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:

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> поддержание численности клеток в популяции на заданном уровне;

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> обеспечение правильного соотношения численности клеток различных типов;

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> участие в развитии организма, определения его формы и частей;

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> 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):

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> резкое уменьшение количества нейронов – причина болезни Альцгеймера, паркинсонизма и некоторых других заболеваний. Их патологические эффекты можно сгладить, блокируя процесс апоптоза в нервной ткани;

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> заражение ВИЧ приводит к разрушению клеток иммунной и нервной систем апоптозом. Выключение апоптоза поможет облегчить течение этой болезни;

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> 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.

<![if !supportLists]> 1.      <![endif]> 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).

<![if !supportLists]> 2.      <![endif]> 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.

<![if !supportLists]> 3.      <![endif]> 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).

<![if !supportLists]> 4.      <![endif]> 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.

<![if !supportLists]> 5.      <![endif]> 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».

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> 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.

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> Неконтролируемый рост эпителиев (особенно ороговевающего, т. к. за процессы ороговевания отвечает апоптоз), вероятное заполнение полых органов.

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> Нарушение функционирования желез внешней секреции, обладающих голокринным типом секреции, поскольку секреция осуществляется путем разрушения клеток железы.

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> Сохранение в течение эмбрионального развития жаберных щелей, перепонок, особых связей нейронов, других структур и органов, которые обычно исчезают к моменту рождения.

<![if !supportLists]> ·        <![endif]> 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.