О.И. Епифанова - Лекции о клеточном цикле (1129781), страница 20
Текст из файла (страница 20)
° — иигибитор пролиферации, а — стимулятор пролиферации, Р— пролиферация, К вЂ” начальное состояние покоя, К, — установившееся состояние покоя. дифференцированного фенотипа проадипоциты должны находиться в определенном пункте (О„) периода б, клеточного цикла (рис. 52), откуда их можно стимулировать для возобновления пролиферации или же индуцировать к нетерминальной днфференцировке (пункт О,.). При адекватных воздействиях нетерминально дифференцированные клетки могут либо снова переходить к пролиферации, либо претерпевать терминальную дифференцировку с утратой способности к размножению.
Среди специализированных клеток взрослого организма существует много промежуточных вариантов активного и неактивного состояния покоя. В частности, гепатоциты интактной печени способны вырабатывать ингибиторы клеточной пролиферации и в то же время в них почти не экспрессируются гены Рис.52. Соотноше- ние процессов пролито ферации, нетермииальиой и терминальной дифференцировки на примере превращения проадипоцита в адипоцит (по данным наборатории Скотта). М, Ои 3, О, — периоды клеточного цикла; С,— пункт начала дифференцировкики; Ое — иетермииальная дифференцировка; ТЭ вЂ” терминальная диффереицироака. пролиферативного ответа.
Клеточная популяция может быть гетерогенна и содержать в себе клетки, находящиеся как в начальном, так и в установившемся состоянии покоя. Промежуточные варианты отражают развитие этого состояния в процессе специализации клеток. Особенности пролнферанин стареющих клеток Под старением клеток вне организма понимается существование предельного срока культивирования, выраженного числом пассажей, или удвоений клеточной популяции (роро(айоп доцЫ(па гппе). Этот феномен был впервые описан Хейфликом и Мурхедом (Науй)с)с, Моог(теаг), 1961), которые определилп, что для диплоидных эмбриональных фибробластов человека данный показатель составляет около пятидесяти пассажей.
При этом культура проходиттри стадии развития: первичная культ> ра (клетки, изолированные из ткани донора); растущая культура (пролиферирующие клетки); стареющая культура (постепенная уграта пролиферативного потенциала). Таким образом, основной характеристикой стареющей культуры служит снижение способности клеток к размножению (см. обзор: Сащр)з(, 1996). В процессе дальнейших исследований было отмечено заметное сходство в метаболизме стареющих и покоящихся клеток. Уже на 30-40 пассажах культуры фибробластов можно наблюдать снижение способности клеток к репликации ДНК и матричной активности хроматина, падение проницаемости плазматической мембраны к малым молекулам, повышение скорости обновления РНК и белков, а также активности ферментов катаболизма.
Подобно покоящимся клеткам ранних пассажей, стареющие клетки вырабатывают ингибитор пролиферации. В гетерокарионах, образующихся при слиянии нормальных, активно пролиферирующих и стареющих диплоидных фибробластов человека, всегда доминирует фе поти п стареющих клеток (Вге 1 и, Уап 1з!зетйу, 1981). Это проявляется в подавлении синтеза ДНК в ядрах пролиферирующих клеток, находящихся в общей цитоплазме со стареющими клетками, и свидетельствует о том, что последние содержат факторы, препятствующие вступлению ядер в 3- период. По мере старения клеток уровень эндогенного ингибитора пролиферации возрастает.
Тем не менее ядра стареющих клеток могут быть реактивированы в гетерокарионах с клетка- ми, в которых содержание индукторов синтеза ДНК очень велико, например, с фибробластами, трансформированными ДНК-содержащими вирусами, или с клетками Не( а, отличающимися высокой степенью злокачественности (см. заключительный раздел главы). Вместе с тем, между свойствами покоящихся клеток на ранних пассажах культуры и стареющими клетками имеются существенные различия. Скорость обновления РНК и белков в стареющих клетках не уравновешивает их образования, что вызывает избыточное накопление этих макромолекул в клетке и в условиях низкого уровня синтеза ДН К приводит к несбалансированному росту.
Поэтому стареющие клетки увеличены в размерах„в то время как постмитотические покоящиеся клетки ранних пассажей обычно мельче пролиферирующих. Эти данные говорят о том, что при старении существенно повреждается механизм, подперживающий жизнеспособность клеток в состоянии пролиферативного покоя. Действительно, в стареющих клетках изменен состав белков, по сравнению с покоящимися клетками. Если маркером покоящихся клеток служит статин — белок с мол, массой 57 кД (см. главу 1Ч), то маркер стареющих клеток, названный терминином, хотя и имеет такую же мол. массу, но распознается другим антителом (%апя, ТотазхечзИ, 199!).
Установлено также снижение экспрессии генов лаз по мере старения клеток. В стареющих клетках нарушается цепочка ранних событий пролиферативного ответа, и они, в отличие от покоящихся, постепенно перестают реагировать на факторы роста (Ьипг(, Сашр)я, 1994). Наблюдается снижение активности ферментов, участвующих в передаче митогенного сигнала, таких как фосфолипаза и протеинкиназа С, а также неспособность некоторых МАР-киназ к «двоякомуь фосфорилированию. Стареющие клетки не могут экспрессировать ген уоз по причине гиперфосфорилированного состояния фактора, реагирующего на сыворотку (ЖР), что препятствует его связыванию с промоторомуш (см. главу Ч1). В то же время другие гены раннего пролиферативного ответа экспрессируются.
Это позволяет считать нарушение экспрессии гена /оз одним из специфических признаков старения клеток. В процессе старении затрагивается также и прохождение клетками периода Сз, Несмотря на то, что общее количество циклинов и зависимых от них протеинкиназ не претерпевает изменений, в образуемых комплексах СРК2/циклин Е и СРК4/ циклин Р киназы находятся в нефосфорилированном состоянии, и, следовательно, комплексы остаются неактивными.
Это приводит к тому, что стареющие клетки не могут перейти пункт ограничения, завершить прохождение периода О, и вступить в Б-период (Ройс ег а!., ! 993). Утрата способности реагировать на факторы роста присуща как стареющим, так и терм и пал ьно дифферен пирован н ы м клеткам, находящимся в состоянии глубокого пролиферативного покоя (рис. 53). Однако отсутствие способности к размноже|гию поддерживается в них разными механизмами. Инактивация (к,хР к) ~=>! Факгаяы роста Рис.53.
Особенности пролиферирующих, покоящихся и стареющих клеток в прслиферативном ответе на митоген. Р— пролиферируюшая клетка, к — покоящаяся клетка, к„— клетка в установившемся состоянии покоя, К, — стареющая клетка, Х вЂ” знак слияния клеток. а — ингибитор пролиферации, д — стимулятор пролнферации, толстые стрелки — факторы роста; отсутствие реакции па фактор роста; тонкие стрелки — переход клетки иэ одного состояния в другое.
генов пролиферативного ответа в функционально специализированных клетках, не вырабатывающих ингибитор пролиферации, происходит, главным образом, вследствие сильной конденсации и утраты матричной активности хроматина, а также других метаболических изменений, которые, как правило, могут быть преодолены в условиях, не встречающихся в пределах целого организма, например, при слиянии с активно пролиферирующими клетками. Ядра стареющих клеток также могут быть реактивированы в гетерокарионах с пролиферирующими клетками, содержащими большое количество индукторов синтеза ДНК, но лишь до определенного возрастного предела.
В отличие оттерминально дифференцированных клеток, стареющие клетки содержат в большом количестве эндогенный ингибитор пролиферации, блокирующий передачу митогенного сигнала и не позволяющий регуляторным молекулам осуществлять инициацию и прохождение клеточного цикла. Поскольку и у стареющих, и у терминально дифференцированных клеток нарушен механизм поддержания жизнеспособности в отсутствие самовоспроизведения, присущий покоящимся клеткам, и те и другие в конечном счете обречены на гибель. Апоптоз Представление о гибели клеток как завершающей фазе терминальной дифференцировки (Сг!згоГа(о, !977) приобрело новое звучание в связи с интересом к явлению, получившему название «апоптоз» (от греч. ало — от, кто9 — падение), под которым подразумевается физиологическая (программированная) гибель клеток, например, сбрасывание хвоста при метаморфозе амфибий, листопад и др.
Термин апоптоз был предложен Уайли и соавторами (%у)((е ес а!., !980) для того, чтобы подчеркнуть морфологические различия между процессом физиологической гибели клеток (сморщивание клетки, межнуклеосомная фрагментация ДНК, дезинтеграция мембран) и некрозом (набухание клетки и разрыв мембраны с выбрасыванием клеточного содержимого). Однако детальное изучение апоптоза началосьлишьдвадцатьлетспустя, когдабыли охарактеризованы гены и продукты их активности, участвующие в регуляции этого процесса у млекопитающих. Выяснилось, что продукт протоонкогена с-тус индуцирует апоптоз в покоящихся фибробластах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
