Цитология методичка 1-15 сабак. Саба 1 Апаратты дидактикалы топтама

• Название: Саба 1 Апаратты дидактикалы топтама
• Дата: 11.05.2023
• Размер: 1.99 Mb.
• Имя файла: Цитология методичка 1-15 сабак.docx
• Тип: Документы; #1121468
• страница: 42 из 43

3-сурет. Ретинобластоманың тұқым қуалайтын және тұқым қуаламайтын түрлерінің даму механизмдері.

Қалыпты жағдайда Rb гені ретинбластоманың супрессоры болып, оның дамуын тежейді.

Ісіктің ең маңызды суресорларының бірі р53 (массасы 53 илодальтон, кД) гені болып табылады. Оның көптеген (3400 астам) аллелдері бар. Адамдардағы барлық рактың жартысына жуығы р53 генінің мутантты аллелдеріне байланысты болады.

р53 гені ДНҚ қызметі және құрылымы бұзылған жағдайда, жасушалардың бағдарланған өлімі- апоптозбен аяқтайталатын сатылы механизмдерді іске қосады.

Р53 генінің мутациясы өзгерген жасушаларда апоптоз үрдісінің дұрыс жүрмеуімен олардың тірі қалып, пролиферациялануына, яғни рак жасушасына трансформациялануға алып келеді.

Сүт безі рагінің гендері BRCA1 жәнеBRCA2 де супрессорлық гендер болып табылады. Бұл гендердің мутациялары әйелдерде сүт безі рагінің тұқым қуалайтын түріне және жұмыртқа безінің рагіне алып келеді.

Аталған, онкогенезге алып келетін гендермен қатар, ДНҚ репарациясы гендерін де айта кету керек. Бұл гендер жүйесіндегі өзгерістер жасушаның гендік мутацияларға бейімділігін арттырып, ісіктік үдерістің басталуына негіз болатын, геномның тұрақсыздығына алып келеді. Аутосомды-рецессивті тұқым қуалайтын гендік ауру-пигменттік ксеродерма, ДНҚ репарациясының бұзылыстарының ісік үдерістерімен байланыстылығын көрсетеді.

Қалыпты жасушалық штаммдармен салыстырғанда аномальды рак жасушаларында телофераза ферменті белсенді болғандықтан, тіршілігін жоймайды және қартаймайды. Адамдардағы онкомаркер ретінде аталған ферменттің белсенділігін анықтауға болады. Теломеразаның белсенді болуы, рак жасушаларының пролиферациясына қажет болуы мүмкін.

Канцерогенез себептерін зерттеуде вирустар үлкен орын алады. Адамдарда белгілі бір рак типтерінің дамуы ДНҚ-лы вирустармен байланысты.

Адамдарда рактың дамуына алып келетін ДНК-лы вирустарды 4 топқа жіктеуге болады:

1. Папилломалардың (папилломавирустар) дамуына алып келетін вирустар. Папилома вирусы жатыр мойны рагіне алып келуі мүмкін;

2. Лимфоманың дамуына лаып келетін Эпштайн-Барр (EBV) вирусы;

3. Бауыр рагіне алып келуге қабілетті гепатит В (HBV) вирусы;

4. Капоши (KSHV) саркомасына алып келетін герпес вирусы.

ДНҚ-лы вирустардың ісікке алып келу механизмдері өзгеше болады. Оның геномы, нақтырақ айтсақ, жеке гендері - онкогенді папова вирустардың өнімдері жасушаның бөлінуін тежейтін, пролиферацияның реттелуіне қатысатын ақуыздармен байланысып, алардың белсенілігін тоқтату арқылы жасушаның бақылаусыз бөлінуіне жағдай жасайды. ДНҚ-лы вирустардың трансформациялық белсенділігі олардыңң ие жасушасының геномына ене алу мүмкіндігімен байланысты. Вирустың жасуша геномына енген жері тұрақты болады. Бұл ісіктің шығу тегінің моноклоналды болуын анықтайды.

