Гибель клеток. 
Биология. 
Часть 1

В развитии зародышей наряду с размножением клеток важную роль играют процессы гибели клеток.

В настоящее время различают два принципиально различных типа клеточной гибели: апоптоз и некроз (табл. 8.2).

Таблица 8.2. Сравнительная характеристика апоптоза и некроза.

В последнее время выделяют два типа апоптоза. В клетке при наличии повреждений возникают сигналы, запускающие апоптоз «изнутри». Жизнеспособные, но ненужные организму клетки погибают в результате апоптоза «по команде». Сигнал «погибнуть» поступает через мембранные или цитоплазматические рецепторы из внеклеточной среды.

Механизмы апоптоза активно изучаются. Они представляют собой сложные молекулярные каскады. Выяснено, что важную роль играют транскрипционный фактор — белок р53 и, по меньшей мере, 14 белков-ферментов каспаз.

Наиболее яркие примеры разрушения клеток и органов относятся к постэмбриональным стадиям метаморфоза земноводных и насекомых. У головастиков резорбируются (рассасываются) хвост, кишечник и жаберные крышки, у личинок насекомых разрушается большинство внутренних органов. В ходе эмбрионального развития высших позвоночных и человека также имеют место процессы дегенерации органов, которые вначале закладываются, а затем исчезают. У особей женского пола дегенерируют вольфовы протоки, у особей мужского пола — мюллеровы каналы, что является, по-видимому, результатом влияния половых гормонов (рис. 8.4). У эмбриона человека вначале закладываются ребра у 7-го шейного позвонка и 9—10 хвостовых позвонков, затем они обычно исчезают, так что шейные позвонки, как правило, ребер не несут и в копчике остается А—5 позвонков.

Немалое значение принадлежит процессам гибели клеток при образовании полостей тела или сосудов (так называемая кавитация), имеющих вначале вид тяжей без просвета.

В центральной нервной системе сначала образуется больше нервных клеток, чем затем сохраняется, так как часть нейронов, не установивших связи со своими мишенями, погибает.

Интересно сравнение влияния условий на процессы гибели клеток в дистальной части лапок у цыпленка и утенка. Как известно, у утят гибель клеток в дистальной части лапки невелика, вследствие чего у них между вторым, третьим и четвертым пальцами образуются перепонки. Когда создавали химеры, соединяя мезодерму из почки ноги утки с эктодермой цыпленка, и наоборот, подсаживая затем химерные почки конечностей на боковую поверхность куриного зародыша, в обоих случаях получали развитие по типу утиной конечности, т. е. с перепонкой между пальцами (рис. 8.5).

Рис. 8.4. Область клоаки и хвоста у зародышей человека.

А — в конце 4-й недели; Б — на 8-й неделе.

1 — ректальная область клоаки, 2 — уроректальная складка, 3 — область мочеполового синуса в клоаке, 4 — хорда, 5 — нервная трубка, 6 — половой бугорок, 7 — аллантоис, 8 — желточный стебелек, 9 — прямая кишка, 10 — уроректальная перегородка, 11 — мочеполовой синус, 12 — мочевой пузырь Таким образом, мезодерма цыпленка, обладая способностью к гибели при нормальном развитии, в присутствии эктодермы утки не погибает, т. е. изменяет свои свойства. Приведенный опыт подтверждает значение межклеточных регуляторных механизмов в развитии.

Генетический контроль клеточной гибели прослеживается также на примере мутаций. Анализ мутации под названием talpid у цыпленка показывает, что в конечности отсутствуют передняя и задняя некротические зоны, в результате чего не происходит формирования контуров, сужающих конечность, и лапка получается очень широкой. Кроме того, у таких мутантов отсутствует область апоптоза под названием темного пятна, в результате чего не происходит разделения большой и малой берцовых костей. Неразделение костей голени и отсутствие их сужения сочетаются с костной полидактилией (многопалостью) и синдактилией (сращением) мягких.

Рис. 8.5. Развитие задней конечности цыпленка (А) и утенка (Б); мутация talpid (В) и опыты по пересадке мезодермы и эктодермы в почках конечностей (Г).

1 — мезодерма почки конечности, 2 — апикальный эктодермальный гребень, 3 — участки некроза между пальцами у зародыша цыпленка, 4 — химерные почки конечностей, 5 — мезодерма утки, 6 — эктодерма цыпленка, 7 — мезодерма цыпленка, 8 — эктодерма утки тканей в ноге. Конечность имеет широкий и веслообразный вид с 6—7 пальцами. Это аутосомно-рецессивная мутация. Аналогичные пороки описаны у человека.

Существуют также мутации, расширяющие зоны апоптоза. У дрозофилы мутация Ваг сильно уменьшает глаза, а мутация vestigial уменьшает крылья за счет увеличения участков гибели клеток. Описаны подобные мутации и у кур.

Мутационные изменения гена р53 встречаются в опухолевых клетках и обнаружены, по данным разных исследователей, у 55—70% раковых больных.

Избирательная гибель клеток не менее важна для морфогенеза, чем другие клеточные процессы. Различные тонкие по замыслу опыты позволяют установить, что гибель клеток имеет три уровня регуляции: генетический контроль, межклеточные взаимодействия и организменный уровень.