленадоменом смерти (death domain), содержащим около 80 остатков.
Эти молекулы относят к семейству рецепторов TNFα. Известно 6 таких рецепторов:Fas-рецептор (АРО-1, CD95, DR2), TNF-R1 (р55, CD120а, DR1), DR3, DR4,DR5, DR6. Их лиганды — Fas-лиганд (FasL, CD178 — для Fas-рецептора),цитокин TNFα (для TNFR1), TRAIL (TNF-related apoptosis-inducing ligand —для DR4 и DR5), TL1A (для DR3 и DR6) (табл. 3.20). Все лиганды организованы в виде тримеров. Их взаимодействие с рецепторами приводит ктримеризации последних, что запукает сигнальный каскад.
При этом домены смерти приобретают способность взаимодействовать с аналогичнымидоменами адапторных белков FADD (Fas-associated death domain) и TRADD(TNF-receptor death domain). FADD распознает домены смерти в составе прокаспазы 8 и, взаимодействуя с ними, вызывает активацию каспазы 8 (см. далее). Результат действия TRADD аналогичен, но он реализуется посредствомFADD. Формирующиеся в результате указанных взаимодействий молекулярные комплексы называют DISC (Death-inducing signaling complex).Митохондриальный механизм запуска апоптоза реализуется при повреждении функций митохондрий, приводящем к нарушению проницаемости их мембраны. Решающую роль в этом пути запуска апоптоза играютбелки семейства Bcl-2.
Их разделяют на проапототические (Bid, Bax, Bak,Bcl-X S и др.) и антиапоптотические (Bcl-2, Bcl-X L , Мcl-1 и др.). Запуск сигналов к апоптозу связан с проапоптотическими белками, содержащими1 домен ВН (Bcl-2 homology) — BH3. Белки этой группы блокируют анти-368Глава 3. Адаптивный иммунитетапоптотические факторы типа Bcl-2, образуя с ними димеры. Кроме того,в результате олигомеризации Вах и Bak они формируют трансмембранныепоры. В норме олигомеризация этих факторов подавляется антиапоптотическими факторами. Через поры в мембране митохондрий в цитозоль выходят цитохром с и фактор Apaf-1 (Apoptose protease activation factor 1).
Аpaf-1 ицитохром с в присутствии АТФ образуют комплекс с неактивной каспазой —прокаспазой 9. Этот комплекс называют апоптосомой. В ней происходитактивация каспазы 9.Рецепторный механизм апоптоза может быть прерван активацией ингибиторов каспазы 8. Митохондриальный механизм блокируется антиапоптотическими факторами Bcl-2 и Bcl-X L, связывающими проапоптотическиефакторы. Пути запуска апоптоза не являются изолированными. Так, рецепторный механизм приводит к активации митохондриального фактора Bid,что обусловливает подключение митохондриального механизма апоптоза.Необходимо упомянуть также о механизме контроля за балансом пролиферации и апоптоза, осуществляемого метаболитами сфингомиелина.Из них роль проапоптотического фактора играет церамид, действующийчерез механизмы митохондриального (через фактор Bax) и рецепторного(через Fas-рецептор) путей.Оба пути запуска апоптоза приводят к активации каспаз (рис.
3.67).Каспазы — группа цистеиных протеаз, расщепляющих полипептиднуюКаспаза 9Каспаза 8Прокаспаза 3Каспаза 3Мишени эффекторных каспаз:в ядре : CAD, PARP, DNA:PKcs, SREBP,DFF:45, PKCδ и θ, Rb, МЕКК, ламин и т.д.;в цитоплазме: гельсолин, фодрин, G:актин,киназа фокальной адгезии и т.д.CADРазрывы ДНКАПОПТОЗРис.
3.67. Эффекторная фаза апоптоза. Среди мишеней эффекторных каспаз особовыделяют каспазазависимую ДНКазу (CAD), ответственную за межнуклеосомнуюдеградацию ДНК (проиллюстрирована в нижней части рисунка)3.4. Органы иммунной системы369связь после остатков аспарагиновой кислоты. Как уже отмечалось, рецепторный путь приводит к активации каспазы 8, митохондриальный — к активации каспазы 9. Эти ферменты относят к группе инициаторных каспаз.Их активация — результат агрегации вследствие взаимодействия с адапторными белками (FADD, Apaf-1). При агрегации происходит аутокаталитическое отщепление длинного N-концевого участка каспазы с последующимформированием активного гетеродимера.
После активации инициаторныхкаспаз процесс апоптоза становится необратимым.Инициаторные каспазы вызывают частичный протеолиз (отщеплениекороткого продомена) и вследствие этого активацию исполнительных,или эффекторных каспаз — каспазы 3, реже — каспазы 6 и каспазы 7.Известно до 280 молекул-мишеней исполнительных каспаз, локализованных преимущественно в ядре.
Расщепление молекул-мишеней определяетвсе проявления апоптоза. Действие каспаз на фактор ретинобластомы(Rb) и δ-изоформу протеинкиназы С обусловливает нарушение контроляклеточного цикла. Расщепление киназ МЕКК-1 и FAK приводит к изменениям, вызывающим ослабление адгезионной способности клетки, а расщепление гельсолина и киназы РАК определяет характерные измененияклеточной морфологии. Расщепление той же каспазой ядерных ферментовPARP (Poly-ADP-ribose polymerase — поли-АДФ-рибоза полимераза), а такжеДНК-зависимой протеинкиназы нарушает процесс репарации ДНК.
Однаиз главных мишеней каспазы 3 — нейтральная эндонуклеаза CAD (Caspaseаctivated DNase), ответственная за межнуклеосомную фрагментацию ДНКв апоптотических клетках. Показана причинная связь гибели клетки сфрагментацией ДНК: введение в клетку гена, кодирующего активнуюформу CAD, вызывают ее гибель. Среди других причин апоптотическойгибели клетки называют исчерпание ее энергетических ресурсов вследствие нарушения функций митохондрий и неконтролируемых расходовэнергии на репарацию ДНК.Фагоцитозу апоптотических клеток способствует экспрессия на ихповерхности молекул, служащих для фагоцитов источником сигналовтипа «съешь меня». Так, при апоптозе нарушается асимметрия мембраны,и фосфатидилсерин, в норме локализующийся на внутренней поверхности мембраны, оказывается экспонированным снаружи (выявление егоэкспрессии по связыванию с меченным аннексином V используют дляидентификации апоптотических клеток).
Появляющиеся на поверхностифосфатидилсерин, а также тромбоспондин и десиалированные остаткимембранных гликоконъюгатов распознаются рецепторами фагоцитов (какпрофессиональных, так и факультативных), что обеспечивает быстрыйфагоцитоз апоптотических клеток. Такое завершение апоптоза чрезвычайно важно для организма, поскольку предотвращает поступление внутриклеточных компонентов, включая ДНК, в межклеточное пространствои последующее развитие воспаления и аутоиммунных процессов. В тоже время чрезмерно интенсивное поглощение фрагментов ДНК можетактивировать (через внутриклеточные TLR) патологические процессы,ведущие к развитию системной аутоиммунной патологии, например, системной красной волчанки (СКВ).370Глава 3.
Адаптивный иммунитетАпоптозу принадлежит важная роль не только в селекции лимфоцитов,но и в других процессах, связанных с развитием лимфоцитов, морфогенезомлимфоидных органов, а также проявлением активности клеток иммуннойсистемы, прежде всего в контактном цитолизе (табл. 3.21).Таблица 3.21. Участие апоптоза в формировании иммунной системы и реализациииммунологических процессовЭтапы развития и функционирования клетокиммунной системыФормирование популяций лимфоцитовСобытияПроявления апоптоза(в скобках — механизмы)Ранние этапы формирова- Гибель избыточных клетокния популяций(вследствие дефицита факторов выживания)Формирование антигенрас- Выбраковка клеток с дефектапознающих рецепторовми реаранжировки рецепторных генов (отсутствие сигналовот стромальных клеток)Селекция клоновГибель клеток, не распознающих аутологичные комплексыMHC–пептид (апоптоз «поумолчанию»), при положительной селекции и гибельаутоспецифических клеток(активационный апоптоз) приотрицательной селекцииДифференцировка субпо- Апоптоз Т-клеток при несопуляцийответствии специфичностирецептора и корецептораЗрелые покоящиесяклеткиИммунный ответГомеостатический контроль численности зрелыхклетокГибель избыточных клеток(дефицит гомеостатическихфакторов выживания)Элиминация старых клетокАпоптоз старых клеток (вероятно включение эндогеннойпрограммы апоптоза)Активация и пролиферация лимфоцитовАктивационный апоптоз(передача сигнала через мембранные рецепторы)Созревание аффинностиантителГибель низкоаффинных клонов В-клеток (конкуренция заантиген и помощь Т-хелперов)Элиминация эффекторных Апоптоз отработавших клетокклеток(вероятно включение эндогенной программы апоптоза)Реализация цитотоксичес- Гибель клеток-мишеней цитокого эффекта лимфоцитов токсических лимфоцитов(передача апоптотическогосигнала по перфорин/гранзимному и рецепторному механизмам)3713.4.
Органы иммунной системы3.4.2. Вторичные (периферические) лимфоидные органыЗрелые лимфоциты поступают в периферический отдел иммунной системы, где они выполняют свои функции, участвуя в развитии иммунногоответа. Однако в иммунный ответ вовлекаются только клоны лимфоцитов,распознавшие специфический антиген. Подавляющее большинство клоновнепосредственно не участвует в иммунном ответе на конкретный антиген.Они находятся как бы в резерве на случай поступления соответствующего антигена. В норме большинство лимфоцитов находится в покоящемсясостоянии.
Среди этих клеток преобладают наивные, т.е. ранее не контактировавшие с антигеном, но содержатся также клетки памяти, сформировавшиеся в ходе предшествующих иммунных ответов (см. раздел 3.5.3).Все эти клетки находятся в непрерывном движении, благодаря чему вторичные лимфоидные органы, лимфоидные ткани, пути миграции зрелых лимфоцитов образуют единую систему, контролируемую общими механизмами.Лимфоциты имеют ограниченный срок жизни и поддержание постояннойчисленности популяции лимфоцитов строго регулируется (гомеостатическая регуляция).Периферический отдел иммунной системы включает специализированные лимфоидные органы (см. табл.
3.11 и рис. 1.3). К ним относят лимфатические узлы, контролирующие определенные области организма, откоторых к ним поступает лимфа; селезенку, под контролем которойнаходятся гематогенные пути распределения чужеродных агентов; лимфоидные структуры барьерных тканей — слизистых оболочек и кожи, черезкоторые в организм проникает основная масса патогенов. Распределениеосновных разновидностей лимфоцитов в этих органах отражено в табл.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