РНҚ-лы вирустар — ретровирустар. Ретровирустарда автономды репликацияға қажетті гендері болмайды. Сондықтан, вирустар жасушаға енгенен кейін иесінің ақуыздар жүйесін қолданады. Вирустар көбеюді бастау үшін ретровирустардың геномында міндетті түрде болатын ерекше геннің өнімі кері транскриптаза ферментін пайдаланады. Осы ферменттің көмегімен РНҚ-лы вирустар екі тізбекті ДНҚ молекуласына айналап, иесінің геномына ену арқылы өз гендері сияқты қызмет атқара бастайды. Нәтижесінде жаңа вирустардың түзілуіне қажетті ақуыздар мен РНҚ-лар синтезделеді.

Сондай-ақ, кейбір ретровирустарда иесінің жасушасын трансформациялауға қабілетті ерекше вирустық онкогендер деп аталатын гендері болады.

Ең алғаш онкоген - Srс гені 1981 жылы Раус саркома вирусында табылған. Бұл жаңалық жасушаның кейбір вирустармен зақымдалуынан олардың ісікке трансформациялану механизмін түсіндіруге мүмкіндік берді. Ісік жасушаларының дамуы вирустардан емес олардың геномындағы онкогендерден екендігі белгілі болды. Ісіктік вирустар өздігінен ракке алып келе алмайтындығы белгілі болды. Олар жасушаның генетикалық аппаратына онкогенді енгізу арқылы қатерлі ісіктің қалыптасуына алып келеді.

Ісіктер жасушалардың бақыланусыз бөлінуімен сипатталатын, гендік аурулардың ерекше тобы болып табылады. Ағзада таралу қабілетіне қарай оларды екі топқа бөледі: қатерсіз және қатерлі.

Қатерсіз ісік (фиброма, липома, миома, ангиома, невринома, хондрома, остеома, папиллома, аденома, базалиома және т.б.) өсуі баяу және өз ұлпасының аймағынан шықпайды, көрші ұлпаларға енбейді, инвазивті өспейді және метастаз бермейді. Ісік өсінділерінде тамырлар болмайды, сондықтан қорек жеткіліксіз болғандықтан жасушалар тоқтаусыз бөлініп, көбеюіне қарамастан, қартайған жасушалардың өлуі арқылы бұл үрдіс реттеліп отыруы нәтижесінде ісік өспейді.

Қатерлі ісік дегеніміз (фибросаркома, липосаркома, лейомиосаркома, аденокарцинома, тегіс жасушалы рак, хорионкарцинома және т.б.) белгілі ұлпарға еніп өсуге (инвазивті) қабілетті және екіншілік ісіктердің (метастазға) пайда болуына алып келетін, ағзаның басқа бөліктеріне орын ауыстыру қабілетеріне ие.

Рак жасушаларының қасиеттері:

1) Рак жасушаларының негізгі қасиеті оларда жасушаның бөлінуін тежеуші механизмдер мен факторлардың болмауына байланысты тоқсаусыз және бақыланусыз бөлінуі. Кез-келген рак шексіз өсуге қабілетті.

2) Автономдылығы –ісіктер көрші ұлпаларға тәуелсіз болады. Қалыпты даму кезінде ұлпалардың бір-бірімен өзара әсерлесіп, өз аймақтарынан шықпайды. Қатерлі ісіктер бұл әсерді сезбейді.

3) Қатерлі ісіктің келесі қасеиті – жасушалардың тіршілігін жоймауы, ал қалыпты жасушалардың тіршілік циклі бағдарланған өлім- апоптозбен аяқталады. Ісік жасушаларының бөліну шегі ағзада да және ағзадан тыс та жүре береді.

4) Қатерлі ісіктің маңызды және міндетті белгісі моноклоналдығы. Қатерлі ісік генетикалық өзгерген бір жасушадан дамиды. Оның ұрпақтары осы өзгерген бір жасушалардың көшірмесі (клондары) болып табылады.

5) Метастаз беру –бұл өзі метастаздарды қалыптастыру үрдісі. Ісік өсудің нәтижесінде оның жеке жасушалары бөлініп, қанға, лимфаға түсіп, басқа тіндерге тарайды. Онда екіншілік (жаңа) ісіктерді түзеді. Бұл метастаздардың құрылымында әдетте бастапқы пайда болған ісіктен айырмашылық болмайды. Тек қатерлі ісік ғана метастаз береді, ал қатерсіз ісік метастаз бермейді.
Канцерогенез сатылары

Канцерогенез үдерісінде үш негізгі сатыны бөліп көрсетуге болады: ини­циация, промоция және прогрессия. 

