Эндоцитоз что это такое
Эндоцитоз
Эндоцито́з (англ. endocytosis ) — процесс захвата (интернализации) внешнего материала клеткой, осуществляемый путём образования мембранных везикул. В результате эндоцитоза клетка получает для своей жизнедеятельности гидрофильный материал, который иначе не проникает через липидный бислой клеточной мембраны. Различают фагоцитоз, пиноцитоз и рецептор-опосредованный эндоцитоз. Термин был предложен в 1963 году бельгийским цитологом Кристианом де Дювом для описания множества процессов интернализации, развившихся в клетке млекопитающих. [1]
Содержание
Распространенность
См. также
Примечания
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Эндоцитоз» в других словарях:
эндоцитоз — эндоцитоз … Орфографический словарь-справочник
ЭНДОЦИТОЗ — ЭНДОЦИТОЗ, в биологии процесс проникновения различных веществ в КЛЕТКУ. Когда МЕМБРАНА клетки вступает в контакт с питательным веществом, часть цитоплазмы окружает вещество, и в стенке клетки образуется углубление. Пища оказывается захваченной и… … Научно-технический энциклопедический словарь
Эндоцитоз — один из способов проникновения вируса в цитоплазму клетки хозяина Прикрепленные к рецептору клетки вирионы сначала накапливаются в инвагинациях мембраны, к рые отпочковываются от мембраны, образуя эндосомы. В последующем вирусная мембрана… … Словарь микробиологии
ЭНДОЦИТОЗ — (от эндо. и греч. kytos вместилище, здесь клетка), процесс активного поступления веществ (твердых или жидких) из внешней среды внутрь клетки. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии.… … Экологический словарь
эндоцитоз — Процесс транспорта веществ внутрь клетки [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN endocytosis … Справочник технического переводчика
эндоцитоз — Термин эндоцитоз Термин на английском endocytosis Синонимы Аббревиатуры Связанные термины доставка генов, биологическая мембрана, биологические моторы, клетка, липосома, многофункциональные наночастицы в медицине, нанокапсула, нанокапсулирование … Энциклопедический словарь нанотехнологий
эндоцитоз — endocytosis эндоцитоз. Процесс захвата клеткой твердых частиц или живых клеток (фагоцитоз
), капелек жидкости (пиноцитоз
) или специфических макромолекул (Э., опосредованный мембранными клеточными… … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз — Рецепторно опосредованный эндоцитоз эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта лигандами (от лат. ligare … … Википедия
Рецептор-опосредованный эндоцитоз — Рецепторно опосредованный эндоцитоз эндоцитоз, при котором мембранные рецепторы связываются с молекулами поглощаемого вещества, или молекулами, находящимися на поверхности фагоцитируемого объекта лигандами (от лат. ligare связывать). В… … Википедия
Эндоцитоз что это такое
Эндоцитоз и экзоцитоз — это два активных процесса, посредством которых различные материалы транспортируются через мембрану либо в клетки (эндоцитоз), либо из клеток (экзоцитоз).
При эндоцитозе плазматическая мембрана образует впячивания или выросты, которые затем, отшнуровываясь, превращаются в пузырьки или вакуоли. Различают два типа эндоцитоза.
1. Фагоцитоз («поедание») — поглощение клетками твердых частиц. Специализированные клетки, осуществляющие фагоцитоз, называются фагоцитами; эту функцию выполняют, например, некоторые виды лейкоцитов, поглощающие бактерии. Мембранный мешочек, обволакивающий поглощаемую частицу, называют фагоцитозной вакуолью.
2. Пиноцитоз («питье») — поглощение клеткой жидкого материала. Пузырьки, которые при этом образуются, часто бывают очень мелкими. В таком случае говорят о микропиноцитозе и пузырьки называют микропиноцитозными. Яйцеклетки человека именно таким способом поглощают питательные вещества из окружающих фолликулярных клеток. В щитовидной железе гормон тироксин запасается в форме тиреоглобулина в особых полых структурах (фолликулах). Когда возникает потребность в тироксине, фолликулярные клетки поглощают тиреоглобулин путем пиноци-тоза и здесь он превращается в тироксин, который затем поступает в кровь. Пиноцитоз характерен для очень многих клеток, как животных, так и растительных.
Экзоцитоз — процесс обратный эндоцитозу. Таким способом различные материалы выводятся из клеток: из пищеварительных вакуолей удаляются оставшиеся непереваренными плотные частицы, а из секретарных клеток путем «пиноцитоза наоборот» выводится их секрет. Именно так секретируются в частности ферменты поджелудочной железы. В растительных клетках путем экзоцитоза экспортируются материалы, необходимые для построения клеточных стенок.
