Лекція n1 Тема :"Предмет та завдання патології клітин. Об’єкти та методи дослідження. Розвиток патологічних дисциплін в Україні



Сторінка2/21
Дата конвертації05.11.2016
Розмір3.01 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21

Завдання патології клітин

Для того, щоб зрозуміти розвиток і сутність хвороби, в першу чергу, необхідно з’ясувати:



Етіологію (від гр. аitia - причина ) – це вчення про причини та умови виникнення і розвитку хвороби. Причинами хвороби є різні патогенні фактори, з них важливим є вплив зовнішнього середовища. Ці чинники можуть призводити до розвитку хвороби безпосередньо, або змінювати внутрішні властивості організму (хромосомні аберації, генні мутації), які, в свою чергу, будучи стійко закріпленими, можуть відігравати провідну роль у розвитку хвороби. Не менш важливе значення у розвитку захворювання відіграють захисні та компенсаторно-пристосувальні (адаптаційних) механізми.

Під впливом найрізноманітніших причин в організмі можуть розвиватися загальні і місцеві зміни, що включають порушення обмінних процесів, ультраструктурні, дистрофічні та некротичні зміни, порушення кровообігу, запалення, компенсаторно-пристосувальні процеси, порушення тканинного росту (пухлини).

Поряд зі структурними змінами, постійно виникають біохімічні і фізіологічні (функціональні), які об’єднуються загальним поняттям – патогенез. Термін патогенез означає вчення про загальні закономірності розвитку та механізми виникнення, перебігу та наслідків хвороби.

Кожна хвороба є стражданням всього організму, незалежно від поширення пошкодження органів і тканин, однак взаємовідносини місцевих і загальних проявів хвороби можуть бути різними. Для отримання правильних свідчень про хворобу необхідно особливо ретельно вивчати місцеві органні ураження, які в основному виявляються найбільш яскраво. Морфологічне вивчення патологічного процесу в динаміці від початку його виникнення до завершення позначається терміном морфогенез.

У більшості випадків недуга закінчується одужанням, цей процес називається саногенезом.

Однак, поряд з цим, хвороба може прийняти хронічний перебіг або закінчитися смертю. Динаміку клінічних, біохімічних і морфологічних змін в процесі вмирання позначають терміном танатогенез (гр. thanatos –смерть)

З філософської точки зору смерть можна розглядати як мить життя, яка зупинилася в розвитку.

Предметом вивчення патології клітин є смерть, зумовлена хворобою, яка настає відносно поволі, минаючи ряд етапів.

Прийнято вважати, що смерть є станом, який викликаний припиненням діяльності життєво важливих органів – ЦНС, серця, легень та нирок.

За причинами смерть поділяється на природну (фізіологічна), насильну і смерть від хвороб.

Процес вмирання не миттєвий, він складається з кількох етапів: преагонія, агонія, клінічна і біологічна смерть. Ці етапи називають термінальними станами.

Смерть організму – це поступово перебігаючий процес, який починається в одному місці і поширюється після цього на весь організм. Провідна роль у цьому процесі належить гіпоксії, тому органи, найбільш чутливі до неї (наприклад, головний мозок) гинуть першими.

У клініці настання смерті визначається з припиненням кровообігу і дихання. Але припинення роботи цих органів свідчить не про смерть, а лише про те, що вона настає, і макроорганізм в цілому знаходиться у стадії вмирання. Цей стан позначений як клінічна смерть.

Поряд з цим можливе раптове, протягом декількох хвилин і навіть менше хвилини, настання смерті, але все ж при достатньо виражених клініко-морфологічних проявах хвороби. В цьому випадку використовують термін нагла (раптова) смерть. Однак, можливе також несподіване настання смерті на тлі видимого клінічного благополуччя і мінімальних або навіть відсутніх морфологічних проявів хвороби. Такий стан зустрічається у дітей грудного віку і його позначають терміном синдром раптової смерті.

Смерть як біологічне поняття (біологічна смерть) є вираженням незворотного припинення життєдіяльності організму. З настанням смерті людина перетворюється в мертве тіло, труп (cadaver).

З юридичної точки зору в більшості країн організм вважається мертвим, коли настає повне і незворотне припинення діяльності мозку. Але при цьому велика кількість клітин і тканин в юридично мертвому організмі залишаються життєздатними протягом деякого часу після смерті. Якщо організм підпадає під вплив гіпотермії, при якій різко знижується потреба в кисні, процес загибелі клітин і тканин може бути значно затриманий. Ці органи і тканини складають головне джерело для трансплантації.

Останнім часом велика увага приділяється вивченню мінливості хвороб (патоморфозу) і хворобам - патологія терапії, які виникають у зв’язку з діяльністю лікаря (ятрогеніям), які в останні десятиріччя збільшуються.



Ятрогенії (гр. iatros - лікар), тобто захворювання та ускладнення, які пов’язані з лікарськими маніпуляціями (медикаментозне лікування, інвазивні методи діагностики, оперативні втручання), досить різноманітні, і в їх основі нерідко лежить помилка лікаря.
Співвідношення понять хвороба, здоров’я, норма
Для того щоб зрозуміти сутність хвороби треба зрозуміти, що таке хвороба, здоров’я та норма.

Існує безліч визначень терміну “хвороба”. Деякі автори стверджують, що це стан, при якому порушується нормальна функція будь-яких органів. Інші вважають, що хвороба – це дуже складна реакція на пошкодження. Обидва визначення правильні. Хвороба є однією з форм життя, при якій порушена життєдіяльність організму під впливом факторів зовнішнього і внутрішнього середовища.


Патогенез різних хвороб
Кожна хвороба починається пошкодженням. Спочатку пошкоджується частина тіла, а пізніше цей процес розповсюджується на весь організм.

Наслідки негативного впливу хвороботворних факторів І.П.Павлов назвав власне патологічними або поломом. Водночас з цим в організмі виникають компенсаторно-пристосувальні реакції, спрямовані на усунення полому і збереження гомеостазу. У хворого на пневмонію у відповідь на пошкоджуючу дію пневмококів підвищується температура тіла, збільшується кількість лейкоцитів, посилюється синтез антитіл. Ці компенсаторно-пристосувальні реакції були названі І.П.Павловим фізіологічними заходами проти хвороби. Отже, хворобу можна розглядати як нерозривну єдність двох начал – руйнівного і захисного.

У результаті структурних і функціональних змін в організмі виникають симптоми захворювання. Дуже важливим є той факт, що структурні зміни виникають раніше виражених клінічних проявів хвороби і зберігаються довше. В свою чергу, важкі функціональні порушення не обов’язково супроводжуються значними видимими структурними пошкодженнями. Найбільш показовим прикладом є холера. При цьому захворюванні, яке забрало життя мільйонів людей, практично не спостерігається ані деструкція кишкового епітелію, ані інвазія в нього збудника Vibrio cholerae. При гістологічному дослідженні не виявляється жодних ознак структурного пошкодження кишкового епітелію. Однак за відсутності лікування половина хворих гине від дегідратації та електролітних розладів, які виникають в результаті профузної діареї. Це відбувається у результаті того, що збудник виділяє токсин, під дією якого посилюється виведення рідини ентероцитами в просвіт кишки.

Інколи морфологічні зміни можуть існувати без будь-яких видимих функціональних порушень. Наприклад, деякі більш доброякісні пухлини можуть не впливати на функціонування органа.

