Задача №8 «Сурвивин»


Задача №8 «Сурвивин»

Формулировка задачи: Отважные ученые из Института химии создали уникальный лекарственный препарат, который при попадании в организм человека или других млекопитающих полностью предотвращает гибель его клеток. Какие физиологические и биохимические изменения в организме могут быть следствием приема препарата «Сурвивин»? Спрогнозируйте побочные эффекты этого препарата.


Задача №8 «Сурвивин»

Решение предоставил Ердяков Алексей
Команда «Veni! Vidi! Vici!» (Вятская гуманитарная гимназия, г. Киров)

Представленный в задаче препарат «сурвивин» избавляет клетки от гибели, а значит, полностью препятствует механизмам апоптоза. Препарат является не чем иным, как лекарством от старости. Но при этом препарат еще является и лекарством от жизни. Попытаемся объяснить почему.

Апоптоз – это форма запрограммированной гибели клетки, которая характеризуется уменьшением размера клетки, конденсацией и фрагментацией хроматина, уплотнением цитоплазматической мембраны без выхода содержимого клетки в окружающую тканевую среду. Программированная гибель – это активная форма гибели клетки, являющаяся результатом реализации ее генетической программы или ответом на внешние факторы, требующая затрат энергии и синтеза макромолекул.

Апоптоз обычно противопоставляется другой форме гибели клеток – некрозу, который развивается при воздействии внешних по отношению к клетке повреждающих агентов и неадекватных условий среды (гипоосмия, крайние значения рН, гипертермия, механические воздействия, действие повреждающих мембрану агентов, формирование пор в мембране с участием факторов комплемента) и проявляется набуханием клетки и разрывом мембраны вследствие чего содержимое клетки выходит в тканевую среду.

Гибель клеток по механизму апоптоза рассматривается как условие нормального существования организма. Роль процессов апоптоза в жизнедеятельности организмов:

·        поддержание численности клеток в популяции на заданном уровне;

·        обеспечение правильного соотношения численности клеток различных типов;

·        участие в развитии организма, определения его формы и частей;

·        удаление генетически дефектных клеток (в т.ч. клональная селекция лимфоцитов).

Вывод: апоптоз может быть вызван действием разнообразных внешних агентов, и от его осуществления зависят многие важные процессы, реализуемые на уровне организма. Из этого следует неизбежность существования патологий, связанных с нарушениями нормального протекания апоптоза, а так же его регуляции.

Показания к применению препарата «Сурвивин» (положительные аспекты):

·        резкое уменьшение количества нейронов – причина болезни Альцгеймера, паркинсонизма и некоторых других заболеваний. Их патологические эффекты можно сгладить, блокируя процесс апоптоза в нервной ткани;

·        заражение ВИЧ приводит к разрушению клеток иммунной и нервной систем апоптозом. Выключение апоптоза поможет облегчить течение этой болезни;

·        при инфаркте миокарда, инсульте образуется некротический очаг. Однако апоптоз развивается и при умеренном повреждении клетки, в результате чего ткани вокруг некротического очага инфаркта начинают умирать по механизму апоптоза. При отсутствии апоптоза можно избежать смерти клеток, не получивших необратимых повреждений, и тем самым сильно уменьшить очаг инфаркта или инсульта.

Патологические эффекты, обусловленные нарушением процессов апоптоза – побочное действие препарата «Сурвивин»:

Нарушения регуляции и протекания апоптоза должны отразиться на процессах морфогенеза, элиминации клеток с генетическими поломками, становлении аутотолерантности, а это проявится в форме разного рода дефектов развития, активизации аутоиммунных процессов и появлении злокачественных опухолей.

1.      Введение «Сурвивина» в эмбрион или в организм будущей матери, может привести к различным нарушениям гисто- и органогенеза (отсутствие регрессии частей эмбриональных зачатков, нарушение образования трубчатых органов).

2.      Блокировка апоптоза стареющих клеток в зрелых тканях. Старение клеток, независимо от скорости, с которой оно происходит, в физиологических условиях завершается апоптозом. Развитие апоптоза индуцируется вследствие накопления генетических ошибок и снижения чувствительности клетки к стимулирующим ростовым факторам.

3.      Блокировка апоптоза при инволюции зрелых тканей. Отсутствие редукции гормонально-зависимых органов после прекращения гормональной стимуляции – органы не редуцируются, но и не выполняют свою функцию (пример – инволюция молочной железы при окончании лактационного периода).

4.      Проблемы иммунной системы. По механизму апоптоза гибнет большая часть лимфоцитов, не прошедших селекцию, т. е. располагающих набором рецепторов, непригодных для осуществления иммунных функций. С одной стороны нарушение апоптоза приведет к неспособности иммунной системы справляться с различными заболеваниями, а с другой приведет к ее повышенной реактивности к собственным тканям организма и развития аутоимунных процессов.

5.      Угнетение апоптоза – причина канцерогенеза. В опухолевых клетках инактивированы многие регуляторные факторы (например, инактивация индуктора апоптоза белка p53 или усиленная экспрессия гена bcl-2, чей продукт блокирует апоптоз).

Таким образом, лекарство «Сурвивин» хоть и может как-то положительно повлиять на организм человека, но тем не менее имеет очень много побочных эффектов, оказывающихся впоследствии смертельными. Поэтому прием препарата, блокирующего гибель клеток, категорически запрещен.




Задача №8 «Сурвивин»

Решение предоставил Пашнин Евгений
Команда «Отбой» (МОУ СОШ № 37, г. Череповец)

Смерть клеток подразделяется на запрограммированную клеточную смерть (PCDprogrammed cell death) и некроз. PCD в свою очередь, подразделяется на апоптоз и аутофагию. В решении задачи мы рассматриваем только влияние препарата на PCD, поскольку полная остановка процесса некроза каким-либо препаратом сомнительна. К тому же, в условии не указано, на каком уровне развития организма должен действовать препарат. Рассмотрим влияние не на весь организм, а по отдельности на разные ткани и органы и на разных этапах их развития.

Прежде всего, необходимо проанализировать те функции в организме, которые осуществляются посредством гибели клеток. Представим себе последствия применения препарата «Сурвивин».

·        Неконтролируемый рост количества раковых клеток. Поскольку апоптоз не осуществляется, эти клетки очень активно делятся, в итоге должны образоваться многочисленные метастазы. Это одно из самых негативных последствий.

·        Неконтролируемый рост эпителиев (особенно ороговевающего, т. к. за процессы ороговевания отвечает апоптоз), вероятное заполнение полых органов.

·        Нарушение функционирования желез внешней секреции, обладающих голокринным типом секреции, поскольку секреция осуществляется путем разрушения клеток железы.

·        Сохранение в течение эмбрионального развития жаберных щелей, перепонок, особых связей нейронов, других структур и органов, которые обычно исчезают к моменту рождения.

·        Нарушение фагоцитарного и специфического иммунитета, поскольку основным его эффектом является гибель клеток по механизму апоптоза.

Однако, что произойдет с организмом в целом, спрогнозировать сложно. К тому же нельзя полностью согласиться с возможностью влияния препарата на все клетки, так как неизвестно какой природы «Сурвивин» должен быть (белок, липид или др.). Остановив все процессы гибели клеток, даже некроз, нельзя добиться бессмертия организма.

Вывод: препарат, предотвращающий клеточную смерть, может привести к смерти всего организма.