Патология клетки. Патология восприятия сигналов.

Патология клеток — это научная дисциплина, изучающая «больную» клетку, не только морфологические изменения клетки, но и нарушения ее функций. Подобно нормальной цитологии, патологическая цитология исследует структуру и функцию клетки, но в условиях патологии.

«Попробуем представить себе, чем была бы медицина, если бы ее средства исследования ограничивались областью патологической анатомии. Чем была бы патоморфология, если бы она основывалась исключительно на изучении трупов? Чем была бы клиника, если бы она руководствовалась только выводами, полученными при исследовании трупов? Между тем до последнего времени патология клетки базировалась только на изучении «трупов» клеток, которые исследовались на гистологических срезах. Благодаря применению фазового контраста и микрокиносъемки появилась возможность изучать изменения в живых клетках. Возникла, так сказать, клиника больных клеток; начались исследования симптомов их поражения, их реакции на вмешательство извне, процессов, ведущих к гибели клеток или к их выздоровлению. Микрокиносъемка в фазовом контрасте в сочетании с микродиссекцией и культурой invivo— весьма ценные динамические методы изучения живых клеток» — писал французский гистолог-цитолог А. Поликар.

В классической общей патологии различают клетки здоровые (нормальные) и клетки с нарушенными функциями (вследствие регрессивных и прогрессивных изменений), а также мертвые клетки, которые проявляются в виде некроза ткани, и имеют самые различные формы.

Со строением и функциями нормальной клетки вы подробно знакомились в курсах общей биологии, гистологии, биохимии. Подробное описание мертвой клетки Вам представят патологоанатомы. В задачу же настоящего раздела входит дать наиболее общие представления о «больных» клетках, о тех функциональных нарушениях, что отмечаются в них.

Структуры живой клетки образуют несколько систем:

— генетического программирования (ядро),

— восприятия внешних сигналов (рецепторы и внутриклеточные посредники-мессенджеры),

— энергетического обеспечения (митохондрии),

— пластического обеспечения (рибосомы),

— накопления и распределения различных веществ (эндоплазматическая сеть накапливает и распределяет кальций),

— обеспечения специфических функций (миофибриллы, нейрофибриллы, тонофибриллы, микроворсинки, десмосомы, лизосомы в фагоцитах и др.),

— репаративные системы, деятельность которых направлена на восстановление нарушенных структур или на их обновление (лизосомы),

— система внутриклеточных регуляторов.

В патологической физиологии клетки мы можем выделить патологию восприятия сигналов, патологию клеточных органелл, общую патологию клетки и патологию клеточных популяций.

Разбор патологии клеток целесообразно начать с патологии восприятия ею внешних сигналов. Согласованная деятельность клеток в организме обеспечивается постоянным обменом между ними информацией, которая передается с помощью различных химических веществ. Последние выполняют роль лигандов, для которых на поверхности клеточной мембраны имеются специфические рецепторы. Нарушение восприятия клеткой сигналов может быть обусловлено как рецепторами (этот вариант будет рассмотрен в разделе «Патология клеточных органелл»), так и самими лигандами. Все химические вещества, регулирующие деятельность клетки, могут быть разделены на следующие группы: гормоны, медиаторы, антитела, субстраты, ионы.

В основе патологического реагирования клетки на сигнал, при нормальном состоянии рецепторного аппарата, может лежать избыток или недостаток лиганда, ошибочное восприятие одного сигнала вместо другого («мимикрия» сигнала), блокада рецептора.

Избыток сигнала заставляет клетку работать либо излишне интенсивно, либо значительно дольше, чем требуется организму, что в конечном счете вызывает патологию. Так, повышенная продукция тироксина имеет следствием возрастание основного обмена, развитие отрицательного азотистого баланса, усиление катаболизма углеводов, мобилизацию жира из депо, освобождение интрацеллюлярной воды и повышение диуреза, развитие субфибриллитета и др. Избыток адреналина или ацетилхолина вызывает расстройство регуляции вегетативных функций. Возрастание титра аутоантител приводит к аутоиммунной патологии. Повышенное поступление в организм углеводов сопровождается развитием ожирения. Повышение концентрации К⁺во внеклеточной среде снижает потенциал покоя клеток, а значит и функциональную активность последних.

Недостаток сигнальных лигандов приводит к тому, что клетка не активируется, когда в организме имеется потребность в ее деятельности. Так при дефиците инсулина нарушается поступление и утилизация глюкозы клетками на фоне повышенного его содержания в крови (инсулинзависимый сахарный диабет). Дефицит дофамина (предшественника катехоламинов — норадреналина и адреналина) при болезни Паркинсона в результате разрушения или блокады дофаминэргических нейронов среднего мозга, иннервирующих хвостатое ядро и путемен, приводит к инактивации дофаминзави-симых автоматизмов регуляции движений. Недостаток иммуноглобулинов порождает В-клеточные и смешанные иммунодефициты. Недостаток К⁺ведет к повышению мембранного потенциала покоя, нарушению формирования потенциала действия, а Са²⁺— нарушению сократительной способности мышцы.

«Мимикрия» сигнальных лигандов. При Базедовой болезни (диффузном токсическом зобе) клетки щитовидной железы, продуцирующие тироксин и трийодтиронин, «ошибаются» и реагируют на активирующее влияние не гормона гипофиза — тиреотропный гормон, а на содержащийся в глобулиновой фракции Gсыворотки крови больных «длительно действующий стимулятор щитовидной железы» —LATS— в данном случае фальшивый сигнал. При печеночной коме образуется ложный нейромедиатор октопамин (результат нарушения индоловых соединений), который выступает в качестве фальшивого сигнала для клеток мозга, приводящего к извращению сна и бодрствования, к хлопающему тремору и др.

Десенситизация (или отсутствие чувствительности) клетки к сигналу может возникнуть при взаимодействии с нормальным рецептором лиганда-антагониста, либо при прочной связи с ним адекватного рецептору лиганда.