УДК: 611.013.86:618.36
АПОПТОЗ В ТРОФОБЛАСТЕ И ЕГО РОЛЬ ПРИ ПАТОЛОГИИ
БЕРЕМЕННОСТИ
© 2011 г. В. И. Щербаков
ГУ Научный центр клинической и экспериментальной медицины СО РАМН, Новосибирск
E-mail: Shcherbakov_VI@mail.ru
Обзор посвящен роли апоптоза в трофобласте - важнейшем компоненте плаценты. Рассмотрены пути индукции апоптоза, рецепторы, лиганды и ингибиторы, участвующие в данном процессе. Представлены механизмы участия макрофагов в регуляции апоптоза трофобласта. Обсуждается роль апоптоза при нормальной и патологической беременности.
Ключевые слова: апоптоз, трофобласт, беременность, патология.
Апоптоз, или программированная гибель, живой клетки является фундаментальным свойством, играющим важную роль в биологии и патологии. Его значимость показана в различных тканях как с обычным, так и иммунопривилегированным статусом. Одним из таких органов является плацента, важнейшим компартментом которой является трофобласт. По своим функциональным свойствам эта структура является во многом уникальной, совмещая в себе свойства иммунологического и эндокринного органа, защищая полуал-логенные плаценту и ребенка от атак иммунной системы матери. Нормальное развитие плаценты и соответственно плода во многом зависит от дифференцировки и инвазивной активности трофобласта - главного клеточного компонента плаценты, происходящего из трофоэктодермы бластоцисты в ранние сроки беременности. Во время этого процесса дифференцировки и инвазии клетки трофобласта быстро делятся, образуя интерфейс между матерью и эмбрионом. Другая субпопуляция трофобласта внедряется в деци-дуа, ремоделирует артериальные кровеносные сосуды, повышает в них ток крови и приспосабливает их к потребностям развивающегося плода. Как развивающийся орган плацента претерпевает постоянное ремоделирование ткани, которое характеризуется низким уровнем апоптоза в трофо-бластных клетках.
Апоптоз как активный процесс призван элиминировать клетки с нарушенной функцией и структурой для поддержания нормальной функции ткани. В зависимости от стимула апоптоз может быть инициирован двумя путями: внутренним митохондриальным и внешним - через рецептор
гибели. Например, апоптоз инициируется в ответ на экзогенный стимул, такой как цитокины. Центральным экзекьютером (исполнителем) апоптоза являются каспазы, входящие в состав семейства цистеиновых протеаз. К настоящему времени открыты многие эндогенные ингибиторы апоптоза, включая flice-подобные ингибиторные протеины (flice-like inhibitory proteins FLIPs), ингибиторы апоптоза (IAPs) и члены антиапоптотического семейства Bcl-2 (B cell lymphoma 2), которые ин-гибируют активацию каспаз, предотвращая тем самым распространение сигнала гибели клетки. Наряду с тем что апоптоз важен для нормального развития плаценты, он так же вовлечен в патологические состояния, связанные с этим органом. Клетки в состоянии апоптоза идентифицированы как в материнском, так и в фетальном компарт-ментах плаценты при нормальной беременности. Присутствие этих клеток может быть связано со стадией развития плаценты, включая прикрепление и инвазию трофобласта, трансформацию спиральных артерий, дифференцировку трофобласта при родах. Более того, апоптоз играет важную роль в усилении материнской иммунной толерантности к отцовским антигенам, экспрессируе-мых клетками трофобласта [4]. При осложнениях беременности, таких как преэклампсия, преждевременные роды или задержка внутриутробного развития (ЗВУР), наблюдается повышенный уровень апоптоза в трофобласте. Это позволяет предположить, что в патогенезе этих заболеваний не последнюю роль играют нарушения в регуляции апоптоза трофобласта.
Макрофаги, присутствующие в материнско-фетальном интерфейсе, способны удалять апоп-
тотические клетки путем фагоцитоза, усиливая тем самым выживаемость трофобласта и облегчая инвазию и трансформацию спиральных артерий. К одним из механизмов этого явления относят активацию инфильтрирующих макрофагов.
В настоящем обзоре рассматриваются вопросы роли апоптоза в развитии и дифференцировке трофобласта, молекулярные механизмы апоптоза в клетках трофобласта, регуляция в ходе нормальной беременности и его повреждение, наблюдаемое при заболеваниях, связанных с беременностью, при которых доказано усиление апоптоза в трофобласте. Рассматривается роль макрофагов в клиренсе апоптотических клеток и выживании трофобласта.
ПУТИ ИНДУКЦИИ АПОПТОЗА
Внешний путь. Характеристика семейства ФНОа-рецепторов гибели
В зависимости от стимула апоптоз может быть инициирован двумя путями: митохондриальным, или внутренним, путем и рецептор-обусловлен-ной гибелью, или внешним путем, или, как его еще называют, в отечественной литературе рецептор-опосредованным [2].
Внешний путь апоптоза инициируется членами семейства ФНОа-рецепторов. К настоящему времени идентифицированы восемь членов этого семейства, включающих Fas (CD95/APO-1), ФНО-Р1 (TNF-R1, CD 120a), рецептор гибели 3 (death receptor 3, APO-3/WSL-1/TRAMP/LARD), рецептор гибели 4 (death receptor 4, TRAIL-R-1), рецептор гибели 5 (death receptor 5/TRICK2, TRAIL-R2), рецептор гибели 6 (death receptor 6), EDAR и NGFR. Наиболее изученными из них являются Fas, ФНО-Р1, TRAIL-R1, TRAIL-R2. TRAIL-R1 (TNF-related apoptosis-inducing ligand-R1) - рецептор 1 для ФНОа связанного апоптоз-индуцирующего лиганда. Некоторые из этих рецепторов и соответствующие лиганды существуют в двух формах: мембранной и растворимой. Взаимодействие между лигандом и его мембрано-связанным рецептором гибели ведет к активации триммера рецептора гибели.
Трансдукция апоптотического сигнала ФНО-рецептора гибели, имеющего внутриклеточный домен гибели, обуславливает взаимодействие протеин-протеин с другим адапторным протеином, содержащим домен гибели, таким как Fas-ас-социированный домен гибели (FADD) и ФНО-Р-ассоциированный домен гибели [16]. После этого FADD связывается с цитоплазматической частью
Рис. 1. Внешние и внутренние апоптотические пути трофобласта: DD - домен гибели; DED - эффектор-ный домен гибели; Apaf-1 - апоптозный протеаза-ак-тивирующий фактор-1 (apoptosis protease-activating factor 1); Bid - проапоптотический член семейства Bcl-2; FADD - Fas ассоциированный домен гибели (Fas-associated death domain); DISC - death-inducing signaling complex - гибель индуцирующий сигнальный комплекс.
рецептора гибели, который прямо или, как в случае с ФНО-Р1, опосредованно через ФНО-Р ассоциированный домен гибели рекрутирует другие клеточные протеины, включая прокаспазу-8 или прокаспазу-10 через эффекторный домен гибели (DED), формируя гибель индуцирующий сигнальный комплекс (DISC) (рис. 1). Только диск (DISC) ансамбль является инициатором активации каспазы-8 и -10, но механизмы этой активации до конца не ясны. Каспазы (семейство ци-стеиновых протеаз) можно подразделить на две группы: инициирующие каспазы, которые индуцируют апоптоз, и вторая группа эффекторных (экзекьютерных) каспаз. Каспазы синтезируются в виде неактивных предшественников (про-каспаз) и существуют в таком виде до тех пор, пока не активируются. Согласно проксимально-индуцируемой модели, высокая локальная концентрация прокаспазы-8 или -10 аутокаталити-чески активируется в процессе двухступенчатого отщепления от DISC^) и как результат этого образуется активная каспаза-8 или -10 [49]. Более поздние данные указывают на то, что активация каспазы-8 может происходить независимо от DISC [14]. Активированные каспаза-8 и -10 запускают активацию эффекторных каспаз (каспа-за-3, -6 и -7) апоптотического каскада, запускаемого ФНОа-рецептором гибели (рис. 1).
Внутренний путь
При развитии внутреннего пути апоптотиче-ский сигнал связан с митохондриями. В ответ на клеточный стресс, такой как повреждение ДНК
или отсутствие факторов роста, митохондриаль-ный путь может активировать р53 - белок, супрес-сирующий опухоль и способный трансактивиро-вать проапоптотические члены Bcl-2 семейства. В дополнение к этому будет также активироваться Bid (проапоптотический член семейства Bcl-2), результатом чего является транслокация активной формы Bid (truncated Bid) в митохондрии и вследствии этого активируется внутренний путь (рис. 1). Другие проапоптотические члены семейства Bcl-2, такие как Bax и Bak, повышают проницаемость внешней (наружной) митохонд-риальной мембраны с освобождением цитохрома с [50], апоптоз-индуцирующего фактора и других проапоптотических факторов. В дальнейшем цитохром с связывается с адапторным протеином Apaf-1 (апоптозный протеаза-активирующий фактор-1), который вместе с АТФ активирует инициирующую каспазу-9, формируя макромо-лекулярный комплекс, называемый "апоптосо-мой". Аналогично DISC во внешнем пути, апоп-тосома служит активационным комплексом для каспазы-9 во внутреннем пути. Активная кас-паза-9 активирует эффекторную каспазу-3, кас-пазу-6 и каспазу-7 в точке, где перекрываются митохондриальный и путь от рецептора гибели (рис. 1). Эффекторные каспазы расщепляют различные жизненно важные структуры, включая ДНК-репарирующие энзимы, протеины ци-тоскелета, активируя ДНКазу, расщепляющую ДНК примерно на 200 п.о. фрагменты, и ведут к апоптозу.
Сигнал, поступающий в митохондрию извне, усиливается комплексом сигнальных молекул из межмембранного пространства органеллы, предварительно усилив проницаемость ее внешней мембраны. Есть две точки зрения на механизм обеспечения высокой проницаемости внешней митохондриальной мембраны [1, 38]. Согласно первой точке зрения, при устранении всех ионных градиентов, но сохранении высокого содержания белка в матриксе митохондрии, происходит ее набухание. Но поскольку поверхность внутренней мембраны существенно больше внешней, то набухание матрикса приводит к расправлению крист и разрыву внешней мембраны. Вторая точка зрения основывается на том, что развитие проницаемости митохондриальной мембраны связано с наличием в ней вольт-зависимых анионных каналов в открытом состоянии, позволяющем пропускать молекулы до 1,5 кДа.
ЭКСПРЕССИЯ ТРОФОБЛАСТОМ И ФУНКЦИЯ СЕМЕЙСТВА ФНОа-РЕЦЕПТОРОВ И ИХ ЛИГАНДОВ
Fas/Fas лиганд
Имеется много доказательств того, что ворсинчатый цитотрофобласт, синцитиотрофобласт,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.