Методы оценки апоптоза. Фундаментальные исследования Маркеры и методы определения апоптоза

Кардинальное влияние на течение ряда патологических процессов в организме может оказывать как ускорение, так и замедление апоптоза . Вещества, участвующие в регуляции апоптоза, как правило, являются белками, а их синтез контролируется соответствующими генами . Одинаковые гены, регулирующие уровень апоптоза, можно обнаружить у живых существ, стоящих на самых различных ступенях эволюционной лестницы. К числу генов, стимулирующих апоптоз относятся гены p53, Bax, bcl-xS. С другой стороны, были описаны гены, синтезирующие белки, ингибирующие апоптоз (Bcl-2, Ced-9, BHRF1, MCL-1). Про- и антиапоптозные белки способны объединяться друг с другом, формируя гомо- и гетеродимеры. Например, при объединении ингибитора апоптоза белка Bcl-2 c белком активатором апоптоза Bax итог (торможение или активация апоптоза) будет определяться тем, какой белок будет преобладать в этом объединении .

Наиболее яркими и информативными белками, отражающими протекающие синтетические процессы в клетках и тканях, являются белки семейства Bcl-2, которые занимают центральное место в изучении регуляции процесса апоптоза. Механизм регуляции этого процесса целесообразно рассматривать с позиции структурно – функциональных взаимоотношений между белками этого семейства, которые позволяют объединить их в одно семейство – белков Bcl-2 . Белки этого семейства Bcl-2 находятся в постоянном динамическом равновесии, образуя гомо- и гетеродимеры, что в конечном счёте влияет на развитие апоптоза клеток . Поэтому считается, что соотношение активных форм этих белков определяет равновесие между жизнью и смертью клетки.

К настоящему времени известно, что белки семейства Bcl-2 относятся либо к индукторам апоптоза (Bad, Bax, J3ik, Bid, Bak), либо к ингибиторам (Bcl-2, Bcl-X). Белок семейства Bcl-2 относится к классу G – белков . Белок с молекулярной массой 26 кДж, кодируемый геном Bcl-2, содержит трансмембранный домен и локализуется в митохондриальной мембране, перинуклеарном эндоплазматическом ретикулуме, ядерной мембране и в митотических хромосомах .

Bcl-2 является фактором выживания клетки, защищая её от программированной гибели, и проявляет онкогенное свойство, так как препятствует апоптозу . Ген Bcl-2 выполняет функцию негативного регулятора апоптоза. Установлено, что уменьшение концентрации Bcl-2 приводит к апоптотической гибели клеток, тогда как сверхэкспрессия его защищает клетки от смерти .

Наиболее хорошо изучена последовательность событий, приводящих клетку к апоптозу в результате взаимодействия белков из семейства TNF со специфическими рецепторами. Ярким представителем этой группы белков является система Apo-1/Fas/FasL. Следует отметить, что для этой системы не известны другие функции, кроме как индукции апоптоза клетки.

Apo-1/Fas/CD-95 – рецептор, по структуре, относящийся к рецепторам семейства TNF . Взаимодействие Apo-1/Fas (рецептор) с FasL (лиганд) или с моноклональными антителами приводит к апоптозу клетки. Apo-1/Fas конститутивно экспрессируется на поверхности клеток многих типов: на тимоцитах, лимфобластоидных клеточных линиях, активированных Т- и В-лимфоцитах, а также на фибробластах, гепатоцитах, кератиноцитах, миелоидных клетках. Человеческий Apo-1/Fas состоит из 325 аминокислотных остатков и относится к мембранным белкам I типа. Т.е. в его структуре можно выделить внеклеточный, трансмембранный и цитоплазматический домены. Гомология аминокислотной последовательности среди рецепторов семейства TNF высока. Примерно 80 аминокислотных остатков образуют домен смерти (DD), который вовлекается в белок-белковое взаимодействие с цитоплазматическими белками, генерируя сигнал смерти. Ген Apo-1/Fas у человека локализован в длинном плече хромосомы 10 и состоит из 9 экзонов .

FasL является цитокином и относится к семейству цитокинов TNF. FasL экспрессируется на активированных Т-лимфоцитах и натуральных киллерах, а также на клетках Сертоли и паренхимных клетках передней камеры глаза, что позволяет этим клеткам убивать любую Fas-экспрссирующую клетку, в том числе и активированный Т-лимфоцит. Этот механизм определяет появление защищённых от иммунной системы мест. FasL существует в двух формах – нерастворимой или мембраносвязанной и растворимой, отщепляемой от клетки с помощью металлопротеиназы. Растворимая форма человеческого sFasL сохраняет свою активность. Подобно другим лигандам рецепторов семейства TNF, sFasL – гомотример связывается с 3 молекулами Apo-1/Fas.

При связывании лиганда с рецептором происходит олигомеризация цитоплазматических белков, таких как DD (домен смерти), относящего к рецептору, адапторного белка – FADD (Fas-ассоциированный домен смерти), содержащего DED – эффекторный домен смерти и прокаспазы-8. В результате этого процесса происходит активация апоптоз-специфической протеазы – каспазы-8 и развиваются характерные для апоптоза процессы. Мутации в гене fas или в гене FasL приводят к развитию аутоиммунных заболеваний.

Apo-1/Fas – это белок, который содержит 1 трансмембранную область, которая связываясь с FasL, индуцирует апоптоз в клетках-мишенях. Существует также не имеющая трансмембранного участка, растворимая, форма Apo-1 (sApo-1/Fas), которая присутствует в сыворотке крови и других биологических жидкостях. Согласно данным литературы, эта секреторная форма (sApo-1/Fas) может защищать клетки от Apo-1/лиганд индуцированного апоптоза и образуется путём отщепления аминокислотного остатка от трансмембранного домена .

