Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Свободные радикалы и болезни человека
Содержание
- 1. Свободные радикалы и болезни человека
- 2. Молекулярные и клеточные механизмы апоптоза
- 3. Апоптоз – это процесс запрограммированной смерти клеток,
- 4. Макроскопические проявления нарушения апоптотических процессовФормообразование органов при
- 5. Эпителиальные клетки должны погибнуть, чтобы могло сростись
- 6. Развитие иммунного ответа идет с участием апоптоза
- 7. Развитие повреждения тканей в результате ишемии идет с участием апоптоза
- 8. Нобелевская премия по физиологии и медицине за
- 9. Описание открытияС. Бреннер в 60х годах 20
- 10. Влияние АФК на развитие процессов в клетке
- 11. контактымитохондрииядроповреждающее воздействиеНекрозКлетки и органеллы набухают. Начало конденсации
- 12. контактымитохондрииядроПовреждение межклеточных контактовНачало конденсации хроматинаКлетки сжимаютсяХроматин конденсируется
- 13. ПовреждениеТочка невозвратаЛатентный периодПризнакиМорфологическиеизмененияСпасениеклеткивозможноСпасениеклеткиневозможно
- 14. Внутренний(Intrinsic)Внешний(Extrinsic)Общая схема апоптотических реакций
- 15. Обратимое набуханиеСохранена форма хроматинаМитохондрии измененыРазрыв мембранНеобратимое набуханиеДезинтеграцияКонденсацияФрагментацияОбразование телецСохранена структура митохондрийИнтактные мембраныАпоптотические тельцаЯдро измененоАПОПТОЗНЕКРОЗ
- 16. Нормальные клеткиАпоптотические клетки
- 17. Завершающей стадией апоптоза является фагоцитоз апоптотической клетки
- 18. PS не экстернализован в неапоптотических клетках
- 19. PS экстернализован в апоптотических клетках
- 20. Фагоциты распознают на поверхности апоптотической клетки сигнал
- 21. Патологии, связанные со свободнорадикальными процессами
- 22. Обзорные статьи в базе MEDLINE по темe Radicals AND Human diseases
- 23. Обзорные статьи в базе MEDLINE по темe
- 24. В зависимости от типа клеток и интенсивности
- 25. Последствия оксидативного стрессаслабый окислительный стрессМного восстанов-ителейувеличение окисленияУвеличенная
- 26. Последствия оксидативного стрессаПри низких концентрациях Н2О2 (1
- 27. АдаптацияПоследствия оксидативного стрессаКультура клеток HeLa обычно не
- 28. Свободные Радикалы и атеросклерозАтеросклероз – заболевание при
- 29. Свободные Радикалы и атеросклероз1. повреждение эндотелиясвободные радикалы,
- 30. Свободные Радикалы и диабетДиабет (Diabetes mellitus)заболевание, характеризующееся
- 31. Свободные Радикалы и диабетДиабетповышенное содержание глюкозы в
- 32. СР и Острый Респираторный Дистресс Синдром ОРДСОпределяется
- 33. СР и трансплантация и хранение органовпри трансплантации
- 34. СР и онкологические заболеванияОнкологические заболеванияизвестные также, как
- 35. СР и онкологические заболеванияПовреждения ДНК:Химические изменения в
- 36. АпоптозПовреждение митохондрийНекрозСнижение функцийПовреждение белковПовреждение НКПерекисное окисление липидовУвеличение продукции радикаловСнижение синтеза АТФИзменение клеточного составаСвободные радикалы
- 37. Свободнорадикальная теория старения
- 38. ГЕРОНТОЛОГИЯ (от греч. geron, род. п. gerontos
- 39. Нобелевская премия по физиологии и медицине за
- 40. Основоположник геронтологии И.И. Мечников предполагал, что в
- 41. ДНК митохондрий кольцевая, в 100 тысяч раз
- 42. Свободнорадикальная теория старенияДэнем Харман, основатель свободно-радикальной теории
- 43. Увеличение средней продолжительности жизни при кормлении антиоксидантами- антиоксидант+ антиоксидант100%50%+ облучение
- 44. обнаружение в клетках всех аэробных организмов
- 45. Связь окислительного стресса и мутаций мтДНК со
- 46. «Самонаводящиеся» митохондриальные антиоксиданты(«selectively targeting bioactive molecules to
- 47. Murphy M.P. Investigating mitochondrial radical production using
- 48. В институте физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского
- 49. Схема митоптозаЕсли поврежденных митохондрий очень много, то
- 50. МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СТАРЕНИЯ 1950-1990 гг.
