Патологія ядра

Ядро клітини (nucleus) — це система генетичної детермінації та регуляції білкового синтезу.

Усі клітини організму людини мають ядро. Винятком є високо-спеціалізованні клітини крові — еритроцити, які втрачають ядро в процесі свого розвитку. Клітини мають одне (більша частина клітин організму) або два ядра (клітини печінки), зустрічаються і багато­ядерні клітини (остеокласта). Форма ядер, як правило, сферична або еліпсоїдна. Однак є ядра, які мають паличкоподібну, бобовидну, сегментовану або неправильну форму. В кожній клітині об'єм ядра та цитоплазми перебувають у певних співвідношеннях, що має значення при оцінці її функціонального стану. При поліплоїдії (кратному збільшенні набору хромосом) об'єм ядра збільшується. Структура і хімічний склад ядра в клітині, що не ділиться (інтерфазній), та під час її поділу (мітозу) мають свої особливості. Основ­ними компонентами інтерфазного ядра є нуклеолема, нуклеоплазма, хроматин, ядерце.

Нуклеолема (nucleolemma), або ядерна оболонка, складається із зовнішньої і внутрішньої ядерної мембран. Вони розділені перинуклеарним простором, ширина якого дорівнює 25 нм. Нуклеолема несуцільна, бо має в собі пори (поровий комплекс), через які здій­снюється взаємодія між ядром та цитоплазмою. Пори виконують також структурно-організаційну роль, бо з їх допомогою фіксуються інтерфазні хромосоми. При патологічних станах кількість порових комплексів змінюється. Найпоширеніші пошкодження ядерної оболонки пов’язані з розширенням перинуклеарної цистерни, збільшення об'єму якої супроводжується аналогічними змінами канальців едоплазматичної сітки, що, очевидно, пов'язано з цирку­ляцією внутрішньоклітинної рідини і процесами клітинного набряку. Як правило, розширення перинуклеарного простору є локальними і виникають в результаті гіпоксії. Вони можуть досягати великих розмірів, наприклад, в ендотеліоцитах кровоносних капілярів міо­карду при вродженних вадах серця — до 1000 нм. У цих випадках може спостерігатися розрив зовнішньої мембрани. При іонізуючому опроміненні ядерна оболонка частково або повністю руйнується.

Нуклеоплазма (nucleoplasma) представлена колоїдним роз­чином білків, який створює середовище для швидкої дифузії мета­болітів, а також для переміщення інформаційної і транспортної РНК. При дії патологічних факторів у нуклеоплазмі виявляються електронопрозорі ділянки з агрегованими в них скупченнями гранул РНП (рибонуклеопротеїдів), а також набухання ядра. При цьому спосте­рігаються зміни колоїдно-осмотичного стану ядра.

Хроматин (chromatinum) — це комплекс ДНК і асоційованих з нею білків. На ультраструктурному рівні він має вигляд хромо­сомних фібрил товщиною 20-25 нм. Під час поділу клітини хроматин інтенсивно фарбується, що пояснюється його конденсацією, тобто утворенням тісно скручених (спіралізованих) низок, які називаються хромосомами. В інтерфазному ядрі такий вигляд хроматину отримав назву гетерохроматину. Він зосереджений, головним чином, на периферії ядра біля внутрішньої мембрани ядерної оболонки — перифе­рійний хроматин. Інтерфазне ядро людини містить 46 d-хромосом або 92 s-хромосоми. Кожна d-хромосома складається з двох s-xpoмосом (після удвоєння ДНК в S-періоді). Еухроматином, або деконденсованим хроматином, називаються ділянки хромосом, які скла­даються з деконденсованої ДНК. Якщо гетерохроматин в інтерфазному ядрі є генетичне неактивним, то еухроматин визначає процеси траскрипції, тобто активно спрямовує синтез білка.

Конденсація еухроматинових структур відображає інактивацію активних ділянок транскрипції і розглядається як патологічне явище, передвісник загибелі клітини. При вираженому набряку клітини спостерігається дискомплєксація хроматину, який у вигляді великих грудок накопичується біля ядерної оболонки. Такий феномен у клітині має назву маргінація хроматину (мал. 9).

Ядерце (nucleolus) — це щільна структура округлої форми, в якій відбувається синтез рибосомної РНК (рРНК). В ядрі може бути одно або кілька ядерець. В ядерці є особливо компактна, з фібрилярною консистенцією, зона (фібрилярний центр). Такі ділянки називаються ядерцевими організаторами і саме в них міститься вели­ка кількість копій генів, які кодують рРНК. Існування ядерцевого організатора в кількох хромосомах дозволяє пояснити наявність в окремих випадках в одному ядрі більше одного ядерця. Розміри ядерця відображають ступінь його функціональної активності. При високому рівні синтезу рРНК розміри ядерця збільшуються. Побли­зу ядерця виявляється своєрідне тільце, яке називається тільцем Барра, або статевим хроматином. Було встановлено, що тільце Барра відповідає одній із двох Х-хромосом клітин осіб жіночої статі. Інша Х-хромосома деконденсована і переносить спадкову інформацію. Збільшення розмірів та кількості ядерець свідчить про підви­щення їхньої функціональної активності. Ядерця, в яких перева­жають гранули над фібрилярною субстанцією, є відображенням різного функціонального стану як ядерець, так і клітини в цілому. Такі ядерця зустрічаються в молодих плазматичних клітинах, активних фібробластах, гепатоцитах, у багатьох клітинах пухлин. Дисоціація ядерець відображає їхню гіпогрануляцію і може бути результатом гальмування ядерцевої транскрипції. Дезорганізація (сегрегація) ядерець свідчить, як правило, про повне і швидке припинення ядерцевої транскрипції: ядро зменшується в розмірах, спостерігається виражена конденсація ядерцевого хроматину, відбу­вається розподіл гранул та протеїнових ниток. Ці зміни зустрічаються при енергетичному дефіциті в клітині.

