Билет № 11

1. Понятие о критических периодах (п.Г.Светлов). Нарушение процессов детерминации как причина аномалий и уродств. Основные критические периоды развития зародыша человека.

Учение о критических периодах развития было создано в 1921 г. К. Стоккардом и в дальнейшем значительно углублено и расширено П. Г. Светловым. Критические периоды характеризуются наиболее высокой чувствительностью к воздействиям вредных факторов внешней среды.

П.Г.Светлов установил два критических периода в развитии плацентарных млекопитающих. Первый из них совпадает с процессом имплантации зародыша, второй — с формированием плаценты. Имплантация приходится на первую фазу гаструляции, у человека — на конец 1-й — начало 2-й недели. Второй критический период продолжается с 3-й по 8-ю неделю. В это время идут процессы нейруляции и начальные этапы органогенеза.

Повреждающие факторы внешней среды (химические агенты, в том числе лекарственные, радиация и др.) могут оказывать неодинаковое влияние на заро­дыши, находящиеся в разных стадиях развития: эмбриотоксическое или терато­генное. Эмбриотоксическое действие повреждающих факторов характерно для первого критического периода, тератогенное — для второго.

В период имплантации зародыш либо погибает (при повреждении многих бластомеров), либо дальнейший эмбриональный цикл не нарушается (при со­хранности большого числа бластомеров, способных к полипотентному разви­тию). При поражении зародыша в период плацентации и органогенеза характер­но возникновение уродств. При этом пороки развития образуются в тех органах, которые в момент действия повреждающих агентов находились в процессе активной дифференцировки и развития. У различных органов эти периоды не совпадают во времени. Поэтому при кратковременном действии тератогенного фактора формируются отдельные аномалии развития, при дли­тельном — множественные.

Согласно учению о двух критических периодах эмбриогенеза, для снижения частоты гибели зародышей и врожденных пороков развития необходимо охра­нять организм женщины от неблагоприятных воздействий окружающей среды именно в первые 3—8 нед. беременности. Хотя дальнейшие исследования дока­зали, что по отношению к ряду повреждающих агентов эмбрион и плод челове­ка обладают высокой чувствительностью и после завершения плацентации и активного органогенеза. К критическим периодам фетального развития относят 15—20-ю недели беременности (усиленный рост головного мозга) и 20—24-ю недели (формирование основных функциональных систем организма).

1. Реакция клеток на повреждающие воздействия. Обратимые и необратимые изменения клетки. Гибель клеток. Некроз и апоптоз.

Различные патогенные факторы действующие на клетку могут обусловить повреждение. Под повреждением клетки понимают такие изменения ее структуры, обмена веществ, физико-химических свойств и функций, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

Завершающим этапом повреждений тканей организма является их гибель. Однако сами повреждения связаны не только с патологическими процессами, возникающими в организме, но и со старением функционирующих биологических структур. Вместе с тем механизмы гибели клеток и тканей в условиях нормы и в условиях патологии значительно отличаются друг от друга и имеют разное морфологическое выражение.

Обратимые повреждения после прекращения действия патогенного агента не приводят к гибели клеток. Возникающие при этом нарушения внутриклеточного гомеостаза обьгано незначительны и временны. Их можно устранить благодаря активизации внутри- и внеклеточных защитно-компенсаторно-приспособительных механизмов, что способствует восстановлению жизнедеятельности клетки.

Необратимые повреждения клеток приводят к выраженным и стойким нарушениям внутриклеточного гомеостаза. Они не могут быть устранены даже максимальной активизацией защитно-компенсаторно-приспособительных механизмов в ещё оставшихся жизнеспособными внутри- и внеклеточных структурах.

Некроз (от греч. nekros – мертвый) – омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием болезнетворных факторов. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется.  Причины некроза. Факторы, вызывающие некроз: -физические (огнестрельное ранение, радиация,отморожение и ожог); -токсические (кислоты, щелочи, соли и др.); -биологические (бактерии, вирусы, и др.);- аллергические , -сосудистый (инфаркт – сосудистый некроз); -трофоневротический (пролежни, незаживающие язвы).  Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки, представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу, приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани. Это энергозависимый процесс, посредством которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма.

Стволовые - это клетки с низкой степенью дифференцировки, которые могут:

• неограниченное время делиться и таким образом поддерживать свою популяцию

• превращаться в разные типы клеток под действием различных стимулов

 Основным источником стволовых клеток во взрослом организме является костный мозг. Стволовые клетки способны выходить из костного мозга в кровь, а затем - в органы и ткани. Поэтому, в каждом органе и ткани в настоящее время обнаружены стволовые клетки.

 В органах и тканях стволовые клетки могут так и оставаться стволовыми, а могут подвергаться дальнейшей дифференцировке, то есть превращаться в зрелые специфические клетки, например, мышечные, эпителиальные, соединительнотканные, крови и т.д.

