АПОПТОЗ И НЕКРОЗ-ДВА СПОСОБА УНИЧТОЖЕНИЯ КЛЕТОК. АКТУАЛЬНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АПОПТОЗА В КЛИНИЧЕСКОЙ ПРАКТИКЕ

Существуют два варианта уничтожения клеток в живом организме-апоптоз и некроз. Современные знания в медицине позволяют понять течение болезни и ход уничтожения ткани на клеточном уровне, потенциал развития биологической и генетической науки-позволяет заглянуть в будущее и увидеть варианты решений таких проблем современного сообщества, как заболевания злокачественными новообразованиями, и как можно останавливать эти заболевания до момента метастазирования и предупреждать их появления, зная генетическую предрасположенность человека. Руководствуясь практическими знаниями медицинского сообщества удалось сравнить механизмы некроза и апоптоза на генетическом уровне, найти возможные способы уничтожения раковых клеток.

Некроз является смертью клеток и тканей в результате патологических воздействий, он происходит массово, поражая соседние клетки (известные случаи-инфаркт, гангрена, пролежни). Так же некроз сопровождает воспалительные процессы, непосредственно является причиной распространения инфекции лимфо-гематогенным путем (гангрена, сепсис).

На уровне клетки некроз действует следующим образом:

1.  Изменение ядра — лизис мембраны и ядра, активации протеаз — рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы.

2.  Полный или частичный цитолиз в клетках.

3.  Изменение межклеточного вещества-набухание волокон (коллагеновые, эластичные и ретикулиновые), полный лизис или частичная фрагментация их.

Механизм развития и действие некроза в ткани или органе человека можно подробно разобрать на примере некроза головки бедренной кости (НГБК). По данным японских исследователей известно, что в их стране, ежегодно НГБК страдают порядка 2500 человек. Инициаторы заболевания представлены в таблице 1. Соотношение мужчин к женщинам с НГБК, как 8:1 [4; 5; 6; 7].

Таблица 1.

Инициаторы заболевания (НГБК)

Механизм непосредственно некроза головки бедренной кости [8] проходит следующим образом:

1.  Изменения структуры кости и подхрящевого остеонекроза. Поражается губчатое вещество головки бедренной кости, зона структурных изменений составляет около 10 %.

2.  Стадия импрессионного перелома. Поверхность головки имеет трещины на подобии треснувшей скорлупы. Зона структурных изменений составляет не более 10—30 %.

3.  Стадия фрагментации. Неровность контуров головки кости, лёгкой степенью коллапса, возникновение нескольких очагов уплотнения или кистозного перерождения. Изменяется межсуставное пространство (сужение или расширение). Зона структурных изменений составляет не более 50 %.

4.  Стадия полного разрушения головки. Форма головки изменена, участки коллапса неправильной формы или коллапс всей головки. Внешние и внутренние края вертлужной впадины получают эктопические изменения. Межсуставное пространство сужается или исчезает. Есть вывих или подвывих. Зона изменений составляет 80 % [2; 3].

Длительность звболевания составляет для I стадии — порядка 5—6 месяцев, II стадии — 6—8 месяцев, III стадии — 3—7 месяцев с последующим переходом в IV стадию.

Апоптоз — запрограммированное «самоубийство» клетки, является частным случаем отдельной клетки и нацелен на вычленение старой или мутирующей (зараженной) клетки. В результате усиления апоптоза, возможно отмирание определенных участков нервной ткани, влекущих за собой заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, мышечная атрофия. В случаях ослабления, а именно блокировки косплазы-8 и белков семейства Bcl-2, локализованных в митохондриях клеток (инфицированная клетка избегает воздействия со стороны цитотоксических лимфоцитов, в связи с чем не происходит, собственно, апоптоза) возможно появление заболеваний вирусного, атоимунного и опухолевого характера [1; 9].

Апоптоз, как физиологический процесс, начали изучать еще в 1974 году. Ученые Бреннер, Салстон и Хорвиц исследовали развитие клеток и их уничтожение и лишь только в 2002 году они были удостоены Нобелевской премии по физиологии.

На основе статистических данных известно, что ежегодно в Москве в период с 2000 по 2014 гг., порядка у 12,5 тыс. мужчин и у 17,2 тыс. женщин диагностируются опухолевое поражение. Заболеваемость злокачественными новообразованиями растет и составляет порядка 230 человек на 100 тыс. населения. Увеличение за последние 10 лет составил 14 %. Таким образом примерно на 1,4 % в год повышается число заболевших злокачественными новообразованиями (рис. 1). На примере рака предстательной железы (РПЖ) можно судить о статистике и динамике заболеваемости мужчин.

