Зміни основних структурних компонентів клітини при патології:
Каріоплазма: конденсація хроматину свідчить про зниження синтетичних процесів; коагуляція хроматину.
Ядерце: збільшення розмірів; зниження фібрилярного компоненту; фрагментація, утворення всередині „порожнини” з пухким вмістом.
Ядерна оболонка: розширення (набряклість) перинуклеарного простору; повитість контуру ядерної оболонки.
Плазматична мембрана: втрата багатьох клітинних виростів і мікроворсинок; утворення на поверхні дрібних пухирців.
Мітохондрії: стиснення з наступним набуханням і зневодненням матриксу; розширення міжмембранного простору; редукція числа і розміру крист; розрив мембран.
Ендоплазматична сітка (ЕПС): вакуолізація і розпад на дрібні пухирці; зменшення числа рибосом на мембранах гранулярної ЕПС; утворення великих порожнин, оточених мембранами ЕПС.
Апарат Гольджі: розширення цистерн з наступним розпадом на дрібні вакуолі; дисиміляція продуктів запасу всередині вакуолей.
Лізосоми: підвищення проникності мембран і вихід ферментів в оточуюче середовище (починається внутрішньоклітинний лізис); збільшення кількості аутофагосом.
СТАРІННЯ КЛІТИНИ
Старіння – це процес прогресуючого зниження функціональних здатностей організму після досягнення ним зрілості.
Проявом старіння на молекулярному рівні є зниження активності ряду ферментів, інтенсивності окислювальних процесів, синтезу ряду типів рибонуклеїнових кислот, білків, багатьох медіаторів, гормонів.
На клітинному рівні старіння виявляється зміною основних властивостей сполучнотканинних елементів, зменшенням кількості мітохондрій, порушенням структури ендоплазматичної сітки, ядра і мембрани, зміною збудливості і лабільності клітин, внутрішньоклітинного транспорту речовин.
Організм людини, так само як інших хребетних, складається з великої кількості різноманітних клітин, які мають різну мітотичну активність і тривалість життя. Одні з них постійно або з невеликим періодом діляться, даючи початок спеціалізованим клітинам. До цих клітин, які звуться мітотичні, можна віднести стовбурові клітини кісткового мозку, сперматогонії, базальні клітини епітелію, а також деякі диференційовані клітини, такі як еритробласти, мієлобласти, сперматоцити. Другі – високо спеціалізовані клітини, які в нормі не діляться або діляться рідко, але за певних умов здатні до швидкого поділу. До таких клітин, які називаються оборотно постміотичними клітинами, відносяться фіброцити, хондроцити, остеоцити, клітини ендотелію, печінки, нирок та інших органів. І, нарешті, треті клітини, так звані необоротно постміотичні – високодиференційовані, не здатні ділитися ні за яких умов. У свою чергу ці клітини можуть бути поділені на короткоживучі (еритроцити, гранулоцити, епітеліальні клітини, сперматозоони) і довгоживучі (клітини нервової і м’язової тканини, овоцити).
Старіння мітотичних клітин може проявлятись у зменшенні їхньої кількості та у зміні здатності до поділу. Так зменшується кількість стовбурових клітин кісткового мозку з віком. Змінюється також швидкість поділу цих клітин, вона гальмується і як наслідок – зменшення популяції цих клітин. При цьому блокується G0, G1 - періоди, відбувається перехід від пресинтетичної фази до синтезу ДНК.
Цікаво, що перенесення стовбурових клітин старої тварини молодому реципієнту в деяких випадках приводить до зникнення в них ознак старіння і продукції нормальних постмітотичних клітин. І, навпаки, трансплантація стовбурових клітин молодого організму старому реципієнту призводить до їх швидкого старіння, що свідчить про суттєву роль середовища. Доведено, що плазма і сироватка крові, взяті в старих тварин гальмують проліферацію клітин у культурі in vitro.
