Апоптоз: программируемая гибель клетки, каспазы и значение

В конце 1960-х годов австралийский патолог Джон Керр изучал под электронным микроскопом печень крыс, у которых перевязали ветви воротной вены. Доля печени, лишённая этой крови, постепенно уменьшалась. Но клетки в ней не набухали и не разрывались, как при обычной гибели от повреждения, а исчезали поодиночке. Отдельная клетка сморщивалась, её ядро сжималось в плотные комочки, сама клетка распадалась на аккуратные «пакеты», окружённые мембраной, а соседние клетки их поглощали. Никакого воспаления не было. Вместе с шотландскими коллегами Эндрю Уилли и Аластером Карри Керр понял, что это особая, «тихая» форма гибели, которая идёт во многих тканях постоянно, и в 1972 году дал ей название [1].

Название предложил профессор древнегреческого языка Джеймс Кормак из Абердинского университета: «апоптоз» (ἀπόπτωσις) — так в греческой поэзии называли опадание лепестков с цветов или листьев с деревьев. Гибель отдельных клеток — такая же нормальная часть жизни организма, как листопад — часть жизни дерева. Название оказалось очень удачным. Сегодня об апоптозе ежегодно выходят десятки тысяч научных работ.

Это девятая статья серии о клеточном цикле и делении клетки (начало — «Клеточный цикл и интерфаза»). В ней разобрано, чем апоптоз отличается от некроза, как устроена программа гибели клетки, как её запускают и зачем она нужна организму.

• 1. Зачем клетке умирать
• 2. Как открывали апоптоз
• 3. Нематода, которая сосчитала свои клетки
• 4. Как выглядит апоптоз
• 5. Каспазы — исполнители
• 6. Два пути запуска апоптоза
• 7. Как увидеть апоптоз
• 8. Апоптоз и некроз
• 9. Апоптоз в развитии: «скульптор» организма
• 10. Апоптоз во взрослом организме
• 11. Программируемая гибель у растений и одноклеточных
• 12. Когда апоптоз нарушен
• 13. Итог: что важно знать об апоптозе
• 14. Частые ошибки
• 15. Интересные факты
• 16. Частые вопросы
• 17. ЕГЭ
• 18. Для олимпиад
• 19. Задания с разбором
• Литература

1. Зачем клетке умирать

Число клеток в любой ткани определяется равновесием двух процессов: деления и гибели. Если клетки только делятся, ткань растёт; если делятся и гибнут с одинаковой скоростью, ткань обновляется, но сохраняет размер. В организме взрослого человека каждые сутки заменяется около 330 миллиардов клеток — примерно 4 миллиона в секунду [2]. Большая часть из них — клетки крови и эпителия кишечника. Новые клетки появляются делением стволовых клеток, а старые должны куда-то исчезнуть. По массе это около 80 граммов клеток в сутки, и если бы старые клетки не погибали, за год тело человека прибавило бы десятки килограммов.

Клетки погибают апоптозом по нескольким причинам:

• клетка больше не нужна — например, перепонки между пальцами зародыша или хвост головастика;
• клетка опасна — её ДНК повреждена так, что она может стать опухолевой, или её заразил вирус;
• клетка «лишняя» — в ткани их образовалось больше, чем нужно, или они не нашли своего места: например, нейроны, не образовавшие связей;
• клетка «вредная» — лимфоцит, который распознаёт собственные белки организма и мог бы вызвать аутоиммунную болезнь;
• клетка «отслужила» — например, лимфоциты после того, как инфекция побеждена.

Апоптоз — это не поломка, а функция. Клетка тратит энергию на то, чтобы умереть аккуратно, не повредив соседей. Можно сравнить некроз со взрывом дома, при котором обломки разлетаются по всей улице, а апоптоз — с аккуратным разбором дома на части, которые грузовики тут же увозят.

2. Как открывали апоптоз

Гибель клеток при развитии видели задолго до Керра. В 1842 году немецкий натуралист Карл Фогт описал гибель клеток хорды при метаморфозе жабы. В 1885 году Вальтер Флемминг, исследователь митоза, описал в яичниках млекопитающих клетки, ядра которых распадались на плотные комочки, — это было апоптозное разрушение хроматина, хотя Флемминг не понял его значения. В 1951 году британский эмбриолог Альфред Глюксманн собрал многочисленные примеры гибели клеток в развитии позвоночных и показал, что она закономерна. В 1964 году Ричард Локшин и Кэрролл Уильямс, изучая шелкопряда, ввели термин «программируемая клеточная гибель» [3]: у бабочки после выхода из куколки мышцы, которые были нужны для этого, разрушаются точно в определённый срок, и этот срок задаётся гормонами.

3. Нематода, которая сосчитала свои клетки

Главные открытия о механизме апоптоза сделаны на крошечном черве — нематоде Caenorhabditis elegans длиной около миллиметра. В 1960-х годах британский биолог Сидней Бреннер выбрал её как удобный объект для изучения развития: она прозрачна, быстро размножается, и у неё очень мало клеток. Джон Салстон годами сидел у микроскопа и следил, как делится каждая клетка зародыша, пока не составил полную родословную всех клеток червя — от зиготы до взрослого животного [4]. Позже нематода стала и первым многоклеточным животным, геном которого полностью прочитали, — это случилось в 1998 году.

Результат оказался поразительным. При развитии гермафродита образуется 1090 соматических клеток, но взрослый червь состоит из 959. Ровно 131 клетка погибает — всегда одни и те же, в строго определённый момент развития, у каждого червя. Гибель оказалась такой же точной частью программы развития, как и деление.

Роберт Хорвиц со своими учениками начал искать мутантов, у которых эти 131 клетка не погибают. В 1986 году Хиллари Эллис и Хорвиц нашли два таких гена и назвали их ced-3 и ced-4 (от англ. cell death abnormal — «нарушенная гибель клеток») [5]. У червей с мутацией любого из этих генов все 131 клетка выживали. Удивительно, но черви при этом выглядели почти нормально: лишние клетки им не мешали. Затем нашли ген ced-9 с противоположным действием: при его выключении гибли многие клетки, которые в норме живут, и зародыш погибал. Значит, ced-9 защищает клетки от гибели, а ced-3 и ced-4 её выполняют.

Как вообще искали таких мутантов? У нематоды погибшая клетка в первые минуты выглядит под микроскопом как блестящий плотный диск, а затем её поглощает соседняя клетка, и диск исчезает. Сначала нашли мутантов, у которых погибшие клетки не поглощались и «трупы» долго оставались видны: так открыли гены поглощения погибших клеток. А затем среди потомков таких червей искали особей, у которых «трупов» вообще не было, — это и были мутанты, у которых клетки не погибали. Простой зрительный признак позволил перебрать тысячи червей.