- 51. МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СТАРЕНИЯ 1990-2010 гг.Выведение линий мышей
- 52. Скачать презентанцию
Молекулярные и клеточные механизмы апоптоза
Слайды и текст этой презентации
Слайд 1Свободные радикалы и болезни человека
Ю.А. Владимиров, А.Н. Осипов
2018
Биофизические основы патологии
клетки
Слайд 3Апоптоз – это процесс запрограммированной смерти клеток, включающий серию согласованных
биохимических реакций и имеющий специфические морфологические признаки. В отличие от
некроза фрагменты клетки, образующиеся в процессе апоптоза, утилизируются без развития воспаления.Апоптоз является естественным физиологическим процессом. У взрослого человека путем апоптоза ежедневно удаляется 50-70 миллиардов клеток. Нарушения в апоптотических реакциях могут приводить к патологиям развития или индукции опухолевого роста.
Слайд 4Макроскопические проявления нарушения апоптотических процессов
Формообразование органов при развитии и росте
(торможение апоптоза привело к сращиванию пальцев ноги)
Опухолевой рост (рак молочной
железы)Селекция иммунных клеток
Слайд 5Эпителиальные клетки должны погибнуть, чтобы могло сростись нёбо.
Эпителий молочных желез
умирает из-за недостатка гормонов в конце периода лактации.
Клетки Мюллеровых протоков
у мужчин гибнут.Клетки простаты погибают в отсутствие гормонов.
До 80% нейронов гибнут в ганглиях.
Более 95% незрелых Т-лимфоцитов гибнут в тимусе.
Клетки перепонок между пальцами.
Развитие органов и тканей идет с участием апоптоза
Слайд 8Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2002 год
Роберт Хорвиц,
Массачусет-ский технологический институт, Кембридж, США
Джон Салстон, Институт Веллком траст имени
Сангера, Кембридж, ВеликобританияСидней Бреннер, Институт молекулярных наук, Беркли, Калифорния, США
«...за открытия, касающиеся генетической регуляции развития органов и запрограммированной клеточной гибели»
Слайд 9Описание открытия
С. Бреннер в 60х годах 20 века предложил использовать
нематоду Caenorhabditis elegans как испытанную модель для изучения апоптоза.
Р. Хорвиц
идентифицировал гены нематоды, которые управляют запрограммированнй гибелью клеток при ее эмбриональном развитии. Аналогичные гены есть и у млекопитающих. Д. Салстон составил генеалогическое дерево клеток нематоды и указал какие клетки подвергаются запрограммированной гибели.
Слайд 11контакты
митохондрии
ядро
повреждающее воздействие
Некроз
Клетки и органеллы набухают. Начало конденсации хроматина
Растворение клеточных органелл
Лизис
клеток. Внедрение фагоцитов. Воспаление.
Этапы развития некроза
Слайд 12контакты
митохондрии
ядро
Повреждение межклеточных контактов
Начало конденсации хроматина
Клетки сжимаются
Хроматин конденсируется у периферии ядра
Клетки
фрагментируются. Продолжается конденсация хроматина
Клетки превращаются в апоптотические тельца
Апоптотические тельца подвергаются
фагоцитозуАпоптоз
Этапы развития апоптоза
Слайд 13Повреждение
Точка невозврата
Латентный период
Признаки
Морфологические
изменения
Спасение
клетки
возможно
Спасение
клетки
невозможно
Этапы развития апоптоза
Слайд 15Обратимое набухание
Сохранена форма хроматина
Митохондрии изменены
Разрыв мембран
Необратимое набухание
Дезинтеграция
Конденсация
Фрагментация
Образование телец
Сохранена структура митохондрий
Интактные
мембраны
Апоптотические тельца
Ядро изменено
АПОПТОЗ
НЕКРОЗ
Слайд 20Фагоциты распознают на поверхности апоптотической клетки сигнал «съешь меня», формируемый
фосфатидилсерином (PS) на внешней мембране клетки. Этот сигнал запускает процесс
фагоцитоза апоптотической клетки.Механизм фагоцитоза при апоптозе
Слайд 24В зависимости от типа клеток и интенсивности оксидативного стресса ответ
организма может включать:
Последствия оксидативного стресса
5.
смерть
1.
пролиферация
2.
