Электронограммы

1. Баллонная дистрофия гепатоцита — демонстрация,

2. Апоптозное тельце (тельце Каунсильмена) при вирусном гепатите — демонстрация.

Тестовый контроль исходного уровня знаний Вводная часть Постановка цели занятия, де­монстрация макропрепаратов, микропрепаратов, электронограмм

Все клетки организма находятся в состоянии гомеостаза (в динамике — гомеокинеза), т.е. в равновесии с окружающей их средой.

Повреждение — это вызванное внешним (экзогенным) или внутренним (эндогенным) воздействием нарушение структуры и функции клеток, тканей, органов или частей тела. Таким образом, повреждением считается комплекс биохимических и морфологических изменений в клетках и тканях, нарушающих состояние гомеостаза под действием повреждающих факторов.

Повреждение также определяют как результат превышения возможностей адаптации клеток по отношению к внешним воздействиям.

Повреждение может быть обратимым или необратимым. Конечным результатом повреждения клеток является их гибель (смерть клеток).

Различают три вида повреждения клеток:

1. дистрофии (от греч. — «dys» — нарушение и «trophe» — питания) — преимущественно обратимые повреждения,

2. некроз (от греч. «nekros» — мертвый) — тип клеточной гибели (смерти клетки),

3. апоптоз (от греч. — «apopthos» — разделение и опущение, падение) — тип клеточной гибели (смерти клетки).

Дистрофии (внутриклеточные и внеклеточные накопления) — это преимущественно обратимые нарушения обмена веществ (трофики), морфологически выражающиеся изменением содержания (чаще — накоплением) в клетках или тканях нормальных или качественно измененных, а также аномальных метаболитов (воды, белков, жиров, углеводов, пигментов и др.).

Некроз — это гибель (смерть) клеток, тканей, органов и частей тела в живом организме. Некроз — наиболее распространенный тип гибели клеток, вызванный экзогенными или эндогенными повреждающими воздействиями. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется.

Этиологией (причинами) повреждения и некроза клетокмогут быть эндогенные или экзогенные факторы:

1. гипоксия — дефицит кислорода,

2. ишемия — уменьшение кровоснабжения, основная причина гипоксии,

3. физические факторы— механические травмы, изменения температуры, ионизирующие излучения и др.,

4. химические факторы,включая токсины и лекарственные препараты, а также дисбаланс питания и дефицит некоторых веществ (авитаминозы),

5. биологические факторы — инфекционные агенты (вирусы, бактерии, грибы и др.), иммунные реакции (антитела и иммунные комплексы), метаболиты, в том числе свободные радикалы, гормоны, цитокины и другие биологически активные вещества,

6. генетические повреждения— при врожденных нарушениях метаболизма и пороках развития.

В патогенезе (механизме развития) повреждения клеток (дистрофий и некроза) решающее значение имеют пять тесно связанных между собой процессов:

1. связывание клеточных белков с убиквитином (один из т.н. белков «теплового шока», или стрессовых белков, «чаперонов» );

2. дефицит АТФ — снижение синтеза АТФ, ведущее к энергетическому дефициту клетки;

3. дефицит кислорода,что ведет к образованию свободных радикалов кислорода и перекисному окислению липидов, окислительному превращению белков и ДНК;

4. нарушение кальциевого гомеостаза; избыточное накопление ионов кальция в цитоплазме клетки и, в результате, активацией ферментных систем, ведущих к повреждению клеточных органелл, истощению запасов АТФ, активации кальций-зависимых ферментов (ДНКазы и др.), фрагментации хроматина;

5. потеря селективной (избирательной) проницаемости клеточными мембранами.

В зависимости от преобладающего механизма развития — патогенеза, выделяют три основные патогенетические формы повреждения:

1. ишемическое и гипоксическое,

2. вызванное свободными радикалами кислорода,

3. токсическое.