В последние годы идентификацию апоптоза часто проводят, определяя активность каспаз, как инициаторных, так и эффекторных. В большинстве работ, проводимых с изучением активности каспаз, рассматривается каспаза-3, т.к. различные пути апоптотической гибели сходятся на ней, и её активация указывает на наличие апоптоза. Однако, если в исследование вводится определение активности каспазы-8, то помимо выявления программированной клеточной гибели как таковой, можно определить и путь её запуска, т.к. активация каспазы-8 указывает на рецепторный (внешний) механизм инициации процесса. Именно это является серьёзным преимуществом данного метода .

На сегодняшний день разработано более 60 различных методов выявления и изучения апоптотических клеток in vitro . В литературе описано несколько методических подходов к прижизненному выявлению апоптотических клеток in vivo. Эти методы базируются на качественной или количественной оценке событий, вызванных изменениями в наружной мембране клеток, избирательной фрагментацией ядерной ДНК, изменениями структуры внутриклеточных компонентов или их перераспределением, а также уменьшением pH цитоплазмы. Кроме того, встречаются атипичные формы апоптоза, при которых отсутствуют маркёрные апоптотические изменения .

По понятным причинам изучение механизмов апоптоза ГКС при ПОУГ у человека in vivo невозможно. В качестве косвенного показателя при изучении роли апоптоза в патогенезе ПОУГ проводилась оценка апоптотических маркёров в лимфоцитах периферической крови, характеризующих готовность последних к апоптозу . Для определения апоптотических клеток используются: лазерная сканирующая и проточная цитометрия, однофотонная эмиссионная компьютерная томография, магнитно – резонансная томография (МРТ), магнитно – резонансная спектроскопия, позитронно – эмиссионная томография . Также, для идентификации апоптотической гибели клеток применяются световая и флуоресцентная микроскопия с применением обычных методов фиксации и окрашивания, электронно – микроскопические методы, выявление олигонуклеосомной деградации ДНК in situ, иммуногистохимическое выявление белков – маркёров, участвующих в программированной гибели клеток, или фрагментированной ДНК, определение активности каспаз .

Изучение апоптоза на окрашенных стандартными способами препаратах применяется очень широко ввиду относительной простоты этих методов. Полученные при подсчёте апоптотически измененных клеток результаты выражают в виде так называемого апоптотического индекса. Критериями программированной гибели клеток могут выступать маргинация и пикноз хроматина, изменение контуров ядра, изменение контуров и фрагментация клеток, появление свободно лежащих ядер.

Для выявления программированной клеточной гибели в качестве субъективного метода часто используется флуоресцентная микроскопия. Исследуют как витально окрашенные клетки во взвеси, так и фиксированные препараты. При работе с живыми клетками широко применяется мечение аннексином V, позволяющим обнаружить на внешней стороне плазматической мембраны появляющийся в процессе апоптоза фосфатидилсерин.

При анализе клеток в условиях флуоресцентной микроскопии учитывают следующие признаки: размеры ядра (уменьшение), характер распределения хроматина (конденсация в глыбки неправильной формы, уплотнение), хроматиновые тела (сохранность мембранной изолированности), характер свечения ДНК. Апоптотическая ДНК выглядит конденсированной ярко-желто-зеленой. В жизнеспособных клетках акридин оранж вызывает диффузную зеленую флуоресценцию.

С помощью иммуногистохимических исследований определяют наличие белков, формирующих каскад биохимических процессов, приводящих к апоптозу. Часто к этой группе методов относят TUNEL и ИФА .

Многие исследователи отводят апоптозу ведущую роль в структурных изменениях диска зрительного нерва (ДЗН), обусловленных потерей ГКС . Роль апоптоза при развитии дегенеративных заболеваний, не вызывает сомнений. Имеется убедительный экспериментальный материал, свидетельствующий об участии апоптотического процесса в механизме ГОН при ПОУГ . Однако, в целом, клинические исследования факторов апоптоза у пациентов с разными стадиями глаукомы весьма ограничены, что затрудняет изучение их роли в патогенезе ГОН.

Страница источника: 265

Апоптоз – это программируемая, генетически опосредованная форма клеточной гибели, при которой внешние или внутренние сигналы дают импульс клетке к образованию или активации ферментов, приводящих ее к самоуничтожению. Морфологически апоптоз характеризуется сморщиванием клетки, конденсацией и фрагментацией ядра, разрушением цитоскелета и буллезным выпячиванием клеточной мембраны. Особенностью апоптоза является то, что умирающая клетка сохраняет целостность своей мембраны до полного завершения процесса, и только тогда разрушение ее оболочки является сигналом для расположенных вблизи фагоцитов к поглощению оставшихся фрагментов и завершению процесса клеточной деградации. Апоптотические клетки, не подвергшиеся немедленному фагоцитозу, превращаются в мелкие, связанные с мембраной фрагменты, называемые «апоптотическими телами». Важной чертой апоптоза является то, что удаление умирающих клеток происходит без развития воспаления.

Апоптоз играет важную роль в физиологических процессах: органогенезе, эмбриональном развитии, регуляции состава и численности клеточных популяций в тканях взрослого организма, различного рода гормональных перестройках организма. Важна роль апоптоза и при различных патологических процессах. Наиболее полно она изучена при опухолевом росте.

Процесс апоптоза может быть разделен на две фазы:

· формирование и проведение апоптотических сигналов – фаза принятия решения;

· демонтаж клеточных структур – эффекторная фаза.

Реализация механизмов апоптоза связана с активацией эндогенных клеточных ферментов - цистеиновых протеаз (каспаз). Каспазы находятся в клетках в неактивном состоянии (прокаспазы). Активация происходит путем их протеолитического расщепления и последующей димерезацией с образованием активных субъединиц. Мишенями для каспаз являются белки, отвечающие за различные жизненные функции клетки. В настоящее время описано 14 видов каспаз, которые по функциональным особенностям можно разделить на 3 группы:

· активаторы цитокинов (каспазы 1, 4, 5, 13)

· каспазы - индукторы активации эффекторных каспаз (каспазы 2, 8, 9, 10)

· эффекторные каспазы - исполнители апоптоза (3, 6, 7)

Одним из мембранных клеточных рецепторов, ответственных за механизмы апоптоза, является белок, получивший название Fas-рецептора (CD95/АРО1). Лигандом для Fas-рецептора является белок - Fas-лиганд (Fas-L), который принадлежит к семейству опухольнекротических факторов и может быть представлен как в форме мембранного белка, так и в растворимой форме. Связывание Fas-рецептора с Fas-лигандом приводит к включению механизмов апоптоза с активацией каспаз-индукторов. При последующей активации эффекторных каспаз начинается цепь протеолитических реакций, целью которых является апоптотический «демонтаж» клетки: фрагментация ДНК, прямое расщепление структурных белков клетки, нарушение регуляции белкового синтеза. Таким образом, участие эффекторных каспаз в апоптозе приводит к разрыву апоптотической клетки с окружающими клетками, реорганизации цитоскелета, снижению возможностей репарации и репликации ДНК, разрыв ядерной мембраны и разрушение ДНК, выбросу сигналов, маркирующих клетку для апоптоза, расчленению клетки на апоптотические тельца. Не случайно эффекторные каспазы получили название «каспаз-палачей».

Методы исследования апоптоза достаточно разнообразны. Первоначально наиболее распространенным способом определения апоптоза был электрофорез экстрагируемой фракции ДНК, который позволяет выявить дискретность низкомолекулярной ДНК по мол. массе (как результат межнуклеосомной деградации ДНК). В морфологических исследованиях для выявления разрывов ДНК используют TUNEL-метод, основанный на формировании вставок меченых олигонуклеотидов в участках разрывов ДНК, образование которых катализируется ферментом TdT.

В настоящее время для регистрации апоптоза лимфоцитов все шире применяют методы, основанные на проточной цитофлуориметрии. К этой группе относится метод, основанный на выявлении потери клетками части ДНК (гиподиплоидных клеток) с помощью флуоресцентного красителя - пропидиума йодида, который описан ниже. Для определения апоптоза используются и другие методы, основанные на проточной цитофлуориметрии. Апоптоз лимфоцитов можно обнаружить уже на ранних этапах с помощью меченого флуорохромом аннексина V, который связывается с фосфатидилсерином, появляющимся на мембране клеток, подвергающихся апоптозу. Ориентировочное представление о «склонности» лимфоцитов к развитию апоптоза можно получить, определяя экспрессию на их поверхности Fas-рецептора (CD95) и в митохондриях – протонкогена bcl-2.

Клиническая значимость оценки апоптоза при клинико-иммунологическом обследовании больных несомненна, поскольку с его нарушением связан целый ряд заболеваний. Ослаблением апоптоза обусловлено формирование аутоиммунных заболеваний (вследствие нарушения процесса выбраковки аутоспецифических клонов лимфоцитов). Поэтому регистрация ослабления апоптоза может служить источником информации о патогенетических механизмах таких аутоиммунных заболеваний, как системная красная волчанка, ревматоидный артрит, а также аутоиммунного лимфопролиферативного синдрома, основой которого является мутация генов, детерминирующих рецепторы апоптотических сигналов. Нарушение апоптоза является важным механизмом развития злокачественных процессов. В опухолевых клетках часто выявляется мутация гена р53, кодирующего белок, который воспринимает сигнал о наличии нерепарированных разрывов в ДНК и хромосомных мутациях, приводящий к развитию апоптоза. В результате генетически дефектные клетки не выбраковываются и становятся источником формирования опухолей.

При ряде других заболеваний отмечается, наоборот, усиление апоптоза. Это имеет место при инфекционных процессах (причиной массового апоптоза Т-клеток часто являются микробные суперантигены), сепсисе, различных вирусных заболеваниях, в том числе СПИД. Апоптоз усилен при ряде заболеваний крови и первичных иммунодефицитов, когда его причиной является недостаточная выработка факторов выживания клеток, роль которых выполняют цитокины. Так, при одной из форм тяжелого комбинированного иммунодефицита, связанного с мутацией гена ИЛ-7 или общей γ-цепи цитокиновых рецепторов, является гибель лимфоидных предшественников вследствие дефицита ИЛ-7.

Однако наиболее общезначимой является оценка «активационного апоптоза», которому подвергаются лимфоциты при их стимуляции митогенами. Дело в том, что апоптоз, наряду с пролиферацией, является формой ответа лимфоцитов на активационные стимулы. На ранних этапах дифференцировки преобладает апоптотический ответ, и его результатом является формирование толерантности к индукторному антигену. Зрелые лимфоциты отвечают на стимуляцию преимущественно пролиферацией (что служит начальным этапом и предпосылкой развития иммунного ответа), но определенная вероятность их вступления в активационный апоптоз сохраняется. Поскольку апоптоз при этом выступает в качестве процесса, альтернативного пролиферации, их соотношение может служить мерой результативности ответа клеток на активирующие сигналы. Чем выше вклад апоптоза в ответ лимфоцитов на митоген, тем менее эффективной будет антигенспецифическая иммунная защита. Таким образом, определение апоптоза при активации лимфоцитов митогенами является наиболее информативным при условии параллельной оценки пролиферативного ответа клеток на тот же стимул.

В процессе апоптоза в клетке происходит сложная цепь реакций на молекулярном уровне, приводящих к изменению обменных процессов и фенотипической характеристики клеток. Эти изменения могут быть определены биохимическим, микроскопическим или цитометрическим методами и используются в качестве маркеров апоптоза.

Одним из ранних маркеров апоптоза является появление на цитоплазматической мембране клетки рецепторов к аннексину . В апоптотических клетках фосфолипид фосфатилдисерин (ФС) переориентируется и локализуется на поверхности клеточной мембраны. Локализация ФС на поверхности мембраны наблюдается начиная с
ранней стадии апоптоза до полной деградации клетки. Рекомбинант-
ный аннексин V-белок (35-36 кД), обладающий высокой аффинно-
стью к ФС в присутствии ионов Са +2 . Связываясь с ФС на поверхно-
сти клетки аннексин V, конъюгированный с флуорохромом, служит
маркером апоптоза. Обычно аннексин V используется в комбинации с
пропидием иодидом (PI), что позволяет одновременно распознавать
интактные клетки (отрицательные и по аннексину V, и по PI), клетки,
находящиеся в «раннем» апоптозе (положительные по аннексину V,
отрицательные по PI), и клетки, находящиеся в позднем апоптозе или
в некрозе (положительная и по аннексину V и по PI).