Эндоцитоз и экзоцитоз.
Ядро клетки
Ядра имеются во всех эукариотических клетках, за исключением зрелых члеников ситовидных трубок флоэмы и зрелых эритроцитов млекопитающих. У некоторых протестов, в частности у Paramecium, имеется два ядра — микронуклеус и макронуклеус. Однако, как правило, клетки содержат только одно ядро. При рассмотрении клеток с помощью светового микроскопа ядра сразу бросаются в глаза, потому что из всех клеточных органелл они самые крупные. По этой же причине именно они были описаны первыми среди клеточных структур в ранних исследованиях микроскопистов. Диаметр ядер обычно равен приблизительно 10 мкм.
Ядро необходимо для жизни клетки, поскольку именно оно регулирует всю ее активность. Связано это с тем, что ядро несет в себе генетическую (наследственную) информацию, заключенную в ДНК. ДНК обладает способностью к репликации, причем ее репликация предшествует делению ядра, так что дочерние ядра также получают ДНК. Деление ядра в свою очередь предшествует клеточному делению, благодаря чему и у всех дочерних клеток имеются ядра. Ядро окружено ядерной оболочкой и содержит хроматин, а также одно или несколько ядрышек.
Особенности и основные типы эндоцитоза
Эндоцитоз – процесс, с помощью которого происходит перемещение веществ в клетку. Существует три основных типа эндоцитоза: фагоцитоз, пиноцитоз и рецепторно-опосредованный эндоцитоз.
Фагоцитоз
При фагоцитозе плазматическая мембрана клетки окружает макромолекулу или даже целую клетку из внеклеточной среды, образуя фагосому. Новообразованная фагосома затем сливается с лизосомой, гидролитические ферменты которой переваривают, содержащиеся внутри частицы.
Пиноцитоз
При пиноцитозе или «клеточном питье» клетка поглощает капли жидкости, зажимая и образуя везикулы, которые меньше фагосом, формирующихся при фагоцитозе. Подобно фагоцитозу, пиноцитоз представляет собой неспецифический процесс, при котором клетка принимает внутрь необходимые растворенные вещества и жидкость.
Рецепторно-опосредованный эндоцитоз
В отличие от фагоцитоза и пиноцитоза, рецепторно-опосредованный эндоцитоз является чрезвычайно избирательным процессом импорта веществ в клетку. Эта специфичность опосредуется рецепторными белками, расположенными на участках клеточной мембраны, называемых ямками, которые покрыты клатрином.
При рецепторно-опосредованном эндоцитозе клетка принимает внеклеточную молекулу, только если она связывается с ее специфическим рецепторным белком на поверхности клетки. После связывания, ямка на которой расположен рецепторный белок сжимается, образуя покрытый клатрином везикул. Подобно пищеварительному процессу в неспецифическом фагоцитозе, этот покрытый везикул сливается с лизосомой, чтобы переварить поглощенный материал и высвободить его в цитозоль.
Клетки млекопитающих используют рецепторно-опосредованный эндоцитоз для приема холестерина. Холестерин в крови обычно содержится в липид-белковых комплексах, называемых липопротеинами низкой плотности (ЛПНП). ЛПНП связываются с конкретными рецепторными белками на поверхности клеток, тем самым вызывая их поглощение с помощью рецепторно-опосредованного эндоцитоза.
Доставка лекарственных препаратов на основе рецептор-опосредованного эндоцитоза
Доставка лекарственных препаратов на основе рецептор-опосредованного эндоцитоза
Олигомеризация молекул клатрина, участвующих в процессе активного эндоцитоза
Автор
Редакторы
В статье рассмотрены различные виды рецептор-опосредованного эндоцитоза и стратегии по доставке лекарств внутрь клетки.
Внедрение нового лекарственного соединения в клиническую практику определяется двумя основными факторами — эффективностью его действия на ту или иную клеточную мишень и сохранением высокого уровня активности при использовании in vivo. Зачастую при разработке нового препарата вопросам его доставки к мишени уделяют неоправданно мало внимания. В то же время понятно, что никого не заинтересует лекарство, которое будет обладать изумительной активностью in vitro, однако при этом, например, не будет проникать через гематоэнцефалический барьер или же обладать низкой специфичностью. Тем не менее, современные знания о механизмах внутриклеточного транспорта и молекулярной организации клеточной поверхности позволяют разрабатывать новые эффективные технологии направленной доставки лекарств. Использование таких подходов позволяет увеличить специфичность действия препаратов и тем самым снизить их токсичность, а также уменьшить действующие концентрации. Особое значение эффективная внутриклеточная доставка приобретает при терапии онкологических заболеваний. Низкая избирательность действия, а также первичная и приобретенная в процессе лечения резистентность опухолевых клеток к химиопрепаратам — являются одними из главных причин, существенно ограничивающих эффективность противоопухолевой химиотерапии. Повышение селективности химиопрепаратов может быть достигнуто посредством их направленного транспорта к клеткам-мишеням с помощью различных белковых векторов, которые позволяют доставлять химиопрепараты, а также другие активные соединения внутрь клетки в результате рецептор-опосредованного эндоцитоза. Далее мы поговорим о различных современных стратегиях доставки лекарств, основанных на этом механизме.
Рецептор-опосредованный эндоцитоз
Рисунок 1. Этапы эндоцитоза, опосредованного рецепторами. 1. Связывание лиганда с рецептором. 2. Формирование окаймленной ямки. 3. Образование клатриновой везикулы. 4–6. Внутриклеточная утилизация.
Способность клетки поглощать различные макромолекулы и частицы в результате инвагинации плазматической мембраны называется эндоцитозом. Существует два основных пути такого транспорта. Жидкофазный (конститутивный) эндоцитоз — это неизбирательный процесс, при котором концентрация веществ, поглощаемых в составе везикул, соответствует концентрации веществ во внеклеточной жидкости. Такие везикулы образуются чрезвычайно активно. Расходуемая на везикулы мембрана быстро восстанавливается. Опосредуемый рецепторами эндоцитоз (рис. 1) представляет собой избирательный концентрирующий механизм, позволяющий клеткам захватывать большие количества специфических лигандов без поглощения соответственно большего объема внеклеточной жидкости. При этом поглощаются макромолекулы, для которых на плазмалемме существует ограниченное число связывающих участков. Эти рецепторы, обладают высоким сродством к определенным веществам. Они выборочно поглощают их из среды клетки и концентрируют. При этом жидкости и растворенные в ней посторонние, несвязывающиеся с рецепторами молекулы, почти не поглощаются. Так обеспечивается эффективное поступление специфических молекул в клетку. Везикулы, образующиеся при таком эндоцитозе, формируются в месте инвагинаций плазмалеммы, покрытых с цитоплазматической стороны волокнистым материалом — мембранным белком клатрином. Предварительно на мембране образуются окаймленные клатрином ямки, которые могут занимать до 2% поверхности некоторых клеток. С помощью окаймленных ямок, в которых располагаются соответствующие рецепторы, интернализуются ряд веществ, например, липопротеины низкой плотности, факторы роста, гормоны и пр. [1].
Стратегии внутриклеточной доставки лекарств
Использование белковых векторов, специфичных к клеточным рецепторам
Рисунок 2. Структура конъюгата
В разработке противораковых препаратов широкое распространение получил подход с использованием гибридных конструкций типа белковый вектор + химиопрепарат, ковалентно связанных друг с другом (далее конъюгат, рис. 2.). Избирательность действия конъюгатов достигается либо за счет наличия на поверхности опухолевых клеток специфических рецепторов, «узнаваемых» векторным белком или антителом, либо за счет значительно более высокого уровня рецепторов векторного белка на поверхности опухолевых клеток по сравнению с нормальными. В ряде работ опубликованы данные об успешном применении цитотоксических конъюгатов, созданных на основе цитотоксических антибиотиков и векторных молекул, осуществляющих направленную доставку антибиотика в опухолевые клетки или эндотелиальные клетки сосудов опухоли [2]. В качестве векторов активно используют онкофетальные белки, трансферрин, моноклональные антитела к специфическим опухолевым антигенам, гормоноподобные пептиды (см. далее).
Конъюгация препарата с белковым вектором может быть осуществлена несколькими способами: с помощью химической сшивки (в простейшем случае — дисульфидная или тиоэфирная связь) полиэтиленгликолевого (PEG) или полипептидного линкера, авидин–биотин технологии. В любом случае, способ конъюгации должен удовлетворять двум основным критериям: высокий выход реакции и возможность внутриклеточного расщепления. Структура линкерного фрагмента может не подразумевать его клеточное расщепления, при этом «независимость» препарата от вектора обеспечивается значительной длиной линкера. В этом случае обычно используют PEG, масса которого может достигать 2–3 кДа [3].
В качестве противоопухолевых препаратов обычно используют цитотоксические антибиотики (например, интеркаляты в ДНК, такие как doxorubicin), индукторы апоптоза (напр. camptothecin) и др.
Таким образом, специфичность действия конъюгата будет определяться, прежде всего, структурой и типом белкового вектора, которые мы будем обсуждать далее.
Трансферрин–трансфериновый рецептор
Поскольку ионы Fe 3+ нерастворимы, а Fe 2+ обладают токсичностью, транспорта железа (Fe 3+ ) в организме осуществляется в комплексе с глобулиновым белком — трансферрином (Trf). Транспорт железа в клетку происходит в результате эндоцитоза, опосредованного взаимодействием Trf со своим рецептором (TfrR) [4]. Трансферрин широко используется как белковый вектор для направленной доставки противораковых препаратов белков и генов опухолевой клетки, которая характеризуется повышенным уровнем экспрессии TfrR. Tfr-специфичная внутриклеточная доставка достигается конъюгацией данного вектор с рядом противоопухолевых препаратов (doxorubicin, daunorubicin) и белковых токсинов (СRM107, ricin) [5]. Использование таких конструкций позволяет существенно снизить токсичность химиотерапии, а также противостоять механизмам приобретенной резистентности раковых клеток.
Гормоны и их рецепторы
В качестве векторов не менее эффективно могут быть использованы пептидные гормоны, имеющие на поверхности клеток специфические к ним рецепторы. В частности установлено, что для рецепторов десятичленного пептида гонадолиберина (LHRH) наблюдается повышенная экспрессия в опухолевых клетках при развитии рака молочной железы, яичников и простаты [6], [7]. Поэтому LHRH может быть использован для направленной доставки лекарств к таким злокачественным образованиям. Так, для конъюгата, состоящего из LHRH, PEG и camptothecin’а была показана хорошая противоопухолевая активность на мышах. Данная конструкция была не токсична, и при этом не наблюдалось существенного физиологического эффекта на репродуктивные функции испытуемых животных, связанного с повышением концентрации LHRH [6].
Онкофетальные белки
Наиболее изученным представителем данного класса является α-фетопротеин (α-FP). Это гликопрпотеин (69 кДа), близкий по структуре к сывороточному альбумину человека. α-FP появляется в развивающемся эмбрионе млекопитающих и полностью исчезает из крови сразу после рождения. Однако он может появляться в крови взрослых особей при развитии рака печени и репродуктивных органов. α-FP в крови способен связывать различные компоненты сыворотки, включая жирные кислоты, стероиды и пр., а также обладает сродством к поверхности раковых клеток [8], [9]. Это позволяет также использовать его в качестве вектора. Конъюгирование α-FP с различными цитотоксическими антибиотиками (doxorubicin, carminomycin) позволяют увеличить их противораковую эффективность. В экспериментах in vivo для таких конъюгатов было показано ингибирование опухолевого роста и заметное увеличение продолжительности жизни мышей, подвергаемых терапии [10], [11].
Моноклональные антитела
Наиболее широко в качестве векторов используются моноклональные антитела (mAB) к различным рецепторам на поверхности раковых клеток (TrfR, рецептор фактора роста эпителия (EGFR), CD-рецепторы). Выработка таких mAB лежит в основе действия онковакцин. Кроме того, иногда используют радиомеченные mAB, которые связываются с клеткой и вызывают ее гибель за счет присутствия в их структуре радионуклидов. Также mAB часто конъюгируют с цитотоксическими антибиотиками и другими лекарственными препаратами с помощью различных линкеров (авидин–биотин, PEG и пр.) [12]. Использование конъюгатов на основе mAB к рецепторам часто бывает эффективней, чем использование в качестве векторов естественных лигандов. Так, например, Tfr обладает ограниченной способностью проникать через гематоэнцефалический барьер, что не позволяет использовать его в терапии онкологических заболеваний мозга. В то же время антитела к TfrR беспрепятственно проникают к различным тканям мозга [13].
«Троянские» пептиды
В качестве альтернативы классическим белковым векторам, которые обеспечивают интернализацию конъюгата с помощью рецептор-опосредованного эндоцитоза, можно использовать «троянские» пептиды (или CPP — cell penetrating peptides). Данные пептиды способны доставлять в клетки различные ковалентно пришитые гидрофильные молекулы (ДНК, белки, лекарства) без нарушения целостности плазматической мембраны, что делает их перспективными объектами современной молекулярной медицины. Пенетратин (pAntp), 16-членный фрагмент гомеодоменного белка Антеннопедии из D. melanogaster [14] является типичным и наиболее изученным представителем CPP. Однако, несмотря на колоссальное число работ, посвященных pAntp, механизм его переноса через клеточную мембрану остается до конца не установленным. Известно, что для pAntp возможно как прямое (за счет дестабилизации бислоя) проникновение в клетку, так и посредством эндоцитоза [15]. Возможно, энергозависимый путь проникновения CPP в клетку связан с рафт-опосредованным эндоцитозом [16]. Использование таких пептидов в качестве вектора является перспективным, поскольку гибридные конструкции зачастую обладают гораздо меньшими размерами, по сравнению с описанными выше конъюгатами, и просты в получении. В частности для pAntp с ковалентно пришитым doxrubicin’ом (рис. 3) было показано эффективное подавление опухолевого роста в мозге мышей [17]. При этом pAntp обеспечивал доставку doxrubicin’а через гематоэнцефалический барьер.
Рисунок 3. Структура гибридной конструкции doxorubicin—D-pAnt. Пептид: RQIKIWFQNRRMKWKK (все D-аминокислоты).
Что такое эндоцервикоз у женщин: лечение, симптомы, диагностика
Нарушение строения слизистой в области эндоцервикального канала получило название эндоцервикоз. Заболевание почти всегда протекает бессимптомно, однако опасно серьезными осложнениями. Квалифицированную медицинскую помощь предлагает клиника Dr.AkNer. У нас работают опытные специалисты, есть все необходимое для корректной диагностики и результативной терапии.
О заболевании
Необходимость лечения эндоцервикоза можно осознать только понимая течение заболевания. Патология представляет собой замену цилиндрического эпителия на шейке матки. Изменения происходят на той части шейки, которая выходит во влагалище. При заболевании слизистая замещается эпителием цервикального канала, который не приспособлен к функционированию в данных условиях. Он плохо выдерживает естественную среду влагалища и не предназначен для механического воздействия. Постоянная травматизация эпителия существенно увеличивает риск онкогенных новообразований. Именно поэтому патология требует скорейшего вмешательства специалиста.
Факторы, провоцирующие заболевание
Что такое эндоцервикоз и как лечить – ответы на эти вопросы зависят от причины развития патологии. Среди наиболее частых факторов:
инфекционные заболевания, передающиеся половым путем;
травмы шейки матки после родов, абортов, медицинских манипуляций;
воспалительные процессы женской половой системы;
частая смена половых партнеров;
использование внутриматочной спирали как средства предохранения;
раннее начало половой жизни.
Клинические проявления
За лечением эндоцервикоза шейки матки многие пациентки обращаются уже на серьезных стадиях патологии. Проблема в том, что поначалу заболевание не доставляет никакого дискомфорта, и женщины его просто не замечают. Именно поэтому так важно регулярно планово посещать гинеколога. В 98% случаев проблема идентифицируется на профосмотре.
Среди симптомов патологии:
болевой синдром и тянущие ощущения в нижней части живота;
кровянистые выделения из влагалища в межменструальный период;
кровомазание после полового акта;
выделения гнойного характера;
дискомфорт и зуд во влагалище.
Важно понимать, что нелеченный прогрессирующий эндоцервикоз может перейти в злокачественную опухоль. Поэтому при обнаружении одного или нескольких симптомов необходимо как можно скорее посетить врача.
Диагностика
Лечение эндоцервикоза шейки начинается с комплексного обследования и корректной диагностики. Процедура включает в себя следующие исследования и анализы:
цервикальный соскоб (мазок на онкоцитологию);
мазок на патогенную флору;
мониторинг половых гормонов.
Терапия
В современной гинекологической практике используются методы, направленные на удаление патологического эпителия. Естественное восстановление слизистых ведет к устранению проблемы, а ликвидация пораженного очага предупреждает онкологическое перерождение.
Коагуляцию патологического эпителия выполняют следующими методами.
Криодеструкция. Предполагает воздействие низких температур на аномальный участок. Используется при поверхностных патологиях. Эффективность процедуры достигает 95%. Метод прост, не оставляет рубцов и шрамов, подходит для молодых женщин, планирующих в будущем детей и естественные роды.
Лазерная деструкция. Выполняется с помощью углекислого или гелий-неонового лазера. Эффективность колеблется в диапазоне от 98 до 100%. Благодаря высокой результативности это наиболее распространенный метод лечения.
Химическая коагуляция или медикаментозное лечение эндоцервикоза. На патологический очаг воздействуют фармакологическими средствами, которые вызывают коагуляцию эпителия. Часто применяется совместно с другими методами для повышения эффективности.
Термокоагуляция. Прижигание слизистой под воздействием электрического тока. Результативность колеблется в диапазоне от 75 до 90%. Метод характеризуется рядом осложнений: кровотечение, вероятность развития бесплодия. Его не используют для нерожавших женщин.