Более чем у 40 % больных диагноз был выявлен уже на последних стадиях заболевания, в начальных же стадиях рак предстательной железы практически клинически не проявляется, и его выявляют обычно случайно (у 5—10 % мужчин), после операции по поводу доброкачественной гиперплазии простаты (трансуретральной резекции простаты, чреспузырной аденомэктомии), или в процессе углубленной диспансеризации.

Рисунок 1: «Статистика заболеваемости Раком среди мужчин и женщин»

За время проведенного нами исследования был выполнен анализ зарубежной литературы за период 2007—2014 гг. Изучено 29 микроскопических и 17 имунно-гистохимических препаратов у больных с опухолевым поражением ПЖ; опрос больных РПЖ, изучение периода развития заболевания вплоть до оперативного лечения ПЖ.

В результате микроскопирования были изучены раковые клетки пораженной ПЖ, их строение и метастазирование; так же нам удалось проследить течение заболевания в разных стадиях развития во время гистологического исследования препаратов. В ходе изучение механизма апоптоза удалось понять, что апоптоз нацелен на вычленение старой или мутирующей (зараженной) клетки. В случаях ослабления апоптоза, а именно блокировки коспазы-8 и белков семейства Bcl-2, локализованных в митохондриях клеток, возможно появление заболеваний вирусного, аутоимунного и опухолевого характера (инфицированная клетка избегает воздействия со стороны цитотоксических лимфоцитов, в связи с чем не происходит апоптоза.

Благодаря исследованиям микробиологов и биоинженеров за последние годы стало известно о гене wt53. В норме ген wt53 в клетке неактивен. В 65 % случаев раковых клеток ген-супрессор wt53 имеет мутации. Это ведет к превращению предраковой клетки в раковую клетку и возникновению из нее злокачественного новообразования. То есть раковая клетка в отличие от любой другой клетки не подвергается апоптозу, если в ней имеются дефекты в ее генах-супрессорах. При повреждениях ДНК происходит активация этого гена. Он блокирует клеточный цикл в фазах G1 и G2 до репликации ДНК и митоза, делая возможной репарацию ДНК, и этим предотвращает появление клеток с эпимутациями и мутациями. Если репарация не произошла, то индуцируется апоптоз для защиты организма от присутствия дефектных по геному, т. е. предраковых клеток, способных превращаться в раковые клетки.

Современному сообществу необходимо научится активировать апоптоз в раковых клетках, таким образом уничтожая их и не давая им метастазировать. Для запуска апоптоза нужно вскрыть мембраны митохондрий в раковых клетках и доставлять препарат (химиотерапия), способный активировать апоптоз путем инициализации «доменов смерти» (DED — death effector domain). Средством доставки препарата в раковые клетки служит белок от человека, связывающийся исключительно с раковыми клетками, так как на их поверхности имеется к нему эмбриональный белок — рецептор. Нормальные клетки таких рецепторов не имеют. Белок-транспортер доставляет это лекарство точно по адресу — прямо в раковые клетки. С помощью эндоцитоза белок проникает в раковую клетку с веществом, и она приступает к самоубийству через митоптоз. Таким же путем возможно выявить генетическую предрасположенность к раку предстательной железы. Анализируя итоги исследования, из 47 больных раком простаты, опрошенных за время исследования, у 9 из них мужчины в семье имели данное заболевание. Таким образом, те пациенты, в семьях которых отмечается повышенная заболеваемость раковыми опухолями, должны начинать регулярные скриниговые обследования в более молодом возрасте и проходить их чаще (два и более раз в год).

Выводы:

1)  В результате исследования удалось сравнить и доказать принципиальные отличия апоптоза и некроза, а также понять зависимость ослабления апоптоза и последующего развития амитоза.

2)  Выявить возможную генетические предрасположенности к раку простаты среди опрошенных больных.

3)  Прослежен механизм предотвращения развития, уничтожения раковых клеток, при помощи медикаментозного инициирования апоптоза в клетках организма больного.

Список литературы:
1.    «Атлас по генетике» — под редакцией Н.В. Чебышева (2008) — С. 48.
2.    «Безоперационный метод лечения АНГБК и его место в клинической практике» — Волков Е.Е. (2009).
3.    Данные статистики японских исследований за 2008—2010 гг.
4.    Насер С.М., Эван PW. «Лечение кортикостероидами для сенной лихорадки вызывает асептический некроза бедра». BMJ. 2001 322 (7302): 1589-91.
5.    Остеонекроз. Bethesda, MD: Национальный институт артрита и костно-мышечной и кожных заболеваний; 2008.
6.    Шарма Р. — «Асептического некроз».
7.    wikipedia.org.
8.    www.bio-faq.ru.
9.    http://www.cognopedia.com.
10.    http://cyberleninka.ru.