СD95 Fas, или APO-1,- трансмембранный гликопротеин (45 кД), являющийся членом семьи рецепторов к фактору некроза опухолей (TNF-α). CD95 антиген экспрессируется в значительном количестве на тимоцитах, CD4 + , CD8 + лимфоцитах периферической крови, в меньшей степени на В-лимфоцитах и NК-клетках. Этот антиген экспрессируется также на гранулоцитах и моноцитах, но его экспрессия не обнаружена на тромбоцитах и эритроцитах. Рецептор CD95 наблюдается также на клетках нормальных тканей и опухолей. Связывание CD95 Fas-лигандом (Fas-L, CD95L) индуцирует апоптоз в клетках, его экспрессирующих. Моноклональные антитела к CD95 позволяют с использованием метода проточной цитометрии или флуоресцентной микроскопии выявить популяцию клеток, готовых к апоптозу.

CD95L (Fas-L) – называемый Fas-лигандом, является мембранным белком (40кД). Существует также растворимая форма CD95L (sFas-L), которая представляет собой белок (26 кД) из семьи рецепторов (TNF-α). Этот антиген экспрессируется цитотоксическими Е-лимфоцитами и NК-клетками, а также выявлен на многих опухолевых клетках. Связывание Fas-L с рецептором CD95 индуцирует процесс апоптоза в клетках-мишенях. Моноклональные антитела к CD95L позволяют с использованием метода проточной цитометрии или флуоресцентной микроскопии выявить популяцию клеток, готовых к апоптозу.

Bcl-2 – белок (26 кД), оверэкспрессия которого блокирует апоптоз. Bcl-2 – внутриклеточный белок, локализующийся на митохондриях, поэтому для его определения с помощью моноклональных антител необходимо провести предварительную пермеабилизацию мембраны клетки.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Методы оценки иммунного статуса учебное пособие для студентов лечебного, педиатрического и медико-профилактического факультетов

Курский государственный медицинский университет федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию.. кафедра клинической иммунологии и аллергологии..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Иммунный статус и методы его оценки
Иммунный статус (ИС)– совокупность лабораторных показателей, характеризующих количественную и функциональную активность клеток иммунной системы. Показатели ИС отличаются большим ра

Объекты и методы иммунологических исследований
Объекты изучения Методы изучения Фенотипическая характеристика иммунокомпетентных клеток Проточная цитофлуорометрия Имм

Лимфоциты
В составе клеток иммунной системы истинными иммуноцитами являются все варианты лимфоцитов. Другие типы лейкоцитов (нейтрофилы, эозинофилы, базофилы, моноциты), макрофаги, тромбоциты, тучные клетки

Клетки МФС
Моноциты периферической крови и тканевые макрофаги происходят из полипотентной стволовой клетки. Попав в кровяное русло, моноциты в течение 2-3 суток расселяются в ткани, где они превращаются в тка

Антимикробная кислородзависимая система
кислородзависимые механизмы бактерицидности глюкоза + НАДФ+ → Пентозофосфат + НАДФН Цитохром b245 НАДФ + О2 ͛

Медиаторные клетки
Гранулоциты - это полиморфноядерные лейкоциты, циркулирующие в крови и возникающие, как и моноцитарно-макрофагальные клетки, из миелоидной стволовой клетки в костном мозге. Различают три типа грану

Методы иммунофенотипирования лимфоцитов
При изучении лимфоцитов оценивают их количество в периферической крови и функциональную активность. Определение количества клеток проводят с учетом дифференцировочных антигенов на и

Выделение фракции мононуклеаров
Метод выделения мононуклеаров основан на разной плавучести различных форменных элементов крови. Применение градиента определенной плотности позволяет отделить мононуклеары (лимфоциты, моноциты, бла

Проточная цитофлуорометрия
В основе метода проточной цитометрии лежит измерение оптических свойств клеток. Клетки по одиночке вводятся в ламинарный поток в проточной кварцевой кювете, где они пересекают сфокусированный свето

Метод непрямой иммунофлуоресценции
Непрямая иммунофлуоресценции – метод, основанный на использовании моноклональных антител, меченных флюорохромом, с оценкой результатов по учету специфического свечения клеток при люминесцентной мик

Иммуноцитохимический метод
Иммуноцитохимические методы основаны на использовании таких ферментов, как пероксидаза и щелочная фосфатаза. В настоящее время наиболее часто используются метод ПА (пероксидаза-антипероксидаза), ст

Методы исследования функциональной активности лимфоцитов
Функциональную активность лимфоцитов оценивают по следующим эффектам: способность к распознаванию антигенов, активации, пролиферации и дифференцировке клеток. Способность лимфоцитов распоз

Реакция бласттрансформации лимфоцитов
Контакт лимфоцита с чужеродным антигеном или неспецифическим митогеном сопровождается активацией и реакцией бласттрансформации (РБТЛ), т.е. пролиферацией клетки с переходом малых лимфоцитов в бласт

Смешанная культура лимфоцитов
Совместное культивирование лимфоцитов, имеющих молекулы МНС-II разного гаплотипа, вызывает их бласттрансформацию и пролиферацию. Реагирующие клетки относятся к Т-лимфоцитам и стимулируются чужеродн

Белки плазмы крови
В плазме человека присутствует более двухсот белков, большая часть из которых выделена и описана структурно и функционально. Белки плазмы преимущественно представлены гликопротеинами. При электрофо

Глобулины
α1-антитрипсин - это α1-глобулин, на долю которого приходится более 80% антипротеазной активности сыворотки, является основным компонентом α-полосы. В сыворотке соде

