**Апоптоз** (от греч. *apoptosis* — "опадание листьев") — это **запрограммированная гибель клетки**, естественный и контролируемый процесс, необходимый для нормального развития и функционирования многоклеточных организмов.
Это ключевое отличие апоптоза от **некроза** — случайной, неконтролируемой гибели клеток из-за повреждения (травмы, инфекции, токсины), которая вызывает воспаление.
**Основные характеристики апоптоза:**
1. **Запрограммированность:** Запускается внутренними (сигналы самой клетки) или внешними (сигналы от других клеток) генетически запрограммированными сигналами.
2. **Активный процесс:** Требует затрат энергии (АТФ) и активации специфических ферментов (каспаз).
3. **Контролируемость:** Регулируется множеством про- и антиапоптотических сигналов.
4. **Отсутствие воспаления:** Клетка умирает "аккуратно", ее содержимое не выходит в окружающие ткани, а упаковывается в мембранные пузырьки (апоптотические тельца), которые поглощаются соседними клетками или фагоцитами. Воспалительная реакция не возникает.
5. **Морфологические изменения клетки:**
* Сморщивание клетки.
* Конденсация (уплотнение) хроматина (ДНК) и ядра (кариорексис).
* Фрагментация ядра.
* Образование вздутий на мембране (блеббинг).
* Распад клетки на апоптотические тельца.
**Зачем нужен апоптоз? (Его биологическое значение):**
1. **Развитие организма (Эмбриогенез):**
* Формирование пальцев рук и ног (исчезновение перепонок).
* Формирование нервной системы (удаление лишних нейронов).
* Формирование полых структур (например, кишечной трубки).
2. **Поддержание гомеостаза тканей:**
* Баланс между делением клеток и их гибелью.
* Удаление старых, отработавших свое клеток (например, клеток кишечного эпителия, клеток крови).
3. **Устранение поврежденных или опасных клеток:**
* Удаление клеток с невосстановимыми повреждениями ДНК (предотвращение рака).
* Устранение клеток, инфицированных вирусами.
* Устранение аутореактивных лимфоцитов (предотвращение аутоиммунных заболеваний).
4. **Иммунный ответ:** Устранение отработавших иммунных клеток после завершения реакции. Цитотоксические Т-лимфоциты убивают клетки-мишени (например, опухолевые, инфицированные) именно путем индукции апоптоза.
Ключевые молекулярные механизмы:
1. Каспазы:
Семейство протеаз (ферментов, расщепляющих белки), которые являются главными "исполнителями" апоптоза. Они активируются каскадно и разрушают ключевые клеточные структуры.
2. **Два основных пути запуска:**
* **Внешний (рецепторный) путь:** Запускается сигналами "смерти" от других клеток, которые связываются со специфическими рецепторами "смерти" (например, Fas, TNF-R1) на поверхности клетки-мишени. Это активирует каспазы.
* **Внутренний (митохондриальный) путь:** Запускается внутриклеточным стрессом (повреждение ДНК, гипоксия, окислительный стресс). Приводит к увеличению проницаемости митохондриальной мембраны и выходу в цитоплазму проапоптотических факторов (например, цитохрома c), что активирует каспазы.
3. **Регуляторные белки:** Семейство Bcl-2 белков играет ключевую роль в регулировании внутреннего пути (одни члены семейства подавляют апоптоз, другие — способствуют).
**Нарушения апоптоза и болезни:**
* **Недостаточный апоптоз:**
* **Рак:** Клетки с поврежденной ДНК не погибают и продолжают бесконтрольно делиться.
* **Аутоиммунные заболевания:** Аутореактивные лимфоциты не уничтожаются и атакуют собственные ткани организма.
* **Избыточный апоптоз:**
* **Нейродегенеративные заболевания** (болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона): Избыточная гибель нейронов.
* **Ишемические повреждения** (инфаркт миокарда, инсульт): Гибель клеток в зоне недостатка кислорода включает апоптоз.
* **СПИД:** Гибель T-лимфоцитов при ВИЧ-инфекции происходит преимущественно путем апоптоза.
**В итоге, апоптоз — это фундаментальный биологический процесс "клеточного самоубийства", жизненно важный для развития, поддержания здоровья и защиты организма от болезней.** Его изучение имеет огромное значение для понимания механизмов многих заболеваний и разработки новых методов лечения (например, препаратов, избирательно индуцирующих апоптоз в раковых клетках).