У перебігу хвороби виділяють чотири періоди: латентний, продромальний, період розпалу, період завершення. Ця стадійність помітна при гострих інфекційних захворюваннях.



Латентний період триває від початку дії патогенного фактора до появи перших хворобливих симптомів. Тривалість цього періоду коливається дуже широко. Наприклад: проказа – роки, скарлатина – 2-6 днів, сказ – 1,5 року.

Продромальний період визначається часом від появи перших симптомів до розвитку повної клінічної картини хвороби.

Період розпалу хвороби характеризується наявністю властивих їй симптомів. У хворого на цукровий діабет це гіперглікемія, глюкозурія, поліурія; у хворих на вірусний гепатит – жовтяниця.

Завершення хвороби може бути різним – повне та неповне видужання, рецидив (повторний спалах хвороби), ускладнення (приєднання до хвороби інших патологічних змін, які не пов’язані з даною хворобою; наприклад: у лежачого хворого поява пролежнів), перехід у хронічну форму, смерть.

Здоров’я і хвороба – дві форми життя. Стан здоров’я і стан хвороби можуть багаторазово переходити один в одний .

Вчення про життєдіяльність хворого організму, про виникнення, перебіг і завершення хвороби називається нозологією (від гр. nosos – хвороба).



Хворобою називають всі явні відхилення загального функціонального і анатомічного стану від показників, прийнятих в якості нормальних. Однак, межі між нормою і патологічним станом не завжди чітко позначені. Ці межі варіюють в залежності від різних факторів, таких, як вік, стать, кліматичні чи інші умови.

Для того щоб зрозуміти суть хвороби треба з’ясувати, що таке здоров’я і як співвідносяться поняття здоров’я та норма. Ці терміни близькі за суттю, але не тотожні. Можна бути здоровим за більшістю показників і все ж таки помітно відрізнятися за деякими з них (манерою поведінки, за ростом, тривалістю сну). І навпаки, хворий організм може не мати явних відхилень від загальноприйнятої норми, іноді за розумовими здібностями стояти вище від більшості людей.



Якщо параметри конкретної людини збігаються із середньостатистичними або не виходять за межі фізіологічного діапазону, то таку людину вважають здоровою.

Слід пам’ятати, що поняття норма мінливе, Наприклад, у людей, які проживають на рівні моря, вміст гемоглобіну в крові не перевищує 160 г/л. В осіб, які постійно проживають на висоті 4-5 км, вміст гемоглобіну зростає до 210 г/л (адаптація до кисневого голодування).


ВСЕСВІТНЯ ОРГАНІЗАЦІЯ ОХОРОНИ ЗДОРОВ’Я дає таке визначення (1946):

Здоров’я – це стан повного фізичного, психічного й соціального благополуччя, а не тільки відсутність хвороб або фізичних вад”. Здоровим можна вважати організм, який забезпечує постійність внутрішнього середовища (гомеостаз).


Об’єкти, методи та рівні дослідження
Патологічна анатомія одержує матеріал для дослідження:

  • I. Аутопсія при розтині померлих;

  • II. Операційний матеріал;

  • III. Біопсія - матеріал, взятий для при життєвої діагностики людини;

  • IV. Експериментальний матеріал.




  1. Аутопсія при розтині померлих


Аутопсія (від гр. аutopsia – бачити власними очима або дивитися когось) – це шматочки органів або тканин, які беруть для гістологічних досліджень при розтині померлих. При взятті аутопсії видно не тільки, як далеко зайшли морфологічні зміни, які стали причиною смерті хворого, а й початкові зміни, що виявляються лише при мікроскопічному дослідженні. Це дає можливість вивчати стадії розвитку багатьох захворювань. Органи та тканини, що взяті при розтині померлого, вивчають за допомогою не тільки макроскопічних (метод вивчення біологічних об’єктів шляхом зовнішнього огляду), а й мікроскопічних методів дослідження. При цьому користуються переважно світлооптичним дослідженням у зв’язку з тим, що трупні зміни (аутоліз) обмежують використання більш тонких методів морфологічного аналізу.

При розтині підтверджуються правильність клінічного діагнозу або виявляється діагностична помилка; встановлюються причини смерті, особливості перебігу хвороби, виявляється ефективність використання лікарських препаратів, діагностичних маніпуляцій, розробляється статистика смертності й летальності та ін.

Аутопсія дозволяє пізнавати не тільки хворобу, але і деякі таємниці життя. Недаремно на фронтоні секційного залу Сорбонни в Парижі ще в XIV сторіччі було написано “Тут місце, де смерть дозволяє пізнати життя”.


  1. Операційний матеріал


Операційний матеріал – це видалені органи або їх частини після хірургічних втручань. Цей матеріал дозволяє патогістологу вивчати морфологічні зміни, які виникли на різних стадіях розвитку захворювання, та використовувати найбільш сучасні методи морфологічного дослідження (імуноцито- та гістохімію, ПЛР, гібридизацію in situ).


  1. Біопсія - матеріал, взятий для при життєвої діагностики людини


Біопсія (від гр. bios – життя і opsis – зір) – прижиттєвий забір тканини або частини органу з діагностичною метою. Матеріал, одержаний за допомогою біопсії, носить назву біоптату. Як тільки з’явився світловий мікроскоп, патогістологи почали вивчати біопсійний матеріал, підтверджуючи клінічний діагноз морфологічним дослідженням. Сьогодні в кожній лікарні проводяться дослідження біотичного матеріалу з метою уточнення клінічного діагнозу. В сучасних лікувальних закладах біоптичне дослідження проводиться кожному третьому хворому, причому немає жодного органу або жодної тканини, яка була б недоступна для біоптичного дослідження.

Біопсія дає можливість вивчати найперші й тонкі зміни клітин і тканин за допомогою електронного мікроскопа, гістохімічних, імуногістохімічних методів, тобто ті початкові зміни при хворобах, клінічні прояви яких ще відсутні, що пояснюється компенсаторно-пристосувальними механізмами. У таких випадках тільки патогістолог має можливість ранньої діагностики. Ті ж самі сучасні методи дослідження дозволяють дати функціональну оцінку виявленим структурним змінам в органах, одержати уявлення не тільки про сутність і патогенез процесу, що розвивається, а й про ступінь компенсації порушених функцій.

Матеріал для прижиттєвого гістологічного дослідження можна отримати практично з будь-яких тканин та внутрішніх органів завдяки широкому використанню в сучасній клініці досконалих методів інструментально-діагностичних досліджень. Залежно від методу відбору матеріалу розрізняють інцизійну, пункційну, ендоскопічну, аспіраційну біопсії тощо.

Біопсія аспіраційна – взяття для гістологічного дослідження вмісту порожнини шляхом аспірації за допомогою медичного шприца або спеціальнім інструментом (аспіратором).

Біопсія інцизійна - взяття для дослідження кусочка тканини шляхом його вирізування.

Біопсія пункційна - виконується шляхом проколу органу.

Біопсія ендоскопічна – виконується з використанням спеціальних інструментів та приладів (фіброгастроскопа, бронхоскопа) під час ендоскопічних досліджень.


