УЛЬТРАСТРУКТУРНА ПАТОЛОГІЯ

ЛЕКЦІЯ N2

Тема: ”Альтерація та її види і причини.

Структурно-функціональні порушення плазмолеми”

ПЛАН

1. Поняття про альтерацію (пошкодження ); її види і причини.

2. Порушення структури та функції плазмолеми клітини:

- транспортні;

- зміни проникності;

- зміни комунікації клітин та їх «упізнавання»;

- порушення біогенезу мембран;

- структурні.

ПОНЯТТЯ ПРО АЛЬТЕРАЦІЮ (ПОШКОДЖЕННЯ ); ЇЇ ВИДИ І ПРИЧИНИ.

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. Альтераційні 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 плазмолеми клітини

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.

До патології клітинних мембран призводять порушення мембранного транспорту; зміни проникності; зміни комунікації клітин та їх «упізнавання»; порушення біогенезу мембран; 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). Його відкрив Ранв’є у 1890 р. Клазматоз полягає в ампутаціі 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 звґязку 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 повґязане порушення структури хроматину і зменшення синтезу РНК. Незворотні ішемічні пошкодження клітини повґязані з гідролізом мембран, особливо мембранних ліпідів, під впливом фосфоліпаз. При цьому виникають порушення лізосомальних мембран із звільненням гідролаз.