Ще один феномен, який супроводжує старіння клітин, полягає в порушенні регуляції на рівні всієї клітинної популяції. Кількість клітин певного типу підтримується на постійному рівні двома протилежно спрямованими механізмами: стимулюючими і гальмівними. При старінні значно зменшується кількість рецепторів, чутливість клітин, що діляться, внаслідок порушення передачі сигналу всередині клітини. Це супроводжується погіршенням контролю за розмноженням клітин, тому поряд із зниженням проліферації можна нерідко спостерігати схильність до некоординованого надмірного розмноження клітин. Можливо, це явище обумовлює більшу вірогідність виникнення пухлин у старих організмів.
Доведено, що при культивуванні фібробластів, взятих в осіб різного віку, кількість подвоєнь, яке вони можуть дати культурі, знижується із збільшенням віку донора клітини. Це стало основою висновку про те, що в ядрі кожної клітини закладений механізм старіння, який обмежує кількість поділів клітин, однак він може бути втрачений при трансформації нормальних клітин у пухлинні. Однак, цей висновок не є остаточним, бо останнім часом накопичились суперечливі дані, які його спростовують. Так, у деяких видів тварин з короткою видовою тривалістю життя кількість подвоєнь клітин у культурі значно більша, ніж у видів з довшою тривалістю життя (щури – 2-2,5 роки, подвоєнь 100; людина – 70-85 років, подвоєнь 50). Для деяких експериментальних клітинних культур отримані нетрансформовані “безсмертні” клони.
Старіння оборотно постміотичних клітин майже не досліджено. Однак відомо, що у відповідь на ушкодження (поранення, резекція, наприклад, частини печінки) або збільшення навантаження, здатність цих клітин до проліферації в процесі старіння зменшується. При цьому пропорційно віку подовжується час між надходженням стимулюючого сигналу і початком ділення клітин - проліферації. Змінюється також функція цих клітин, про що свідчить зміна функції тих органів, до складу яких вони входять. Але оскільки функція органа є наслідком взаємодії багатьох типів клітин, які входять до його складу, а також залежать від нервової і гуморальної регуляції, однозначне трактування виявлених змін нерідко буває утрудненим.
У короткоживучих оборотно постміотичних клітинах старіння часто викликає їхню диференціацію і наступні зміни, що ведуть до загибелі клітин. Таке старіння, очевидно, відбувається багаторазово протягом життя організму і спостерігається як у молодому, так і в будь-якому іншому віці, і його треба відрізняти від змін, які потерпають клітини в старому організмі. Цікаво, що порівняно невеликі зміни виявляються в таких клітинах, як еритроцити, нейтрофільні гранулоцити, сперматозоони; зменшується здатність до запліднення і підвищується частота хромосомних порушень.
Довгоживучі необоротно постмітотичні клітини, вірогідно є важливим елементом у механізмі старіння: вони існують протягом усього онтогенезу і старіння значною мірою може бути зумовлене віковими змінами саме цих клітин. Оскільки в постнатальний період ці клітини не діляться і не здатні до заміщення, то навіть випадкова загибель їх викликає необоротні втрати функцій органів. Наприклад, пірамідальні клітини в корі лобної частки, грушоподібні нейрони – клітини Пуркінье в мозочку, в міокарді і скелетній м’язовій тканині. Інші клітини змушені нести підвищене навантаження і в цих органах поряд з атрофічними, спостерігаються гіпертрофічні процеси. Клітини, що старіють, гірше відповідають на навантаження, в них триваліший і менш досконалий період відновлення.
Для клітин старих організмів характерні морфологічні й функціональні зміни: структури ядра, збільшення розмірів і порушення будови мітохондрій, зменшення кількості рибосом, збільшення кількості і розмірів лізосом, потовщення плазматичної мембрани та ін.
Дуже часто в клітинах накопичуються вакуолі з неперетравленими залишками мембран клітинних органоїдів, знижується енергетичний обмін, зменшується внутрішньоклітинний вміст калію, що призводить до зниження мембранного потенціалу і пов’язаних з ним функцій збудливості й провідності; змінюється чутливість і відповідь клітин на регуляторні впливи, взаємодія клітин. Діапазон цих змін у різних клітинах досить широкий.