  1. Експериментальний матеріал


Експеримент широко використовується для моделювання патологічних процесів, дає можливість більш глибоко вивчити морфогенез і патогенез окремих захворювань, дію на організм різноманітних лікарських препаратів, розробити методи оперативних втручань та вивчити їхні наслідки. Недоліком цього методу є те, що далеко не всі захворювання, які зустрічаються в людини, можна отримати в експерименті. „Експеримент – це спровоковане спостереження” (Клод Бернал). Першим для підтвердження існування в організмі кровообігу В.Гарвей провів експерименти на собаках і людях. Він довів, що кров відходить від серця до тканин по артеріям повертається назад по венах. У експерименті: К.Берналом (1848) була доведена глікогенсинтезуюча функція печінки; отримано цукровий діабет після видалення підшлункової залози в собак (Й.Мерінг, О.Мінковський, 1889); створена холестеринова модель атеросклерозу (М.Анічков, С.Халатов, 1912), з’ясована медіаторна роль ацетилхоліну (О. Леві, 1902). Неперевершеним майстром хронічного експерименту був І.П.Павлов.
Методи вивчення патологічної анатомії можна поділити на дві групи: основні та додаткові.

До основних морфологічних методів дослідження відносяться:



  • макроскопічний (огляд і вивчення неозброєним оком);

  • мікроскопічний (світлова та електронна мікроскопія).

До найдавніших методів морфологічного пізнання хвороби слід віднести дослідження померлих як джерело знань про анатомію людини, яке почали виконувати ще в стародавні часи, а після цього відродили в часи ренессанса. Перші анатомічні атласи створювалися великими митцями того часу, наприклад, Рембрандт створив “Атлас анатомії доктора Тульпа”. Цих митців, якоюсь мірою, слід розглядати і як перших патологоанатомів і патогістологів, оскільки в їх малюнках нерідко зустрічаються і патологічно змінені органи і тканини.


СВІТЛОВА МІКРОСКОПІЯ. Використовується для першочергового аналізу матеріалу.
ІНТРАОПЕРАЦІЙНА КОНСУЛЬТАТИВНА ДІАГНОСТИКА опираючись на сучасні гістологічні технології дає можливість встановити патогістологу точний гістологічний діагноз під час операції. Для цього використовуються наступні методики:

  • виготовлення “заморожених” зрізів, при цьому блоки тканин швидко заморожуються, що надає можливість швидкого виготовлення тонких зрізів;

  • виготовлення “контактних відбитків” зрізу тканини на склі;

  • взяття мазків;

  • дослідження аспіраційної рідини.


ЦИТОПАТОЛОГІЯ базується на тому, що морфологічні зміни клітин корелюють з патологічними процесами в органах або тканинах. Можливість взяття матеріалу з глибоко розташованих внутрішніх органів є достатньо безпечним і тому цитопатологія стала розповсюдженим методом діагностики.

Для досліджень в цитопатології використовують:



  • клітини, які в нормі злущуються з епітеліальних покривів, наприклад, в мокроті або сечі;

  • клітини, які зішкрібають із слизових оболонок, наприклад, при взятті мазків з шийки матки;

  • клітини, які беруть при тонкоголковій аспірації з органів, таких як молочна залоза, лімфовузли, печінка, нирки, легені або підшлункова залоза.


ЕЛЕКТРОННА МІКРОСКОПІЯ використовується в діагностики як доповнення до світлової мікроскопії та імуноцитохімії. Найчастіше вона використовується при дослідженні:

  • біопсій нирок у хворих на гломерулонефрит;

  • деяких пухлин;

  • біопсій нервів та м’язів;

  • біопсії пацієнтів при хворобах накопичення, при яких виявляються специфічні внутрішньоклітинні включення.


Додатковими методами дослідження є хімічні (гістохімія, імуногістохімія-), фізичні (авторадіографія, рентгенографія, рентгенструктурний аналіз, УЗД), біологічні (бактеріологічні, гематологічні методики, метод тканинних культур, тощо) методи.
ГІСТОХІМІЯ використовується для визначення в тканинах різних речовин: ферментів, різних класів жирів, білків, глікопротеїнів, вуглеводів, металів. Наприклад, для того щоб встановити певний вид дистрофії необхідне тільки гістохімічне дослідження на ліпіди, білки, вуглеводи тощо. Також деякі види гістохімічних забарвлень поєднують з експрес-діагностикою на заморожених зрізах
ІМУНОГІСТОХІМІЯ базується на специфічних реакціях між діагностичними антитілами і комплементарними до них антигенами. Для того щоб виявити місця локалізації антитіл, тканину обробляють антитілами до перших антитіл, які зв’язані або з барвником або з ферментом. Цим метод визначають:

  • гормони;

  • рецептори;

  • компоненти цитоскелету;

  • молекули адгезії клітин;

  • білки матриксу сполучної тканини, плазми, ферменти;

  • онкофетальні антигени;

  • онкогени та їх похідні;

  • ядерні гени проліферації;

  • бактерії, віруси, найпростіші, гриби;

  • диференціальна діагностика пухлин (походження та їх природу).

ДИФЕРЕНЦІАЛЬНА ДІАГНОСТИКА ПУХЛИН використовується, коли:



  1. В біопсії визначається вторинна пухлина, проте відсутні клінічні прояви первинного вогнища. Наприклад у біопсії виявлена недиференційована аденокарцинома, що не дозволяє визначити місце її походження. Однак при визначенні клітинних маркерів була встановлена позитивна реакція на простатичний антиген, що свідчить що первинна пухлина утворилась у передміхуровій залозі.

  2. Визначається низькодиференційована пухлина, гістогенез якої з’ясувати не можливо. Використовуючи певний набір антитіл вдається встановити спершу клас пухлини, а потім проводити ще більш точний діагноз.

  3. Пухлина має морфологічну будову, при якій неможливо визначити епітеліальна вона чи лімфоїдна. У цьому випадку використовують антитіла до цитокератинів або загального лейкоцитарного антигену (LCA), що є на лімфоцитах. При лімфоцитарному походженні пухлину досліджують за допомогою антитіл, які визначають джерело: В-клітина чи Т-клітина або моноцитарно-макрофагальна.

  4. Відкриття мікрометастазів у кістковому мозку або лімфатичних вузлах, якщо ознаки дисемінації (розповсюдження) пухлини не визначаються. У 80% хворих на рак молочної залози після видалення первинної пухлини починається розвиток вторинних метастазів, тому дуже важливо їх виявити для запобігання цього процесу.

  5. Рівень експресії деяких антигенів може давати прогностичну інформацію і впливати на вибір терапії. Наприклад, відомо, що злоякісніть раку молочної залози прямо корелює зі ступенем експресії клітинами пухлини рецепторів до епідермального фактору росту. Пухлини гормонозалежних органів збільшують експресію до відповідних гормонів.



МОЛЕКУЛЯРНІ ТЕХНОЛОГІЇ

До даного класу відносяться дві технології: гібридизація in situ та полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР).



