Аутолиз что это в биологии

Аутолиз что это в биологии

Аутолитические изменения в почках быстро возникают в эпителии извитых канальцев, особенно в проксимальном их отделе. Клетки набухают. Иногда набухает только апикальная их часть, контуры становятся расплывчатые или стираются, цитоплазма— мутной, зернистой, в ней могут появиться вакуоли, базальная исчерченность исчезает.

Ядра увеличиваются, в них наступает агрегация хроматина, а в дальнейшем происходит или пикноз ядра, или, подвергаясь лизису, оно перестает окрашиваться. По мере распада клеток просветы канальцев заполняются аморфной или крошковато-пенистой массой. Эпителий дистальных отделов канальцев, а также клубочки аутолизу подвергаются позднее.

В собирательных трубочках нарушается связь эпителия с базальной мембраной, в результате чего он десквамируется пластами. Динамика изменений окислительно-восстановительных ферментов сходна с изменениями в миокарде.

Аутолиз желудочно-кишечного тракта. Аутолизу подвергается раньше всего покровный эпителий, затем — железистые образования. Одним из ранних проявлений аутолиза в желудке и кишечнике является десквамацня эпителия. Покровный эпителий слущивается, так что слизистая оболочка оголяется. Цитоплазма слущенных клеток мутная, границы их нечеткие, ядра кажутся компактными, интенсивно окрашиваются гематоксилином. Эти изменения раньше развиваются в желудке и тонком кишечнике, позднее — в толстом.

Аутолитические изменения поджелудочной железы. Вначале изменения появляются в стенке крупных протоков. Она становится гомогенной, лишена ядер, имеет розовый цвет с базофильным оттенком. Базофильный вид имеет и содержимое крупных протоков В мелких протоках аутолитические изменения развиваются медленнее Аутолиз быстро захватывает экзокринную часть железы клетки становятся неразличимы или имеют вид сиреневых пятен, ядра их либо не определяются, либо напоминают синие точки.

Эти изменения отмечают во многих дольках. Однако контуры их а также строма и сосуды бывают еще различимы. Ядра соединительнотканных клеток, а также панкреатические островки сохраняются дольше; последние узнают по пикнотичным ядрам на светлом фоне цитоплазмы.
Если аутолитические изменения разбиваются па фоне паретического полнокровия сосудов, то они могут напоминать геморрагический панкреонекроз.

Аутолиз селезенки. Изменения начинаются с красной пульпы. Здесь эритроциты подвергаются гемолизу, обнаруживается формалиновый «пигмент». Постепенно укачивается четкость очертания синусов, а их эидотелиальные клетки оказываются лежащими свободно в просветах, причем в цитоплазме их находят формалиновый «пигмент». Позднее выявляются изменения в фолликулах: размеры ядер лимфоцитов уменьшены, отмечается их пикноз, затем очертания фолликулов становятся неясными они как бы тают, так что иногда их приходится выявлять, ориентируясь на центральные артерии, которые сохраняются лучше.

Данные об изменении окислительно-восстановительных ферментов противоречивы. Полагают, что активность ЛДГ в малых и больших лимфоцитах после смерти постепенно повышается, достигая максимума к 36—48-му часу, в лимфобластах она уменьшается и к 36-му часу не определяется, а затем к 48-му часу резко повышается. Аналогичные данные имеются и в отношении динамики активности СДГ.

Источник

Аутолиз что это в биологии

После смерти в органах и тканях развивается процесс переваривания, растворения клеток, который происходит под воздействием протеолитических ферментов и без участия микроорганизмов. Этот процесс называют аутолизом.

Ферменты — это самые крупные специализированные белковые молекулы, катализирующие клеточный обмен. В зависимости от специфичности функции они либо связаны с цитоплазмой, либо заключены в ее органоидах — лизосомах и митохондриях. Для понимания сущности аутолиза важно знать, что ферменты могут функционировать вне зависимости от клеточных структур и проявлять свою активность в мертвой клетке.

Наибольший интерес с точки зрения исследования аутолитического процесса представляют лизосомы. Ферменты, содержащиеся в лизосомах, составляют единую функциональную группу и выполняют главным образом литиче-скую функцию, т. е. функцию переваривания Все основные классы биологически активных соединений, в том числе нуклеиновые кислоты и полисахариды, а также белки, разлагаются ферментами. В митохондриях также сосредоточены ферменты, которые разрушают главным образом продукты гликолиза, жирные кислоты и продукты распада аминокислот.

При жизни в нормальных условиях мембранные оболочки лизосом и митохондрий препятствуют выходу ферментов в цитоплазму и тем самым предохраняют клетку от их разрушающего влияния. После смерти, вследствие нарушения физико-химического равновесия, в клетках очень скоро происходит повреждение мембран и они становятся проницаемыми. Попав в окружающую среду — цитоплазму, лизосомные и, по-видимому, митохондриальные ферменты активно способствуют аутолитическому процессу в клетках. Мембрана лизосом вообще может повреждаться очень быстро вслед за прекращением доступа кислорода. Однако имеются сведения, что в миокарде, почках и печени лизосомы могут сохраняться неповрежденными до 10 ч после смерти.

Признаком повреждения лизосомных и митохондриальных мембран может являться нарушение пространственной ориентации ферментов в цитоплазме. Ферменты в свою очередь сами подвержены посмертным процессам. По-видимому, вещества, появляющиеся в цитоплазме мертвой клетки в результате распада различных веществ как проявление посмертного катаболизма, связы ваются с ферментами, переводя их в малоактивное состояние или непосредственно способствуют их (ферментов) разрушению.
Органы в состоянии аутолиза дряблые, имеют тусклый вид, пропитаны кровяной плазмой.

Судебным медикам сведения об аутолизе в органах и тканях помогают при дифференциальной диагностике патологических процессов и посмертных явлений, а также при установлении времени наступления смерти. Однако эти вопросы остаются разработанными недостаточно. Практически необходимо помнить, что сроки возникновения и развития аутолитических изменений в трупе зависят от ряда внешних и внутренних условий. Внешние условия— это прежде всего температура и влажность окружающей среды, а внутренние — состояние организма при жизни, возраст, некоторые особеиости танатогенеза, причина смерти, функциональное состояние органов и их строение.

В теплой и влажной среде аутолитическнй процесс, как известно, возникает раньше и развивается быстрее. Способствуют аутолизу отечность тканей и избыточное отложение жира в клетчатке. При коротком атональном периоде, в частности в случаях скоропостижной смерти, аутолитические явления нередко оказываются выражены более резко, нежели при продолжительной агонии. Предположительно это объясняется тем, что при быстром умирании ферментативные ресурсы сохраняются, а при продолжительной «борьбе за жизнь» — расходуются. При гнойно-септических заболеваниях и сердечнососудистых, сопровождающихся застойными явлениями в органах и тканях, аутолитическнй процесс также развивается быстрее. Влияет и функциональное состояние органов, например, фаза пищеварения убыстряет аутолиз в печени, поджелудочной железе, желудке и кишечнике. Из желез внутренней секреции аутолитическим изменениям наиболее подвержены надпочечники, что связано с их активным участием в стресс-реакциях.
В общем скорость аутолических процессов пропорциональна степени активности и напряженности прижизненного метаболизма клеток.

Источник

АУТОЛИЗ

Полезное

Смотреть что такое «АУТОЛИЗ» в других словарях:

АУТОЛИЗ — АУТОЛИЗ, в биологии процесс саморазрушения ткани, клетки или части клетки. Начинается под воздействием энзимов, которые вырабатываются ЛИЗОСОМАМИ внутри самих клеток, обычно после того, как клетка отмирает … Научно-технический энциклопедический словарь

Аутолиз — распад клеток или тканей в результате активации собственных ферментов. Особое значение в А. бактерий имеют аутолизины, разрушающие пептидогликаны клеточной стенки. А. обычно подвергаются мертвые бактерии, но иногда он возникает и у живых бактерий … Словарь микробиологии

аутолиз — сущ., кол во синонимов: 1 • автолиз (3) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

аутолиз — (autolysis; ауто + греч. lysis разложение, распад; син. самопереваривание) распад клеток и тканей организма под влиянием содержащихся в них гидролитических ферментов … Большой медицинский словарь

Аутолиз — то же, что Автолиз … Большая советская энциклопедия

Аутолиз — I Аутолиз (греч autos сам + lysis разложение, распад) разрушение клеток под влиянием содержащихся в них протеолитических ферментов; происходит при гибели организма или некрозе тканей, иногда наблюдается в физиологических условиях (например, при… … Медицинская энциклопедия

аутолиз — распад клеток и тканей организма под влиянием содержащихся в них ферментов. Источник: Медицинская Популярная Энциклопедия … Медицинские термины

аутолиз — м. Распад белков тканей организма под влиянием специфических ферментов этих же тканей. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

Аутолиз — … Википедия

Источник

Аутофагия, протофагия и остальные

Протофагия концептуально является аналогом аутофагии в мире микробов

Автор

Редакторы

Аутофагия — это процесс, с помощью которого эукариотические клетки утилизируют свои внутренние компоненты, «переваривая» их ферментами лизосом. Это непрерывный процесс, поддерживающий баланс между синтезом и деградацией и обеспечивающий необходимые условия для нормального клеточного роста, развития и смерти. В этой статье мы обобщаем понятие аутофагии до общего принципа работы живых систем и предлагаем термин протофагия для обозначения прокариотических процессов, подобных аутофагии.

Аутофагия (от греч. αυτος — «само» и φαγειν — «есть»: самопоедание) является клеточным механизмом утилизации избыточных или поврежденных белков, белковых комплексов и клеточных органелл, осуществляемый лизосомами той же клетки. Такая утилизация выполняет несколько важных функций, в том числе — получение питательных веществ при голодании, поддержку клеточного гомеостаза и клеточного иммунитета, осуществление апоптоза и т.п. [1].

Как правило, термин аутофагия применяется для описания внутриклеточных процессов. Однако в определенном смысле ее можно рассматривать и как общий принцип, работающий не только на уровне клеток эукариот, но и в биосистемах других уровней, таких как организм, популяция или даже биосфера в целом. И на всех уровнях организации живого с принципом аутофагии можно соотнести многие известные процессы, — в частности, регуляцию жизнедеятельности бактериальных колоний. Здесь же мы рассмотрим аутофагию в более широком смысле — как процесс поглощения биологической системой своей части для поддержания собственной структуры и жизнедеятельности. Действительно: процессы, аналогичные аутофагии, появляются на разных «этажах» живой материи (см. примеры в таблице 1):

Например, на уровне организма одним из проявлений аутофагии является метаболизм подкожного жира, когда организм при голодании потребляет свою часть (жировую ткань) с перераспределением высвобожденной энергии. Другим примером служит апоптоз — регулируемое «самоубийство» клеток, необходимое для правильного развития любого растительного или животного организма [2].

Аутофагия присутствует и на уровне экосистем. Так же, как эукариотическая клетка постоянно утилизирует старые или дефектные органеллы, в экосистемах одни организмы «поглощаются» и служат источником энергии для других. Такой круговорот энергии и вещества в биосфере известен под термином «трофические цепи», которые можно определить как постоянное перераспределение биологического материала внутри экосистем.