адаптация
3. восстановление
разрушений
4. ускоренное
старение
Слайд 25Последствия оксидативного стресса
слабый окислительный стресс
Много восстанов-ителей
увеличение окисления
Увеличенная пролиферация клеток
Небольшой уровень
повреждений
Выброс металлов, катализирующих СР реакции
Средний уровень повреждений
Повреждение митохондрий и ДНК,
выход цитохрома с, индукция апоптотических процессов (аутофагия)
Высокий уровень повреждений
Интенсивные процессы апоптоза
Максимальный уровень повреждений
Преобладание некроза над апоптозом
Мало восстанов-ителей
повышенный окислительный стресс
средний окислительный стресс
умеренный окислительный стресс
большой окислительный стресс
Активация транскрипционных факторов, включение адаптационных и защитных механизмов (шаперонов, антиоксдантных ферментов, НО-1, ферритина)
Слайд 26Последствия оксидативного стресса
При низких концентрациях Н2О2 (1 мкМ) наблюдается ускорение
пролиферации, а при высоких (100 мкМ) – наоборот торможение. Эксперименты
проводились на суточной культуре клеток фибробластов почек китайского хомячка.R. Burdon et. al. Free Rad. Biol. Med. 1994, 29, 121
Слайд 27Адаптация
Последствия оксидативного стресса
Культура клеток HeLa обычно не может жить даже
при небольшом избытке кислорода, но постепенное повышение концентрации кислорода (на
протяжении 21 месяца) позволяет получить культуру клеток живущую в атмосфере 80% кислородаПри однократной кратковременной ишемии/реперфузии сердце свиней долго возвращается к нормальной сократительной активности, а при многократных процедурах ишемии/реперфузии процесс сокращения восстанавливается значительно быстрее
Небольшой оксидативный стресс приводит к замедлению пролиферации клеток, нарушая механизм, регулирующий клеточный цикл.
Остановка пролиферации возможна при воздействии высоких концентраций АФК. При инкубации фибробластв в Н2О2 в концентрациях 100-300 мкМ у клеток появляется старческий фенотип, с увеличенной секрецией белков, ингибирующих клеточный цикл.
Повреждения и ускоренное старение
Слайд 28Свободные Радикалы и атеросклероз
Атеросклероз – заболевание при котором происходит утолщение
сосудистой стенки как результат накопления жиров (холе-стерина и триглицеридов. При
атероскле-розе возникает синдром нарушения крово-обращения в артериальной части системы, сопровождающийся хроническим воспа-лением с накоплением в стенке сосудов лейкоцитов макрофагального ряда и липо-протеинов низкой плотности (LDL), содер-жащих холестерин и триглицериды, и липо-протеинов высокой плотности (HDL), неспособных удалять холестерин и другие жиры. Эти процессы приводят к уплот-нению стенки и образованию бляшек.
Слайд 29Свободные Радикалы и атеросклероз
1. повреждение эндотелия
свободные радикалы, вирусы, ксенобиотики, копоненты
табачных смол, глюкоза, гомоцистеин
2. накопление избытка LDL
4. миграция моноцитов и
макрофагов5. секреция цитокинов
6. продукция АФК (О2-; Н2О2, NO) клетками
3. окисление LDL и образование бляшки
Порочный круг при атеросклерозе
7. Освобождение металлов из церулоплазмина и гемопротеинов
Слайд 30Свободные Радикалы и диабет
Диабет (Diabetes mellitus)
заболевание, характеризующееся высоким уровнем глюкозы
в крови и в моче, а также целым комплексом полиурия,
полидипсия, полифагия и т.н. «сосудистыми симптомами» (нарушение зрения)Классификация диабета:
1 типа - заболевание, связанное с неспособностью поджелудочной железы продуцировать инсулин
2 типа - заболевание, связанное с неспособностью клеток и тканей организма использовать инсулин
диабет беременных – может предшествовать диабету 2 типа. Часто проходит после родов.
У животных, у которых развивается спонтанный диабет, применение антиоксидантов (токоферола, СОД, десферриоксамина) ослабляет симптоматику и отдаляет появление симптомов болезни. При диабете оксидативный стресс является медиатором многих явлений.
Слайд 31Свободные Радикалы и диабет
Диабет
повышенное содержание глюкозы в плазме
1. избыточный синтез
NADH
2. усиленная работа комплекса I митохондрий и продукция им О2-
4.
