patology

41

Сандхофа, ювенільний гангліозидоз), гепатозів (хвороби печінки, при якій виявлено дистрофію паренхіми внаслідок первинного порушення обміну речовин у гепатоци-

тах), ожиріння (недостатність ліпаз адипоцитів).

Вираз «лізосомні хвороби» відображає генетичний дефіцит лізосомних фер-

ментів, а не власне пошкодження лізосом. Існує рідкісна хвороба Шедіака-Хігачі,

при якій виявляються великі гранули в пошкоджених лізосомах полінуклеа-

рів крові (застарілий термін, це нейтрофіли крові).

Феномен накопичення в лізосомах міді та феритину при гемохроматозі ле-

жить в основі хвороби Вільсона.

Патологія пероксисом

Пероксисоми (peroxysoma) — мембранні органели спеціального призначення.

Це округлої форми структури діаметром 0,2-0,5 мкм. Вони мають гранулярний мат-

рикс, у центрі якого може бути кристалоподобна структура (серцевина, нуклеоїд).

Гістохімічним маркером пероксисом є фермент каталаза, який розщеплює токсич-

ний для клітини перексид водню, що утворюється в процесі перекисного окислення.

Пероксисоми мають назву ще мікротільця, вони містять безліч ензимів, таких як Д-аміноацидоксидаза, каталаза та уриказа (звідси назва - урикосоми). Ферменти пероксисом синтезуються на вільних рибосомах у цитозолі, далі поступають до аг-

ранулярного ЕР та відділяються від нього у вигляді пероксисом.

Основна функція пероксисом — утилізація хімічно активного атомар-

ного кисню, а також розщеплення етилового спирту, сечової кислоти, регу-

ляція обміну ліпідів.

При багатьох хворобах людини виявлено зміни пероксисом, які торкаються їх кількості та структурних компонентів.

Збільшення кількості пероксисом і підвищення каталазної активності в ге-

патоцитах і нефроцитах можна викликати в експерименті за допомогою низки ме-

42

дикаментозних препаратів, які мають гіполіпопротеїнемічними властивостями , в

міокардіоцитах — при тривалому вживанні етанолу.

Збільшення їх кількості в гепатоцитах описане при вірусному гепатиті, в кар-

діоміоцитах при тривалому впливові етанолу. Зміни структури урикосом були опи-

сані при хворобах Менкеса і Вільсона.

Зменшення кількості пероксисом, особливо в гепатоцитах, викликають в ек-

сперименті за допомогою речовин, що гальмують синтез каталаз, або відміною сти-

муляторів цього синтезу, а у людини в печінці спостерігають при запаленні та при пухлинному рості. Значні дефекти пероксисом виявлені при гіперліпідемії та гіпер-

холестеринемії, причому руйнування пероксисом відбувається шляхом аутолізу або аутофагії.

Зміни нуклеоїду та матриксу пероксисом. У людини руйнування матриксу пероксисом знаходять при ішемічному некрозі та вірусному гепатиті. Стосовно нук-

леоїду можлива як його деградація (гепатоцеребраль-

на дистрофія), так і новоутворення у пероксисомах при ідіопатичному холестазі.

Пероксисомні хвороби

На сьогодні відомо три синдроми, які розглядають як спадкові пероксисомні хвороби: акаталаземія, цереброгепаторенальний синдром Целлвегера і системна не-

достатність карнітину.

Акаталаземія — захворювання, в основі якого лежить різке зниження актив-

ності каталази в печінці та інших органах внаслідок її зниженої термостабільності.

Основним клінічним синдромом цього захворювання є гангренозна ротова порож-

нина, укрита виразками.

Цереброгепаторенальний синдром Целвегера характеризується від-

сутністю пероксисом в гепатоцитах; зниженням каталазної активності печінки до

20% і менше; редукцією ендоплазматичного ретикулуму; атрофією і зменшенням числа мітохондрій; збільшенням в гепатоцитах кількості гранул глікогену та ліпід-

них вакуоль. Ведучим клінічним проявом недостатності пероксисом є порушення синтезу жовчних кислот.

43

Система недостатності карнітину характеризується міопатією з періодични-

ми порушеннями функції печінки та головного мозку. Значний дефіцит карнітину

(вітамінна сполука) виявляється в скелетних м’язах, печінці, плазмі крові. Ця пато-

логія супроводжується окисленням жирних кислот В скелетних м’язах, печінці, пла-

змі крові. В клініці спостерігається міопатія з періодичними порушеннями функції печінки та головного мозку.

ЛЕКЦІЯ N4

Тема: ”Мітохондрії”

ПЛАН

1.Причини пошкодження (альтерації) мітохондрій.

2.Зміни кількості та розмірів мітохондрій. Утворення мегамітохондрій.

3.Зміна форми мітохондрій.

4.Зміни структури крист мітохондрій.

Мітохондрії (лат. mitochonriae) - це напівавтономні структури, які обмежені двома мембранами - зовнішньою і внутрішньою, мають форму циліндра діаметром

0,5 - 1 нм і довжиною 2-5 нм. Внутрішня мембрана відмежовує внутрішній вміст ор-

ганел, її матрикс і утворює складки або вип’ячування, які називаються кристами.

Вона має власний генетичний матеріал (ДНК), свої рибосоми, і-РНК, т-РНК і може ділитись самостійно, незалежно від поділу клітини. Мітохондрії можуть мати вклю-

чення - це пластинчастий електронно-щільний матеріал (ліпідні речовини), осеред-

ки звапніння (гідрооксиапатитоподібні кристали), мієлінові фігури, філаментоподі-

бні й пластинчасті структури, білкові кристали.

Мітохондрії — це «енергетичні станції», які безпосередньо беруть участь в процесах окислення субстратів у циклі Кребса і системи транспорту електронів та

44

протонів дихальним ланцюгом. Створювана ними енергія використовується для си-

нтезу молекул АТФ. Цей процес носить назву фосфорилювання.

Число, форма та розмір мітохондрій широко змінюються у різних клітинах.

Наприклад, у мітохондріях гепатоцитів наявні короткі, паралельно розташовані кри-

сти, в кардіоміоцитах вони можуть повністю перетинати мітохондрію, в епітеліоци-

тах наднирників та в інших органах, які виробляють стероїди, кристи мають форму трубочок (везикулярні кристи). При деяких патологічних станах, кристи можуть змінювати свою форму і переходити з трубчастих у пластинчасті структури або на-

впаки. Число крист у мітохондріях також відображає інтенсивність енергетичних процесів. У м’язевих волокнах кількість самих мітохондрій та їх крист більше ніж наприклад, у гепатоцитах.

Мітохондрії — це індикатори функціонального стану клітин, найбільш чутли-

ві до агресії. Відомо, що однією з перших ознак аутолізу (смерті) клітини є вакуолі-

зація мітохондрій. Хоча мітохондрії і відносяться до стабільних структур, в клітинах відбувається їхнє постійне поновлення. Деструкція (руйнування) зайвої кількості мі-

тохондрій здійснюється за допомогою аутофагії.

Причини пошкодження (альтерації) мітохондрій

Гіпоглікемія: Глюкоза — головний субстрат для синтезу АТФ у більшості тканин і єдине джерело енергії у нейронах головного мозку. При гіпоглікемії (низь-

кий рівень глюкози в крові) порушується синтез АТФ, що є найбільш відчутним у мозку.

Гіпоксія – це нестача кисню в клітинах, яка може виникати при:

1) наявності механічної перепони для дихання або хвороб легень, що супрово-

джується порушенням оксигенації крові;

2)ішемії, або порушенні припливу артеріальної крові до тканин в результаті загальних порушень циркуляції або виникнення місцевої перепони для течії крові;

3)анемії (тобто, при зниженні кількості еритроцитів і/або рівня гемоглобіну в крові), що призводить до зниження транспорту кисню кров’ю;

46

процесів (старіння клітин, їх атрофія)

Зміна розмірів мітохондрій. Розміри мітохондрій коливаються в широких межах - від гігантських до різко редукованих форм. Мітохондрії здатні до аутореп-

лікації як і пластиди рослинних клітин. Вони можуть рости і ділитися, досягати гі-

гантських розмірів, інколи вони бувають більші за ядро - це і є мегамітохондрії. У

світловому мікроскопі їх можна побачити у вигляді світлих круглих, дуже оксифі-

льних кульок. Мегамітохондрії зустрітаються у гепатоцитах при алкоголізмі та при цирозах печінки, в епітеліальних клітинах канальців нирок при нефротичному синд-

ромі, при інтоксикації бромідами та при деяких м’язових захворюваннях. Однак, ві-

домо і те, що після усунення інтоксикації вже через декілька годин відбувається по-

вернення гігантських мітохондрій до нормальних розмірів.

3міна форми мітохондрій

3міна форми мітохондрій найчастіше умовлена їхнім набуханням. Набухання пов’язане з проникненням в мітохондрію води. Воно спостерігається при голоду-

ванні, гіпоксії, інтоксикаціях, пропасниці, м’язових захворюваннях, призначенні ти-

роксину, тощо. Мутне набухання, описане як зерниста дистрофія клітини, також су-

проводжується набуханням мітохондрій. Конденсація і набряк мітохондрій можуть відображати функціональну напругу клітини, але частіше це пов’язано з кисневим голодуванням. Ці зміни нерідко зворотні. Однак, коли процес прогресує, це призво-

дить до тяжкої деструкції мітохондрій і загибелі клітини. У мітохондріях відбува-

ється ущільнення вмісту внутрішньої камери, деформація крист, гомогенізація мат-

риксу і поява в ньому пластинчастого матеріалу, далі кальцифікація матриксу (на внутрішній мембрані можуть утворюватись преципітати фосфату кальцію), потім зникають мітохондріальні гранули, і в фіналі виникають розриви зовнішньої мем-

брани мітохондрій.

In vitro констатовано два типи набухання: перший тип - незначне набухання,

при якому можливо зворотні зміни, тобто мітохондрії можуть повертатися до нормального стану; другий тип - незворотне набухання, що виникає в ре-

зультаті збільшення проникності внутрішньої мембрани. Наслідком цього є ро-

47

згладження та фрагментація крист. Воно супроводжується in vivo загибеллю гранул мітохондріального матриксу, які спочатку просвітлюються, потім ущі-

льнюються і утворюють пластівці у внутрішній камері. Заключний етап заги-

белі характеризується тим, що обидві мембрани, внутрішня та зовнішня, роз-

риваються.

Зміни структури крист мітохондрій

Зміни структури крист мітохондрій стосується їхніх розмірів, форми і числа:

- деформація крист і зменшення їхнього числа зустрічається при пониже-

ній активності мітохондрій;

- збільшення числа крист мітохондрій є доказом зростаючих функціональ-

них потреб клітини.

Зміна структури щільних гранул мітохондріального матриксу

Однією з важливих функцій мітохондрій є транспорт кальцію. Кальцій може накопичуватися мітохондріями в значній кількості разом з неорганічним фосфатом у вигляді гранул діаметром від 20 до 50 нм. Окрім кальцію, магнію, фосфору та інших неорганічних субстанцій, матрикс щільних гранул утворений протеїнами і ліпідами.

В нормі у таких інтактних клітинах (остеокластах, остеобластах та ін.), що залучені до активного транспорту кальцію, виявляється значна кількість гранул. При деяких хворобах (коронарна хвороба серця), синдромах (хронічна ниркова недостатність) і

патологічних станах (отруєння тіоацетатамідом, папаїном, йодоформом та ін.) клі-

тини відповідають на пошкодження появою в мітохондріальному мятриксі числен-

них великих щільних гранул кальцію. При цьому кальцифікація мітохондрій може призвести до смертельного пошкодження клітини, але часто цей процес є зворот-

ним. Гіперплазія цих гранул виявлена при ішемії міокарда, в гепатоцитах — при ін-

токсикації чотирьох хлористим вуглецем, в м’язових клітинах при тетанусі (це ком-

плекс симптомів, які виявляються в вигляді судом, припадків, порушенні ЦНС,

48

ПНС). Зменшення або зникнення щільних гранул відбувається в онкоцитах, гепато-

цитах і клітинах кишкового епітелію при ішемії.

Внутрішньомітохондріальна кальцифікація може бути пов’язана як з надмір-

ним надходженням кальцію в клітину внаслідок первинного пошкодження плазма-

тичної мембрани, так і з пepвинними порyшeннями тpaнcпopтy кальцію мітохондрі-

ями. У випадках первинного пошкодження плазматичної мембрани надмірне надхо-

дження кальцію в клітину призводить до накопичення його в мітохондріях, що по-

рушує синтез АТФ. Первинні порушення мітохондріального транспорту кальцію зу-

стрічаються при захворюваннях скелетних м’язів — міопатіях (хвороба Люфта, син-

дром Кернса — Сайра). Незважаючи на високий рівень ендогенного кальцію, при цих хворобах мітохондрії можуть додатково накопичувати значну його кількість. У

таких випадках можна говорити про «хвороби» порушеного мітохондріального тра-

нспорту.

ЛЕКЦІЯ N5

Тема: ” Зміни щільності цитозолю. Патологія елементів цитоскелету та цитоплазматич-

них включень”

ПЛАН

1.Варіації щільності цитозолю.

2.Патологія елементів цитоскелету:

-мікрофіламенти;

-проміжними філаменти;

-мікротрубочки.

3.Патологія цитоплазматичних включень.

Варіації щільності цитозолю

49

Цитозоль (гіалоплазма) - це рідка частина цитоплазми, тиксотропний гель містить в собі органічні та неорганічні сполуки. Функція цитозолю полягає у забез-

печенні реакцій проміжного обміну клітини. Його в’язкість може змінюватись.

Збільшення щільності цитозолю. Це неспецифічна відповідь на різноманітні чинники, які пошкоджують клітину: аноксію або гіпоксію, інтоксикацію, дію вірусу,

ракову інтоксикацію, іонізуючу радіацію, вплив високої температури, електричний струм, тощо. Цитоплазма є ацидофільною у світловому мікроскопі і більш щільною при звичайному електронно-мікроскопічному вивченні в результаті зменшення вмі-

сту в ній води або денатурації білків. Альтерація супроводжується в деяких випад-

ках дилатацією гранулярного ЕР або ущільненням мітохондріального матриксу і ну-

клеоплазми. Вона не завжди зворотна. При коагуляційному некрозі в електронному мікроскопі видно щільні та аморфні обривки гіалоплазми, а в світловому мікроскопі цитоплазма гомогенно ацидофільна.

Зменшення щільності цитозолю може бути пов’язане із зменшенням або припиненням білкового синтезу, а також із проникненням в цитоплазму води. При локальному зменшенні щільності говорять про хромоліз.

Патологія елементів цитоскелету

Підмембранний компонент є третім структурним компонентом поверхневого апарату клітини, який знаходиться під плазмолемою. Фактично це периферійна спе-

ціалізована частина цитоплазми, в якій сконцентровані ферментативні системи, які забезпечують процеси трансмембранного транспорту і рецепції, а також здійснюють загальні процеси внутрішньоклітинного метаболізму. В структурному плані субме-

мбранного шар представлений елементами опорно-скоротливої системи, який отри-

мав назву цитоскелет.

Цитоскелет клітини виконує опорну, транспортну, контрактильну та рухову функції. Він представлений трьома видами філаментів (фібрил) — мікрофіламен-

тами, проміжними філаментами і мікротрубочками. Кожний із філаментів, вико-

нуючи ряд загальних функцій клітини, спеціалізований у відношенні переважно од-

50

нієї з них — контракції (мікрофіламенти), статики (проміжні філаменти) або рухли-

вості органел і транспорту (мікротрубочки).

Цитоскелет зазнає різних змін при багатьох хворобах і патологічних станах,

що, звичайно, впливає на спеціалізовані функції клітини.

Патологія мікрофіламентів

Існують два типи мікрофіламентів (лат. microfilamentum):

-актинові мікрофіламенти складаються з білка актину, мають діаметр 5-6

нм. Беруть участь у механізмах клітинного скорочення і виявляються в різ-

них клітинах організму.

-міозинові мікрофіламенти складаються з білка міозину, мають діаметр 10

нм і забезпечують процеси скорочення.

Актинові філаменти, як і міозинові, знайдені майже в усіх клітинах. Кількість міозину в м’язових клітинах в 50 разів більша в порівнянні з нем’язовими. До того ж, міозинові філаменти м’язових клітин довші й товші, ніж філаменти нем’язових клітин.

Патологія мікрофіламентів досить різнорідна. З їх дисфункцією пов’язують,

наприклад, деякі види холестазу. Вважають, що мікроциркуляція жовчі в печінці ре-

гулюється мікрофіламентозною системою, оскільки мікрофіламенти в значній кіль-

кості оточують жовчні канальці і, прикріплюючись до плазматичної мембрани гепа-

тоцитів, можуть впливати на розмір просвіту жовчних канальців. Показано, що при-

гнічення скорочення мікрофіламентів, призводить до застою жовчі.

Збільшення кількості мікрофіламентів описано в клітинах злоякісних пухлин,

особливо в зонах інвазії пухлини. Аналогічні процеси характерні для деяких репара-

тивних процесів, наприклад, для загоювання ран.

Патологія проміжних філаментів