Цепочка действует так: egl-1 ⊣ ced-9 ⊣ ced-4 → ced-3 → гибель (значок ⊣ означает «подавляет», стрелка → — «активирует»). В клетке, которая должна жить, ced-9 держит ced-4 «на привязи». Когда клетке приходит время погибнуть, в ней включается egl-1; он отключает ced-9, освобождённый ced-4 активирует ced-3, и клетка разбирается.

Настоящий прорыв случился, когда гены червя сравнили с генами человека. В 1993 году оказалось, что белок ced-3 похож на фермент человека, участвующий в воспалении, — первый известный член семейства каспаз [6]. В 1994 году выяснилось, что ced-9 похож на белок Bcl-2 человека, а если ввести ген Bcl-2 человека в червя без ced-9, он защищает клетки червя от гибели [7]. Программа гибели клеток оказалась одной и той же у червя и человека — она возникла у общего предка животных больше полумиллиарда лет назад. В 2002 году Бреннер, Хорвиц и Салстон получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине.

Ген, найденный в опухоли

Белок Bcl-2 человека нашли совсем с другой стороны — при изучении лимфомы. В клетках фолликулярной лимфомы почти всегда есть обмен участками между хромосомами 14 и 18. При этом ген на хромосоме 18 оказывается рядом с очень активным регуляторным участком генов антител и начинает работать с огромной силой. Ген назвали Bcl-2 (B-cell lymphoma 2). Сначала думали, что это обычный онкоген, усиливающий деление. Но в 1988 году Дэвид Во, Сюзанна Кори и Джерри Адамс показали, что Bcl-2 вовсе не заставляет клетки делиться: он не даёт им погибать [8]. Это был первый пример гена, вызывающего рак не ускорением деления, а подавлением апоптоза. Клетки лимфомы делятся не быстрее нормальных, но не умирают и поэтому накапливаются.

4. Как выглядит апоптоз

Апоптоз — последовательность изменений, при которой клетка разбирается на части, не повреждая соседей. Весь процесс в культуре клеток занимает от получаса до нескольких часов, а остатки клетки в ткани исчезают ещё быстрее. Поэтому в каждый момент в ткани видно очень мало клеток в апоптозе, даже если их гибнет много.

1. Сжатие. Клетка теряет контакты с соседями и отделяется от них, уменьшается в объёме, цитоплазма уплотняется. Органоиды при этом сохраняют строение и остаются внутри клетки.
2. Конденсация хроматина. Хроматин уплотняется и собирается у ядерной оболочки в виде плотных «полумесяцев», ядро сжимается.
3. Разрезание ДНК. Особый фермент — нуклеаза — режет ДНК в промежутках между нуклеосомами. Получаются фрагменты длиной около 180–200 пар нуклеотидов и кратные им.
4. Распад ядра и клетки. Ядро распадается на несколько плотных фрагментов. Мембрана образует пузыревидные выпячивания, и клетка распадается на апоптотические тельца — мелкие пузырьки, окружённые мембраной, внутри которых находятся части цитоплазмы, органоиды и фрагменты ядра.
5. Поглощение. Тельца поглощают макрофаги или соседние клетки и переваривают их в лизосомах.

ДНК-«лесенка»

В 1980 году Эндрю Уилли обработал клетки тимуса крысы гормоном коры надпочечников, который вызывает их гибель, выделил ДНК и разделил её фрагменты электрофорезом в геле [9]. Вместо одной полосы крупной ДНК он увидел «лесенку» — ряд полос, соответствующих фрагментам длиной примерно 200, 400, 600 и так далее пар нуклеотидов. Такая картина возникает потому, что ДНК, накрученная на нуклеосомы, защищена от фермента, а линкерная ДНК между нуклеосомами — нет. Нуклеаза режет ДНК только в промежутках, и длина каждого фрагмента кратна длине одного «звена» — нуклеосомы с линкером (подробнее о нуклеосомах — в статье «Хромосомы и упаковка ДНК»). При некрозе ДНК разрушается беспорядочно, и на геле видно сплошное размытое пятно. «Лесенка» долго служила главным способом доказать, что клетки гибнут именно апоптозом.

Апоптоз видели и раньше

Апоптотические клетки описывали задолго до 1972 года, только не понимали, что это такое. В 1890 году американский патолог Уильям Каунсилмен, изучая печень людей, умерших от жёлтой лихорадки, увидел в ней округлые плотные розовые тельца. Их назвали тельцами Каунсилмена и сто лет считали признаком некроза. Теперь известно, что это клетки печени, погибшие апоптозом: вирус жёлтой лихорадки и вирусы гепатитов вызывают апоптоз заражённых клеток, и патологи до сих пор находят эти тельца в биопсиях печени.

Сигнал «съешь меня»

Как макрофаг узнаёт, что клетку надо съесть? В мембране живой клетки фосфолипиды распределены неравномерно: один из них, фосфатидилсерин, находится только во внутреннем слое, обращённом к цитоплазме. Особые ферменты постоянно возвращают его туда. При апоптозе эти ферменты выключаются, а другие перемешивают липиды между слоями, и фосфатидилсерин оказывается снаружи. Для макрофагов это сигнал «съешь меня» [10]. Живые клетки, наоборот, несут на поверхности сигналы «не ешь меня».

Погибающие клетки выделяют и сигналы «найди меня» — вещества, которые привлекают макрофаги издалека. А сами макрофаги, поглотив апоптотическую клетку, выделяют вещества, которые подавляют воспаление. Поэтому апоптоз проходит «тихо», а некроз всегда сопровождается воспалением. Выход фосфатидилсерина на поверхность используют в лаборатории: белок аннексин V, связывающий фосфатидилсерин, метят флуоресцентной меткой, и клетки в апоптозе начинают светиться.

5. Каспазы — исполнители

Все видимые признаки апоптоза — результат работы каспаз. Это семейство ферментов-протеаз, разрезающих другие белки. Название отражает их устройство: в активном центре каспазы стоит остаток цистеина (отсюда «к»), и режут они белок сразу после остатка аспарагиновой кислоты (отсюда «асп»). У человека около дюжины каспаз, и часть из них работает не в апоптозе, а в воспалении.

Каспазы синтезируются заранее и постоянно находятся в клетке, но в неактивной форме — в виде предшественников. Это похоже на заряженное оружие на предохранителе: оно уже есть, нужно только снять предохранитель. Апоптотические каспазы делятся на две группы.