нарушение функций митохондрий за счет АФК3. окисление митохондриальных липидов
5. превращение лактат дегидрогеназы в NADH-оксидазу и продукция ею О2-
6. подавление активности тиоредоксин редуктазной системы
Слайд 32СР и Острый Респираторный Дистресс Синдром
ОРДС
Определяется как синдром острой
интенсивной гипоксии, которая не купируется подачей кислорода и вызывается отеком
легких. Может быть следствием геморрагического или эндотоксического шока.1. разрушение тканей
2. миграция и активация фагоцитов
3. продукция радикалов и цитокинов
4. активация системы комплемента
Это состояние частично снимается СОД
Слайд 33СР и трансплантация и хранение органов
при трансплантации и хранении органов
основным механизмом повреждения тканей является механизм гипоксии-реоксигенации
1. Восстановление переносчиков митохондрий
2.
Восстановление кислорода до О2-3. Повреждение мембран митохондрий
4. Разрушение тканей
недостаток кислорода
кислород
Это состояние частично снимается добавками СОД, глутатиона и токоферола
Слайд 34СР и онкологические заболевания
Онкологические заболевания
известные также, как злокачественные новообразования -
группа заболеваний, характеризующихся неконтролируемым размножением и ростом клеток и пронизывающих
окружающие тканиПовреждение ДНК
Активные формы кислорода
Индукция ПОЛ
Активация канцерогенов
Инактивация репарации ДНК
Редокс регуляция транскрипционных факторов
Стимуляция деления и роста, подавление апоптоза
Слайд 35СР и онкологические заболевания
Повреждения ДНК:
Химические изменения в пуриновых и пиримидиновых
основаниях, сахарах, хроматине
Конформационные изменения в пуриновых и пиримидиновых основаниях, хроматине
Увеличение
мутагенностиНеверное образование Н связей
Остановка репликации
Неверная репликация
Увеличение числа мутаций
Злокачественное перерождение
Слайд 36Апоптоз
Повреждение митохондрий
Некроз
Снижение функций
Повреждение белков
Повреждение НК
Перекисное окисление
липидов
Увеличение продукции
радикалов
Снижение синтеза АТФ
Изменение клеточного
состава
Свободные
радикалы
Слайд 38ГЕРОНТОЛОГИЯ (от греч. geron, род. п. gerontos — старик и
...логия) – наука, изучающая старение живых организмов.
Термин “геронтология” впервые ввел
И.И. Мечников в 1903 г. и он означает научное изучение
процесса старения.
Мечников
Илья Ильич
(1845-1916)
Мечников считал, что старость и смерть наступают у человека преждевременно из-за микробов кишечной флоры, отравляющих организм своими токсинами.
Он полагал, что старость можно лечить, как и всякую болезнь режимом питания и гигиеническими средствами.
Аутоинтоксикация –самоотравление гнилостными бактериями, паразитирующими в наших толстых кишках. И Мечников решил бороться с ними с помощью молочнокислых бактерий, которые вырабатывают молочную кислоту и изгоняют диких, ядовитых бактерий. 20 с лишним лет Мечников жил, строго, следуя предписаниям своей новой теории. Он не пил алкогольных напитков и не курил, хлеб ему приносили в особых стерилизованных бумажных пакетиках, предохраняющих от загрязнения «дикими» бактериями. Умер он на 71 году жизни.
Слайд 39Нобелевская премия по физиологии и медицине за 1908 год
Илья Ильич
Мечников,
Институт Пастера, Париж, Франция
Пауль Эрлих,
Бад Хомбург, Германия
вручена за
«... исследования клеточной и гуморальной природы иммунитета»
Слайд 40Основоположник геронтологии И.И. Мечников предполагал, что в основе старения лежат
токсины, вырабатываемые бактериями нашего организма. Гипотеза Мечникова трансформировалась в 20-ом
веке в митохондриальную теорию старения, предполагающую, что старение во многом обусловлено активными формами кислорода (АФК), вырабатываемыми митохондриями, которые произошли от симбиотических бактерий, поселившихся в эукариотических клеткахhttp://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/2k2endosymb.html
Слайд 41ДНК митохондрий
кольцевая,
в 100 тысяч
раз меньшая, чем
ядерная.
Митохондрии
взрослого человека среднего роста и веса перекачивают через свои мембраны
около 500 г ионов водорода в день, образуя мембранный потенциал. За это же время Н+-АТФ-синтаза производит около 40 кг АТФ из АДФ и фосфата, а использующие АТФ процессы гидролизуют всю массу АТФ назад в АДФ и фосфат.