ГІБРИДИЗАЦІЯ IN SITU
Гібридизаційні технології всіх типів базуються на тому, що основи нуклеїнових кислот в одному ланцюзі ДНК і РНК комплементарні одні до одних. Використовування позначених проб нуклеїнових кислот дозволяє виявити в клітинах комплементарні нуклеїнові кислоти. Ці комплементарні кислоти можуть бути частиною нативної ДНК клітини, частиною і-РНК, яка несе інформацію з певних генів, або частиною генома вірусів. За технологією гібридизації in situ послідовність-мішень може бути визначена в інтактній клітині, тобто не потрібно попередньої екстракції цих генів з клітини, як, наприклад, при використовуванні таких методів, як фільтраційна гібридизація (західний і східний блоттинг) і полімеразна ланцюгова реакція. Також важливо те, що при даному дослідженні послідовність-мішень мікроскопічно визначається саме там, де вона локалізується в клітині, тоді як інші методи тільки визначають її наявність або відсутність.
Гібридизація in situ найбільш широко використовується у вивченні ролі вірусів при різних захворюваннях людини, за її допомогою можуть бути визначені:

  • вірус папіломи людини, який викликає різні проліферативні ураження епітелію шийки матки, піхви, статевого члена і прямої кишки;

  • цитомегаловірус в різних тканинах, особливо у хворих на СНІД;

  • вірус Епштейна-Барра, герпеса, який має велику роль у розвитку інфекційного мононуклеозу, лімфоми Беркітта;

  • JC-вірус, який є причиною прогресивної мультифокальної лейкоенцефалопатії. Це рідкісне демієлінізуюче захворювання головного мозку, пов’язане з імунодефіцитом, стало широко поширеним у хворих на СНІД.



ПОЛІМЕРАЗНА ЛАНЦЮГОВА РЕАКЦІЯ (ПРЛ)

З появою ПЛР, з’явилася можливість визначення невеликої кількості ДНК-мішеней, проте для остаточного дослідження використовуються гібридизаційні технології. Послідовність-мішень повинна бути відома та існувати у формі двохниткової ДНК.



ПЛР складається з трьох фаз:

  1. денатурація подвійної спіралі ДНК при 94оС протягом 30-90 секунд для роз’єднання ниток;

  2. введення олігонуклеотидного праймера, який з’єднується з послідовністю-мішенню; праймер з’єднується з трьома кінцями обох ланцюгів ДНК. Цей процес триває 30-120 секунд при температурі 55оС;

  3. подовження праймера шляхом додавання вільних нуклеотидів. Даний процес відбувається при дії ферменту tag-полімерази (ДНК-полімераза, яка виділяється з мікроорганізму Thermus aquaticus, який живе при високій температурі, наприклад, в гарячих гейзерах) і триває біля 60-180 секунд при температурі 72оС. Подовження праймера призводить до формування додаткових послідовностей-мішеней, які діють як шаблони для наступних циклів. При виконанні 30 циклів, теоретично, послідовність-мішень збільшується в більйон разів.

ПЛР можна застосовувати і для визначення РНК, однак заздалегідь РНК конвертують в ДНК за допомогою ферменту зворотної транскриптази. Існує велика кількість модифікацій ПЛР: in situ ПЛР, гніздова ПЛР. Полімеразна ланцюгова реакція використовується для визначення:

  • генетичної характеристики пухлин з кровотворної тканини;

  • транслокацій в пухлинах з кровотворної тканини і пухлинах м’яких тканин;

  • різних мікроорганізмів в тканинах (бактерії, віруси, найпростіші і гриби).

За допомогою ПЛР нещодавно були відкриті мікроорганізми Tropheryma whipplei і Rochalimaea henselae, які спричиняють розвиток бацилярних ангіоматозів.
СТАТИСТИЧНИЙ АНАЛІЗ. Нові можливості морфологічного дослідження відкрили методи морфометрії і її розділів – стереології і стереометрії, які вивчають просторові властивості структур і їх взаємозв’язки. Морфометрична характеристика нормальної і патологічної морфології людини завдяки застосуванню сучасної комп’ютерної техніки дозволяє використовувати весь комплекс сучасного математичного аналізу об’єктів і явищ, що сприяє підняттю вивчення морфології людини на якісно новий рівень, розвиткові теоретичної (математичної) патології.
Вивчення структурних основ хвороб здійснюють на різних рівнях: організмовому, системному, органному, тканинному, клітинному, субклітинному та молекулярному.

Організмовий рівень дозволяє виявити хворобу цілісного організму у взаємозв’язку всіх органів і систем.

Системний рівень – це вивчення змін у тій чи іншій системі органів і тканин, об’єднаних спільністю функцій (наприклад, система сполучної тканини, системи крові, системи травлення та ін.).

Органний рівень дозволяє виявляти такі зміни органів, які в одних випадках можна добре бачити неозброєним оком, а в інших випадках застосовувати мікроскопічні дослідження.

Тканинний та клітинний рівні – це рівні вивчення змін у тканинах, клітинах і міжклітинній речовині за допомогою комплексних методів дослідження.

Субклітинний рівень за допомогою електронного мікроскопа та інших методів дозволяє виявляти перші ультраструктурні зміни у клітинах і міжклітинній речовині, що є морфологічними проявами хвороби.

Молекулярний рівень дозволяє виявляти молекули ДНК і РНК при використанні комплексних методів дослідження – електронної мікроскопії, імуноцитохімії, радіоавтографії тощо.
Становлення патологічних дисциплін в Україні
Розвиток різних патологічних дисциплін як самостійної дисципліни відбувався дуже повільно у зв’язку з забороною проведення розтинів. Тому до XVIII ст. патологоанатомічні спостереження були дуже примітивними і зводились, головним чином, до опису різних вад розвитку та вивчення пухлинних змін. У цей період з’являється робота Дж.Б.Морганьї (1766) “Про локалізацію та причини захворювань, виявлених анатомом”, у якій автор описує морфологічні зміни в органах при різних захворюваннях. Він спробував встановити зв’язок між виявленими морфологічними змінами з клінічними проявами захворювань.

Розтини трупів в Російській імперії почали проводити з 1706 р., коли за указом Петра І були організовані перші медичні госпітальні школи.

Поряд з визначними дослідженнями з патологічної гістології та анатомії Р. Вірхова стоять роботи віденського патолога К.Рокитанського (1804-1878) . Йому належить більш повне вивчення патологоанатомічних змін у внутрішніх органах, які не втратили свого значення і до нашого часу. К.Рокитанський був представником гуморального напрямку в патології – він робив до 1800 розтинів трупів за рік, що дало йому можливість зробити класичний опис морфологічної картини різних захворювань, а також описати характерні компоненти патологічних процесів, зокрема запалення (гіперемію, інфільтрацію, стаз).

У ХХ ст. розпочався бурхливий розвиток патологічної анатомії, який пов’язаний з використанням досягнень біохімії та біофізики, імунології та генетики, молекулярної біології, статистичних методів. У багатьох країнах світу створені інститути патології, з’явилися фундаментальні підручники та журнали з патологічної анатомії; створено Всесвітнє, Європейське та національні наукові товариства патологоанатомів.

Київську школу патоморфологів започаткував Г.М.Мінх (1836-1896) – видатний патологоінфекціоніст, перший професор кафедри патологічної анатомії Київського університету. Його наукова діяльність була зосереджена навколо питань етіології, патогенезу і патоморфології чуми, прокази, сибірки, висипного і поворотного тифів. У 1874 р. щоб довести, що поворотний тиф передається кровососними комахами, він здійснив подвиг: прищепив собі кров хворого.

Другий відомий представник київської школи В.К.Високович (1854-1912) був не тільки патологоанатомом, але й бактеріологом і епідеміологом. Його наукові праці присвячені патоморфології сифілісу й туберкульозу, а також епідеміології інфекційних хвороб. В.К.Високович тримав у полі зору й загальнопатологічні проблеми. Він, зокрема, помітив, що при введені у кров бактерії поглинаються фагоцитами деяких органів – печінки, селезінки, лімфатичних вузлів. Цими дослідженнями був зроблений вагомий внесок у майбутнє вчення про ретикуло-ендотеліальну систему, яке сформулював Л.Ашов (1924).

