Апоптоз и окислительный стресс при действии ФНО: введение
Как in vivo, так и in vitro многие цитокины могут индуцировать и ингибировать апоптоз. В этом плане наиболее исследованным цитокином является TNF , впервые выделенный из сыворотки больных с бактериальными инфекциями, у которых наблюдалась регрессия опухолей [ Carswell ea 1975 ].
ФНО представляет собой тример, состоящий из субъединиц массой 17 кДа, и действует через специфические рецепторы на поверхности клетки. Синтез ФНО осуществляется моноцитами и макрофагами в ответ на бактериальный эндотоксин. В различных типах клеток стимуляция рецепторов для ФНО вызывает быстрое возрастание внутриклеточного уровня АКМ. Так, посредством измерения образования метана в присутствии диметилсульфоксида было показано, что ФНО индуцирует продукцию ОН-радикалов в трансформированных фибробластах мыши [ Yamauchi ea 1989 ], при этом образование метана увеличивалось с ростом цитотоксичности, определяемой по окраске метиленовым синим, оба показателя достигали максимальных значений после 18 ч инкубации. Обработка ФНО первичных культур человеческих фибробластов повышала продукцию О2 и Н2О2 (по восстановлению нитросинего тетразолия или цитохрома с, а также окислению скополетина) [ Meier ea 1989 ]. Такие известные антиоксиданты , как тиоредоксин и N-ацетилцистеин , ингибируют ФНО-индуцированный апоптоз [ Buttke ea 1994 ], так же как хелаторы ионов железа . Чувствительность или резистентность клеток к действию ФНО коррелирует со сниженным или повышенным уровнем супероксиддисмутазы в этих клетках.
Ингибиторы протеинкиназы C ( стауроспорин и другие) усиливают ФНО-индуцированный апоптоз фибробластов; при этом количество и аффинность рецепторов к ФНО не изменяются, но снижается экспрессия Mn-СОД (конститутивно высокая в этих клетках) [ Kobayashi ea 1997 ]. Один из возможных механизмов образования АКМ при действии ФНО - нарушение функции митохондриальной цитохром-с-оксидазы , что проявляется в ингибировании конечного IV комплекса цепи переноса электронов с одновременным стимулированием активности сукцинатдегидрогеназы , переносящей электроны на коэнзим Q, который, в свою очередь, реагирует с О2 с образованием О2 [ Larrick ea 1990 ]. Такой энергетический дисбаланс в митохондриях , приводящий к снижению синтеза АТФ, усилению генерации АКМ и развитию окислительного стресса, вызывает радикальные нарушения мембран клеток и ДНК и, как следствие, заканчивается их гибелью. Индуцированный ФНО-а совместно с актиномицином D апоптоз клеток линии L979 сопровождался усилением продукции АКМ в митохондриях и существенно подавлялся ингибиторами митохондриальной цепи переноса электронов ротеноном и актиномицином A , которые также снижали продукцию АКМ [ Shoji ea 1995 ].
Во многих клетках митохондрии служат главным источником О2, однако это не значит, что супероксид-анион отвечает за гибель клетки, так как в нормальных условиях 80% внутриклеточного О2 преобразуется в Н2О2 в результате катализируемой СОД реакции дисмутации. Как показали эксперименты по специфическому ингибированию АКМ, Н2О2 более эффективна, чем О2, в отношении индукции апоптоза Т-лимфоцитов [ Dobmeyer ea 1997 ], нейтрофилов [ Kasahara ea 1997 ] и клеток опухолевой линии HL-60 [ Gorman ea 1997 ]. Митохондрии представляют собой не только источник, но и основную мишень воздействия АКМ, при этом сохранение мембранного потенциала митохондрий , определяющего синтез АТФ, во многих случаях предотвращает апоптоз клеток [ Richter ea 1996 , Fierro ea 1995 ].
Часовая инкубация вирус-тсформированных фибробластов с Н2О2 (200 мкМ) вызывала в 3 раза больше повреждений в митохондриальной ДНК по сравнению с равным фрагментом ядерной ДНК, при этом репарация митохондриальной ДНК проходила значительно медленней [ YakesF.M., ea 1997 ]. В условиях окислительного стресса О2 активирует фосфолипазу А2 , что приводит к изменению липидного состава мембран митохондрий [ Madesh ea 1997 ].
Было показано, что в межмембранном пространстве митохондрий содержится "белок самоубийства" с молекулярной массой около 50 кДа, по свойствам напоминающий протеазу, превращающую нриинтерлеикин-ф в ИЛ-10 . Высвобождение белка из митохондрий индуцируется О2 , органическими гидроперекисями , некоторыми детергентами и разобщителями окислительного фосфорилирования [ Скулачев ea 1996 ]. Возможно, что индуцированное АКМ открытие пор в митохондриях и выход "белка-самоубийцы" является одним из путей, ведущих к апоптозу .
Смотрите также:
