Маркери апоптозу та клітинної проліферації автореф. Сучасні проблеми науки та освіти. Результати та їх обговорення

Обстежено 45 дітей віком від 3–15 років. Метою дослідження було визначення готовності до апоптозу лімфоцитів та нейтрофілів периферичної крові за допомогою визначення маркерів апоптозу – CD95, CD95L, BSL2. При оцінці апоптозу імунокомпетентних клітин встановлено зниження готовності до програмованої клітинної загибелі лімфоцитів та збільшення нейтрофільних гранулоцитів. Найбільш виражені зміни реєструються у віковій групі 7–15 років із стажем захворювання понад 3 роки. Отримані дані можуть бути ознакою придушення програмованої загибелі аутореактивних лімфоцитів у тканині підшлункової залози, що сприяє пролонгації імунної відповіді. Збільшення частки лейкоцитарних клітин, що експресують CD95L, може сприяти посиленню процесів запрограмованої клітинної загибелі в острівцевих β-клітинах підшлункової залози, інфільтрованих імунокомпетентними клітинами.

апоптоз нейтрофілів

апоптоз лімфоцитів

цукровий діабет 1 типу

1. Пекарьова Є. В. Маркери апоптозу у хворих на цукровий діабет 1 типу в дебюті захворювання / Є. В. Пекарьова та ін. // Цукровий діабет. - 2009. - № 4. - С. 86-89.

2. Пекарьова Є. В. Роль апоптозу в патогенезі цукрового діабету 1 типу / Є. В. Пекарьова, Т. В. Ніконова, О. М. Смирнова // Цукровий діабет. - 2010. - № 1. - С.45-48.

3. Adeghate E. An update on etiology and epidemiology of diabetes mellitus / E. Adeghate, P. Schattner, E. Dunn // Ann NY. Acad Sci, 2006. - Vol. 1084. - P. 1-29.

4. Clinical significance neutrophil apoptosis in peripheral blood patients with type 2 diabetes mellitus / З. Sudo et al. //Lab Hematol. 2007; 13 (3): 108-12 (знижена).

5. Filep J. G. Neutrophil apoptosis: target for enhancing resolution of inflammation / J. G. Filep, E. l. Kebir// J. Cell Biochem. - 2009. - Vol. 108. - P. 1039-1046.

6. Human polymorphonuclear neutrophil responses to Burkholderia pseudomallei in ealthy and diabetic subjects / S. Chanchamroen et al. // Infect Immun. - 2009. - Vol. 77. - P. 456-463 (знижений апоптоз).

7. Impact of Lymphocyte Apoptosis in Diabetes mellitus/K. А. Awadhesh et al. // Asian Journal of Medical Sciences. - 2011. - № 2. - P. 1-6.

8. Inflammation is more persistent in type 1 diabetic mice / D. T. Graves et al. //J. Dent. Res., 2005. - Vol. 84. - P. 324-328.

9. Juliana C. Alves Infections у пацієнтів з diabetes mellitus: Review of pathogenesis / C. Juliana, C. Janine, C. Alves // Indian J. Endocrinol. Metab. - 2012 March. - Supp l1. - № 16. - P. 27-36.

10. Luo H. R. Constitutive neutrophil apoptosis: mechanisms and regulation / H. R Luo, F. Loison // Am. J. Hematol. - 2008. - Vol. 83. - P. 288-295.

Вступ

Цукровий діабет 1 типу (СД1) є полігенним, мультифакторним захворюванням, пов'язаним з утворенням аутоантитіл та аутореактивних Т-лімфоцитів до β-клітин підшлункової залози.

Провідними ланками в патогенезі аутоімунних уражень є дисрегуляція імунітету та програмованої загибелі клітин.

Контрольований апоптоз розглядається сьогодні як головний механізм підтримки оптимального балансу клітин у вогнищі запалення, що обмежує експансію активованих клонів та перешкоджає розвитку аутоімунних реакцій. При виникненні дефекту його реалізації активовані імунні клітини можуть акумулюватися, що веде до виникнення аутоімунних захворювань.

Мета дослідження: вивчення активаційних маркерів апоптозу CD95, CD95L, Bsl2 на лімфоцитах та нейтрофілах периферичної крові при цукровому діабеті 1 типу у дітей.

Матеріал та методи дослідження

Виконано обстеження 45 дітей із цукровим діабетом 1 типу у віці 3-15 років. До групи I увійшли 20 дітей віком 3-6 років (дошкільнята), до групи II – 12 дітей віком 7-15 років (школярі) з тривалістю захворювання менше 3-х років, до групи III – 13 дітей 7-15 років (Школярі) зі стажем захворювання більше 3-х років. Контрольну групу склали 30 здорових дітей 3-6 (15) та 7-15 (15) років. Дослідження здійснено на базі ендокринологічного відділення ДДКБ ім. Г. К. Пилипського м. Ставрополя.

Для оцінки програмованої клітинної загибелі виявляли кількість лімфоцитів і нейтрофілів, що експресують маркери апоптозу. Лімфоцити виділяли на градієнті густини Ficoll-Paque, нейтрофіли - на подвійному градієнті густини Ficoll-Paque та фіколл-урографін (GE Healthcare, Швеція). Суспензію клітин тричі відмивали серед RPMI-1640 (Вектор-Бест, Росія). У культурах лімфоцитів та нейтрофілів оцінювали кількість клітин, що експресують CD95, CD95L, Bsl2 методом проточної цитометрії з використанням моноклональних антитіл (Invitrogen, США).

Для статистичного аналізу даних використовували пакет програм "Primer of Biostat 4,0", Attestat 10.5.1. Для оцінки міжгрупових відмінностей застосовували дисперсійний аналіз повторних вимірів із обчисленням критеріїв Ньюмена – Кейлса, Данна.

Кількісні значення характеризувалися ненормальним розподілом і були представлені у вигляді медіани та інтерквантильного (25 і 75%) розмаху (Me (Q1-Q)). Достовірними вважали відмінності при р<0,05.

Результати та їх обговорення

У роботі було встановлено зменшення кількості лімфоцитів, які експресують Fas-рецептори (CD95) у пацієнтів усіх груп порівняно зі здоровими дітьми (табл. 1). Мінімальні показники відзначені у дітей 7-15 років зі стажем захворювання понад 3 роки (табл. 1).

Таблиця 1

Показники апоптозу лімфоцитів у дітей із цукровим діабетом 1 типу

*- p<0,05 - по сравнению с контрольной группой, **- p<0,05 - по сравнению с группой

При оцінці рівня експресії антиапоптотичних маркерів (Bsl2) виявлено його збільшення на лімфоцитах дітей усіх груп, більш виражене у школярів із тривалістю захворювання понад 3 роки, що також свідчить про порушення Fas-залежного апоптозу у дітей з цукровим діабетом 1 типу, що призводить до уповільнення процесів клітинної смерті аутореактивних форм лімфоцитів.

Отримані нами результати можуть бути непрямою ознакою придушення програмованої загибелі активованих лімфоцитів у тканині підшлункової залози, що сприяє пролонгації імунної відповіді.

Рівень апоптотичної готовності лімфоїдних клітин залежить від тривалості захворювання та зменшується у дітей зі стажем ЦД1 понад 3 роки.

Раніше було показано, що при цукровому діабеті виявляється резистентність лімфоцитів до апоптозу, що, можливо, пояснює характер та тривалість аутоімунної відповіді.

У культурі лімфоцитів дітей, хворих на цукровий діабет, встановлено збільшення відсоткової частки лімфоцитів, що експресують CD95L (табл. 1), порівняно з групою здорових дітей. Найбільш високі показники визначалися у дітей 7-15 років зі стажем захворювання понад 3 роки (табл. 1).

Відомо, що при СД1 острівці підшлункової залози інфільтровані імунними клітинами, що продукують широкий спектр цитокінів, що супроводжується експресією аберантної мембранних рецепторів. Під впливом підвищеної концентрації глюкози та цитокінів β-клітини починають експресувати CD95 на своїй поверхні, практично відсутній у нормі.

Підвищення експресії CD95L на лімфоїдних клітинах можливо обумовлює більш виражений апоптотичний процес у β-клітинах підшлункової залози та їх подальше видалення.

В останні роки показано, що нейтрофільні гранулоцити беруть активну участь у формуванні аутоімунного запалення. Реакція нейтрофілів, спрямована на локалізацію та елімінацію аутоантигенів багато в чому залежить від сили та тривалості антигенного впливу на імунну систему, а також вихідного рівня функціональної активності клітин.

Нами встановлено, що перебіг цукрового діабету у дітей супроводжується збільшенням відсотка нейтрофілів, що експресують маркери апоптозу (CD95), та зменшенням частки клітин, що мають на своїй поверхні антиапоптотичні білки Bsl2 (табл. 2).

Таблиця 2

Показники апоптозу нейтрофілів у дітей із цукровим діабетом 1 типу

*- p<0,05 - по сравнению с контрольной группой, **- p<0,05 - по сравнению с группой III (критерій Ньюмена – Кейлса, критерій Данна).

При порівняльній міжгруповій характеристиці максимальні показники CD95 (p<0,05) и минимальные Bsl2 (p<0,05) отмечены у детей 7-15 лет с длительностью заболевания более 3-х лет.

Виявлено збільшення відсотка поліморфноядерних лейкоцитів, що мають на поверхні CD95L. Найбільш високі показники відзначені у дітей школярів зі стажем захворювання понад 3 роки.

Результати дослідження апоптозу ПМЯЛ при цукровому діабеті, представлені у літературних джерелах, мають суперечливий характер. Існують дані про збільшення швидкості апоптозу нейтрофілів периферичної крові при ЦД1 та ЦД2.

Однак у низці досліджень встановлено зниження апоптозу нейтрофільних гранулоцитів у хворих на ЦД1, особливо в умовах гіперглікемії, що ймовірно ініціює процеси хронічного запалення з пошкодженням тканин, а також привертає до затяжних бактеріальних інфекцій у хворих на цукровий діабет 1 типу.

Отримані нами результати дозволяють вважати, що у хворих на ЦД1 відзначається підвищена схильність ПМЯЛ до апоптозу, що може бути проявом захисної реакції, спрямованої на усунення «надлишку» активних нейтрофілів, формування якого посилює пошкодження тканин.

Збільшення апоптотичного потенціалу нейтрофільних гранулоцитів є відображенням активного залучення ПМЯЛ до імунопатогенезу захворювання.

Підвищення експресії CD95L на нейтрофільних гранулоцитах у хворих на цукровий діабет, ймовірно, може сприяти елімінації не тільки клітин підшлункової залози, а й власних лейкоцитарних клітин.

Таким чином, при оцінці апоптозу імунокомпетентних клітин у дітей, хворих на цукровий діабет 1 типу, встановлено зниження готовності до програмованої клітинної загибелі лімфоцитів та збільшення – поліморфноядерних лейкоцитів.

Найбільш виражені зміни реєструються у віковій групі 7-15 років зі стажем захворювання понад 3 роки. У дітей всіх груп виявлено збільшення частки лейкоцитарних клітин, що експресують на поверхні CD95L.

Відомо, що ПМЯЛ є сполучною ланкою між вродженим та адаптивним імунітетом і виконують чільну роль в антибактеріальному захисті.

Підвищення їх апоптотичної активності може стати причиною низької вікової стійкості дитини, її схильності до інфекційних захворювань.

Зниження кількості лімфоїдних клітин, чутливих до індукції апоптозу, є непрямою ознакою придушення програмованої клітинної загибелі та порушення елімінації активованих форм лімфоцитів.

Висновки

1. У дітей, які страждають на цукровий діабет 1 типу, відзначається зниження готовності до апоптозу лімфоцитів периферичної крові, підвищення - нейтрофілів, що супроводжується зміною експресії CD95 і Bsl2 і залежить від стажу захворювання.

2. Збільшення експресії CD95L на лімфоцитах та нейтрофільних гранулоцитах при ЦД1 може сприяти посиленню процесів запрограмованої клітинної загибелі в острівцевих β-клітинах підшлункової залози, інфільтрованих імунокомпетентними клітинами.

Рецензенти:

Щетинін Є.В., д.м.н., професор, проректор з наукової та інноваційної роботи СтДМУ, завідувач кафедри ДБО ВПО "Ставропольський державний медичний університет" Міністерства охорони здоров'я РФ, м.Ставрополь.

Голубєва М.В., д.м.н., професор, завідувач кафедри дитячих інфекційних хвороб ГБО ВПО "Ставропольський державний медичний університет" Міністерства охорони здоров'я РФ, м.Ставрополь.

Бібліографічне посилання

CAD (caspase activated DNase) на фрагменти розміром, кратним 180-200 нуклеотидів. В результаті апоптозу відбувається утворення апоптичних телець-мембранних везикул, що містять цілісні органели та фрагменти ядерного хроматину. Ці тільця поглинаються сусідніми клітинами або макрофагами внаслідок фагоцитозу. Так як позаклітинний матрикс не уражається клітинними ферментами навіть при великій кількості апоптозних клітин, запалення не спостерігається.

Процес апоптозу є необхідним для фізіологічного регулювання кількості клітин організму, для знищення старих клітин, для формування лімфоцитів, які не є реактивними до своїх антигенів (аутоантигенів), для осіннього опадіння листя рослин, для цитотоксичної дії Т-лімфоцитів кілерів, для ембрі зникнення шкірних перетинок між пальцями у ембріонів птахів) та інших.

Порушення нормального апоптозу клітин призводить до неконтрольованого розмноження клітини та появи пухлини.

1. Значення апоптозу

Апоптоз – невід'ємна частина життєдіяльності більшості багатоклітинних організмів. Особливо важливу роль він відіграє у процесах розвитку. Наприклад кінцівки чотирилапих закладаються як лопатоподібні вирости, а формування пальців відбувається завдяки загибелі клітин між ними. Також підлягають апоптозу більше не потрібні клітини, таким чином, зокрема, руйнується хвіст у пуголовків при метаморфозі. У нервовій тканині хребетних під час ембріонального розвитку більше половини нейронів гинуть шляхом апоптозу відразу після утворення.

Також апоптоз є частиною системи контролю за якістю клітин, він дозволяє руйнувати ті з них, які неправильно розташовані, пошкоджені, нефункціональні або потенційно небезпечні для організму. Прикладом можуть бути і B-лімфоцити, які гинуть, якщо не несуть корисних антиген-специфічних рецепторів або несуть автореактивні. Шляхом апоптозу також вмирає більшість лімфоцитів атківованих при інфекції після його подолання.

У дорослих організмів одночасне регулювання проліферації клітин та апоптозу дозволяє підтримувати стали розміри цілої особини та її окремих органів. Наприклад, після застосування препарату фенобарбітал, що стимулює проліферацію гепатоцитів, у щурів збільшується печінка. Однак відразу після припинення дії цієї речовини всі зайві клітини підлягають апоптозу, в результаті чого розмір печінки повертається до нормального.

Також апоптоз відбувається, коли клітина "відчуває" велику кількість внутрішніх ушкоджень, які вона не може репарувати. Наприклад, у разі пошкодження ДНК клітина може трансформуватися в ракову, щоб цього не сталося вона, за нормальних умов, "кінчає життя самогубством". Також гине шляхом апоптозу велика кількість клітин, інфікованих вірусами.

2. Маркери апоптичних клітин

Маркери апоптозу

Виявлення фрагментації ДНК в апоптичних клітинах методом TUNEL Препарат тканини печінки миші, ядро ​​апоптичної клітини має коричневе забарвлення, оптичну мікроскопію.

Виявлення фрагментації ДНК у апоптичних клітинах за допомогою електрофорезу в агарозному гелі. Зліва: ДНК виділеної з апоптичних клітин - видно "драбинку ДНК"; посередині: маркери; справа: контрольний зразок ДНК із необроблених клітин. Клітинна лінія H4IIE (гепатома щурів), індуктор апоптозу - паракват, візуалізація за допомогою етидій броміду.

Зверху: виявлення конденсації та фрагментації хроматину шляхом зафарбовування флуоресцентним барвником (Hoechst 34580). Посередині: виявлення транслокації фосфадиділсерину у зовнішній листок плазмалемми шляхом зафарбовування анексіном V. Знизу: Мікрофотографія апоптичних клітин у світлому полі. Клітинна лінія - Jurkat, індуктор апоптозу - TRAIL, конфокальноїі світопильна оптична мікроскопія.

Клітини, що гинуть шляхом апоптозу, можна розпізнати за низкою морфологічних ознак. Вони стають меншими і більш щільними (пікноз), округляються і втрачають псевдоподію, в них руйнується цитоскелет, розпадається ядерна мембрана, хроматин конденсується і фрагментується. На поверхні клітин з'являється велика кількість бульбашок, якщо клітини досить великі, то вони розпадаються на оточені мембранами фрагменти – апоптичні тільця.

В апоптичних клітинах окрім морфологічних відбувається також велика кількість біохімічних змін. Зокрема ДНК розрізається спеціальними нуклеазами в лінкерних ділянках між нуклеосомами на фрагменти рівної довжини. Тому при поділі всієї ДНК апоптичної клітини за допомогою електрофорезу можна спостерігати характерну "драбинку". Інший метод виявлення фрагментації ДНК - мітки її вільних кінців за допомогою методу TUNEL ( T erminal deoxynucleotidyl transferase d U TP n ick e nd l abeling ) .

Зміни зазнає також плазматична мембрана апоптичних клітин. За нормальних умов негативно заряджений фосфоліпід фосфатидилсерин міститься тільки в її внутрішньому (поверненому до цитозолю) шарі, проте під час апоптозу він "перескакує" у зовнішній листок. Ця молекула служить сигналом "з'їж мене" для ближніх фагоцитів. Фосфатидилсерін-індуковане поглинання апоптичних клітин, на відміну від інших типів фагоцитозу, не призводить до виділення медіаторів запалення. Описана зміна плазмалемме лежить в основі ще одного методу виявлення клітин, що гинуть шляхом апоптозу - забарвлення анексином V, специфічно зв'язується з фосфатидилсерином.

3. Каспаз – медіатори апоптозу

Клітинні системи, що забезпечують проходження апоптозу, аналогічні у всіх тварин, центральне місце в них посідає сім'я білків каспаз. Каспаз - це протеази, що мають в активному центрі залишок цистеїну, і розрізають свої субстрати за специфічним залишком аспарагінової кислоти (звідси назва: cвід cysteineі aspвід aspartic acid). Каспази синтезуються в клітині у вигляді неактивних прокаспаз, які можуть ставати субстратами для інших, вже активованих каспаз, що ріжуть їх в одному або двох місцях залишку аспартату. Два утворені фрагменти – більший та менший – з'єднуються між собою, формуючи димер, що асоціює з таким самим диммером. Сформований таким чином тетрамер є активною протеазою, що може розрізати білки-субстрати. Крім ділянок, що відповідають більшій та меншій субодиницях, прокаспази іноді також містять інгібіторні продомени, які деградують після відщеплення.

Внаслідок розщеплення та активації одних каспаз іншими формується протеалітичний каскад, який суттєво посилює сигнал та робить апоптоз з певного моменту незворотним процесом. Ті прокаспази, які починають цей каскад, називаються ініціаторним, а їхні субстрати - ефекторними. Після атківації ефекторні каспази можуть розщеплювати інші ефекторні прокаспази або білки-мішені. До мішеней ефекторних каспаз, що руйнуються під час апоптозу, належать зокрема білки ядерної ламіни, розщелення яких призводить до розпаду цієї структури. Також деградує білок, при нормальних умовах пригнічує CAD ендонуклеази, внаслідок цього починається фрагментація ДНК. Розщеплюються каспаз і білки цитоскелета та міжклітинної адгезії, внаслідок чого апоптичні клітини округляються та від'єднуються від сусідніх клітин, і таким чином стають легше мішенню для фагоцитів.

Набір каспаз, необхідний для проходження апоптозу, залежить від типу тканини та шляху, яким активується клітинна смерть. Наприклад, у мишей при "виключенні" гена, що кодують ефекторні каспази-3, апоптоз не відбувається в мозку, проте нормально протікає в інших тканинах.

Гени прокаспаз активні у здорових клітинах, а отже білки необхідні для протікання апоптозу, що постійно присутні, потрібна лише їх активація для запуску клітинного суїциду. До складу ініціаторних прокаспаз входить довгий продомен, що містить CARD ( caspase recruitment domain , Домен залучення каспаз). CARD дозволяє ініціаторним прокаспазам приєднуватися до адаптерних білків утворюючи активаційні комплекси, коли клітина отримує сигнал, що стимулює апоптоз. В активаційних комплексах кілька молекул прокаспаз виявляються безпосередньо поблизу один одного, чого достатньо для переходу в активний стан, після чого вони розрізають один одного.

Два краще вивчені сигнальні шляхи активації каскаду каспаз в клітинах ссавців називаються зовнішнім і внутрішнім (мітохондріальним), кожен з них використовує власні ініціаторні прокаспази.

4. Шляхи активації апоптозу

4.1. Зовнішній шлях

Клітина може отримувати сигнал, що індукує апоптоз, ззовні, наприклад, цитотоксичних лімфоцитів. У такому разі активується так званий зовнішній шлях ( extrinsic pathway), що починається з рецепторів смерті. Рецептори смерті - це трансмембранні білки, що належать до сімейства рецепторів фактора некрозу пухлин (ФНП), наприклад, сам рецептор ФНП і рецептор смерті Fas. Вони формують гомотримери, в яких кожен мономер має позаклітинний ліганд-зв'язковий домен, трансмембранний домен і цитоплазматичний домен смерті, через адаптерні білки залучає та активує прокаспази.

Ліганди рецепторів смерті також гомотримерами. Вони споріднені між собою і належать до сімейства сигнальних молекул фактора некрозу пухлин. Наприклад, цитотоксичні лімфоцити несуть на своїй поверхні ліганди Fas, які можуть приєднуватися до рецепторів смерті Fas на плазмалемі клітин-мішеней. У такому разі внутрішньоклітинні домени цих рецепторів з'єднуються з адаптерним білком ( FADD, Fas-associated death domain ), а ті у свою чергу залучають ініціаторні прокаспази 8 та/або 10. Внаслідок цієї серії подій формується сигнальний комплекс, що індукує смерть, - DISC ( death inducing signaling complex ). Після активації в цьому комплексі ініціаторні каспази розрізають ефекторні прокаспази і запускають апоптичний каскад.

Багато клітин синтезують молекули, певною мірою захищають їхню відмінність від активації зовнішнього шляху апоптозу. Прикладом такого захисту може бути експресія так званих рецепторів-приманок ( decoy receptors), що мають позаклітинні домени зв'язування лігандів, проте не цитоплазматичних доменів сметри, а отже не можуть запускати апоптозу і конкурують із звичайними рецепторами смерті за ліганди. Клітини також можуть продукувати білки, що блокують зовнішній шлях апоптозу, наприклад FLIP, схожий структурою прокаспаз 8 і 10, проте не протеалітичної активності. Він пригнічує зв'язування ініціаторних прокаспаз із комплексом DISC.

4.2. Внутрішній шлях

Апоптосома

Апоптоз також може запускатися зсередини клітини, наприклад, у разі її травмування, пошкодження ДНК, нестачі кисню, поживних речовин або позаклітинних сигналів виживання. У хребетних цей сигнальний шлях називається внутрішнім ( intrinsic pathway) Або мітохондріальною, ключовою подією в ньому є вивільнення певних молекул з міжмембранного простору мітохондрій. До таких молекул зокрема належить цитхром c, що за звичайних умів входити до електронно-транспортної цепочки мітохондрій, проте у цитоплазмі виконує іншу функцію - приєднується до адаптерного білка Apaf ( apoptotic protease activating factor-l ), викликаючи його олігомеризації в колесоподібну семичленну структуру, яка називається апоптосома. Апоптосома приваблює та активує ініціаторну прокаспазу-9, яка потім може активувати ініціаторну прокаспазу.

У деяких клітинах зовнішній шлях апоптозу повинен активувати внутрішній для того, щоб ефективно знищити клітину. Внутрішній шлях суворо регулюється білками сім'ї Bcl-2.

4.2.1. Регуляція внутрішньої дороги білками сім'ї Bcl-2

До сімейства Bcl-2 відносяться еволюційно-консервативні білки, головною функцією яких є регуляція вивільнення цитохрому c та інших молекул з міжмебранного простору мітохондрій. Серед них є про-апоптичні та анти-апоптичні молекули, які можуть взаємодіяти між собою в різних комбінаціях, пригнічуючи один одного, баланс між їхньою активністю та визначати долю клітини.

Зараз відомо близько 20 білків із цієї сім'ї, всі вони містять хоча б один із чотирьох альфа-спіральних доменів гомології Bcl2, званих BH1-4 ( bcl2 homology). Антиапоптичні білки сім'ї Bcl2 містять усі чотири домени, до них відносяться сам Bcl-2, а також Bcl-X L, Bcl-w, Mcl-1 та A1. Проапоптичні білки поділяються на дві групи, члени першої з яких містять три BH-домени (BH1-3), зокрема Bak, Bax і Bok (останній експресується тільки в тканинах репродуктивних органів). Найбільш численною серед родини Bcl-2 є друга група проапоптичних білків, які містять лише домен BH3 (BH3-only), до неї відносяться Bim, Bid, Bad, Bik/Nbk, Bmf, Nix/BNIP3, Hrk, Noxa, Puma.

За нормальних умов (тобто коли клітина не проходить апоптозу) антиапоптичні білки, такі як Bcl-2 та Bcl-X L, зв'язуються з проапоптичними білками BH123 (Bax та Bak) та не дозволяють їм полімеризуватися у зовнішній мембрані мітохондрій утворюючи пори. В результаті дії певного апоптичного стимулу в клітині активуються або починають синтезуватися проапоптичні білки, що містять лише домен BH3. Вони у свою чергу пригнічують антиапоптичні білки, знімаючи пригнічуючу дію на Bak і Bax, або безпосередньо взаємодіють з останніми та сприяють їх олігомеризації та утворенню пір. Внаслідок пермеабілізації зовнішньої мембрани в цитозоль потрапляє цитохром c, а також інші медіатори апоптозу, такі як AIF (англ. apoptosis inducing factor ).

Наприклад, при нестачі сигналів виживання в клітині за посередництвом MAP-кінази JNK активується експресія BH3 білка Bim, що запускає внутрішній шлях апоптозу. У разі пошкодження ДНК відбувається накопичення супресора пухлин p53, який стимулює транскрипцію генів, що кодують BH3 білки Puma та Noxa, які також забезпечують проходження апоптозу. Ще один BH3 білок - Bid забезпечує зв'язок між зовнішнім та внутрішнім шляхами апоптозу. Після активації рецепторів смерті і, як наслідок, каспази-8, остання розрізає Bid з утворенням усіченої форми tBid (truncated Bid), яка переміщається до мітохонрію, де пригнічує Bcl-2.