1. Инициация. Барлық ісік, жеке жасуша ДНҚ-сының зақымдалуынан басталады. Бұл генетикалық өзгерістер канцерогенді немесе онкогенді вирустар арқылы болуы мүмкін. Бірақ, ісіктің инициациясында протоонкогендердің зақымдалуы маңызды. Бұл зақымдалу сомалық жасушаның трансформацияланып, ісікке айналуында маңызды болып табылады. Ісіктің инициациясына, сонымен қатар антионкогендердің (онкосурпессор гендер) зақымдалулары да алып келуі мүмкін.

2. Ісіктің промоциясы – бұл ісікке алып келетін фактормен зағымдалған жасушаның бөлінуі. Бұл үрдіс жылдар бойы созылуы мүмкін.

3. Ісіктің прогрессиясы — бұл қатерлі ракке алып келетін өзгерген жасушалардың қарқынды бөлінуі, инвазивті өсуі және метастаз беруі.

Қорыта келгенде, рак қарт және егде адамдарда дамиды. Себебі гендерде кездейсоқ пайда болған мутациялар, көп жылдар бойы жинақтап, қажетті деңгейге жеткенде рак ауыруына алып келеді.

Ағзаның иммундық жүйесінің жас өткен сайын әлсіреуі нәтижесінде өзгерген жасушалар тірі қалып, рактың пайда болуына себеп болады.

14 сабақ. Жасушаның бағдарланған өлімінің (апоптоздың) молекулалық-генетикалық механизмдері

Жасушалар белгілі бір уакыт аяғында қызмет атқарады және олардың тіршілігі өліммен аяқталады. Сомалық жасушалардың бөліну саны алдын-ала бағдарланған, шектеулі.

Барлғы болмаса да, көпшілік жасушалар ағзаға қажетсіз болғанда немесе көп зақымдалған жағдайларда ішкі генетикалық бағдарламалардың активтелуі нәтижесінде өзін-өзі жою қабілетіне ие болады. Мұндай жасушаның өлуі бағдарламасының іске асуы морфологиялық өзгерістермен сипатталады. Бұл жасушаның жойылу түрі апоптоз (жапырағынан айырылған өсімдікті сипаттау үшін қолданылатын грек терминінен шыққан) деп аталады.

Жасушаның бағдарланған өлімі барлық тірі ағзаларға, соның ішінде адамға да тән. Күніне адам ағзасында бірнеше ондаған миллиардтаған жасушалар жойылып отырады. Жойылған жасушалардың орны бөліну нәтижесінде (митоз) пайда болған жас жасушалармен толықтырылып отырады.

Бағдарланған жасуша өлімінің екі типін ажыратады: «ішкі» апоптоз және «бұйрық бойынша» апоптоз.

«Ішкі» апоптоз - жасушаның өзіне деген қанағаттанарлықсыз жағдайынан болады.

а) хромосомалардың қатты зақымдалуы (репарацияланбайтын немесе нашар репарацияланатын): хромосомалардың дұрыс сегрегацияланбауы, ДНҚ конформациясын бұзатын көптеген үзілулер, тізбектер арасындағы тігілулер және т.б.

б) жасуша ішілік мембраналардың (митохондриялардың), оның липидтерінің күшті тотықтырғыштар нәтижесінде зақымдалуы. 

«Ішкі» апоптоз жасушаның генетикалық материалы, органоидтары зақымдалғанда және қартайғанда іске қосылады. Апоптозға алып келетін жасушаның құрылымының бұзылары өте күшті болмауы керек.  

«Бұйрық бойынша» апоптоз мембрана немесе жасуша ішілік рецепторлар арқылы берілетін сыртқы «негативті» синал арқылы іске асады.

Жалпы алғанда жасуша тіршілікке қабілетті, бірақ ағза тұрғысынан қарағанда, ол қажетсіз тіпті қауіпті болуы мүмкін. Апоптоздың бұл түрі онтогенездің белгілі бір кезеңдерімен байланысты: эмбриогенезде бірқатар негіздердің және пронефростың редукциялануы, эмрионалдық дамудың морфогенезінде саусақ аралық «жарғақшалардың» жойылуы. 

«Бұйрық бойынша» апоптоз иммундық жүйенің қалыптасуы мен қызмет атқаруында да маңызды: Т және В лимфоциттерінің аутоиммундық клондарының жойылуы.