Слайд 42Свободнорадикальная теория старения
Дэнем Харман, основатель свободно-радикальной теории старения
Согласно этой теории
в качестве главной причины старения рассматривается повреждение свободными радикалами кислорода
основных молекулярных структур клетки: липидов, белков и нуклеиновых кислот.Предположение о том, что возрастные изменения – результат накопления повреждений, вызываемых свободными радикалами, исходно базировалась на сходстве проявлений лучевого поражения и естественного старения.
Harman, D. "Aging: a theory
based on free radical and radiation
chemistry" J Gerontol. 1956,11: 298-300.
Предшественники и коллеги: Gershman, R., Gilbert, D.L., Nye, S.W.
and Dwyer, P. (1954) Oxygen poisoning and X-irradiation: a mechanism in common. Science 119, 623-626.
Слайд 43Увеличение средней продолжительности жизни при кормлении антиоксидантами
- антиоксидант
+ антиоксидант
100%
50%
+ облучение
Слайд 44 обнаружение в клетках всех аэробных организмов источников супероксидных анион-радикалов
кислорода и ферментов, защищающих субклеточные структуры от этих радикалов ;
выяснение роли митохондрий в генерации супероксид анион-радикалов кислорода ;изучение механизмов и последствий ПОЛ, свободнорадикального повреждения белков и нуклеиновых кислот;
доказательство участия свободных радикалов в мутагенезе и патогенезе болезней, характерных для людей пожилого и старческого возраста;
применение геропротекторов, созданных на основе естественных и синтетических антиоксидантов
Основные вехи в развитии
свободнорадикальной теории старения:
Слайд 45Связь окислительного стресса и мутаций мтДНК со смертью клеток и
старением тканей
Образование
радикалов
Дефектный
транспорт
электронов
Синтез
дефектных
белков
Мутации (делеции)
мтДНК
Изменение
клеточного состава
Дефицит энергии
(АТФ)
Апоптоз
Некроз
Антиоксиданты
Оксидативный стресс
1
8
7
6
5
4
3
2
G. Lenaz , 1998, BBA,
1366: 53-67
Слайд 46«Самонаводящиеся» митохондриальные
антиоксиданты
(«selectively targeting bioactive molecules to mitochondria»
- избирательно
направленные на митохондрии
биоактивные молекулы)
Dr. Mike Murphy
Cambridge
Liberman E.A., Topali
V.P., Tsofina L.M., Jasaitis A.A. and Skulachev V.P.(1969), Nature (London) 222, 1076–1078 +
АО
Слайд 47Murphy M.P. Investigating mitochondrial radical production using targeted probes. Biochemical
Society Transactions (2004), v. 32, part 6, 1011-1014.
Идея Мэрфи состояла
в том, чтобы соединить такие проникающие ионы с антиоксидантами, что позволяло резко увеличить концентрацию антиоксидантов именно в митохондриях, основном генераторе свободных радикалов.
Согласно расчётам при разности потенциале – 150 ÷ -180 мВ концентрация антиоксиданта внутри
митохондрий возрастает в сотни раз по сравнению с соответствующей
концентрацией вещества в среде
Слайд 48В институте физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского академиком РАН В.П.Скулачёвым
были синтезированы похожие вещества, которые оказались еще более эффективным антиоксидантом,
чем у МэрфиВ.П.Скулачёв
радикал трифенилфосфония работает как «локомотив», быстро проникая внутрь митохондрий
катион пласто-хинолил-децил-трифенил-фосфония (он же SkQ1 ион) – митохондриально-адресованного антиоксиданта
Слайд 49Схема митоптоза
Если поврежденных митохондрий очень много, то митоптоз переходит в
апоптоз (запрограммированную гибель клеток)
В.П. Скулачев, А.В. Богачев, Ф.О. Каспаринский Мембранная
биоэнергетика. Изд. МГУ 2010
Слайд 51МИТОХОНДРИАЛЬНАЯ ТЕОРИЯ СТАРЕНИЯ 1990-2010 гг.
Выведение линий мышей с увеличенной экспрессией
антиоксидантных ферментов (каталазы) увеличивало продолжительность жизни.
Но в отношении других антиоксидантных
ферментов не было получено таких отчётливых результатов, что требует дальнейших исследований ведущей роли свободных радикалов в старении 