• Инициаторные каспазы (каспазы 8 и 9) включаются первыми в ответ на сигнал гибели. Их предшественники собираются на особых белковых «платформах», сближаются и активируют друг друга.
• Исполнительные каспазы (каспазы 3, 6 и 7) активируются инициаторными: те разрезают их предшественников, и исполнительные каспазы становятся активными. Затем они разрезают сотни белков клетки.

Каждая активная инициаторная каспаза включает много исполнительных, а каждая исполнительная разрезает множество белков. Получается каскад, который усиливает слабый исходный сигнал. К тому же исполнительные каспазы могут активировать новые инициаторные, и процесс, начавшись, быстро доходит до конца. Апоптоз — решение «всё или ничего»: клетка либо остаётся жить, либо погибает полностью.

Особенно изящно устроено разрезание ДНК. Нуклеаза, которая режет ДНК при апоптозе, в живой клетке связана со своим ингибитором и неактивна. Исполнительная каспаза разрезает ингибитор, и нуклеаза освобождается. Так одна и та же каспаза запускает сразу и разрушение ядра, и сигналы для фагоцитов.

Каспазы умеют не только убивать

Часть каспаз вообще не связана с гибелью. Каспаза 1, первая из открытых, вырезает из предшественника активное вещество, вызывающее воспаление и лихорадку. А исполнительные каспазы иногда работают «вполсилы», не убивая клетку. У самцов дрозофилы при созревании сперматозоидов каспазы удаляют из них почти всю цитоплазму и органоиды; без этого сперматозоиды не отделяются друг от друга и бесплодны. Похожим образом, по-видимому, при участии каспаз теряют ядро и органоиды клетки хрусталика глаза. Так что программа гибели — это набор инструментов, который клетка может использовать и частично.

6. Два пути запуска апоптоза

Сигнал к гибели может прийти снаружи — от других клеток — или изнутри — от самой клетки, в которой что-то сломалось. Соответственно различают два пути запуска апоптоза. Оба сходятся на исполнительных каспазах.

Внешний путь: «рецепторы смерти»

На поверхности многих клеток есть рецепторы смерти. Самый известный из них — белок Fas. Когда с ним связывается Fas-лиганд — белок на мембране другой клетки, например цитотоксического Т-лимфоцита, — три молекулы рецептора собираются вместе. К их внутриклеточным частям присоединяются белки-посредники и предшественники каспазы 8. Сближенные молекулы каспазы 8 активируют друг друга, а активная каспаза 8 запускает исполнительные каспазы. Этот путь работает быстро: в некоторых клетках всего за час после контакта с лигандом клетка уже распадается.

Значение Fas хорошо видно на мышах с мутацией этого гена. В 1979 году американские генетики описали линию мышей с увеличенными лимфатическими узлами и селезёнкой и аутоиммунной болезнью, похожей на волчанку. В 1992 году Сигэкадзу Нагата и его коллеги показали, что у этих мышей сломан ген Fas [11]. Лимфоциты, которые в норме должны погибнуть после окончания иммунного ответа или при распознавании собственных белков, не получают «сигнала смерти» и накапливаются. Похожая наследственная болезнь есть и у людей — аутоиммунный лимфопролиферативный синдром.

Внутренний путь: митохондрии

Гораздо чаще апоптоз запускается изнутри: при повреждении ДНК, нехватке факторов роста, нарушении сворачивания белков, избытке активных форм кислорода. Здесь главную роль играют митохондрии — те самые органоиды, которые снабжают клетку энергией (подробнее об их строении — в статье «Митохондрии и пластиды»).

1. Сигнал повреждения включает белки семейства Bcl-2, запускающие гибель. Например, при повреждении ДНК белок p53 включает гены двух таких белков, названных PUMA и NOXA.
2. Эти белки активируют белки Bax и Bak, которые встраиваются в наружную мембрану митохондрий и образуют в ней поры.
3. Из межмембранного пространства митохондрий в цитоплазму выходит цитохром c — белок дыхательной цепи, который в норме переносит электроны.
4. В цитоплазме цитохром c связывается с белком Apaf-1. Семь таких комплексов собираются в колесо, похожее на штурвал, — апоптосому.
5. На апоптосоме активируется инициаторная каспаза 9, которая запускает исполнительные каспазы.

Сам белок Bcl-2 и его близкие родственники работают как защитники: они связывают Bax и Bak и не дают им образовать поры. Судьба клетки зависит от того, каких белков семейства больше — защитников или «убийц». Это похоже на весы: пока перевешивают защитники, клетка живёт; когда накапливаются белки, запускающие гибель, весы склоняются, и мембрана митохондрий становится проницаемой.

Роль цитохрома c открыл в 1996 году китайско-американский биохимик Ван Сяодун. Он искал в вытяжке из клеток вещество, необходимое для активации каспаз, и выделил его в чистом виде. Оказалось, что это цитохром c [12]. Открытие поначалу казалось странным: белок, без которого невозможно дыхание, оказался ещё и сигналом смерти. Но в нём есть глубокий смысл. Выход цитохрома c означает, что митохондрии повреждены, а клетка без работающих митохондрий всё равно обречена; лучше ей погибнуть аккуратно, пока у неё ещё есть АТФ для апоптоза.

Пути связаны между собой. В некоторых клетках каспаза 8 внешнего пути разрезает один из белков семейства Bcl-2, и тот переходит к митохондриям, подключая внутренний путь и усиливая сигнал. А цитотоксические лимфоциты, кроме Fas-лиганда, используют и другое оружие: они проделывают в мембране клетки-мишени отверстия белком перфорином и впрыскивают через них ферменты гранзимы, которые сами активируют каспазы.

7. Как увидеть апоптоз

Клетку в апоптозе трудно поймать: процесс быстрый, а остатки клетки сразу съедают соседи. Поэтому биологи придумали несколько способов его обнаружить. Каждый основан на одном из признаков, описанных выше.

Современный подход — съёмка живых клеток. В клетки вводят ген флуоресцентного белка, который светится одним цветом, пока цел, и меняет свечение, когда его разрезает каспаза. Под микроскопом можно увидеть, как в отдельных клетках одна за другой включаются каспазы, и измерить, сколько проходит от сигнала до гибели. Такие опыты показали, что даже генетически одинаковые клетки в одной чашке реагируют на один и тот же сигнал по-разному: одни гибнут через час, другие — через сутки, третьи выживают. Причина — случайные различия в количестве белков-защитников и белков-«убийц» в каждой клетке.

8. Апоптоз и некроз

Некроз — гибель клетки в результате повреждения: механической травмы, ожога, обморожения, действия ядов, нехватки кислорода при нарушении кровоснабжения. Клетка теряет способность поддерживать водно-солевой обмен: перестают работать ионные насосы, внутрь поступают ионы натрия и вода. Клетка и её органоиды набухают, мембрана разрывается, и содержимое — в том числе ферменты лизосом — выходит в межклеточное пространство. Оно повреждает соседние клетки и привлекает клетки воспаления.

Слово «некроз» происходит от греческого nekros — «мёртвый». В отличие от апоптоза, некроз часто виден невооружённым глазом: при гангрене или глубоком обморожении погибшая ткань темнеет, вокруг неё возникают покраснение и отёк — признаки воспаления. Апоптоз же идёт в организме постоянно и совершенно незаметно: мы не чувствуем, как каждую секунду гибнут миллионы наших клеток.

Иногда одна и та же причина вызывает и то, и другое. При инфаркте миокарда, когда закупорен сосуд, питающий часть сердечной мышцы, клетки в центре участка, полностью лишённые кислорода, погибают некрозом. А на краю участка, где кислорода просто меньше, многие клетки погибают апоптозом — у них ещё есть АТФ на выполнение программы. Так же бывает и при инсульте. Поэтому сейчас ищут лекарства, которые блокируют апоптоз в этой краевой зоне и сохраняют часть клеток.

Апоптоз — не единственная программа гибели

Долго считали, что гибель бывает только двух видов: апоптоз — «правильная», некроз — «случайная». Сейчас известно, что и часть некрозов идёт по программе. Различают уже больше десятка видов программируемой гибели клеток. Для школьного курса достаточно знать апоптоз и некроз, но о некоторых других полезно иметь представление.

• Некроптоз — запрограммированный некроз. Его включают те же рецепторы смерти, если каспазы заблокированы, например вирусом. Клетка разрывается, и воспаление предупреждает иммунную систему об опасности.
• Пироптоз (от греч. «огонь») — «огненная» гибель клеток иммунной системы, заражённых бактериями. Её выполняют каспазы воспаления; клетка разрывается, выпуская вещества, вызывающие лихорадку и воспаление.
• Ферроптоз — гибель, зависящая от ионов железа: липиды мембран окисляются, и мембрана разрушается.
• Аутофагия («самопоедание») — сама по себе не гибель, а переработка частей клетки в лизосомах при голодании. Обычно она помогает клетке выжить, но при сильном стрессе может закончиться гибелью. За открытие генов аутофагии у дрожжей японский биолог Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию 2016 года.

9. Апоптоз в развитии: «скульптор» организма

В зародыше апоптоз работает как резец скульптора: орган сначала образуется с избытком клеток, а затем лишние удаляются и остаётся нужная форма.

• Пальцы. Конечность зародыша человека сначала имеет форму лопатки. На шестой-седьмой неделе развития клетки между будущими пальцами гибнут апоптозом, и пальцы разделяются. У утки апоптоз между пальцами задней лапы подавлен, и сохраняются плавательные перепонки. Если у зародыша курицы подавить сигнал к гибели этих клеток, у цыплёнка вырастают «утиные» перепонки, а если у зародыша утки, наоборот, усилить его — перепонки исчезают. У человека нарушение этого апоптоза вызывает синдактилию — сращение пальцев.
• Хвост головастика. При метаморфозе лягушки под действием гормона щитовидной железы клетки хвоста гибнут апоптозом, а их остатки перерабатываются. Хвост не отпадает, а рассасывается, и из его вещества строятся новые органы.
• Полости. Апоптоз помогает формировать просветы трубчатых органов и полости: клетки в середине тяжа гибнут, и образуется трубка.
• Половая система. У зародышей млекопитающих сначала закладываются зачатки и мужских, и женских протоков. У зародыша мужского пола гормон, выделяемый семенниками, вызывает апоптоз клеток зачатков женских протоков, а у зародыша женского пола из-за отсутствия мужских гормонов гибнут зачатки мужских протоков.

Метаморфоз насекомых

При полном превращении насекомого из личинки во взрослую особь значительная часть личиночных тканей разрушается. У мухи дрозофилы в куколке гибнут почти все клетки личиночного кишечника и слюнных желёз, а взрослые органы строятся заново из небольших групп клеток, которые сохранялись в личинке «про запас». Сигналом служит гормон линьки — экдизон: его концентрация резко повышается в конце личиночной стадии, и в клетках обречённых тканей включаются гены гибели. Именно на насекомых — бабочках шелкопряда — впервые показали, что сроки гибели клеток задаются гормонами.

Клеточная конкуренция

В 1975 году испанские генетики Хинес Мората и Педро Риполь заметили удивительное явление у дрозофилы. Клетки с мутацией, немного замедляющей синтез белка, сами по себе вполне жизнеспособны. Но если в крыле есть и нормальные, и мутантные клетки, мутантные исчезают: более «быстрые» соседи заставляют их погибнуть апоптозом и занимают их место. Это назвали клеточной конкуренцией. Похожий отбор, по-видимому, идёт и в тканях млекопитающих: так организм избавляется от «слабых» клеток задолго до того, как они станут проблемой. Но у этого механизма есть и тёмная сторона: клетки с некоторыми мутациями становятся «сверхконкурентами» и вытесняют нормальных соседей, что может быть первым шагом к опухоли.

Отбор нейронов

В развивающейся нервной системе позвоночных образуется гораздо больше нейронов, чем нужно: в некоторых отделах погибает около половины. Нейроны вытягивают отростки к клеткам-мишеням — например, к мышцам, — и мишени выделяют ограниченное количество белка, поддерживающего жизнь нейронов. Нейроны, получившие его, выживают, остальные гибнут апоптозом. Так число нейронов подстраивается под размер органа, который они должны иннервировать. Первый такой белок, фактор роста нервов, открыли итальянский нейробиолог Рита Леви-Монтальчини и американский биохимик Стэнли Коэн, получившие за это Нобелевскую премию 1986 года. Леви-Монтальчини начинала свои опыты в годы Второй мировой войны в Италии, в домашней лаборатории в собственной спальне, потому что по расовым законам была лишена права работать в университете.

Отбор лимфоцитов

Ещё более жёсткий отбор идёт в тимусе. Каждый Т-лимфоцит при созревании получает случайный вариант рецептора, узнающего антигены. Одни рецепторы оказываются бесполезными, другие — опасными, потому что узнают белки собственного организма. Такие клетки получают сигнал к апоптозу. В итоге из тимуса выходит лишь несколько процентов созревающих клеток, а более 95 % погибают прямо в нём. Подробнее о том, как отбираются лимфоциты, — в статье «Теория клонально-селективного иммунитета».

10. Апоптоз во взрослом организме

Во взрослом организме апоптоз поддерживает постоянство числа клеток и защищает от опасных клеток.