Әйел адамдардың репродуктивті жүйесінде: атрезиялық фолликулалар жасушаларының (ооцит және фолликулалық жасуша), редукцияланған сары дене жасушаларының, менструация алдында энометрияның функционалдық қабатының, лактация аяқталғаннан кейін сүт безінің лактоциттерінің жойылуы және т.с.с.

«Бұйрық бойынша» апоптоз арқылы көптеген жасушалық мәселелер шешіледі. Мәселен, бөлініп жатқан, жақын арада бөлінген немесе әлі бөлінуге қабілетті жасушаларға да қатысты. Апоптоз жасушалар санын реттеудің тиімді әдістерінің бірі.  

Апоптозды іске қосатын «негативті» сигнал ол позитивті сигналдың болмауы болып табылады.

Негативті сигналының мысалы ретінде түйісу арқылы тежелу кезінде кадгериндерден келетін сигналды келтіруге болады. Бөлініп жатқан жасушалар өте жақын орналасқан жағдайда, тек бөлінуін тоқтатып қана қоймай, сонымен қатар апоптозға да ұшырауы мүмкін.

Позитивті сингалдың келуінің тоқтауының мысалы ретінде жасушаның беткейге бекінбеген, интегриндерден келетін сигналдың жасуша бөлінуін тоқтатуын келтіруге болады. Бұл жағдайда жасуша тек бөлінуін тоқтатып қана қоймай, апоптозға ұшырайды.

Апоптоз механизмдерінің іске қосылуы жасушалардың жойылуына және олардың ағзадан шығарылуына алып келеді.

Апоптоздың морфологиясы

а) хроматиннің конденсациясы, жасушаның тығыздалуы (цитоплазманың конденсациялануы). Хроматин тығыздалып, ядро жиегінде орналасқан гомогенді массаға ие болады. Цитоплазманың да көлемінің де біршама кішіреюі нәтижесінде жасушаның пішіні өзгереді.

б) Ядро мен цитоплазманың фрагменттелуі нәтижесінде апоптоздық денешіктер түзіледі.

в) Көрші жасушалар арқылы апоптоздық денешіктер фагоцитозға ұшырайды. Көрші жасушалар апоптоздық денешіктерді тануға қабілетті. Фагоцитоздалған денешіктер фаголизосомаларда тез жойылып кетеді. Жойылған жасушаның орнын көрші жасушалар ұлпаның алғашқы құрылымын сақтай отырып толтырады немесе жаңа жасуша түзіледі.

Апоптоздың молекулалық-генетикалық механизмдері

Апоптоз күрделі, көп сатылы молекулалық каскадты механизм болып табылады.

Каспазаның цитоплазмалық протеазалары. Арнайы цитоплазмалық протезалар (каспазалар).

Жасушада каспазалар прокаспазалар түрінде болады. Қазіргі кезде 10-ға жуық каспаза ферменттері белгілі. Каспазалар белгілі жүйе бойынша, тармақты каскад ретінде бірін-бірі белсенді етуге қабілетті.

Пазмалеммадан келіп түсетін сигналға алғашқы жауап ретінде каспаза 8 ферменті активтенеді. Каспазалардың белсенді болуына митохондриядан босап шыққан факторлар да алып келуі мүмкін (мембраналардың өткізгіштігі жоғары болған жағдайда). Бұл протеаза AIF (2) (ApoptosisInducingFactor) және Apaf-1 ақуызы цитохром С бірлесіп, тікелей каспаза 9-белсендіреді (жартылай протеолиз арқылы).

Апоптоздың ең негізгі ферменті – каспаза 3. Ол каспаза 8 және 9 арқылы да белсенді бола алады. Каспаза 3 әсер ету нысанына каспаздық каскадтың басқа компоненттері (каспаза 6,7 және т.б.), сонымен қатар кейбір каспазалық емес ақуыздар жатады. Каспаза каскадын аяқтайтын звено кейде ICE (interleukin-convertingenzymes) деп аталады. Олардың негізгі қызметтері белгілі нысана ақуыздарының протеолизін шектеу.

Каспазалар апоптоз процесі кезінде ядролық және цитоплазмалық құрылымдармен – нысаналармен өзара әрекеттеседі. Каспазаның барлық нысандары белгісіз.

а) Цитоплазмалық нысаналар: цитоқаңқа ақуыздары: фодрин, актин; реттеуші ферменттер: фосфолипаза А₂, протеинкиназа С және т.б. протеолизомфодринмен жасуша беткейінде өзгерістер - ісінулер мен өсінділердің пайда болуын байланыстырады.

б) Ядролық нысаналар:

а) гистонды ақуыздар –Н1, ламин В ақуызы. Бұл ақуыздардың митоздың профазасында белсенді болуы нәтижесінде хромосоманың тығыздалуы және ядро қабықшасының микрокөпіршіктерге еруі жүреді. Апоптоз кезінде де осыған ұқсас құбылыстар: хромосоманың тығыздалуы және ядро қабықшасының еруі байқалады. Каспазалрдың протеолиздейтін объектісі хромосомалардың тығыздалуына қатысатын конденсин деп аталатын ақуыздар кешені болып есептеледі.  

б) репликация және репарация ферменттері: топоизомеразалар, ДНҚ – протеинкиназалар, поли АДФ – рибозилполимераза (ДНҚ тізбегінде үзілулерді тігеді);

в) реттеуші ақуыздар – рRb жасушалық циклды реттейді;

г) эндонуклеазалардың ингибиторлары.

Каспазалардың әрекеті нәтижесінде ДНҚ – протеинкиназалар белсендендіріледі, бұл р53 ақуызының белсенді болуына және апоптозаға себеп болады.

р53 ақуызы

р53 ақуызы апоптоздың негізгі ақуыздарының бірі.

Mdm2 ақуызы р53 ақуызының негізгі ингибиторы. Ол р53 ақуызының белсенділігін төмендетеді.

ARF немесе p19^ARF сияқты тағы реттеуші ақуыздар бар. Р53 ақуызымен байланысып, оның ыдырауын тежейді.

14-3-Зb ақуызы р53 факторының белсенділігіне әсер етеді.

Жасушада ДНҚ зақымдалуына («ішкі» апоптоз) жауап ретінде р53 ақуызының мөлшері мен белсенділігі өзгереді. ДНҚ молекуласы зақымдалған кезде, р53 ақуызына сигнал үш түрлі протеинкиназа (ПК) арқылы беріледі: ДНК-протеинкиназа, протеинкиназа ATM ақуызы, протеинкиназа-казеинкиназа.

Аталған ПК басқа, ДНҚ зақымдалуларын танитын, репарацияға қатысатын, ал мүмкін болмаған жағдайда р53 ақуызын белсенді етіп, апоптозға алып келетін басқа да факторлар бар. р53 ақуызының әсерінен болады:

1. Бірқатар «киллерлік» рецепторлар гендерінің белсенді болуы, яғни апоптоздың сигналдарын сезінетін рецепторлардың гендерінің активтенуі жүреді. Оларға Fas (Fas – рецептор) және KILLER/DR5 рецепторы жатады. Жасушаның сәйкес сигналдарға деген сезімталдығы жоғарлайды.

2. р21 генінің белсенді болуы нәтижесінде, циклин- Cdk кешенінің ингибиторы р21 ақуызының әсерінен жасушалық цикл тоқтайды. Циклдың тоқтауына GADD45 генінің белсенді болуы да әсер етеді. Gadd45 ақуызы циклин-Cdks кешенінің бірін бастырмалайды. Ол репликацияға қажетті PCNA ақуызымен байланысады.  

3. Апоптоздың митохондриялық «тармақтарының» активтенуі.

а) р53 ақуызы митохондрия мембраналарының каналдарын жабатын ақуыздарды (bcl-2, bcl-x) бастырмалайды, ал каналдарды ашатын ақуыздарды (Bах) белсенді етеді. Каналдар арқылы каспазалық каскадты іске қосатын протеаза AIF және цитохром С сыртқа шығады.

б) PIG гендер тобын белсендендіріледі. Бұл гендермен түзілетін өнімдер жасушада белсенді радикалдар мен күшті тотықтырғыштардың жиналуына әсер етеді, нәтижесінде митохондрияның мембранасы зақымдалып, цитоплазмаға протеаза AIF және цитохром С шығуына жағдай жасалады.  

4.Көрші жасушаларға әсер етуі. р53 ақуызы жойылып жатқан жасушадан бөлінетін өнімдері белсенді етеді. Кем дегенде, төмендегі екі әсер байқалады:

а) Ангиогенездің тоқтауы. TSP, BAS гендері арқылы іске асады. Апоптоз басталғанда жасушада көрші ұлпаларға тамырлардың түзілуін тежейтін ақуыздар бөлінеді. Бұл апоптоздың ісікті болдырамтын маңызды қызметінің негізі болып табылады.

б) Көршілес жасушалардың бөлінуінің тежелуі. р53 ақуызы жасуша пролиферациясын тежейтін ß-ингибин және ФНОß синтезін қамтамасыз етеді. Апоптоз іске қосылады. Бұл механизм де ісіктің алдын-алу әсерлерінің бірі болып табылады.  

«Ішкі» апоптоз сатылары:

1) Жасуша ішілік құрылымдардың, әсіресе хромосомалар мен мембраналардың зақымдануы.

2) Арнайы протеинкиназалар және басқа модификациялық ферменттердің көмегімен р53 транскрипциялық факторына зақымдану, бұзылулар жайлы сигналды беру. р53 ақуызымен қатар, оның ингибиторы Mdm2 де модификацияланады. Қандай жағдай болмасын, сигналға жауап ретінде р53 факторының мөлшері (ыдыраудың баялауына байланысты) артады және белсенділігі жоғарылайды.

3) р53 ақуызының және мембрананың зақымдануына байланысты BCL – 2 тұқымдасына жататын гендер әсерінен митохондрия мембранасының өткізгіштігін жоғарылайды.

4) Каспазалық каскадтың іске қосылуы. Көптеген нысана ақуыздардың каспазалар әсерінен жартылай протеолизденеді. 

5) Жартылай протеолиздің салдары түрліше болуы мүмкін:

а) хроматиннің тығыздалып жинақталуы (құрылымдық ақуыздар Н1 гистоны мен ламиннің протеолизі нәтижесінде);

б) ядролық нуклеазалардың белсенді болуы (олардың ингибиторларының протеолизі нәтижесінде).

в) плазмалемманың липидтік құрамының өзгеруі (мембранамен байланысқан ферменттердің белсенділігінің өзгеруі нәтижесінде).

Протеолиз кейбір сатыларды күшейту немесе қайта іске қосу арқылы апоптозға өздігінен бақыланатын үрдістің сипатын береді. 

г) ДНҚ-протеинкиназаның белсенді болуы (жарым-жартылай протеолиз нәтижесінде), мұнымен қатар р53 ақуызының мөлшері мен активтілігін жоғарылайды.

д) рRb ақуызының протеолизі, E2F – DP транскрипциялық факторының ингибиторлық белсенділігін төмендетіп, жасушалық циклды іске қосады, ДНҚ репликациясы жүреді. Бұл ДНҚ құрылымының қайта зақымдалуына және «ішкі» апоптоздың қайтадан іске қосылуына алып келеді.

6) Эндонуклеазалардың әрекетінен хроматиндердің фрагментациясы жүреді.

7) Соңында төмендегідей морфологиялық өзгерістер жүреді: а) ядро мен цитоплазманың фрагментациясына байланысты апоптоздық денешіктердің түзілуі; ә) айналасындағы жасушалардың ол денешіктерді фагоцитоздауы.

Митогендер жеткіліксіз болғанда немесе антимитогендерден сигнал келгендегі апоптоз.

«Бұйрық бойынша» апоптоздың себептері:

1. Митогенді сигналдың болмауы

2. Беткеймен байланыстың болмауы

3. Түйісу арқылы тежелудің болмауы

Сонымен, апоптоз механизмі арқылы генетикалық материалы зақымдалған жасушалар табылып, жөнделуі немесе оларды жою арқылы жасушалар мен тұтас ағзаның тіршілік әрекеті қамтамасыз етіледі.

Апоптоз жасушалар популяциясының тұрақтылығын сақтайтын, сонымен қатар зақымдалған жасушалардың таңдамалы жойылуына алып келетін жалпы биологиялық механизм болып табылады. Апоптоз механизмдерінің дер кезінде іске аспауы ракке және дамудың туа біткен ақаулықтарына: синдактилия, ішектің бітеу болуына және т.б. алып келеді.