 Дифференцировку стволовых клеток индуцируют факторы роста, колониестимулирующие факторы, гормоны, цитокины, их микроокружение и др.

 Массовый выход стволовых клеток из костного мозга называется мобилизацией. Одними из изученных факторов, способствующих мобилизации, являются колониестимулирующий фактор гранулоцитов-моноцитов, эритропоэтин. Взаимодействие хемокина SDF-1/CXCL12 с его рецептором CXCR4 блокирует мобилизацию гемопоэтических стволовых клеток из костного мозга, а блокатор CXCR4 рецепторов наоборот способствует мобилизации.

 Стволовые клетки обеспечивают рост, физиологическое обновление и репаративную регенерацию органов и тканей. Возможно, стволовые клетки участвуют в возникновении, росте и метастазировании злокачественных опухолей.

Дифферон – это гистогенетический ряд клеток одного типа, находящихся на разных этапах дифференцировки. Как люди в автобусе — дети, молодёжь, взрослые, пожилые. Если в автобусе будут перевозить кошку с котятами, то можно сказать, что в автобусе «два дифферона — людей и кошек».

ТЕОРИЯ ЭВОЛЮЦИИ ТКАНЕЙ

Последовательная ступенчатая детерминация и коммитирование потенций однородных клеточных группировок — дивергентный процесс. В общем виде эволюционная концепция дивергентного развития тканей в филогенезе и в онтогенезе была сформулирована Н.Г.Хлопиным. Современные генетические концепции подтверждают правоту его представлений. Именно Н.Г.Хлопин ввел понятие о генетических тканевых типах. Концепция Хлопина хорошо отвечает на вопрос, как и какими путями происходило развитие и становление тканей, но не останавливается на причинах, определяющих пути развития.

Причинные аспекты развития тканей раскрывает теория параллелизмов А.А.Заварзина. Он обратил внимание на сходство строения тканей, которые выполняют одинаковые функции у животных, принадлежащих даже к весьма удаленным друг от друга эволюционным группировкам. Вместе с тем известно, что, когда эволюционные ветви только расходились, у общих предков таких специализированных тканей еще не было. Следовательно, в ходе эволюции в разных ветвях филогенетического древа самостоятельно, как бы параллельно, возникали одинаково организованные ткани, выполняющие сходную функцию. Причиной этого является естественный отбор: если возникали какие-то организмы, у которых соответствие строения и функции клеток, тканей, органов нарушалось, они были и менее жизнеспособны. Теория Заварзина отвечает на вопрос, почему развитие тканей шло тем, а не иным путем, раскрывает казуальные аспекты эволюции тканей.

Концепции А.А.Заварзина и Н.Г.Хлопина, разработанные независимо одна от другой, дополняют друг друга и были объединены А.А.Брауном и В.П.Михайловым: сходные тканевые структуры возникали параллельно в ходе дивергентного развития.

(См. Курс гистологии А.А.Заварзина и А.В.Румянцева, 1946г.)

Развитие тканей в эмбриогенезе происходит в результате дифференцировки клеток. Под дифференцировкой понимают изменения в структуре клеток в результате их функциональной специализации, обусловленные активностью их генетического аппарата. Различают четыре основных периода дифференцировки клеток зародыша — оотипическую, бластомерную, зачатковую и тканевую дифференцировку. Проходя через эти периоды клетки зародыша образуют ткани (гистогенез).

12Регенерация (от лат. regeneratio — возрождение) — процесс восстановления организмом утраченных или поврежденных структур. Регенерация поддерживает строение и функции организма, его целостность. Различают два вида регенерации: физиологическую и репаративную. Восстановление органов, тканей, клеток или внутриклеточных структур после разрушения их в процессе жизнедеятельности организма называют физиологической регенерацией. Восстановление структур после травмы или действия других повреждающих факторов называют репаративной регенерацией. При регенерации происходят такие процессы, как детерминация, дифференцировка, рост, интеграция и др., сходные с процессами, имеющими место в эмбриональном развитии. Однако при регенерации все они идут уже вторично, т.е. в сформированном организме.

Возрастные особоенности крови

У новорожденных:

• эритроцитов 6-7 млн в 1 л (эритроцитоз);

• лейкоцитов 10-30 тыс. в 1 л (лейкоцитоз);

• тромбоцитов 200-300 тыс. в 1 л, то есть как у взрослых.

Через 2 недели содержание эритроцитов снижается к показателям взрослых (около 5 млн в 1 л). Через 3-6 месяцев число эритроцитов снижается ниже 4-5 мл в 1 л - это физиологическая анемия, а затем постепенно достигает нормальных показателей к периоду полового созревания. Содержание лейкоцитов у детей через 2 недели снижается до 9-15 тыс. в 1 л и к периоду полового созревания достигает показателей взрослых.

Регенерация скелетной мышечной ткани

В мышечной, как в других тканях, различают два вида регенерации - физиологическую и репаративную. Физиологическая регенерация проявляется в форме гипертрофии мышечных волокон, что выражается в увеличении их толщины и даже длины, увеличение числа органелл, главным образом миофибрилл, а также нарастании числа ядер, что в конечном счете проявляется увеличением функциональной способности мышечного волокна. Радиоизотопным методом установлено, что увеличение числа ядер в мышечных волокнах в условиях гипертрофии достигается за счет деления клеток миосателлитов и последующего вхождения в миосимпласт дочерних клеток.

Увеличение числа миофибрилл осуществляется посредством синтеза актиновых и миозиновых белков свободными рибосомами и последующей сборки этих белков в актиновые и миозиновые миофиламенты параллельно с соответствующими филаментами саркомеров. В результате этого вначале происходит утолщение миофибрилл, а затем их расщепление и образование дочерних миофибрилл. Кроме того возможно образование новых актиновых и миозиновых миофиламентов не параллельно, а встык предшествующим миофибриллам, чем достигается их удлинение. Саркоплазматическая сеть и Т-канальцы в гипертрофирующемся волокне образуются за счет разрастания предшествующих элементов. При определенных видах мышечной тренировки может формироваться преимущественно красный тип мышечных волокон (у стайеров) или белый тип мышечных волокон (у спринтеров). Возрастная гипертрофия мышечных волокон интенсивно проявляется с началом двигательной активности организма (1-2 года), что обусловлено прежде всего усилением нервной стимуляции. В старческом возрасте, а также в условиях малой мышечной нагрузки наступает атрофия специальных и общих органелл, истончение мышечных волокон и снижение их функциональной способности.

Репаративная регенерация развивается после повреждения мышечных волокон. При этом способ регенерации зависит от величины дефекта. При значительных повреждениях на протяжении мышечного волокна миосателлиты в области повреждения и в прилежащих участках растормаживаются, усиленно пролиферируют, а затем мигрируют в область дефекта мышечного волокна, где выстраиваются в цепочки, формируя миотрубку. Последующая дифференцировка миотрубки приводит к восполнению дефекта и восстановлению целостности мышечного волокна. В условиях небольшого дефекта мышечного волокна на его концах, за счет регенерации внутриклеточных органелл, образуются мышечные почки, которые растут навстречу друг другу, а затем сливаются, приводя к закрытию дефекта. Однако, репаративная регенерация и восстановление целостности мышечных волокон могут осуществляться при определенных условиях: во-первых, при сохраненной двигательной иннервации мышечных волокон, во-вторых, если в область повреждения не попадают элементы соединительной ткани (фибробласты). Иначе на месте дефекта мышечного волокна развивается соединительно-тканный рубец.

Изменение мыщц с возрастом

В процессе онтогенеза значительно увеличивается масса мышечной ткани. Например, у новорожденного она составляет 23,3% массы тела, а в возрасте 17-18 лет - 44,2%. Развитие различных групп мышц человека происходит неравномерно. На этот процесс влияют силы гравитации, время и пространство. Растет мышечная ткань за счет удлинения и утолщения мышечных волокон, а не увеличение их количества. Двигательные нервные окончания появляются в скелетных мышцах на 13-14-й неделе внутриутробного развития, однако даже до 6-7 лет они не достигают характерного для взрослого уровня. Рецепторный аппарат мышц развивается быстрее, чем формируются двигательные нервные окончания. В процессе онтогенеза значительно изменяются функции мышц. Так, лабильность мышц в период внутриутробного развития низкая, с возрастом она увеличивается, что объясняется ростом пропускной способности нервно-мышечного синапса. Сокращение мышцы все больше приобретает черты тетануса. Длительность ПД моторных единиц с возрастом сокращается и до 15-18 лет составляет 3,5-5,5 мс. Улучшаются также физико-химические характеристики мышечной ткани (совершенствуется соотношение АТФ с белками мышц и др.).. В процессе старения лабильность мышцы уменьшается, изменяется величина мембранного потенциала, становится длительным ПД (на 10-15 мс). Это обусловлено изменением интенсивности процессов обмена и транспортом К + в мышечных клетках.

возможности регенерации сердечной мышечной ткани

Возможности регенерации сердечной мышечной ткани. При длительной усиленной работе (например, в условиях постоянно повышенного артериального давления крови) происходит рабочая гипертрофия кардиомиоцитов. Стволовых клеток или клеток-предшественников в сердечной мышечной ткани не обнаружено, поэтому погибающие кардиомиоциты (в частности, при инфаркте миокарда) не восстанавливаются, а замещаются элементами соединительной ткани.

В сердце имеются два вида кардиомиоцитов - атипичные кардиомиоциты (образующие узлы и пучки проводящей системы сердца) и рабочие кардиомиоциты . На поверхностной ЭКГ отражается электрическая активность только рабочих кардиомиоцитов.