Жасушалардың қартаюы және өлуі


Жасушалардың қартаюы мен өлуі проблемаларын ғалымдар зерделеп, жасуша мен организм бір-бірімен тығыз байланыста болғанымен, олардың ерекшеліктерін бүкіл организм қартаюы мен өлуі айырмашылықтарынан айыра білу керек.

Қартайғанда жасушада бірталай морфологиялық, физико-химиялық өзгерістер жүреді. Ең басты ерекшелік өзгерісіне, онда «арықтау» немесе «тозу» бояутектердің, әсіресе, жақсы байқалатын жүйке жасушаларында, жүрек бұлшықеті ұлпасында, төменгі деңгейде көрінетін – бауырда, енде, жұмыртқалықта және басқаларда жиналады. Бояутектердің қартаю жасушаларында жиналуын – ол жасушадан нашар ертінді өнімдерін шығару қиындықтарының арта беруінен деп саналуда. Сөз жоқ мұндай шамасы жоқтық қызмет қартаю процесінде өте маңызды рөл атқарады. Қартаю жасушаларында ұсақ липид тамшылары жиналып, негізгі зат (жүйке жасушасы) құрамының, жасуша көлемінің азаюы (гипотрофия) байқалады. Ең толық зерделенген нейрондар қартаюы. Онда, әдетте, ядро құрамының өзгеруі - алдымен ядро шырынының мөлдірлігі жоғалады, Ниссль заты құрамының азаюы, Гольджи аппаратының үзілуі байқалады. Нейрондардың әр типтерінде қартаю өзгерістері басталу уақытымен, даму шапшандығымен ерекшеленеді. Кейбір жасушалар тек бүрісіп қалады. Бірақ, коптеген жағдайда ұсақ липофусцин тамшылары бар ірі көпіршіктер байқалады. Жоғарыда жазылған бояутектену, липидтену шоғырлануынан басқа, қартаюда органикалық, бейорганикалық заттар құрамының өзгеруі көрінеді. Оның ішіндегі ең айқын құбылыс - қанда және кейбір ұлпаларда кальций құрамының көбеюі, әрі қартайғанда сүйек ұлпасында кальцийсіздендіру жүреді. Жас өскен сайын холестерин, ерімейтін ақуыз құрамы, әсіресе, глобулин артып, бірталай ферменттер жүйесінің – қышқыл және негізгі фосфотаз, эстераз белсенділігі төмендейді. Тыныс алу ұлпасы мен ақуыздың биологиялық түзілуі де төмендейді.

Ғалымдар жасуша қартаюының бірнеше ілімін (теория) ұсынған. Оның біреуі эндогенді себепшарттарға ерекше мән беріп, қартаю протоплазмада коллоид күйінің өзгеруінен, олар дисперстігі азаюынан, су мен электр заряды жоғалтқанынан деп есептеген. Мұндай өзгеріс кешенін протоплазманың кешігуі (гистерилизациясы) деп атайды. Басқа зертеушілер қалдықтардың жиналу рөліне, онда жасушаның коллоиды тығыздалып, оның өткізгіштігі азайып, барлық заттек алмасу жолы бұзылатынына ерекше көңіл аударады. Экзогенді себепшарттар. Жас өскен сайын қан құрамы тұрақтылығын сақтайтын реттеу механизмдері бүлінеді, айтарлықтай өзгерістерге ұлпа сұйықтығы да ұшырайды. Генетикалық себепшарттар. Кейбір ғалымдар жасушада қайтымсыз тіршілік процесін жүргізетін себепшарттар барын, олар қартаюды анықтайды деп санауда. Жасушаның қартаюы соңында бәрібір катабиоз бен, оның өлуіне жеткізеді. Өлу деп, тіршілік әрекетінің қайтымсыз құбылысын айтады.

Организм, ағза, ұлпа жасушаларының саны тұрақтылық механизмімен реттеліп, ұлғая өсу (пролиферация) мен олардың өлуі арасында тепе-теңдік құбылысымен анықталады. Сондықтан жасушалардың өлуі, олардың көбеюі, жетілуімен (дифференцировка) бірге, түрлі ұлпалардың қалыпты тіршілік әрекетін қамтамасыз етуде шешуші процесс және себепшарттардың бірі болып келеді.