Першим професором кафедри патологічної анатомії Харківського університету, заснованої в 1869 р. став Д.Ф.Лямбль (1824-1895). Будучи водночас терапевтом, він надав науковій діяльності кафедри клінічного спрямування. Д.Ф.Лямбль описав найпростіших класу джгутикових, які паразитують у кишечнику людини і викликають запалення дванадцятипалої кишки і жовчного міхура. Їх назвали лямбліями, а хворобу, яку вони спричиняють – лямбліозом.

Серед представників української школи патофізіологів особливе місце належить В.В.Підвисоцькому (1857-1913). Головними напрямками наукової діяльності В.В.Підвисоцького та його учнів були питання регенерації печінки, нирок і слинних залоз, а також етіології пухлин. У 1891 р. він видав чудовий підручник під назвою “Основы общей патологии”, який був перекладений на німецьку, французьку, грецьку та японську мови.

Із школи В.В.Підвисоцького вийшов майбутній президент АН України О.О.Богомолець (1881-1946). Основним науковим напрямком його досліджень було вивчення сполучної тканини. Експериментально довівши, що від стану сполучної тканини значною мірою залежить опірність організму проти інфекційних збудників, О.О.Богомолець створив антиретикулярну цитотоксичну сироватку, яка в малих дозах стимулювала сполучну тканину. Його стараннями засновано Інститут фізіології АН України в Києві. За редакцією О.О.Богомольця було видано тритомне “Руководство патологической физиологии”. З його ініціативи стара назва дисципліни “Загальна патологія” замінена новою – “Патологічна фізіологія” (1925). Багато учнів О.О.Богомольця очолили науково-дослідні установи і кафедри патологічної фізіології у вузах України (М.М.Горєв, Р.Є.Кавецький, Є.О.Татаринов, В.П.Комісаренко, М.М.Сиротинін, М.Н.Зайко).

З Україною пов’язана діяльність ще одного видатного патолога – І.І.Мечнікова (1845-1916), випускника Харківського університету. Коло його наукових зацікавлень було надзвичайно широким, він досліджував холеру, сифіліс, черевний тиф, туберкульоз, чуму, вивчав проблему старіння. Тріумфом його наукових узагальнень стало створення фагоцитарної теорії імунітету. Безперечною заслугою І.І.Мечнікова було впровадження в медичну науку методу порівняльної патології, який виявився надзвичайно цінним при вивченні запалення.



ЛЕКЦІЯ N2

Тема: ”Ультраструктурні основи патології клітини.

Порушення структури та функції мембран”


ПЛАН

  1. Поняття про пошкодження (альтерація); його види і причини.

  2. Порушення структури та функції мембран клітини:

- транспортні;

- функціонально-метаболічні;

- структурні.

Численні дослідження показали, що сьогодні не залишилося хвороб, знання про які не базувалися б на морфологічному вивченні клітин – структурних одиниць живих організмів. Будь-який патологічний процес починається на рівні ультраструктур, тобто на субклітинному рівні. Не існує жодного пошкоджуючого чинника, який би не призводив до структурних змін у клітині. Ряд захворювань напевно і був вперше діагностований тільки на ультраструктурному рівні. Слід зауважити, що початкові стадії патологічного процесу, які виявляються тільки на рівні ультраструктур клітин, як правило, оборотні, тобто можуть бути компенсовані.

Клітина – це високоорганізована, саморегулююча структурно-функціональна одиниця живого організму, здатна до активного обміну з навколишнім середовищем.

У клітині розрізняють наступні ультраструктурні компоненти:



  1. Поверхневий апарат клітини (над- та субмембранний комплекс, плазмолема);

  2. Ядро: (поверхневий апарат ядра, каріоплазма, ядерце тощо);

  3. Цитоплазма: цитозоль з різними органелами і включеннями: органели мембранного походження (мітохондрії, апарат Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми); органели немембранного походження (вільні рибосоми і полісоми, центросома); цитоскелет (мікротрубочки, мікрофіламенти, проміжні філаменти); включення.

Пошкодження окремих ультраструктур і навіть смерть окремих клітин, з яких побудовані різні тканини та органи людини, може бути проявом “фізіологічної норми”. Це постійний, “запрограмований” процес смерті клітин в організмі – апоптоз; він має дуже важливе значення не тільки для нормального існування організму, але й відіграє одну з ключових ролей при багатьох загальнопатологічних процесах.

У патології пошкодженням, або альтерацією (від лат. alteratio – зміна) називають зміни структури клітин, міжклітинної речовини, тканин і органів, які супроводжуються порушенням їх життєдіяльності. Альтернативні зміни в тканинах і органах як філогенетично найстаріший вид реактивних процесів зустрічаються на ранніх етапах розвитку зародку людини.

Причиною пошкоджень бувають різноманітні фактори. Вони впливають на клітинні та тканинні структури безпосередньо і опосередковано (через гуморальні та рефлекторні впливи), причому характер і ступінь пошкодження залежать від сили та виду пошкоджуючого фактора, структурно-функціональних особливостей органу або тканини, а також реактивності організму. В одних випадках виникають поверхневі та зворотні зміни, які стосуються лише ультраструктур, у інших – глибокі та незворотні, які здебільшого закінчуються загибеллю не тільки клітин і тканин, але й цілих органів. Пошкодження має різке морфологічне виявлення на клітинному або тканинному рівнях. Пошкодження на клітинному рівні стосується ультраструктур клітин і становить зміст великого розділу загальної патології – патології клітини. Знання клітинної патології допомагає розуміти морфологічну сутність того чи іншого патологічного процесу, який відбувається в тканинах і органах.

Пошкодження призводить до двох загальнопатологічних процесів – дистрофії та некрозу, які за своїм розвитком є послідовним стадіями альтерації.



Причини пошкодження клітин можуть бути різними:

  1. фізичні фактори: термічні, радіаційні (включаючи іонізуючу радіацію та ультрафіолетове опромінення), гравітаційні, електромагнітні, зміни газового складу атмосфери, зміни вологості повітря та ін.;

  2. хімічні фактори: кислоти, луги, солі важких металів, неорганічні та органічні речовини, лікарські препарати, пестициди та інші токсичні речовини;

  3. біологічні фактори: ферменти, гормони, метаболіти, антибіотики, гельмінти, найпростіші організми, бактерії, віруси, патогенні і умовнопатогенні гриби, бактеріальні екзо- і ендотоксини, ауто- і гетеро антитіла т а ін.;

  4. екстремальні фактори: надмірне підвищення або, навпаки, надмірне зниження функціонального навантаження (наприклад, стан гіподинамії, гіпокінезії, підсилення функції окремих ланок інтегруючих систем організму, транс плацентарні впливи різної природи та ін.).

Звичайно, це не весь перелік факторів, які здатні викликати пошкодження клітин, необхідно також враховувати, що пошкодження може викликати не тільки один ізольований фактор, а поєднання кількох із них, причому вони можуть змінюватися в різних інтервалах часу і життєвого циклу клітини.

Порушення структури та функції мембрани клітини

До патології клітинних мембран призводять порушення мембранного транспорту, зміни проникності мембран, зміни комунікації клітин та їх “упізнавання”, зміни рухливості мембран і форми клітин, порушення біогенезу мембран.