Одним из ранних проявлений гипоксического повреждения клеток является их обратимое набухание, прогрессирующее впоследствие в необратимую гидропическую (вакуольную), а в ряде случаев и баллонную дистрофию (пример крайней степени выраженности гидропической дитсрофии, уже ее необратимой фазы, которая является, фактически уже фокальным колликвационным некрозом). Патогенез набухания клеток связан с дефицитом синтеза АТФ в условиях гипоксии. АТФ необходим для образования Na⁺/K⁺ АТФазы, которая, подобно насосу, поддерживает высокую концентрацию ионов натрия во внеклеточной жидкости и высокую концентрацию ионов калия внутри клетки. Если в связи с недостатком энергии нарушается работа этой АТФазы, то происходит неконтролируемое поступление ионов натрия и воды из внеклеточного пространства внутрь клетки. Возникающее в результате этого повышение объема цитоплазмы приводит к набуханию клетки. Внутриклеточная концентрация калия, наоборот, понижается, так как ионы калия выходят из клетки.

Вода накапливается в гиалоплазме, а также в пузырьках, образовавшихся в результате инвагинации цитоплазматической мембраны («гипоксические вакуоли»), в митохондриях и цистернах гранулярной эндоплазматической сети. Набухшие митохондрии производят меньше энергии, а отщепление рибосом от мембран расширенной гранулярной эндоплазматической сети сопровождается снижением биосинтеза белка.

В патологии некрозом принято называть не только сам момент гибели клетки или ткани, а весь спектр морфологических изменений, которые развиваются вслед за их гибелью в живом организме. Некроз равивается постепенно и некротический процесс проходит ряд стадий:

1. паранекроз — подобные некротическим, но обратимые (дистрофические) изменения,

2. некробиоз — необратимые изменения, характеризующиеся преобладанием катаболических реакций над анаболическими,

3. смерть клетки,

4. аутолиз и гетеролиз — разложение мертвого субстрата под действием гидролитических лизосомальных ферментов погибших клеток и клеток воспалительного инфильтрата.

Развитие некроза сопровождается местной тканевой реакцией организма — демаркационным (отграничивающим) острым воспалением, которое морфологически проявляется местной воспалительной гиперемией (полнокровием) сосудов и инфильтрацией полиморфноядерными лейкоцитами и макрофагами, приходящими к зоне некроза не только для его отграничения от живых тканей, но, главным образом, для осуществления лизиса, фагоцитоза и элиминации некротизированных (погибших) структур.

Обычно необратимое повреждение клеток может быть диагностировано, например, в миокарде, с помощью специальных методов через 15-20 мин после действия соответствующего повреждающего фактора, только через 6-8 часов появляются светооптически (микроскопически) видимые изменения, а макроскопические появляются еще на несколько часов позже позже.

Для диагностики ранних стадий некроза (давность от 20 мин до 3-х часов после гибели клетки) существуют биохимические, электрофизиологические и специальные морфологические методы исследования. Так, для ранней (первые 1-3 часа) диагностики некроза кардиомиоцитов (при инфаркте миокарда) применяются гистохимические методы (ШИК реакция или PAS-реакция, люминесцентная микроскопия). Макроскопическая проба с теллуритом калия или солями тетразолия (выявляет утрату активности окислительно-восстановительных фрментов) позволяет увидеть очаг некроза через 4-6 часов. На светооптическом уровне изменения в струк­туре кардиомиоцитов становятся видимыми лишь через 6-8 частов, уже на стадии аутолиза и гетеролиза. Поэтому, го­воря о микроскопических признаках некроза, мы фактически говорим и о морфологических изменениях в стадию аутолиза.

Таким образом, другое определение некроза — это результат разрушающего действия гидролитических ферментов на летально поврежденную клетку (развивается аутолиз — ферментное аутопереваривание клетки или гетеролиз — ферментное переваривание погибшей клетки или ее частей фагоцитами и соседними клетками, или, напротив, денатурация белков).

Гистологические признаки некроза:

1. изменения ядер клеток (кариопикноз, кариолизис и кариорексис)

2. изменения цитоплазмы (разрыв цитоплазматической мембраны, плазмокоагуляция, плазморексис и плазмолизис).

3. Изменения внеклеточного матрикса (расщепление коллагеновых волокон ферментами, пропитывание элементами плазмы крови).

Основные клинико-морфологические виды некроза:

1. коагуляционный (сухой) некроз — связанный с денатурацией белков, чаще всего гипоксического (ишемического) происхождения, например, кардиомиоцитов при развитии инфаркта миокарда. Коагуляция белков клетки делает их резистентными к воздействию лизосомальных ферментов. Различают особые варианты коагуляционного некроза: инфаркт (кроме головного мозга), гангрену (сухую), казеозный некроз, фибриноидный некроз, восковидный некроз, жировой некроз, которые выделены с самостоятельные виды некроза;

2. колликвационный (влажный) некроз — возникающий при аутолизе и гетеролизе, в тканях богатых жидкостью, с благоприятными условиями для гидролитических процессов, нередко гипоксического происхождения (ишемический инфаркт головного мозга), или в очагах инфекции;

3. Инфаркт (сосудистый, или ишемический некроз) — коагуляционный или колликвационный (в головном мозге) некроз гипоксического (ишемического) происхождения вследствие нарушения кровообращения органа или его части. Причинами могут быть тромбоз, тромбоэмболия, окклюзия или стеноз артерии атеросклеротической бляшкой, спазм артерий и артериол (нарушение притока крови, примеры: инфаркт миокарда, инфаркт почки, селезенки, ишемический инфаркт головного мозга), реже — венозные тромбозы (нарушение оттока венозной крови) или быстрое и значительное падение артериального давления (пример: ишемический инфаркт головного мозга).

4. гангрена (от греч. «gangraina» — пожар), сухая и влажная — это вид некроза, при котором мертвые ткани, соприкасаясь с внешней средой, в т.ч. через анатомические отверстия (с сероводородом воздуха, при гангрене кишки — ссероводородом кишечных газов), приобретают черный цвет в связи с образованием из гемоглобина пигмента черного цвета —сернистого железа — сульфида железа (примеры тканей: конечности, органы дыхания, полость рта, желудочно-кишечный тракт, мочевой пузырь, матка). Примерамисухой гангренымогут служить атеросклеротическая гангрена конечности, при отморожении или ожоге, кожи при сыпном тифе и т.д. Для развития влажной гангрены необходимо присутствие микробной флоры (вторичная колликвация некротизированных масс, возможен некроз уже инфицированной ткани, например, влажная гангрена легкого и т.д.). Бактериальный фактор является причиной того, что, например, в кишечнике гангрена всегда влажная (но влажной бывает и гангрена конечностей и др.). При влажной гангрене, в отличие от сухой не выражена зона демаркационного воспаления, что, наряду с другими факторами определяет худший прогноз. Не следует путать гангрену как вид некроза, возникающий при разных заболеваниях с конкретным заболеванием, которое носит название «газовая гангрена». Газовая гангрена развивается при инфицировании раны анаэробной флорой (например, Clostridium perfringens), отличается обширным некрозом тканей, сходным с влажной гангреной, но часто с образованием пузырьков газа (результат ферментной активности бактерий). Крепитация (потрескивание пузырьков газа при пальпации) — диагностический клинический симптом. При газовой гангрене быстро развиваются тяжелая интоксикация и шок, часто приводящие к летальному исходу.

5. Пролежень — это разновид­ность сухой или влажной гангрены, возникает вследствие трофоневротических нарушений у ослабленных лежачих больных (особенно старших возрастных групп, с инсультами, онкологическими и другими заболеваниями, ограничивающими подвижность) на участках тела, подвергающихся наибольшему давлению. Также развивается в стенках полых органов от длительного давления камня (например, желчного или мочевого пузырей) или медицинского зонда (пищевод), интубационной трубки (трахея).

6. Нома (от греч. «nome» — водяной рак) — разновидность влажной гангрены, колликвационный некроз мягких тканей щек, промежности; возникает преимущественно у детей, перенесших чаще всего корь, или у значительно ослабленных больных при выраженном снижении адаптивных свойств тканей. Большую роль при этом играет анаэробная инфекция, источник которой — несанированные зубы (кариес, хро­нический пульпит, периодонтит). Возникая в виде буровато-синеватого пятнышка на слизистой оболочке щеки, некроз быстро распространяется вглубь и вширь, образуется язва, позже ткани щеки перфорируются.

7. Секвестр — это отделившийся участок омертвевшей ткани (например, костной), не подвергающийся аутолизу, не замещается соединительной тканью и свободно располагается среди живых тканей. Секвестры обычно возникают при гнойном воспалении, могут удаляться через образующиеся при этом свищевые ходы. Секвестрации чаще подвергается костная ткань, однако секвестры редко, но могут обнаруживаться и в мягких тканях. Костные секвестры характерны для хронического ос­теомиелита. Разновидностью секвестрации являетсямутиляция — самопроизвольной отторжение фаланг пальцев рук или ног при их сухой гангрене.

8. Казеозный (творожистый, сыровидный) некроз— это разновидность коагуляционного нек­роза, чаще возникает при туберкулезе, сифилисе.

9. Фибриноидный некроз — это разновидность коагуляционного нек­роза, нередко развивается как следствие фибриноидного набухания, типичен для иммунопатологических (аллергических, аутоиммунных) процессов, например, при ревматических заболеваниях (фибриноидный некроз стенок сосудов, в центре гранулем).

10. Восковидный, или ценкеровский некроз— это разновидность коагуляционного некроза скелетных мышц (обычно — передней брюшной стенки или бедра) при таких тяжелых инфекционных заболеваниях, как, например, брюшной тиф, холера и т.д.

11. Жировой некроз (стеатонекроз).Ферментный жировой некроз — это разновидность коагуляционного некроза ткани поджелудочной железы и окружающей ее жировой ткани, под действием ее ферментов при остром панкреатите или панкреонекрозе. Панкреатическая липаза расщепляет триглицериды в липоцитах на глицерин и жирные кислоты, которые, взаимодействуя с ионами кальция плазмы крови, образуют мыла кальция.Неферментный жировой некрознаблюдается в жировой ткани (подкожной, молочной железы, большого сальника и т.д.) после травмы (травматический жировой некроз)

Некроз клеток обычно сопровождается выбросом в кровь их цитоплазматических ферментов: креатинкиназы (креатинфосфокиназы — КФК) — при повреждении сердечной мышцы (в кровь поступает также специфический белок тропонин) или скелетной мускулатуры; аспартатаминотрансфераза (АСТ) и аланинаминотрансфераза (АЛТ) свобождаются из поврежденных клеток печени; лактатдегидрогеназа (ЛДГ) выбрасывается из поврежденных эритроцитов и многих других клеток. Это используется в клинике для диагностики инфаркта миокарда (например, тропониновый тест), болезней печени и т.д.

Исходы некроза могут быть неблагоприятными (присоединение воспаления — гнойного асептического или инфицированного расплавления очага некроза, при этом возможна последующая генерализация гнойно-воспалительного процесса вплоть до развития сепсиса) и благоприятными:

1. полная репаративная регенерация (реституция) — полное восстановление — восстановление за счет регенерации окружающих клеток той же ткани. Такой исход возможен в органах, состоящих из клеток, способных вступить в митотический цикл, например в печени или в почке;

2. неполная репаративная регенерация (субституция) — восстановление за счет рубцевания — замещение некротических масс соединительной тканью, например, в миокарде погибшие кардиомиоциты поглощаются фагоцитами, и на их месте мышечная ткань замещается рубцом (т.е. соединительной тканью);

3. инкапсуляция — отграничение участка некроза соединительнотканной капсулой;

4. кальцификация (обызвествление) — пропитывание некротических масс солями кальция (т.н. дистрофическое обызвествление, петрификация);

5. оссификация — появление в участке некроза, обычно уже обызвествленном и инкапсулированном, костной ткани (например в очаге Гона — зажившем очаге первичного туберкулеза легких);

6. резорбция некротических масс — более характерно для колликвационного некроза, например, в головном мозге некротический детрит поглощается макрофагами, и участок инфаркта превращается в заполненную жидкостью псевдокисту (обычно называемую кистой).

Апоптоз  — это вид гибели клеток, реализующийся вследствие последовательной активации «генов смерти» и ферментов «суицидального биохимического пути». Апоптоз известен также под названием «программированная клеточная гибель». Апоптоз — это генетически контролируемое и требующие затрат энергии самоуничтожение клетки приспособительного характера (естественная гибель клеток для элиминации, «устранения ненужных» клеточных популяций) или под влиянием различных слабых экзогенных и эндогенных повреждающих факторов, не вызывающих дистрофию и некроз.

К «генам смерти» — индукторам (активаторам) апоптоза — относятся ген-супрессор рака р53 (онкоген), семейство генов Вах, с-мус и другие. Важнейшая ферментная система «суицидального биохимического пути» — система каспаз. Каскад реакций при апоптозе запускается при взаимодействии с «рецепторами смерти», расположенными на цитоплазматической мембране клеток, таких как Fas/Apo, RTNF-α, TGF-β и других. Разрушение ядра при апоптозе происходит с участием специальных кальций/магнийза­висимых эндонуклеаз. К ингибиторам (замедлителям) апоптоза относятся гены семейства BcL и тд. От баланса между индукторами и ингибиторами апоптоза зависит судьба любой клетки: в эмбриогенезе, в физиологических и патологических условиях, в т.ч. и опухолевых клеток.

Этиологией апоптоза являются: повреждение ДНК, ведущие к нарушению метаболизма клетки, недостаток факторов роста, специфические и неспецифические воздействия на клеточные рецепторы, слабые экзогенные и эндогенные воздействия, повреждающие клетки. Стимулировать апоптоз могут и некоторые вирусы, например, вирус ВИЧ при СПИДе ускоряет апоптоз Т-лимфоцитов-хелперов путем активации CD4 рецептора.

Значение апоптоза в норме и патологии очень велико. С апоптозом клеток связаны процессы атрофии тканей и органов. Апоптоз клеток воспалительного ин­фильтрата наблюдается в очагах имунного (лимфоциты) и гнойного (поли­морфноядерные лейкоциты) воспаления. Он развивается в клетках коры тимуса при формировании иммун­ологической толерантности Т-лимфоцитов. Апоптоз и обусловленная им атрофия ткани, могут иметь приспособительное значение. Примером может быть апоптоз секреторного эпителия слюнной железы при обтурации ее выводного протока камнем или рубцовым процессом. В результате выработка слюны уменьшается и даже прекращается, что не позволяет развиться кисте слюнной железы.

Важна роль апоптоза как фактора, предотвращающего развитие опухолей: клетки с различными дефектами ДНК, в том числе, которые могут дать начало пролиферации клона опухолевых клеток подвергаются апоптозу. Апоптоз опухолевых клеток может быть искусственно усилен химиотерапевтическими и лучевыми воздействиями на опухоль. Однако следует иметь в виду, что при лучевой или химиотерапии опухолей апоптозу подвергаются не только опухолевые, но и некоторые неизменные клетки.

Постоянно подвергаются апоптозу эпителиальные клетки слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта, что обеспечивает их быстрое и постоянное обновление. Существует мнение, что апоптозные тельца играют важную роль в активации пролиферации клеток (в т.ч. и опухолевых), в обмене генетической информацией между клетками.

При трансплантации тканей апоптоз имеет сугубо от­рицательное значение, способствуя их отторжению.

Апоптоз всегда распространяется только на отдельные клетки и их группы. При апоптозе, в отличие от некроза, никогда не возникает местной тканевой реакции организма в виде острого демаркационного воспаления.

Морфологическими проявлениями фаз (стадий) апоптоза являются:

1. сморщивание (пикноз) ядра с сохранением целостности клеточной мембраны;

2. разделение клетки на апоптозные тельца (фрагменты клетки, каждый из которых остается окруженным цитоплазматической мембраной);

3. фагоцитоз апоптозных телец макрофагами или другими окружающими клетками без развития воспаления.

Пикноз ядра гистологически характерен также для некроза, поэтому при патологоанатомическом исследовании точно диагностировать апоптоз можно только иммуноморфологическими и молекулярно-биологическими методами (например, методами, выявляющими разрывы ДНК и активацию определенных генов и ферментных систем).