Апоптоз объясняет и особенности лучевой болезни. Лимфоциты и клетки крипт кишечника гибнут апоптозом уже при сравнительно небольших дозах облучения: повреждение ДНК включает p53, и клетки быстро «выбирают» гибель. Поэтому количество лимфоцитов в крови снижается в первые же сутки после облучения, и по скорости этого снижения врачи оценивают полученную дозу. Нейроны и мышечные клетки гораздо устойчивее: они не делятся, и повреждение ДНК для них не так опасно.

Апоптоз — ещё и способ защиты от вирусов. Вирус размножается внутри живой клетки, и если заражённая клетка вовремя погибнет, вирус не успеет дать потомство. Поэтому клетка, заметив вирус, сама может включить апоптоз, а цитотоксические лимфоциты «помогают» ей это сделать. Неудивительно, что многие вирусы научились подавлять апоптоз. У аденовирусов есть белок, похожий на Bcl-2; у вируса папилломы человека белок E6 разрушает p53; у бакуловирусов насекомых есть белок, который прямо блокирует каспазы. Эта гонка вооружений между вирусами и клетками продолжается сотни миллионов лет.

11. Программируемая гибель у растений и одноклеточных

У растений тоже есть программируемая гибель клеток, хотя классического апоптоза с апоптотическими тельцами нет: клетки окружены стенкой, и фагоцитов у растений нет. Вместо этого клетка «переваривает» себя изнутри с помощью ферментов вакуоли.

• Сосуды ксилемы. Клетки, из которых образуются сосуды, сначала строят толстую одревесневшую стенку, а затем гибнут; их содержимое разрушается, и остаётся полая трубка. Вода в растении движется по мёртвым клеткам, погибшим по программе.
• Защита от болезней. Когда гриб или бактерия проникают в лист, клетки вокруг места заражения быстро гибнут. Возникает маленькое мёртвое пятнышко, в котором паразит не может питаться и размножаться. Эту реакцию называют реакцией сверхчувствительности.
• Листопад и старение. Перед листопадом клетки листа разбирают свои белки и хлорофилл и передают азот и другие вещества в стебель, а затем в основании черешка образуется отделительный слой, клетки которого тоже разрушаются. Так что греческое слово «апоптоз» подобрано точно.
• Прорастание семян. У злаков клетки алейронового слоя выделяют ферменты, расщепляющие крахмал эндосперма для зародыша, а затем гибнут.

Программируемая гибель встречается даже у одноклеточных и бактерий. Когда бактерию заражает фаг, у некоторых видов заражённая клетка «кончает с собой», прежде чем фаг успевает размножиться, и тем самым спасает соседние клетки — своих генетических родственников. У дрожжей при сильном стрессе часть клеток гибнет, высвобождая питательные вещества для остальных. Эволюционно это объяснимо: клетки колонии родственны, и гибель одной ради многих выгодна их общим генам.

Откуда взялась программа гибели

На первый взгляд, программа самоуничтожения противоречит естественному отбору: разве может быть выгодна гибель? Но отбор действует не только на отдельную клетку, а на гены. Все клетки многоклеточного организма генетически одинаковы, и гены передаются потомству только через половые клетки. Для соматической клетки погибнуть, чтобы организм выжил и оставил потомство, — значит помочь передаче тех же генов. Поэтому программа гибели закрепилась у многоклеточных и стала одним из условий их существования: без неё невозможно ни точное формирование органов, ни защита от опухолей.

Интересно, что многие участники программы — цитохром c, белки семейства Bcl-2, работающие на мембране митохондрий, — связаны с митохондриями, которые когда-то были свободноживущими бактериями. Одна из гипотез предполагает, что часть программы гибели досталась клеткам эукариот от этих бактерий, а затем «перешла на службу» многоклеточному организму.

12. Когда апоптоз нарушен

Число клеток в организме зависит от равновесия деления и гибели. Если апоптоза слишком мало, клетки накапливаются; если слишком много, ткани теряют клетки.

Апоптоз и гибель нейронов

При болезнях Альцгеймера и Паркинсона нейроны гибнут годами, постепенно. В мозге больных накапливаются неправильно свёрнутые белки, которые образуют нерастворимые скопления и нарушают работу клеток: при болезни Альцгеймера — белковые бляшки между нейронами и белковые клубки внутри них, при болезни Паркинсона — включения в нейронах, вырабатывающих дофамин. Повреждённые нейроны запускают программы гибели, и, поскольку зрелые нейроны не делятся, потери не восполняются. Симптомы болезни Паркинсона появляются, когда погибает уже большая часть нейронов, выделяющих дофамин, в небольшом участке среднего мозга, — до этого мозг долго компенсирует потери.

Апоптоз и рак

Устойчивость к апоптозу — один из главных признаков опухолевых клеток. Клетка может стать устойчивой разными путями: потерять p53, синтезировать слишком много Bcl-2, как в фолликулярной лимфоме, выключить рецепторы смерти. Подробнее о связи цикла и рака — в статье «Регуляция клеточного цикла».

Отсюда понятно, почему лечение рака во многом сводится к запуску апоптоза. Облучение и многие химиопрепараты повреждают ДНК; в клетках с работающим p53 это запускает апоптоз. Поэтому опухоли, потерявшие p53, часто плохо поддаются такому лечению. Новые препараты действуют прицельно на программу гибели. Венетоклакс, одобренный в 2016 году, имитирует белки, запускающие гибель: он садится на Bcl-2 и выключает его. При хроническом лимфолейкозе, клетки которого «держатся» на Bcl-2, препарат вызывает быструю массовую гибель опухолевых клеток — настолько быструю, что первые дозы подбирают осторожно, чтобы почки успели вывести продукты распада.

13. Итог: что важно знать об апоптозе

1. Апоптоз — генетически запрограммированная гибель клетки. Он идёт с затратой АТФ, без разрыва мембраны и без воспаления.
2. Признаки апоптоза: клетка сжимается, хроматин конденсируется, ДНК режется между нуклеосомами, клетка распадается на апоптотические тельца, которые поглощают фагоциты.
3. Исполнители апоптоза — каспазы, ферменты, расщепляющие белки. Они находятся в клетке в неактивной форме и включаются каскадом: инициаторные активируют исполнительные.
4. Внешний путь запускается рецепторами смерти (Fas) при контакте с лигандом другой клетки; внутренний — митохондриями: белки семейства Bcl-2 делают наружную мембрану проницаемой, цитохром c выходит в цитоплазму и запускает каспазы.
5. Белок Bcl-2 защищает клетку от гибели; белки Bax и Bak, а также белки, которые включает p53, запускают её.
6. Некроз — гибель от повреждения: клетка набухает и разрывается, содержимое выходит наружу, развивается воспаление.
7. Апоптоз формирует органы зародыша, отбирает нейроны и лимфоциты, обновляет ткани, защищает от вирусов и опухолей. Недостаток апоптоза способствует раку и аутоиммунным болезням, избыток — гибели нейронов и Т-хелперов.

14. Частые ошибки

• «Апоптоз — это любая гибель клетки». Апоптоз — только запрограммированная гибель по внутренней программе. Гибель от повреждения — некроз.
• «При апоптозе клетка разрывается». Разрывается клетка при некрозе. При апоптозе мембрана остаётся целой, а клетка распадается на окружённые мембраной апоптотические тельца.
• «При апоптозе клетка набухает». Наоборот, она сжимается; набухание — признак некроза.
• «Апоптоз не требует энергии, ведь клетка умирает». Апоптоз — активный процесс, ему нужна АТФ. Если АТФ нет совсем, клетка погибает некрозом.
• «Апоптоз всегда вреден». Апоптоз необходим: без него не сформировались бы пальцы, не отбирались бы нейроны и лимфоциты, накапливались бы клетки с мутациями.
• «Апоптотические тельца разрушаются, выпуская содержимое наружу». Тельца целиком поглощают фагоциты, поэтому воспаления нет.
• «Апоптоз запускают лизосомы, разрушая клетку изнутри». Главные исполнители апоптоза — каспазы в цитоплазме; лизосомы фагоцитов переваривают уже поглощённые тельца. Разрыв лизосом и выход их ферментов характерны для некроза.
• «Цитохром c — фермент апоптоза». Цитохром c — переносчик электронов дыхательной цепи; при апоптозе он выходит из митохондрий и служит сигналом для сборки апоптосомы.
• «Bcl-2 вызывает гибель клетки». Bcl-2 защищает клетку от апоптоза; гибель запускают другие белки этого семейства — Bax, Bak и родственные.
• «У растений нет программируемой гибели клеток». Есть: при образовании сосудов ксилемы, при защите от паразитов, при старении листьев; но классических апоптотических телец и фагоцитов у растений нет.
• «Апоптоз бывает только у старых клеток». Апоптозом гибнут и совсем молодые клетки: например, 131 клетка нематоды сразу после своего рождения, лимфоциты при созревании в тимусе, нейроны зародыша.
• «Апоптоз и аутофагия — одно и то же». Аутофагия — переработка частей клетки в лизосомах, обычно помогающая выжить; апоптоз — гибель клетки.

15. Интересные факты

• За то время, пока вы читаете эту строку, в вашем теле заменяются миллионы клеток. Почти незаметно для нас организм постоянно обновляется.
• Керр и его коллеги рекомендовали произносить слово без второго «п» — «апо-тоз», по аналогии с английским произношением медицинского термина ptosis (птоз), где начальное «п» не читается. В русском языке произносят все звуки.
• Человеческий ген Bcl-2 частично заменяет ген ced-9 нематоды: червь без собственного ced-9, но с геном человека, выживает, хотя без него погиб бы ещё зародышем.
• Клетки хрусталика глаза в ходе развития проходят «половину» программы гибели: теряют ядро и органоиды, но не погибают, а остаются прозрачными живыми волокнами на всю жизнь. Эритроциты млекопитающих тоже теряют ядро, хотя и другим способом: ядро выталкивается из клетки и его поглощают макрофаги.
• Белок p35 бакуловируса так эффективно блокирует каспазы, что если ввести его ген в нематоду, многие из 131 клетки, которые должны погибнуть, остаются живыми.
• Нейтрофилы — самые многочисленные лейкоциты — живут в крови всего несколько часов, а после выхода в ткани около суток; затем они гибнут апоптозом, и их поглощают макрофаги. Каждые сутки костный мозг взрослого человека выпускает около ста миллиардов нейтрофилов, и примерно столько же их гибнет.
• Пресноводная гидра почти не стареет: стволовые клетки её тела постоянно делятся, а «отработавшие» клетки сдвигаются к щупальцам и подошве и там гибнут или отрываются. В итоге все клетки тела гидры обновляются примерно за три недели.
• Некоторые ткани защищены от иммунной системы, в том числе с помощью апоптоза: клетки глаза и семенников несут на поверхности Fas-лиганд и убивают лимфоциты, которые проникают в эти органы и могли бы вызвать там воспаление.
• Одна из причин, почему химиотерапия многих опухолей у детей так успешна, — клетки таких опухолей обычно сохраняют работающий p53 и легко вступают в апоптоз.

16. Частые вопросы

17. ЕГЭ

Программируемая клеточная гибель — апоптоз — прямо названа в элементе 2.6 кодификатора [13]. На экзамене спрашивают, чем апоптоз отличается от некроза, каково его значение в развитии и в жизни взрослого организма, к чему приводят его нарушения. Встречаются задания на соответствие признаков апоптозу и некрозу, на выбор верных утверждений, а в части 2 — вопросы о значении апоптоза и о его связи с раком и иммунитетом.

Что обязательно знать к экзамену

• Определение апоптоза и некроза; признаки каждого (размер клетки, мембрана, ДНК, энергия, воспаление).
• Значение апоптоза: формирование органов в развитии (пальцы, хвост головастика), отбор нейронов и лимфоцитов, обновление тканей, защита от вирусов и опухолей.
• Что апоптоз запускается сигналами снаружи (рецепторы смерти) или изнутри (митохондрии, цитохром c) и выполняется ферментами — каспазами.
• Роль p53 в запуске апоптоза при неисправимых повреждениях ДНК.
• Последствия нарушений: недостаток апоптоза — опухоли, аутоиммунные болезни; избыток — нейродегенеративные болезни, СПИД.

Разбор вопроса части 2

Вопрос. Объясните, почему апоптоз, в отличие от некроза, не вызывает воспаления. Приведите не менее трёх элементов ответа.

Ответ.

1. При апоптозе мембрана клетки остаётся целой, и её содержимое (в том числе ферменты лизосом) не выходит в межклеточное пространство.
2. Клетка распадается на апоптотические тельца, окружённые мембраной.
3. Тельца несут на поверхности сигналы, по которым их узнают и быстро поглощают фагоциты, а фагоциты при этом выделяют вещества, подавляющие воспаление.
4. При некрозе, наоборот, мембрана разрывается, содержимое выходит наружу, повреждает соседние клетки и привлекает клетки воспаления.

Разбор вопроса о развитии

Вопрос. У зародыша человека кисть сначала имеет форму лопатки. Как образуются отдельные пальцы? Что произойдёт при нарушении этого процесса?

Ответ. 1) Пальцы разделяются в результате апоптоза клеток, расположенных между зачатками пальцев. 2) Апоптоз — генетически запрограммированная гибель клеток; погибшие клетки поглощаются фагоцитами без воспаления. 3) Если апоптоз клеток между пальцами нарушен, перепонки сохраняются, и развивается сращение пальцев (синдактилия).

Разбор задания с опытом

Вопрос. Учёные сравнили две культуры клеток, обработанные одинаковой дозой ультрафиолета. В культуре нормальных клеток через сутки погибло 60 % клеток, в культуре клеток с выключенным геном p53 — 10 %. При этом среди выживших клеток второй культуры через несколько недель оказалось много клеток с мутациями. Объясните результаты.

Ответ. 1) Ультрафиолет повреждает ДНК. 2) В нормальных клетках при повреждении ДНК накапливается белок p53, который останавливает цикл, а при неисправимых повреждениях запускает апоптоз; поэтому погибло много клеток. 3) Без p53 апоптоз не запускается, клетки с повреждённой ДНК выживают и продолжают делиться, и повреждения закрепляются в виде мутаций. 4) Значит, апоптоз защищает организм от размножения клеток с мутациями, в том числе от опухолей.

Связь с другими темами

Апоптоз часто встречается в заданиях о клеточном цикле и раке (роль p53, статья «Регуляция клеточного цикла»), о теломерах (укорочение теломер запускает старение или апоптоз, статья «Теломеры и теломераза»), о митохондриях и дыхании (цитохром c), об иммунитете (отбор лимфоцитов, цитотоксические Т-лимфоциты, ВИЧ) и о развитии организма.

18. Для олимпиад

Генетика пути гибели: эпистаз

Порядок генов в пути гибели нематоды установили с помощью двойных мутантов — классическим приёмом генетики, который называется эпистатическим анализом. Если два гена работают в одной цепочке, фенотип двойного мутанта совпадает с фенотипом мутанта по гену, стоящему ниже по цепочке.

Двойной мутант по ced-9 и ced-3 живёт, и клетки у него не гибнут, — значит, ced-9 защищает клетки, подавляя работу ced-4 и ced-3. Если бы ced-9 действовал ниже ced-3, двойной мутант погибал бы.

Расчёт по ДНК-«лесенке»

При электрофорезе ДНК апоптотических клеток видна «лесенка» полос: 190, 380, 570, 760 пар нуклеотидов. Почему расстояния между полосами одинаковы и чему равна длина повтора нуклеосомы? Сколько нуклеосом приходится на фрагмент длиной 760 пар нуклеотидов? Сколько линкерной ДНК в одном звене, если на гистоновом ядре накручено 147 пар нуклеотидов?

Решение. Нуклеаза режет только линкерную ДНК, поэтому фрагменты содержат целое число «звеньев» — нуклеосомных повторов. Шаг лесенки 190 пар нуклеотидов — это и есть длина повтора. Фрагмент 760 пар нуклеотидов содержит 760 : 190 = 4 нуклеосомы. Линкер в одном звене: 190 − 147 = 43 пары нуклеотидов. На ДНК клеток в некрозе такой картины нет: ферменты режут её беспорядочно, и фрагменты любой длины сливаются в размытую полосу.

Небольшой перекос — большая опухоль

В обновляющейся ткани каждый день делится 2 % клеток и столько же гибнет апоптозом, поэтому число клеток постоянно. В одной клетке произошла мутация, вдвое снизившая вероятность её гибели (и гибели её потомков); вероятность деления не изменилась. Оцените, через сколько лет клон этой клетки достигнет миллиарда клеток (примерно 1 г ткани), если не появится новых мутаций.

Решение. В клоне за сутки делится 2 % клеток, а гибнет 1 %, то есть число клеток растёт примерно на 1 % в сутки. Время удвоения: ln 2 : 0,01 ≈ 69 суток. Миллиард — это примерно 2³⁰, то есть нужно около 30 удвоений: 30 × 69 ≈ 2070 суток, или около 5,7 года. Вывод: даже небольшое нарушение равновесия между делением и апоптозом, без всякого ускорения деления, за несколько лет даёт заметную опухоль. Именно так ведут себя клетки фолликулярной лимфомы с избытком Bcl-2: они делятся не чаще нормальных, но реже гибнут.

Выбор между жизнью и смертью — переключатель

Апоптоз — это решение «всё или ничего», и его обеспечивают положительные обратные связи. Исполнительные каспазы разрезают белки семейства Bcl-2, превращая защитников в «убийц», и активируют новые инициаторные каспазы. Выход цитохрома c из одних митохондрий усиливает повреждение других. Поэтому если в культуре клеток постепенно увеличивать дозу повреждающего вещества, клетки не умирают «наполовину»: каждая отдельная клетка либо живёт, либо гибнет, а растёт доля погибших. Измерения в отдельных клетках показали, что от выхода цитохрома c до полного распада клетки проходит всего несколько минут, хотя время до этого момента может быть очень разным.

19. Задания с разбором

Задание 1

Установите соответствие между признаками и типами гибели клетки. Признаки: А) клетка набухает; Б) клетка распадается на тельца, окружённые мембраной; В) развивается воспаление; Г) требуется энергия АТФ; Д) ДНК разрезается между нуклеосомами; Е) мембрана разрывается. Типы гибели: 1) апоптоз; 2) некроз.

Задание 2

Выберите три верных ответа. Апоптоз: 1) генетически запрограммирован; 2) всегда вызван механическим повреждением; 3) идёт с затратой АТФ; 4) сопровождается воспалением; 5) участвует в формировании органов зародыша; 6) происходит только у растений.

Задание 3

Установите последовательность событий при апоптозе: А) поглощение апоптотических телец фагоцитами; Б) получение клеткой сигнала к гибели; В) активация каспаз; Г) распад клетки на апоптотические тельца; Д) конденсация хроматина и разрезание ДНК.

Задание 4

Найдите ошибки в тексте. (1) Апоптоз — генетически запрограммированная гибель клетки. (2) При апоптозе клетка набухает, а её мембрана разрывается. (3) Остатки клетки поглощаются фагоцитами. (4) Апоптоз всегда сопровождается воспалением. (5) Нарушение апоптоза может привести к развитию опухоли.

Задание 5

Выберите три верных ответа. Примеры апоптоза в развитии и жизни организма: 1) исчезновение перепонок между пальцами зародыша; 2) гибель клеток кожи при ожоге; 3) рассасывание хвоста головастика; 4) гибель клеток сердечной мышцы в центре участка инфаркта; 5) гибель в тимусе лимфоцитов, распознающих собственные белки; 6) разрушение тканей ядом змеи.

Задание 6

Почему при апоптозе ДНК при электрофорезе образует «лесенку», а при некрозе — размытую полосу?

Задание 7

Установите соответствие между белками и их ролью в апоптозе. Белки: А) Bcl-2; Б) каспаза 3; В) цитохром c; Г) Fas; Д) Bax; Е) p53. Роль: 1) защищает клетку от гибели; 2) участвует в запуске или выполнении гибели.

Задание 8

Какую роль играют митохондрии в апоптозе?

Задание 9

Выберите три верных ответа. К последствиям недостаточного апоптоза относят: 1) развитие опухолей; 2) болезнь Альцгеймера; 3) аутоиммунные заболевания; 4) гибель Т-хелперов при ВИЧ-инфекции; 5) сохранение перепонок между пальцами (синдактилию); 6) потерю нейронов при болезни Паркинсона.

Задание 10

У нематоды Caenorhabditis elegans при развитии образуется 1090 соматических клеток, а у взрослого гермафродита их 959. Сколько клеток погибает апоптозом? Что произойдёт с этими клетками у мутантов по гену ced-3?

Задание 11

Установите соответствие между событиями и путями апоптоза. События: А) связывание лиганда с рецептором Fas; Б) выход цитохрома c из митохондрий; В) образование апоптосомы; Г) активация каспазы 8 у мембраны; Д) запуск при повреждении ДНК через p53. Пути: 1) внешний; 2) внутренний.

Задание 12

Почему многие вирусы содержат гены белков, подавляющих апоптоз?

Задание 13

Выберите три верных ответа. Каспазы: 1) являются ферментами, расщепляющими белки; 2) синтезируются только после получения сигнала к гибели; 3) находятся в клетке в виде неактивных предшественников; 4) активируют друг друга каскадом; 5) входят в состав рибосом; 6) синтезируют ДНК.

Задание 14

Объясните значение апоптоза в развитии нервной системы.

Задание 15

Установите соответствие между примерами и типами гибели клеток. Примеры: А) гибель клеток кишечного эпителия на вершине ворсинки; Б) гибель клеток при ожоге; В) гибель клеток мышц при длительном сдавлении; Г) гибель клеток слизистой матки в конце менструального цикла; Д) гибель лимфоцитов после окончания иммунного ответа. Типы: 1) апоптоз; 2) некроз.

Задание 16

Почему клетки опухоли с выключенным геном p53 часто устойчивы к облучению и химиотерапии?

Задание 17

Выберите три верных ответа. Программируемая гибель клеток у растений: 1) происходит при образовании сосудов ксилемы; 2) сопровождается поглощением клеток фагоцитами; 3) участвует в защите от паразитов (реакция сверхчувствительности); 4) происходит при старении листьев; 5) невозможна из-за наличия клеточной стенки; 6) приводит к образованию апоптотических телец, которые переваривают макрофаги.

Задание 18

Мыши с мутацией гена Fas имеют увеличенные лимфатические узлы и селезёнку и страдают аутоиммунной болезнью. Объясните причины.

Задание 19 (олимпиадное)

У нематоды мутация, выключающая ген ced-9, вызывает массовую гибель клеток и гибель зародыша. Двойные мутанты по ced-9 и ced-3 жизнеспособны, и у них не гибнут даже те 131 клетка, которые погибают в норме. 1) Что можно сказать о взаимодействии генов ced-9 и ced-3? 2) Предскажите фенотип двойного мутанта по ced-9 и ced-4, если ced-4 активирует ced-3. 3) Почему ген человека Bcl-2, введённый в мутанта по ced-9, частично восстанавливает нормальное развитие?

Задание 20 (олимпиадное)

Клетки культуры обработали веществом, повреждающим ДНК. Через 6 часов 30 % клеток имели на поверхности фосфатидилсерин (их окрашивает аннексин V), но не пропускали внутрь краситель, который проникает только через повреждённую мембрану; ещё 10 % клеток окрашивались обоими красителями. 1) В каком состоянии находятся клетки каждой группы? 2) Почему клеток, окрашенных обоими красителями, со временем в культуре становится больше, а в организме таких клеток почти нет? 3) Как изменится результат, если клетки заранее обработать ингибитором каспаз?

Литература

1. Kerr J. F. R., Wyllie A. H., Currie A. R. Apoptosis: a basic biological phenomenon with wide-ranging implications in tissue kinetics // British Journal of Cancer. 1972. Vol. 26. P. 239–257.
2. Sender R., Milo R. The distribution of cellular turnover in the human body // Nature Medicine. 2021. Vol. 27. P. 45–48.
3. Lockshin R. A., Williams C. M. Programmed cell death — II. Endocrine potentiation of the breakdown of the intersegmental muscles of silkmoths // Journal of Insect Physiology. 1964. Vol. 10. P. 643–649.
4. Sulston J. E., Schierenberg E., White J. G., Thomson J. N. The embryonic cell lineage of the nematode Caenorhabditis elegans // Developmental Biology. 1983. Vol. 100. P. 64–119.
5. Ellis H. M., Horvitz H. R. Genetic control of programmed cell death in the nematode C. elegans // Cell. 1986. Vol. 44. P. 817–829.
6. Yuan J., Shaham S., Ledoux S. et al. The C. elegans cell death gene ced-3 encodes a protein similar to mammalian interleukin-1β-converting enzyme // Cell. 1993. Vol. 75. P. 641–652.
7. Hengartner M. O., Horvitz H. R. C. elegans cell survival gene ced-9 encodes a functional homolog of the mammalian proto-oncogene bcl-2 // Cell. 1994. Vol. 76. P. 665–676.
8. Vaux D. L., Cory S., Adams J. M. Bcl-2 gene promotes haemopoietic cell survival and cooperates with c-myc to immortalize pre-B cells // Nature. 1988. Vol. 335. P. 440–442.
9. Wyllie A. H. Glucocorticoid-induced thymocyte apoptosis is associated with endogenous endonuclease activation // Nature. 1980. Vol. 284. P. 555–556.
10. Fadok V. A., Voelker D. R., Campbell P. A. et al. Exposure of phosphatidylserine on the surface of apoptotic lymphocytes triggers specific recognition and removal by macrophages // Journal of Immunology. 1992. Vol. 148. P. 2207–2216.
11. Watanabe-Fukunaga R., Brannan C. I., Copeland N. G. et al. Lymphoproliferation disorder in mice explained by defects in Fas antigen that mediates apoptosis // Nature. 1992. Vol. 356. P. 314–317.
12. Liu X., Kim C. N., Yang J. et al. Induction of apoptotic program in cell-free extracts: requirement for dATP and cytochrome c // Cell. 1996. Vol. 86. P. 147–157.
13. ФИПИ. Кодификатор проверяемых требований к результатам освоения основной образовательной программы и элементов содержания для проведения ЕГЭ по биологии, 2027 г. М.: ФИПИ, 2026.