Глобулины
Гаптоглобин - период полужизни 2-4 дня. Содержание в сыворотке гаптоглобина в норме 0,3 - 2,0 г/л. Его основное функциональное значение - связывать свободный гемоглобин в сыворотке

Методы электрофореза белков
Электрофорезшироко используется для полуколичественного определения белков сыворотки крови и для выявления парапротеинов. Электрофорез проводится с сывороткой, а не с плазмой, так

Иммуноглобулины
Иммуноглобулины (Ig) – это специфические белки, которые вырабатываются иммунной системой в результате реакции на чужеродные антигены и накапливаются в сыворотке крови и других биологических жидкост

Иммуноглобулинов человека
Свойство IgM IgG IgA IgD IgE Молекулярная форма Пентамер

Методы определения иммуноглобулинов
Для количественного определения содержания Ig различных классов в сыворотке крови и других биологических жидкостях широкое применение нашли различные варианты постановки реакции преципитации в геле

Парапротеины
Парапротеины - это иммуноглобулины или их фрагменты, вырабатываемые плазматическими клетками, образующимися из одной специфической клеточной линии В-лимфоцитов (моноклон). Парапротеины часто не спо

Криоглобулины
Криоглобулины - патологические белки плазмы (10-80 мг/мл), обладающие свойством превращения в желеобразное состояние при температуре ниже 37°С. Большинство криоглобулинов - это комплексы поликлонал

Методы определения иммунных комплексов
Связывание Ig с антигеном представляет собой физиологический процесс, приводящий к образованию иммунных комплексов (ИК), направленный на элиминацию антигена из организма. Однако при определенных ус

Определение аутоантител при диагностике системных заболеваний соединительной ткани
По современным представлениям аутоиммунитетом называют такие состояния, при которых в организме появляются антитела или сенсибилизированные лимфоциты против нормальных антигенов собственных тканей.

Основные серологические маркеры аутоиммунных заболеваний
Антиген Оригинальное название Молекулярная структура Функция Диагностическое значение

Определение ANA в реакции непрямой иммунофлуоресценции
При осуществлении типичного теста сыворотку пациента инкубируют с антигенными субстратами (ткань печени или почек животных, культура клеток Нер-2) для осуществления специфического связывания имеющи

Непрямой иммунофлуоресценции
Характер свечения Антигенная специфичность Клиническое значение Периферическое или краевое dsDNA, l

Определение ANA и ENA методом твердофазного ИФА
Тест-система для ИФА ANA (UBI MAGIWELL) - для скринингового анализа на антиядерные антитела обеспечивает полуколичественное определение широкого спектра антител к сорбированному в лунках комплексу

Аутоиммунных заболеваний
Тип патологии Результаты иммунологического исследования. Тип антител и частота их встречаемости (%)

Система цитокинов
Цитокины - это класс растворимых пептидных медиаторов иммунной системы, необходимых для ее развития, функционирования и взаимодействия с другими системами организма. Они определяют

Интерлейкины
ИЛ-1- иммунорегуляторный медиатор, выделяемый при воспалительных реакциях, тканевых поражениях и инфекциях (провоспалительный цитокин). ИЛ-1 стимулирует пролиферацию и дифференциро

Интерфероны
Интерферон (ИФН) был обнаружен как белок, обладающий противовирусной активностью. Противовирусное действие ИФН обусловлено его способностью препятствовать внутриклеточной репликации вируса на этапе

Факторы некроза опухоли
Фактор некроза опухоли (ФНО) - основной медиатор, вырабатываемый организмом в ответ на грамотрицательные бактерии. Активным веществом грамотрицательных бактерий является ЛПС компонент клеточной сте

Колониестимулирующие факторы
Ряд цитокинов, образующихся в ходе развития иммунной реакции, обладают стимулирующим действием на дифференцировку костномозговых предшественников. Такие цитокины получили название колониестимулирую

Факторы роста
Трансформирующий фактор роста(ТФРβ) - это семейство родственных пептидов с множественными эффектами на общие процессы регуляции роста и морфогенеза. ТФРβ - основной циток

Методы определения цитокинов
Определение содержания цитокинов в различных биологических жидкостях имеет большое значение в оценке функциональной активности иммунокомпетентных клеток и регуляции иммунного ответа. В отдельных сл

Система комплемента
Система комплемента представляет собой комплекс белков сыворотки крови, способных к самоорганизации и опосредованию реакций гуморального иммунитета и фагоцитоза. В настоящее время известно, что сис

Методы определения активности комплемента
Общая активность (титр) комплемента определяется в реакции гемолиза с использованием эритроцитов барана. Комплемент, содержащийся в исследуемой сыворотке, вызывает гемолиз сенсибилизированных баран

Титра комплемента в 50% HE
Гемолиз,% К Гемолиз,% К Гемолиз,% К Гемолиз,% К

Определение компонентов комплемента
Для определения компонентов комплемента используются ИФА и турбидиметрический метод, проведение которых описано в инструкциях, прилагаемых к диагностическим тест-системам. В клинической практике на

Компонентов комплемента
Компонент комплемента Клинические проявления Дефицит С1 Обычно не вызывает клинически выраженных расстройств, так как ест

Методы исследования фагоцитарной активности гранулоцитов
Важнейшей характеристикой функции гранулоцитов является оценка их фагоцитарной активности. Ее снижение может быть результатом как недостаточности опсонирующих факторов сыворотки (антител, комплемен

НСТ-тест
Тест с нитросиним тетразолием (НСТ-тест) используется для выявления так называемых активированных гранулоцитов и моноцитов. В основе активации фагоци­тов лежит резкое усиление окислительных реакций

Методика исследования
Необходимые реактивы и материалы: КН 42 ОРО 44 0, Na 42 ОРО 44 0, NaCI, глюкоза, нитросиний тетразолий, гепарин, метиловый спирт, 1% водный раствор метиленового зеленого (в случае

Определение миелопероксидазы
Миелопероксидаза окисляет ряд субстратов (бензидин, ортофенилепдиамин) в присутствии перекиси водорода, что сопровождает­ся цветной реакцией. Миелопероксидаза - фермент, содержащийся в гранулах фаг