Приведенные выше примеры аналогичны аутофагии в том, что в них для поддержания стабильности целого в жертву приносится часть системы. Так же, как аутофагия требуется эукариотической клетке для поддержания жизнедеятельности во время нехватки питательных веществ, сжигание жира организмом и экосистемные трофические цепи необходимы для адаптации к периодической нехватке энергии и стабилизации энергетического обмена.

Еще одна принципиальная функция процессов, подобных аутофагии, — обновление частей системы с целью поддержания ее стабильности как целого (гомеостаза). Время существования любого дифференцированного сообщества намного больше, нежели время жизни отдельных его частей, — вот тут-то и требуется механизм поддержания стабильности. Стабильность биосистем достигается путем постоянного обновления компонентов через аутофагию. Непрерывная утилизация старых компонентов обновляет биосистему, а также позволяет пополнить энергетические запасы. Этот же принцип используется и на других уровнях: в эукариотической клетке отработавшие свой ресурс органеллы перевариваются лизосомами, уступая место новым. На уровне организма поврежденные клетки элиминируются апоптозом или иммунной системой. В экосистемах отношения хищник–жертва не только поддерживают численность хищных видов, но и регулируют гомеостаз всей экосистемы, очищая ее от слабых и больных животных и предохраняя виды от вырождения.

Аутофагия является распространенным механизмом, используемым на различных уровнях биосферы. Почти любая живая система использует процессы, аналогичные аутофагии, для выживания и саморегуляции. Здесь мы использовали слово «почти», так как аутофагия до сих пор не была описана у прокариот [3]. Принимая во внимание роль аутофагии во всех других биосистемах, отсутствие ее у прокариот выглядит, по меньшей мере, странным. В этой статье мы попытаемся показать, что прокариоты не являются исключением, и аналог аутофагии у них также присутствует, — но обнаружить его можно лишь, если рассматривать прокариотические сообщества не как единичные клетки, а как мультиклеточные «организмы».

Прокариоты как многоклеточные организмы

На сегодня собрано достаточно данных о том, что в природе прокариоты существуют не в виде изолированных клеток, а в виде сложных микробных сообществ [4]. Впервые эта смелая идея была выдвинуты в 80-х годах ХХ века, а сегодня она подкреплена солидной экспериментальной базой. Природные колонии прокариот имеют аналог эндокринной сигнализации внутри сообщества (например, чувство кворума [5]), дифференциацию клеток на специализированные подвиды, а также сложные паттерны коллективного поведения (совместная охота, коллективное переваривание добычи, коллективная устойчивость к антибиотикам [4] и т.п.). Аутофагия как характеристика дифференцированных сообществ вполне может стать еще одним пунктом в этом списке.

«Аутофагия» у бактерий

Типичные аутофагические модели описаны на молекулярном уровне у многих бактерий. Например, при нехватке пищи часть бактерий в колонии выделяет в окружающую среду токсин. При этом только некоторые из них способны производить молекулу антитоксина — белка, который обезвреживает токсин при его попадании в клетку. Такие клетки выживают и поглощают остальные, погибшие и лизированные под действием токсина. Это дает оставшимся в живых энергию, необходимую для споруляции [6], [7]. Подобные процессы обнаружены у многих видов бактерий.

Для простоты описания мы введем термин протофагия как собирательный синоним процессов бактериального каннибализма, альтруизма, аутолиза и запрограммированной клеточной смерти. Прокариотическое сообщество представляет собой целостную биосистему, которая в случае необходимости перерабатывает часть себя для поддержания стабильности. При протофагии аутофагосомой (мембранной везикулы с продуктами деградации) служит сама прокариотическая клетка. Протофагия во многом схожа с аутофагией у эукариот (рис. 1):

Рисунок 1. Принципиальная похожесть протофагии и аутофагии.

Как и эукариотическая аутофагия, протофагия используется не только для получения пищи. Например, протофагия служит патогенным бактериям для инвазии организма-хозяина (рис. 2). Известно, что микрофлора хозяина (симбионты) может эффективно сдерживать рост патогенных микроорганизмов. С целью подавления конкуренции некоторые патогенные бактерии с помощью протофагии активируют антибактериальный иммунный ответ организма-хозяина. Для этого часть патогенной популяции индуцированно самолизируется, высвобождая токсины, что вызывает локальное воспаление. В итоге иммунная система организма уничтожает большую часть бактерий-симбионтов, в то время как патогенные бактерии избегают обнаружения и после окончания воспалительной реакции беспрепятственно размножаются в тканях хозяина [9]. Интересно, что в отсутствие симбионтной микрофлоры (например, при экспериментальном заражении специальных линий стерильных мышей) такие патогенные бактерии заселяют кишечник без индукции воспаления. Это говорит о том, что протофагия тут является специфическим механизмом выживания патогенных организмов, который активируется только при неблагоприятных условиях.

Рисунок 2. Аналогичная роль протофагии и аутофагии в активации иммунного ответа.

Что дает нам концепция протофагии

Введенное понятие протофагии интересно не только как голая теория, но может быть полезно и на практике. Например, в биотехнологии сегодня широко используют бактерии, и манипуляция процессами протофагии может подсказать способ поддержания стабильности бактериальной культуры в промышленных масштабах. Так, активаторы протофагии должны повысить качество культур путем активации естественных механизмов устранения ослабленных и поврежденных микроорганизмов.

Другой важной областью применения протофагии может стать медицина. На сегодняшний день резистентность бактерий к антибиотикам является одной из ключевых фармакологических проблем. Вместо того, чтобы убивать отдельные бактериальные клетки (как это делают сегодня с помощью антибиотиков), можно сконцентрироваться на дезорганизации бактериальных сообществ как единого целого. Такие методы уже разрабатываются — это, например, блокаторы бактериального «чувства кворума», которые нацелены именно на нарушение межклеточной сигнализации в бактериальных колониях, чтобы сделать их уязвимыми для иммунной системы человека [10], [11]. И хотя эта тема только развивается, и вопросов пока больше чем ответов, общий вектор работ показывает, что нарушение коммуникации между отдельными бактериями имеет все шансы стать терапией завтрашнего дня. В этом контексте активаторы протофагии помогут разрушить защитные барьеры бактериальной колонии и сделать ее уязвимой для иммунной системы организма хозяина.

Послесловие

Главный вопрос, который может возникнуть после прочтения этой статьи — а так ли необходимо введение нового термина — протофагия — для описания хорошо известных фактов? На наш взгляд, расширение понятия аутофагии и введение термина «протофагия» необходимо и полезно.

Биосфера в определенном смысле напоминает фрактал, где каждый последующий уровень повторяет предыдущий. Аналогичные процессы похожи между собой не только внешне — все они имеют сходные причины и принципы регуляции. Понятие протофагии, объединяющее разрозненные процессы прокариот вместе, позволяет обобщить и лучше понять глубинные механизмы, регулирующие жизнь прокариотических колоний. Это дает несомненные выгоды для биотехнологии и медицины завтрашнего дня.

Приживется ли термин «протофагия» и найдут ли его полезным другие ученые — покажет время. То, что нам показалось важным, мы изложили в статье, вышедшей в журнале Autophagy [12]. Если микробиологи воспримут эти обобщения и найдут их полезными для себя — нам будет очень приятно. Если же цитируемость нашей статьи не будет бить рекордов — значит, мы ударились в средневековую схоластику и переоценили значимость собственных измышлений. В любом случае, представить данную работу на суд почтенной публике стоило — ведь протофагия является частным случаем аутофагии в бактериальном мире и следует тем же законам, что и остальные ее проявления — будь то аутофагия в эукариотической клетке, трофические цепи в биосфере или голодание по модной методике перед пляжным сезоном, который, кстати, уже на носу.

Написано по материалам оригинального эссе в Autophagy [12].

Источник