Мал. 9. Зміни ядра

Маргінація хроматину ядра ендотеліоцита кровоносного капіляра міокарда при вродженій ваді серця (дефект міжшлуночкової перегородки. Електронограма.

Зміна форми ядра є суттєвою діагностичною ознакою: дефор­мація ядер при дистрофічних процесах та запаленні (грануломатоз), поліморфізм їх при пухлинному рості (клітинний атипізм). Форма ядра може змінюватися також у зв'язку з утворенням численних інвагінацій ядра, що зумовлює збільшення його поверхні і свідчить про підвищену синтетичну активність.

Поряд зі змінами форми ядра при патологічних станах може змінюватися і їхня кількість. Багатоядерні клітини виникають різни­ми способами. По-перше, при злитті клітин, наприклад, велетенські багатоядерні клітини чужорідних тіл та клітини Пирогова-Лангханса, які утворюються при злитті епітеліоїдних клітин. По-друге, при розладі мітозу відбувається поділ ядра без поділу цитоплазми, що спостерігається після опромінення, при введенні цитостатиків, зло­якісному рості. Зустрічаються також клітини, в яких біля незміненого ядра розташовуються маленькі подібні до ядра структури, так звані "супутники ядра" (каріомери, маленькі ядра). Причиною їхньої появи вважають хромосомні мутації. Такі структури виявляють у клітинах злоякісних пухлин при наявності великої кількості фігур патоло­гічних мітозів.

Включення ядра поділяються на справжні і вірусозумовлені. Перші містяться в каріоплазмі і складаються з речовин, що зустрі­чаються в цитоплазмі (білок, глікоген, ліпіди та ін.). У більшості випадків вони проникають із цитоплазми в ядро через непошкоджені або пошкоджені пори ядерної оболонки чи через пошкоджену ядерну оболонку. Можливе також проникнення цих речовин при мітозі. Приклад — включення глікогену в ядрах печінки при цукровому діабеті ("ядерний глікоген", "дірчасті пусті ядра").

Вірусозумовлені ядерні включення (так звані тільця ядерних включень) нагадують кристалічну сітку віруса і включають в себе білкові часточки, які виникають при внутрішньоядерному розмно­женні віруса. їх розглядають також як прояв реакції пошкодження вірусом цитоплазми ("реактивні включення").

Мітоз (mitosis), або каріокінез, непрямий поділ — універсальний спосіб поділу клітин. Він забезпечує неперервність існування клітин­них популяцій та організмів, точний розподіл генетичного матеріалу між дочірніми клітинами, створює умови для спеціалізації клітин (диференціюючий мітоз), детермінує збільшення кількості клітин у процесі регенерації тканин. Цей процес умовно ділять на 4 фази: профаза, метафаза, анафаза, телофаза.

Профаза. Головна подія профази — утворення веретена поділу клітини.

Метафаза. У метафазі закінчується утворення веретена поділу, процес конденсаціі хромосом продовжується. Під час метафази хромосоми з'являються в екваторіальній площині, утворюючи метафазну пластинку.

Анафаза. На початку анафази хромосоми переміщуються від екваторіальної площини до полюсів клітини.

Телофаза — це поділ клітини на дві дочірні (цитокінез і цитотомія).

Зупинка мітозу можлива при переході від G2-періоду до початку мітозу. В цей час у клітині може відбуватися наступна реплікація ДНК. Це призводить до збільшення хромосомних наборів у 4-8 або в більше число разів. Морфологічно такі ядра нічим не відрізняються від диплоїдних, але мають більший об'єм. Зупинка мітозу може відбуватися також у профазі або метафазі. Нарешті, клітина може пройти всі стадії мітозу, але не зазнати цитотомії. В останньому випадку виникають клітини з двома ядрами (гепатоцити). Внаслідок ендорепродукції утворюються велетенські поліплоїдні клітини, на­приклад, клітини червоного кісткового мозку - мегакаріоцити. Вважають, що поліплоїдні клітини можуть виникати при злитті (остеокласти). Функціональне значення поліплоїдії полягає в забез­печенні збільшення активності клітин у життєвому циклі організму після народження.

Розрізняють такі типи патології мітозу (Алов І.О.,1972).