І, оскільки в більшості випадків вплив будь-якого патогенного (хвороботворного) чинника супроводжується рецепцією патогенної інформації на клітинній мембрані, тому вивчення ультраструктурної патології клітини ми почнемо з вивчення структурних змін, які спостерігаються в плазматичній мембрані.

Порушення структури мембран умовно можна поділити на: транспортні, функціонально-метаболічні та структурні.

Порушення транспортних функцій

Процес мембранного транспорту може бути активним, тоді він потребує АТФ і “рухливості” транспортних білків у мембрані, або пасивним шляхом пасивної та полегшеної дифузії.

Морфологічною основою регуляції проникливості мембран для іонів є наявність у них особливих каналів, що мають високу специфічність до іонів кальцію, натрію, калію та хлору.

Вода та іони перетинають її шляхом простої дифузії. Такі молекули, як глюкоза, потребують засобів транспортування (білки-переносчики).

Проникнення макромолекул біополімерів відбувається, головним чином, за рахунок ендоцитозу. Транспорт речовин за допомогою мембран поділяється на ендоцитоз (всередину клітини) і екзоцитоз (назовні її).

Існує три різновиди ендоцитозу:



  • фагоцитоз (часточки більше 1 нм);

  • макропіноцитоз (часточки приблизно 0,2–0,3 нм );

  • мікропіноцитоз (в основному рідина).

Суть процесу ендоцитозу полягає в тому, що при контакті часточок з клітиною, вони поглинаються мембраною, з утворенням ендоцитозного міхурця. Він відшнуровується від плазматичної мембрани і надходить всередину клітини, де зливається з лізосомою, яка виділяє гідролітичні ферменти. У цих процесах беруть участь усі три компоненти поверхневого апарату клітини.

Піноцитоз (pinein – пити) – інвагінація (впинання) зовнішньої клітинної мембрани із захопленням рідкої субстанції, послідовним змиканням мембрани, відшнуруванням її і утворенням піноцитозного пухирця. Цей процес спостерігається в більшості клітин. Нерідко піноцитозні пухирці відіграють роль транспортного засобу для рідин, що пересікають таким чином деколи всю клітину (наприклад, в ендотелії).

Фагоцитоз (phagein – їсти) є захопленням клітиною ззовні і втягуванням до себе якої-небудь щільної частинки шляхом евагінації (випинання) клітинної мембрани і формування фагоцитозного пухирця.

Доля фаго- та піноцитозних пухирців у більшості випадків однакова: зливаючись у цитоплазмі клітини з первинними лізосомами вони утворюють так звані вторинні лізосомами. У вторинних лізосомах здійснюється процес перетравлення захоплених часточок з утворенням постлізосом-залишкових тілець, які пізніше виштовхуються з клітини назовні шляхом екзоцитозу (exo – зовні).

Можливий ще один вид виведення із клітину назовні. Це явище носить назву клазматоз (clastein - пошкоджувати). Ампутація відростків цитоплазми і звільнення пошкоджених фрагментів внутрішньоклітинних структур.

Реакції фагоцитозу і піноцитозу можуть виступати показниками цитофізіологічної активності клітини в умовах патології, а також використовуватися як діагностичні критерії активності патологічного процесу в клінічній патоморфології. Такими є сидерофаги (“клітини серцевих вад”), зернисті кулі, ксантомні клітини, клітини Вірхова, клітини Мікуліча та ін. Внаслідок активної резорбції метаболітів у клітині нагромаджуються субстрати, які важко піддаються утилізації, що призводить до розвитку дистрофії клітини.

У людини порушення транспортних функцій зумовлює більше двадцяти так званих “транспортних” хвороб. Наприклад: ниркова глюкозурія – підвищене виведення з сечею глюкози (у здорової людини глюкоза відсутня у сечі, може бути приблизно до 1 г); цистинурія, порушення всмоктування глюкози, вітаміну В12 та ін.).

Порушення мембранного транспорту, що призводять до патології клітини, добре простежені при ішемії (недокрів’я, місцева анемія, зменшення кровопостачання внаслідок недостатнього притоку крові, може закінчитись інфарктом, гангреною). При ішемії виявлено первинні зміни у мітохондріях. Вони набрякають, різко зменшується ефективність окислювального фосфори

лювання; в подальшому пошкодження стає тотальним і незворотним.

Ішемічне пошкодження мітохондрій викликає руйнування натрій-калієвого АТФ-насосу, поступового накопичення в клітині натрію і втрати нею калію. Порушення натрій-калієвого обміну призводить до витиснення кальцію з мітохондрій. Внаслідок цього в цитоплазмі підвищується рівень іонізованого кальцію і збільшується зв’язок його з кальмодуліном. У зв´язку з підвищенням вмісту кальцій-кальмодулінових комплексів виникають деякі зміни в клітині: розходження клітинних стиків, поглинання кальцію мітохондріями, зміни мікротрубочок і мікрофіламентів, активація фосфоліпаз. Внаслідок накопичення води та іонів ендоплазматичною сіткою розширюються її канальці та цистерни; виникає гідропічна дистрофія. Посилення гліколізу супроводжується виснаженням глікогену, накопиченням лактату і зниженням клітинного рН. З цими змінами пов´язане порушення структури хроматину і зменшення синтезу РНК. Незворотні ішемічні пошкодження клітини пов´язані з гідролізом мембран, особливо мембранних ліпідів, під впливом фосфоліпаз. При цьому виникають порушення лізосомальних мембран із звільненням гідролаз.



До порушень транспортних функцій веде зміна проникності мембран. Проникність мембран залежить від цілостності поверхневого апарату клітини: глікокаліксу і фосфоліпідного біошару, взаємодії мембранних білків з цитоскелетом. Зміни проникності можуть бути важкими (незворотними) або поверхневими (зворотними). Найбільш вивченою моделлю зміни мембранної проникності є пошкодження важкими металами (ртуть, уран та ін.) та їх солями. Важкі метали, які взаємодіють з сульфгідрильними групами мембранних білків, змінюють їх конформацію і різко збільшують проникність мембран для натрію, калію, хлору, кальцію і магнію, що призводить до швидкого набрякання клітин, розпаду їх цитоскелету. Подібні зміни мембран виявляються при пошкодженні їх комплементом (“хвороби гіперчутливості”). В мембранах виникають “проломи”, що знижує їх опір і різко збільшує проникність.

Зміни комунікації клітин і їх “пізнавання”. Утворення клітинних агрегатів та розпізнавання “своїх” та “чужих” – необхідна властивість клітинної кооперації. Значну роль у цьому відіграє глікокалікс, де знаходяться поверхневі антигени – маркерами відповідного типу клітин.

Відомо, що при запаленні та регенерації, у пухлинах можуть змінюватись тип поверхневого антигену та його “доступность” з боку позаклітинного простору. Встановлено, що при зникненні характерних для даного типу клітин антигенів можуть з´являтися “ембріональні” та аномальні (наприклад, карциноембріональний) антигени.

Однією з важливих функцій плазмолеми є рецепторна. На сьогодні відомі вже деякі хвороби, причиною яких є відсутність або блокада рецепторів клітин. Блокаду рецепторів клітини нерідко викликають ауто- антитіла. Наприклад: міостенія, в розвитку якої беруть участь антитіла до холінергічних рецепторів нервово-м’язових синапсів або інсулін- резистентний цукровий діабет, при якому антитіла до рецепторів інсуліну блокують їх, в результаті чого інсулін не може з ними зв’язуватись і не- відбувається утилізація глюкози.