Хемилюминесценция
Спонтанное свечение, возникающее при химических реакциях за счет энергии реагирующих веществ, называется хемилюминесценцией (ХЛ). Она присуща всем тканям и клеткам живого организма, пока в них прои

Определение содержания IgE
Среди иммунологических методов оценки неспецифических параметров иммунного статуса при большинстве атопических заболеваний наибольшее значение имеет определение количества общего IgE. Однако соглас

Тест дегрануляции базофилов
У больных аллергией значительная часть IgE связывается различными лейкоцитами через их Fc-рецепторы. Наличие клеток, несущих антитела, указывает на сенсибилизацию их к соответствующему аллергену. Б

Тест клеточной антигенной стимуляции базофилов - CAST
В случае IgE-опосредованных аллергических реакций пусковой механизм начинается со связывания аллергена со специфическими молекулами IgE на поверхности базофилов или тучных клеток. Э

Реакция торможения миграции лейкоцитов
Реакция ставится с целью выявления лимфоцитов, сенсибилизированных к предполагаемому аллергену. Сенсибилизированные лимфоциты при взаимодействии со специфическим аллергеном выделяют медиаторы (ФПМЛ

Задача № 1
Больной, 23 лет, предъявляет жалобы на рецидивирующие фурункулы, локализующиеся на лице, ногах. Отмечает частые простудные заболевания (до 7-8 раз в год), герпетические высыпания на губах.

Задача № 2
Больная Н., 22 лет, обратилась к иммунологу с жалобами на рецидивирующие ОРВИ (до 7 раз в год), часто сопровождающиеся обострением хронического обструктивного бронхита. Проводимая антибактериальная

Задача № 3
Больной Т., 27 лет, неоднократно обращался к врачу по поводу рецидивирующих ОРВИ, трахеобронхита, слабости, недомогания. Из анамнеза установлено, что в течение года шесть раз переболел ОРВИ, дважды

Задача № 4
Больной К, 45 лет. Дагноз: системная красная волчанка. При иммунологическом исследовании выявлено: Лейкоциты - 5,5 х 109/л Лимфоциты –37%, абс. 2,03 х 109

Задача № 5
Ребенок, 5 лет, относится к группе часто и длительно болеющих детей, рецидивы ОРВИ 1 раз в месяц, очаги хронической инфекции (хронический гайморит, аденоидит), увеличение шейных лимфатических узлов

При иммунологическом обследовании
Тесты первого уровня Общее количество лейкоцитов. Лейкоформула Т-лимфоциты В-лимфоциты

Общий анализ крови
Норма Единицы СИ Гемоглобин М Ж 130,0-160,0 120,0-140,0 г/л

Основные CD маркеры клеток иммунной системы
СD-маркер Популяция клеток % клеток CD2 Т- и NK-клетки

Субпопуляция лимфоцитов у детей
лимфоциты 4-5 дн.- 3 месяца 4-8 месяцев 1-2 года 2-5 лет старше 5 лет вс

Уровень иммуноглобулинов в сыворотке крови взрослых
IgМ IgG IgА IgЕ 1,3 – 1,7 г/л 12 – 14 г/л 2,1 – 2,9 г/л

Аллергологическая MAST-панель (множественный аллергосорбентный тест) для выявления специфических иммуноглобулинов к аллергенам различных групп
Пищевая панель Ig E Российская расширенная панель Ig E Пищевая панель Ig G Российская универсальная панель Ig E

Словарь терминов
Авидность - прочность связывания антигена с антителом, которая определяется аффинностью и валентностью антител. Агглютинация - агрегация к

Список сокращений и условных обозначений
АГ – антиген АОК – антителообразующая клетка АПК – антигенпрезентирующая клетка АТ – антитело ВЛС – выносящий лимфатический сосуд ЗВК – зараженная вирус

CAD (caspase activated DNase) на фрагменты размером, кратным 180-200 нуклеотидам . В результате апоптоза происходит образование апоптичних телец - мембранных везикул , содержащих целостные органеллы и фрагменты ядерного хроматина . Эти тельца поглощаются соседними клетками или макрофагами в результате фагоцитоза . Так как внеклеточный матрикс не поражается клеточными ферментами , даже при большом количестве апоптозных клеток, воспаление не наблюдается.

Процесс апоптоза является необходимым для физиологического регулирования количества клеток организма, для уничтожения старых клеток, для формирования лимфоцитов , которые не являются реактивными к своим антигенов (аутоантигенов), для осеннего опадения листьев растений , для цитотоксического действия Т-лимфоцитов киллеров, для эмбрионального развития организма (исчезновение кожных перепонок между пальцами у эмбрионов птиц) и других.

Нарушение нормального апоптоза клеток приводит к неконтролируемому размножению клетки и появления опухоли.

1. Значение апоптоза

Апоптоз - неотъемлемая часть жизнедеятельности большинства многоклеточных организмов. Особенно важную роль он играет в процессах развития. Например конечности четвероногих закладываются как лопатообразные вырасти, а формирование пальцев происходит благодаря гибели клеток между ними. Также подлежат апоптоза больше не нужны клетки, таким образом частности разрушается хвост у головастиков при метаморфозу. В нервной ткани позвоночных во время эмбрионального развития более половины нейронов погибают путем апоптоза сразу же после образования .

Также апоптоз является частью системы контроля за "качеством" клеток, он позволяет разрушать те из них, которые неправильно расположены, поврежденные, нефункциональные или потенциально опасные для организма. Примером могут служить и B-лимфоциты , которые погибают, если не несут полезных антиген -специфических рецепторов или несут автореактивни. Путем апоптоза также умирает большинство лимфоцитов аткивованих при инфекции после его преодоления .

У взрослых организмов одновременная регуляция пролиферации клеток и апоптоза позволяет поддерживать стали размеры целой особи и ее отдельных органов. Например, после вживавання препарата фенобарбитал , что стимулирует пролиферацию гепатоцитов, у крыс увеличивается печень . Однако, сразу же после прекращения действия этого вещества все лишние клетки подлежат апоптоза, в результате чего размер печени возвращается к нормальному .

Также апоптоз происходит, когда клетка "чувствует" большое количество внутренних повреждений, которые она не может репаруваты. Например, в случае повреждения ДНК клетка может трансформироваться в раковую, чтобы этого не произошло она, при нормальных условиях, "кончает жизнь самоубийством". Также погибает путем апоптоза большое количество клеток инфицированных вирусами .

2. Маркеры апоптических клеток

Маркеры апоптоза

Выявление фрагментации ДНК в апоптичних клетках методом TUNEL Препарат ткани печени мыши, ядро апоптичнои клетки имеет коричневую окраску, оптическая микроскопия.

Выявление фрагментации ДНК в апоптичних клетках с помощью электрофореза в агарозном геле. Слева: ДНК выделенной из апоптических клеток - видно "лесенку ДНК"; посередине: маркеры; дело: контрольный образец ДНК из необработанных клеток. Клеточная линия H4IIE (гепатома крыс), индуктором апоптоза - паракват, визуализация с помощью етидий бромида.

Сверху: выявление конденсации и фрагментации хроматина путем закрашивания флуоресцентным красителем (Hoechst 34580). Посередине: выявление транслокации фосфадидилсерину в наружный листок плазмалемме путем закрашивания аннексином V. Снизу: Микрофотография апоптических клеток в светлом поле. Клеточная линия - Jurkat, индуктор апоптоза - TRAIL, конфокальной и свитлопильна оптическая микроскопия .

Клетки, погибают путем апоптоза, можно распознать по ряду морфологических признаков. Они становятся меньше и более плотными (пикноз), округляются и теряют псевдоподии , в них разрушается цитоскелет , распадается ядерная мембрана , хроматин конденсируется и фрагментируется. На поверхности клеток появляется большое количество пузырьков, если клетки достаточно велики, то они распадаются на окружены мембранами фрагменты - апоптические тельца .

В апоптичних клетках кроме морфологических происходит также большое количество биохимических изменений. Частности ДНК разрезается специальными нуклеазами в линкерних участках между нуклеосомы на фрагменты равной длины. Поэтому при разделении всей ДНК апоптичнои клетки с помощью электрофореза можно наблюдать характерную "лесенку". Другой метод выявления фрагментации ДНК - метки ее свободных концов с помощью метода TUNEL ( T erminal deoxynucleotidyl transferase d U TP n ick e nd l abeling ) .

Изменения претерпевает также и плазматическая мембрана апоптичних клеток. При нормальных условиях отрицательно заряженный фосфолипид фосфатидилсерин содержится только в ее внутреннем (возвращенном к цитозоля) слое, однако во время апоптоза он "перескакивает" в наружный листок. Эта молекула служит сигналом "съешь меня" для ближних фагоцитов . Фосфатидилсерин-индуцированное поглощение апоптических клеток, в отличие от других типов фагоцитоза, не приводит к выделению медиаторов воспаление . Описанная изменение плазмалемме лежит в основе еще ​​одного метода выявления клеток, погибающих путем апоптоза - окрашивание анексином V, специфически связывается с фосфатидилсерина .

3. Каспаз - медиаторы апоптоза

Клеточные системы, которые обеспечивают прохождение апоптоза, аналогичные у всех животных, центральное место в них занимает семья белков каспаз. Каспаз - это протеазы , имеющие в активном центре остаток цистеина , и разрезают свои субстраты по специфическому остатка аспарагиновой кислоты (отсюда название: c от cysteine и asp от aspartic acid ). Каспазы синтезируются в клетке в виде неактивных прокаспаз, которые могут становиться субстратами для других, уже активированных каспаз, что режут их в одном или двух местах по остатку аспартата. Два образованы фрагменты - больший и меньший - соединяются между собой, формируя димер, что ассоциирует с таким же диммером. Сформированный таким образом тетрамер и является активной протеазой, что может разрезать белки-субстраты. Кроме участков, соответствующих большей и меньшей субъединиц, прокаспазы иногда также содержат ингибиторные продомены, которые деградируют после отщепления.

В результате расщепления и активации одних каспаз другими формируется протеалитичний каскад, который существенно усиливает сигнал и делает апоптоз с определенного момента необратимым процессом. Те прокаспазы, которые начинают этот каскад называются инициаторным, а их сусбтраты - эффекторными. После аткивации эффекторные каспазы могут расщеплять другие эффекторные прокаспазы или белки-мишени. До мишеней эффекторных каспаз, которые разрушаются во время апоптоза относятся в частности белки ядерной ламины, розщелення которых приводит к распаду этой структуры. Также деградирует белок, при нормальных условиях подавляет эндонуклеазы CAD, вследствие этого начинается фрагментация ДНК. Расщепляются каспаз и белки цитоскелета и межклеточной адгезии , вследствие чего апоптические клетки округляются и отсоединяются от соседних клеток, и таким образом становятся легче мишенью для фагоцитов .

Набор каспаз, необходимый для прохождения апоптоза зависит от типа ткани и пути, по которому активируется клеточная смерть. Например у мышей при "выключении" гена, кодирующие эффекторные каспазы-3, апоптоз не происходит в мозге, однако нормально протекающей в других тканях .

Гены прокаспаз активны в здоровых клетках, а следовательно белки необходимы для протекания апоптоза постоянно присутствующие, нужна лишь их активация для запуска клеточного суицида. В состав инициаторных прокаспаз входит длинный продомен, содержащий CARD ( caspase recruitment domain , Домен привлечения каспаз). CARD позволяет инициаторным прокаспазы присоединяться к адаптерных белков образуя активационные комплексы, когда клетка получает сигнал, что стимулирует апоптоз. В активационных комплексах несколько молекул прокаспаз оказываются непосредственно вблизи друг друга, чего достаточно для их перехода в активное состояние, после чего они разрезают друг друга .

Два лучше изучены сигнальные пути активации каскада каспаз в клетках млекопитающих называются внешний и внутренний (митохондриальный), каждый из них использует собственные инициаторным прокаспазы .

4. Пути активации апоптоза

4.1. Внешний путь

Клетка может получать сигнал, индуцирующего апоптоз, извне, например, от цитотоксических лимфоцитов. В таком случае активируется так называемый внешний путь ( extrinsic pathway ), Начинающийся с рецепторов смерти. Рецепторы смерти - это трансмембранные белки , принадлежащие к семейству рецепторов фактора некроза опухолей (ФНО), например сам рецептор ФНО и рецептор смерти Fas. Они формируют гомотримеры, в которых каждый мономер имеет внеклеточный лиганд-Связной домен, трансмембранный домен и цитоплазматический домен смерти, через адаптерные белки привлекает и активирует прокаспазы .

Лиганды рецепторов смерти также гомотримерамы. Они родственны между собой и принадлежат к семейству сигнальных молекул фактора некроза опухолей. Например, цитотоксические лимфоциты несут на своей поверхности лиганды Fas, которые могут присоединяться к рецепторам смерти Fas на плазмалемме клеток-мишеней. В таком случае внутриклеточные домены этих рецепторов соединяются с адаптерного белка ( FADD, Fas-associated death domain ), А те в свою очередь привлекают инициаторным прокаспазы 8 и / или 10. Вследствие этой серии событий формируется сигнальный комплекс, индуцирующего смерть, - DISC ( death inducing signaling complex ). После активации в этом комплексе инициаторным каспазы разрезают эффекторные прокаспазы и запускают апоптичнои каскад .

Многие клетки синтезируют молекулы, в определенной степени защищают их от активации внешнего пути апоптоза. Примером такой защиты может быть экспрессия так называемых рецепторов-приманок ( decoy receptors ), Имеющих внеклеточные домены связывания лигандов, однако не цитоплазматических доменов сметри, а следовательно не могут запускать апоптоза и конкурируют с обычными рецепторами смерти за лиганды. Клетки также могут продуцировать белки, блокирующие внешний путь апоптоза, например FLIP, похожий по структуре прокаспаз 8 и 10, однако не протеалитичнои активности. Он подавляет связывание инициаторных прокаспаз с комплексом DISC .

4.2. Внутренний путь

Апоптосома

Апоптоз также может запускаться изнутри клетки, например в случае ее травмирования, повреждения ДНК, недостатка кислорода , питательных веществ или внеклеточных сигналов выживания. У позвоночных этот сигнальный путь называется внутренним ( intrinsic pathway ) Или митохондриальной, ключевым событием в нем является высвобождение определенных молекул с межмембранном пространстве митохондрий. До таких молекул зокрема належить цитхром c, що за звичайних умов входить до електрон-транспортного ланцюга мітохондрій, проте у цитоплазмі виконує іншу функцію - приєднується до адаптерного білка Apaf ( apoptotic protease actiuating factor-l ), Вызывая его олигомеризации в колесоподибну семичленну структуру, которая называется апоптосома. Апоптосома привлекает и активирует инициаторным прокаспазу-9, которая затем может активировать инициаторным прокаспазы .

В некоторых клетках внешний путь апоптоза должен активировать внутренний для того чтобы эффективно уничтожить клетку. Внутренний путь строго регулируется белками семьи Bcl-2 .

4.2.1. Регуляция внутреннего пути белками семьи Bcl-2

К семейству Bcl-2 относятся эволюционно консервативны белки, главной функцией которых является регуляция высвобождения цитохрома c и других молекул с мижмебранного пространства митохондрий. Среди них есть про-апоптические и анти-апоптические молекулы, которые могут взаимодействовать между собой в различных комбинациях, подавляя друг друга, баланс между их активностью и определять судьбу клетки .

Сейчас известно около 20 белков из этой семьи, все они содержат хотя бы один из четырех альфа-спиральных доменов гомологии Bcl2, называемых BH1-4 ( bcl2 homology ). Антиапоптични белки семьи Bcl2 содержат все четыре домены, к ним относятся сам Bcl-2, а также Bcl-X L, Bcl-w, Mcl-1 и A1. Проапоптични белки делятся на две группы, члены первой из которых содержат три BH-домены (BH1-3), это в частности Bak, Bax и Bok (последний экспрессируется только в тканях репродуктивных органов). Наиболее многочисленной среди семьи Bcl-2 является вторая группа проапоптичних белков, которые содержат только домен BH3 (BH3-only), к ней относятся Bim, Bid, Bad, Bik / Nbk, Bmf, Nix/BNIP3, Hrk, Noxa, Puma .

При нормальных условиях (т.е. когда клетка не проходит апоптоза) антиапоптични белки, такие как Bcl-2 и Bcl-X L, связываются с проапоптичнимы белками BH123 (Bax и Bak) и не позволяют им полимеризоваться во внешней мембране митохондрий образуя поры. В результате действия определенного апоптичнои стимула в клетке активируются или начинают синтезироваться проапоптични белки, содержащие только домен BH3. Они в свою очередь ингибируют антиапоптични белки, снимая угнетающее действие на Bak и Bax, либо напрямую взаимодействуют с последними и способствуют их олигомеризации и образованию пор. Вследствие пермеабилизации наружной мембраны в цитозоль попадает цитохром c , а также другие медиаторы апоптоза, такие как AIF (англ. apoptosis inducing factor ).

Например, при недостатке сигналов выживания в клетке при посредничестве MAP-киназы JNK активируется экспрессия BH3 белка Bim, запускающий внутренний путь апоптоза. В случае повреждения ДНК происходит накопление супрессора опухолей p53 , который стимулирует транскрипцию генов, кодирующих BH3 белки Puma и Noxa, которые также обеспечивают прохождение апоптоза. Еще один BH3 белок - Bid обеспечивает связь между внешним и внутренним путями апоптоза. После активации рецепторов смерти и, как следствие, каспазы-8, последняя разрезает Bid с образованием усеченной формы tBid (truncated Bid), которая перемещается в митохонрий, где подавляет Bcl-2 .