Сонымен әртүрлi күйзелiс (дене қызуының көтерiлуi, қуат алмасуына қысым көрсету, вирусты жұқтыру, оттегi, глюкозаның жетiспеуi, тотықтырғыш, химиялық препарат, ауыр металл, басқалармен зақымдану) әсерлерiне барлық жасушалар дағдылы реакциямен жауап қайтарады, ол ядроны, цитоплазма құрамбөлiктерiн қамтиды. Бұл реакция негiзiнде тектердiң күрт өзгеруi байқалады. Ол ерекше күйзелiстi қорғау ақуыздарын түзудi күшейтедi. Жасуша тозуында ДНҚ еселену қасиетiн жоғалтады, тiршiлiк циклiнiң түзiлу алды кезеңi бөгеледi. Бұл әрекеттер белгiсi туралы бiрнеше ғылыми болжамдар бар. Алғашқысы, жасуша тозуы, ондағы биотүзiлудегi қателiктердiң өте көп жиналу нәтижесi десе, екiншiсi - жасушалар өсу мүмкiншiлiгiн шектеп, организмдi қатерлi iсiктен қорғау жолы деп, үшiншiсi, жасуша тозуы организм көлемiн тұрақтандыру тетiгi болады деуде. Жасушаның тозу, өлу белгiлерiне, көлемiнiң азаюы, көптеген тұрақты қосындылардың өзгеруi, iрi лизосомалар сақталуының көбеюi, бояутек, май тұрақсыз қосындыларының жиналуы, жарғақша өткiзгiштiгiнiң ұлғаюы, цитолазма мен ядроның көпiршiктенуi жатады.

Жасушаның өлуiнде басты екi түрлi құрылым өзгерiстерi - өлi еттену (nеkrоsis-өлу), физиологиялық (жоспарлы) өлу - апоптоз (грек. арорtоsis-жапырақ тастау) байқалады.

Өлi еттену (некроз) – тірі организм жасушалары мен ұлпаларының генетикада жоспарланбаған өлуі. Апоптоздан үлкен көлемімен және түзілу процесінің теңгеруінсіздігімен ерекшеленеді. Оның екі–тікелей (ұлпаға тікелей әсер етуімен - күйік, жарақат, уыт әсері) және тікелей емес (тамыр, жүйке жүйелерінің жанама әсерінен пайда болады) түрлерін бөледі.

Өлі еттенуде мына сатылар бөлінеді: 1) жансыздану қасы (паранекроз). Онда жасушаны қатты, ұзақ тiтiркендiрсе, қабығы түрлi заттарды босатып, қалыпты қызметiн атқармайды. Митохондрийлерi бұзылып, жасушаның тыныс алуы бүлiнедi. Ол қуатты ферменттер арқылы ыдырау - гликолизден ала бастайды. Сондықтан толық қышқылданбаған өнiмдер (сүт қышқылы) жиналады. Жасушада қышқылдану басталады, ол нәрсiздендiру туғызады. Протеин ыдырауы жүредi. Жасуша құрылымын бұзады. Ақуыздар ыдырауы аммиак бөлiнуiн, қалыпты күйге қарағанда, 10 есе көбейтедi. Ол жасуша түгiлi бүкiл организмге зиянын тигiзедi. Жасушаға су жиналып, жасуша iсiнедi. Бұл қайтымды процес. 2) некробиоз - паранекроздай, тiтiркендiруді тоқтатса, қалыпты күйге келе алады. 3) жасушаның өлуі, 4) аутолиз – жануарлар немесе өсімдік организмдеріндегі ұлпалардың, оларда сақталатын ферменттер әсерінен өздігінен еруі.

Басты белгілер жасушаның ядросындағы өзгерістерімен байланысты болады. Бұл өлі еттенудің нәрсізденуінен (дистрофия) ерекшелейді. Нәрсізденуде ядрода ешқандай өзгеріс болмайды. Өлі еттенуде ядрода мына өзгерістер: кариопикноз – шылауығын жоғалтқан ядро бүріседі; кариорексис – ядроның ұсақ үйінділерге ажырауы; кариолизис – ядроның еруі жүріп, гематоксилинмен нашар боялуы байқалады.

кариопикноз1кариопикноз2

65-сүрет. Жасуша ядросының өзгеруі: А-қалыпты жасуша; В- пикноз; С- кариолизис; D- кариорексис

Өлі еттену түрлері – жарақаттану (ұлпаларға химиялық, не физикалық себептердің тікелей әсері нәтижесі), уыт әсері (бактерия, бактериясыз организмдерден пайда болған уыттар әсері), қоректік жүйке қабынуы (күйзелуден пайда болған қарын немес он екі елі ішектің ойық жарасы), аллергия (аса сезімталдықтың дереу типі), тамыр - жүрек ұлпасының өлі еттенуі – инфарт (қызыл тамырда қан айналымының бұзылуы), қызметтің зорлануы (жүрек бұлшықеті қызыл тамыр өзегінің тарылуы, ағзаның қанмен жабдықтауының нашарлауы, жұмыс жүктеуінің артуы), ұю (шылауығы аз ұлпада, сусыздану нәтижесінен дамиды).

Апоптозды зерделеу 1960 жылдың соңында басталған. «Апоптоз» атауын тұңғыш рет 1972 жылы британ ғалымдары Дж. Керра, Э. Уайли және А. Керри пайдаланған.

Ғалымдардың қызығушылығы оны медицинада түрлі ауруларды, әсіресе онкологиялық, аутоиммунды және жүйке ыдырауынан емдеуде пайдалану үшін қажет. Болжам бағалауы бойынша күн сайын адам денесінің 1010—1011 жасушалары осы апоптоз жолымен өлетін көрінеді.

Апоптоз процесін шартты түрде үш фазаға: белгі (индукторлы), атқарушы (эффекторлы), азғындау (тозу, деградациялы – экзекуция немесе деструкция) бөлуге болады.

Белгі фазасы. Апоптозды сыртқы (жасуадан тыс) немесе жасуша іші себепшарттар өршітуі мүмкін. Мысалы, оттегiнiң жетпеуi (гипоксия), оттектің көбеюі (гипероксия), химиялық және физикалық себептерден субөлі еттенуден жарақаттануы, тиісті қабылдағыштардың айқасып байлануы, жасушалық цикл белгілерінің бұзылуы, өсу және заттек алмасуы себепшарттарын алыстату, қызудың көтерiлуі (гипертермия) және төмендеуi (гипотермия), қан келуінің төмендеуі (ишимия), химиялық препарат, механикалық жарақаттану жатады да, басқалардың күрт бұзылуы әсерiнен пайда болады. Апоптоз себепшарттарының өршітуі әртүрлі болғанымен, оларда екі негізгі белгі беру жолы анықталған.

сх

66-сүрет. А- некроз; В-апоптоз. Сызба

Біріншісі, қабылдағыш – өлген жасуша қабылдағыштары қатысуымен тәуелді белгі жолы, екіншісі – митохондрия жолы.

Атқарушы (эффекторлы) фаза. Бұл фаза бойында түрлі өршіту жолдары апоптоздың жалпы жолының біріне (немесе бірнешесіне) аударылады. Мұнда ақуыз-эффектор және олардың ақуыз-құрылғылары (модулятор) үдеткішінің (каскада) қарқындылығы жүреді. Апоптоздың негізгі атқарушысы каспазалар болады. Олар қарқындылық процесінде каспазды үдеткіштерді қосады. Ол өршіту және атқарушы каспаздардың өзара іс-қимыл жасауында күрделі айқасқан тізбелер құрады.

Азғындау (деградациялы) фаза. Бұл фаза қортындысында бастапқы өршіту әсеріне қарамастан жасушалардың азғындауы шектелген плазмалық жарғағы бар жеке апоптоз денешіктеріне үзіледі. Өлген жасушалар үзіктерін әдетте өте тез (орташа 90 минутте) макрофагтар, не көрші жасушалар қарбиды. Сондықтан қарбыну реакциясы жүрмейді.

Морфологиялық өзгерістер. Өлетін жасушалар азғындауын шартты түрде жүйелі үш фазаға бөледі: босатылу, блеббинг, шықтану (конденсация). Көптеген жасушалар азғындауы жасушадан тыс матрикстің бекіткіштерін және жабысудың қайта құрылуын босатудан басталады. Өлетін жасуша ішінде цитоқаңқаның микротүтікшелері жоғалады. Жасуша ішіндегі актин микрофиламенттері, жарғақпен байланысқан шеткі (кортикальді) шеңберлі будалар қайта құрылады. Соңында жасуша домалақ түрге ауысады. Одан кейінгі блеббинг сатысында шеткі (кортикальді) шеңберлі будалардың жиырылуымен сипатталады. Жиырылу нәтижесінде жасуша жарғағы қампайып, жасуша «қайнағандай» болады. Блеббинг процесі қуатты қажет еткендіктен АТФ көптеген саны керек болады. Бұл фаза қалыпты жағдайда бір сағат ішінде аяқталады. Нәтижесінде жасуша ұсақ апоптоз денешіктеріне үзіледі, иә болмаса домалақтанып, көлемі азайып толық қоюланады.

3 кесте

Іштей апоптоз

Сырттай апоптоз

Хромасоманың әртүрлі зақымдануы

( ДНҚ үзілулері)

Жәндіктердің метаморфоз қуршақ

Жасушасының жоюлуы

Липидтердің асқын тотығуы нәтежесінде жасуша мембранасының зақымдануы.

Эмбриогенездегі хорданың басталуы.

Зақымдану сырттай факторлардан пайда болады.

Уылдырық шашқаннан кейін горбушка мүшелерінің жылдам өлумен аяқталады.

Биохимиялық өзгерістер. Молекулалық деңгейде апоптоз салдарынан нуклеаз қатысуымен ДНҚ бөлшектенеді. Басында 30 000—700 000 жұп негізді ірі үзінділер құрылады. Келешекте олар нуклеосома аралары аймағында 180—190 жұп (180—200 жұп) негізді кесінділерге немесе осы мөлшерге ыдырайды. ДНҚ бөлшектенуі өктем болады, бірақ апоптоз белгісіне міндетті болмайды. Себебі, ядроның бөлшектену процесі кезінде ДНҚ бөлшектенуі ілеспеген. Тағы бір айтарлықтай апоптоз салдарынан плазмалық жарғақтың сыртқы жағында арнайы молекулалық таңбалаушы, қабу жасушалары танитын: тромбоспондин, фосфатидилсерин және фосфосерин сақтайтын басқа фосфолипидтер айқындалған.

Көпжасушалы организмдегі апоптоз рөлі.

Жасушалық тұрақтылық және пішін қалыптасуы.

Көпжасушалы организмдегі апоптоздың басты қызметінің бірі, ол жасушаның тұрақтылығын сақтау, яғни жасушалық популяция тұрақтылығы болып табылады. Онда түрлі жасушалар типінің дұрыс сан ара қатынасы, популяция ішіндегі әртүрлі жасушалар сұрыпталуы, генетика тұрғысынан кемістігі бар жасушалардың шығарып жіберілуі қамтамасыз етіледі.

67-сүрет. Апоптоз кезіндегі жасушадағы морфологиялық өзгерістер:

А1- апоптоз: көрші жасушалармен және оның бөлінділерімен байланысын жоғалтқан жасуша; А2- цитоплазма мен ядроның сығылысуы, бекуі, жасуша түрінің өзгеруі, кариолемма астында гетерохроматиннің жартылай ретінде бөлінуі; А3- жасушаның аса сығылысуы, бекуі, оның бетінде томпақтар мен өсінділердің құрылуы, кариопикноз; А4- жасушалардың плазмолеммамен қоршалған (апоптоз денелері) бөліктерге бөлінуі және олардың көрші жасушалардың қарбуы (фагоцитоз)

Жетілген организмде жоспарланған жасуша өлімі митоз жолымен бөлінуді теңгеріп, жасушалар санын баланс жасау жолымен ұлпалар жаңаруын қамтамасыз етеді.

Апоптоз мына жағдайларда: ұрықтық даму кезінде жасушаны алып тастағанда; лайықты гормон қызметі төмендегеннен кейін гормонға-тәуелді ағзалардың қалпына келгенінде; қатерлі ісікте жасушалар өлгенде; цитокиндердің ынталандыру қызметі тоқтағаннан иммунды жасушалар В- және Т- лимфоциттері өлгенде; үлпершекті (паренхималық) ағзалардың семуінде; кейбір вирустық жұқпадан жасуша бұзылғанда; орынды термиялық бұзылудан, радияциядан, оттек жетіспеуінен, цитоуытты қатерлі ісікке қарсы препараттар әсерінен жасушалар өлімінде; мүйізді нәрсізденуінде (кератинизация) кездеседі.

Апоптоздағы пішін қалыптасуы.

Хроматиннің қоюлануы, жиектенуінде ядро тілінеді, бөлшектенеді.

Жасушаіші тұрақты қосындылары қоюлануы салдарынан жасуша бүріседі.

Цитоплазма үзінділерінен тұратын тығыз орауышты тұрақты қосындылар мен ядро үзінділерінен апоптоз денешіктерінің құрылуы. Қатар орналасқан қалыпты үлпершекті жасушалардың немесе макрофагтардың апоптоз денешіктерін немесе жасушаларды қарбуы.

Апоптоздың өлі еттенуден (некроз) айырмашылығы

4 кесте

Параметр

Апоптоз

Некроз

Ядро

Кариопикноз, конденсация, күлте (лепесток) типті ядроның бөлшектенуі. Морфологияда ол сақталған.

Тек кариолизис.

Жарғақ

Тұтастығын сақтайды.

Ерте бұзылады.

Органеллалар

Интакты.

Ісінеді, бұзылады.

Биосинтез

Тектері белсенді, эндонуклеаз, РНҚ, ақуыз түзілуі.

Тектің айқындалуы өзгермейді.

Хромосома ыдырауы

Реттеуші нуклеосома үзінділерінің құрылуы жүреді. Электрофореграмманың сатылы типі.

ДНҚ тәртіпсіз ыдырауы. Электрофореграмманың диффузды типі.

Апоптоз денешіктері

Жасушаның тығыз, жасушалық жарғақпен қоршалған үзінділері.

Жасушаның тәртіпсіз ыдырауы.

Себептері

Эндогенді – текте жасушаның өлуі жоспарланған.

Экзогенді – физикалық, химиялық, биологиялық факторлары.

Биолого-физиологиялық маңызы

Жасуша өлуінің физиологиялық процесі. Тұрақтылықты реттеу механизмінің өзгешелігі.

Патологиялық процесі. Тұрақтылықтың бұзылуы.

Апоптоз түрлi дерттану, ұрық дамуы, жетiлген ұлпаларда байқалады. Ол жасушалардың қалыпты жетiлуi, қызметтiк белсендiлiгiн қолдайтын реттеу әсерлерi теңгерiшi бұзылғанда, себепшарттар (гормон, өсу және кейбiр цитокиндер (реттеушi зат, гликопептид) жетiспегенде, басқа жасушалар, жасушааралық заттар құрамбөлiктерi, басқалармен жанасуы жоғалғанда, жасушаның қалыпты тозуы өзгерiстерiнде; физиологиялық демегiштер әсерiнен, қатерлi iсiктердiң өлi еттену себепшартынан және басқаларда көрiнедi.

Мұнда көңiл аударатын жай, олардағы ұлпалар телiмдiлiгiн сақтайды. Ұлпалардағы кейбiр жасуша заттары апоптозды демесе, ал ол заттар басқа жерде апоптозды тежейдi.

Физикалық, химиялық қарқыны орташа себепшарттар (гипертермия, гипоксия, оксидант, токсин, ишимия, сәулелену) олардың қарқындылығын жоғарылатса, онда ол өлi еттенуге жеткiзедi.

Әдетте апоптоз бұзылуының себебiне қалыпқа келмейтiн ДНҚ, зат алмасуының күрт ығысуы жатады. Апоптоздың пайда болуы кейбiр жұқпалы ауруларға, әсiресе, олардың вирустарына байланысты болады.

Апоптоз барлық қарапайым біржасушалылардан, тіпті жоғары сатыдағы организмдердің эукариоттыларында байқалады.