Патологія клітинних з’єднань

Комунікабельність клітин визначається також станом клітинних з’єднань, які можуть бути пошкоджені при різних хворобах. У пухлинах, наприклад, знайдено кореляцію між змінами структури клітинних контактів і порушенням клітинних зв’язків, а також - виявлені аномальні клітинні об’єднання.

Найпростіша форма міжклітинного з’єднання називається адгезією (зли

панням). При цьому взаємодіють шари глікокаліксу двох клітин і основну роль у цьому процесі відіграють специфічні молекули: лектини, кадгерини і молекули клітинної адгезії (МКА). У процесі розвитку багатоклітинних організмів ускладнюються форми і типи міжклітинних контактів: виникають контакти типу “замка” та десмосоми і напівдесмосоми, що характерні для епітеліоцитів. Інша форма контакту – щільний контакт, де шари двох плазматичних мембран зливаються. Існує ще такий тип контакту як щілинне з’єднання, або нексус. Він має в своєму складі спеціальні білкові комплекси (конексони), які утворюють канали зв’язку між клітинами.

Зміни міжклітинної адгезії в бік її послаблення спостерігаються вже на ранніх стадіях онкогенезу. Розподіл і кількість клітинних контактів на поверхні пухєлинних клітин може бути одним із критеріїв характеру росту пухлини. Пошкодження десмосом викликає дисоціацію клітин і накопичення у позаклітинному просторі різних продуктів метаболізму. Патологічні зміни можуть стосуватися і самих десмосом: утворення псевдодесмосоми (добре розвинена пластинка лише на одній клітині), розходження стиків в зоні десмосом, виникнення десмосом у тих клітинах, де вони в звичайних умовах життєдіяльності не зустрічаються. Зміни структури десмосом спостерігають-

ся при метаплазії, дисплазії, рості пухлин, псоріазі та ін. Частіше зустрічаються пошкодження щільних з´єднань кітин (збільшенням їх проникності в результаті розходження контактів), що в свою чергу, веде до розладу парацелюлярного транспорту і пошкодження структури гісто-гематичних бар´єрів (наприклад, при підвищенні внутрішньо судинного гідростатичного тиску, мозковій комі, холестазі, шоці, нефротичному синдромі).

Патологія міжклітинних контактів також проявляється в їх збереженні в тих випадках, коли вони повинні були зникнути у процесі дозрівання клітини: наприклад, в епідермісі при паракератозі (затримці дозрівання і злущування клітин). В інших випадках спостерігається розпад тих контактів, які повинні існувати в нормі. При цьому клітини втрачають зв´язок між собою. Цей стан пов’язаний із зменшенням кількості іонів кальцію в позаклітинній рідині або впливом на клітинну мембрану фосфоліпаз. Розділені клітини мають потовщену плазматичну мембрану. Альтерація клітинних контактів закономірно спостерігається у процесі канцерогенезу, лежить в основі порушення контактного гальмування проліферації пухлинних клітин, сприяє пухлинній інфільтрації та метастазуванню.

Структурні пошкодження мембрани головним чином пов’язані зі змінами її конфігурації.

Клітинна мембрана в електронному мікроскопі має вигляд тонкої лінії. Вона представлена трьохшаровою структурою, яка скла­дається з двох щільних шарів, кожен зав­товшки від 2 до 3 нм, які розділені менш щільним інтермедіарним шаром завтовшки від 4 до 5 нм. Загальна товщина мембрани складає від 7,5 до 10 нм. Зовнішня поверхня її представлена товстим шаром - це глікокалікс. Внутрішня поверхня контактує з елементами цитоскелета клітини (мікрофіламенти і мікротрубочки).

Осно­ву її складає ліпопротеїновий комплекс. Кількість білків, ліпідів і вуглеводів може варіювати: ліпідів 35-40%, білків 55-60%, вуглеводів 5-10%. Плазматична мембрана має рідинно-мозаїчний принцип будови, тобто фосфоліпіди утворюють суцільний подвійний шар, в який частково або повністю занурюються молекули білків. Існує три різновиди білків: інтегральні, напівінтегральні і периферичні.

Периферичні білки розміщуються на поверхні біліпідного шару, зв’язані з полярними головками ліпідних молекул електростатични­ми зв’язками і не утворюють суцільного шару. Ці білки зв’язують мембрану з її надмембранним шаром або субмембранними система­ми поверхневого апарату клітини. Глобули інтегральних білків пронизують всю товщину мембрани. Їх гідрофобна частина занурена в гідрофільну частину ліпідної фази. У напівінтегральних білків гідрофобні амінокислоти згруповані на одному з полюсів глобули, і, відповідно, глобули занурені в мембрану лише наполовину, виступаючи назовні з однієї (зовнішньої чи внутрішньої) поверхні мембрани. Залежно від функції, яку вони виконують, розрізняють білки-ферменти, білки-рецептори, транспортні та структурні білки.

До складу мембранних ліпідів входять фосфоліпіди та гліколіпіди. Серед ліпідів виділяють дві групи: структурні і регуляторні. Останні присутні в менших кількостях. Вони або регулюють плинність мембрани завдяки холестерину, або беруть участь у реалізації окремих специфічних функцій інтегральних білків шляхом складної структурної взаємодії між білковими молекулами. Основ­ними властивостями структурних ліпідів є вертикальне переміщення, коли молекули двох моношарів міняються місцями ("фліп-флоп"), але воно виникає значно рідше і набагато складніше, ніж латеральне зміщення.

Якщо фосфоліпіди перебувають нижче температури їх фазового переходу, то вуглеводні ланцюжки фосфоліпідів будуть відносно ригідними або гелеподібними. При цьому холестерин проявляє “розріджувальну” дію і збільшує плинність мембран. Коли ж фосфоліпіди перебувають вище температури переходу, то плинність мембрани зменшується. Таким чином, холестерин відіграє подвійну роль у різних ділянках однієї й тієї самої мембрани: в одних випадках це утворення кристалічних гелеподібних зон, а в інших - більш рідких, рідко-кристалічних зон що пригнічує рух відносно ненасиченних фосфоліпідів.



Розрізняють такі структурні зміни плазматичних мембран :

Посилене везикулоутворення (посилений ендоцитоз - “мінус-мембрана”), як правило ,відображає посилення проникності цитолеми і призвоить до дефіциту її поверхні (“мінус-мембрана”). В деяких випадках при набряку клітини мікровезикули можуть мати переважно крайове розташування на плазмолемі, що є ознакою значного набухання клітин і, відповідно, її плазмолеми. При подальшому зростанні набряку повністю використовується резерв плазматичної мембрани, порушується її цілісність, що закінчується некрозом клітини. За допомогою мікропіноцитозних везикул до клітини потрапляють віруси.

Збільшення поверхні плазмолеми (“плюс-мембрана”) за рахунок мембран мікропіноцитозних везикул, що є ознакою різкого набухання клітини. Загальна повня плазмолеми натягується і в цілому збільшується

Утворення мікроклазматозних виростів. Мікроклазматоз та клазматоз є відокремленням частини цитоплазми, оточеної по периметру плазматичною мембраною з подальшим її розпадом та наступною реутилізацією в позаклітинному середовищі. Клазматоз (гр. клазма - фрагмент) вперше описав Ранв’є (1890) – це явище при якому вирости клітинної поверхні відриваються від поверхні і попадають у міжклітинний простір. До посилення мікроклазмацитозу та клазмацитозу призводять різні впливи на клітину (антигени, імунні комплекси, гіпоксія). Посилення цих явищ відбувається під дією різних факторів. Денатуровані ділянки цитоплазми, які відокремились від неї в результаті мікроклазматозу, можуть індукувати утворення антитіл, тобто стати аутоантигенами.

Формування клітинними мембранами складок, цитоплазматичних відростків, інвагінацій та пухирців. Усе це може бути пов´язане зі змінами електричних зарядів на плазмоалемі та залежить від її молекулярного складу.

Потовщення структурних компонентів плазмолеми як результат порушення проникливості мембран. Однією з причин є зменшення іонів кальцію в міжклітинній рідині, що викликає зміни натрій-калієвого обміну, внаслідок чого в клітині накопичується рідина. Другою причиною може бути вивільнення фосфоліпідів зі складу мембрани в результаті дії фосфоліпаз.

Утворення в плазмолемі широких мікропор. У нормі ширина мікропор не перевищує 0,4-0,6 нм, тоді як при пошкодженні в клітині вони можуть досягати 9 нм, що призводить до ізоосмотичного набуханя клітини, її перерозтягування і в подальшому – до розриву її мембрани.

Локальні пошкодження плазматичної мембрани, розмір яких може досягати 1 мкм. Вони пов´язані як з лізисом мембран, так і з пошкодженням фосфоліпідів у результаті дії фосфоліпаз або значної кількості продуктів перекисного окислення ліпідів.

Збільшення об´єму клітини за рахунок надходження великої кількості води у зв´яку з аномалією осмотичного тиску супроводжується появою щілин і навіть розривів у мембрані. Якщо розриви не збільшуються, то щілини закриваються і зникають.



Формування мієліноподібних чи псевдомієлінових структур. Є відповіддю клітинни на аноксію, антиген-антитільний конфлікт чи на інгібітори метаболізму. Вони з’являються у результаті перекисного окислення ліпідів мембран і формуються із звільнених фосфоліпідів шляхом скручування подовжених цитоплазматичних відростків або мікротрубочок. Не слід плутати псевдомієлінові фігури зі специфічними мієліновими фігурами, які пов´язані з мієліном. Останні вакуолізуються і фрагментуються у випадках демієлінізації або пошкодження нейронів.

Зміни рухливості мембран і форми клітин. Розрізняють два типи змін, які пов´язані з порушенням рухливості мембран: випинання мембрани назовні – екзотропія і середину цитоплазми – езотропія. При екзотропії мембрана, що вип´ячується в позаклітинний простір, утворює оточену мембраною структуру. При езотропії з’являється порожнина, оточена мембраною. Зміни форми клітин пов’язані не тільки з екзо- і езотропією, а також і спрощенням клітинної поверхні (втрата малих відростків подоцитів при нефротичному синдромі), деформації чи атрофії спеціалізованих структур. Прикладами деформації або атрофії спеціалізованих структур можуть служити: атрофія мікроворсинок ентероци-

тів при хворобах тонкої кишки з розвитком синдрому мальабсорбції.



Висновок:

Пошкодження плазмолеми призводить до розладу активного мембранного транспорту: концентрація інтра- та екстрацелюлярного натрію та калію вирівнюється, у клітину проникають низькомолекулярні аніони, а потім і катіони, підвищується внутрішньоклітинний осмотичний тиск.

Структурним проявом порушення водно-електролітного обміну є набухання та набряк клітини. Зміни активного мембранного транспорту можуть призвести також до вибіркового проникнення в клітину деяких продуктів обміну (білків, ліпідів, вуглеводів, пігментів) і накопичення їх після виснаження ферментних систем, які метаболізують ці продукти. Так, розвиваються клітинні дистрофії інфільтраційного генезу (жирова дистрофія гепатоцитів при гіперліпідеміях; гіаліново-крапельна дистрофія нефроцитів при нефротичному синдромі). Інфільтрація – надмірне проникнення продуктів обміну з крові з подальшим накопиченням. При значному пошкодженні плазмолеми і проникненні в клітину токсичних або біологічно активних речовин можлива деструкція структурних компонентів клітини з вивільненням хімічних речовин, які входять до їх складу (білків, ліпідів та ін.). Це веде до їхнього накопичення в клітині. У цих випадках виникають клітинні дистрофії декомпозиційного генезу (жирова дистрофія міокарда при дифтерії, гідропічна дистрофія гепатоцитів при вірусному гепатиті).

Інфільтраційний механізм при розвитку дистрофії може змінюватися декомпозиційним. В окремих випадках при пошкодженні плазмолеми в цитоплазму проникають речовини, які порушують синтез того чи іншого метаболіту, внаслідок чого виникають різні види клітинних дистрофій. При значних пошкодженнях плазмолеми наступає некроз клітини (змертвіння, загибель клітин та тканин у живому організмі). Обмежене (локальне) пошкодження може бути відновлене, однак з деякою втратою мембрани (наприклад, в еритроцитах цей процес призводить до формування мікросфероцитів).



Причини пошкодження цитоплазматичної мембрани:

А. Дія фізичних та хімічних факторів (висока і низька температура, хімічні речовини, тощо).

Б. Утворення вільних радикалів (дуже нестабільних частинок з непарним числом електронів на зовнішній орбіті), які містять активований кисень, з наступною реакцією між ними і ліпідами мембрани клітини (перекисне окислення ліпідів) (табл. 2.1), в результаті чого звільняється надмірна енергія.

В. Активація системи комплементу. Комплемент – це система плазматичних білків (С1–С9), які існують в неактивній формі і складають приблизно 10% глобулінів крові (див. Розділ “Імунітет”). При активації його кінцеві продукти, ймовірно комплекси C5b, С6, С7, С8 і С9 проявляють фосфоліпазну активність, тобто можуть ферментативно пошкоджувати цитомембрану. Це явище (фіксація компліменту та його активація) – важливий компонент імунної відповіді, при якій знищуються клітини, які розпізнані як “чужі”.

Г. Лізис ферментами. Наприклад, панкреатичні ліпази (з надлишком виділяються при гострому панкреатиті) та ферменти, які синтезуються Clostridium perfingens (один із збудників газової гангрени), викликають широкий некроз цитомембран.

Д. Лізис вірусами здійснюється як шляхом прямого вставлення цитопатичних вірусів у мембрану клітини, так і посередньо – через імунну відповідь на вірусні антигени, які розташовані на поверхні інфікованих клітин.

Таблиця.


Вільні радикали та пошкодження клітини

Утворення вільних радикалів

Вільні радикали

Дія вільних радикалів

Іонізуюче випромінювання

Хімічні окислювачі

Канцерогени

Оксигенотерапія

Гостре запалення (гранулоцити)

Ксантиноксидаза

Хімічні отрути

(наприклад: ССІ4 )



Супероксид (О2о)

Гідроксил (ОНо)

Пергідроксил (ОН2о)

Перекис водню Н2О2)

ССІ3о радикал


Перекисне окислення ліпідів клітинної поверхні і мітохон-

дріальної мембрани

Інактивація тіолових ферментів

Розрив ниток ДНК






Клітинні антиокси-

дантні системи, що інактивують вільні радикали







Глутатіонпероксидаза

Каталаза


Пероксиддисмутаза

Вітамін Е (-токофе-

рол)

Вітамін С






ЛЕКЦІЯ N3

1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   21


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка