Пошкодження і загибель клітин та тканин: причини, механізми, види незворотного пошкодження. Некроз. Апоптоз.
МОРФОЛОГІЯ ПОШКОДЖЕННЯ
Пошкодження органів починається на молекулярному або клітинному рівні, тому вивчення патології починається з пізнання причин і молекулярних механізмів структурних змін, що виникають в клітинах при їх пошкодженні.
У відповідь на вплив різних факторів в клітинах розвивається процес адаптації. Якщо ліміти адаптивного відповіді клітини вичерпані, адаптація неможлива, то виникає пошкодження клітини, до певної межі оборотне. Якщо несприятливий фактор діє постійно то розвивається необоротне ушкодження, або смерть, клітини.
Смерть клітини - кінцевий результат її пошкодження, слідство ішемії, інфекції, інтоксикації, імунних реакцій.
Існує два типи клітинної смерті - некроз і апоптоз.
причиною пошкодження клітин
Гіпоксія.
Причини:
Зменшення кровотоку (ішемія), що виникає при появі перешкод в артеріях (атеросклерозі, тромбозі).
Неадекватна оксигенація крові при серцево-судинній недостатності.
Зниження здатності крові до транспортування кисню, наприклад при анемії, отруєнні СО2.
Фізичні агенти. Відносять механічну травму, надмірне зниження або підвищення температури навколишнього середовища, раптові коливання атмосферного тиску, радіацію, електричний шок.
Хімічні агенти і ліки. Глюкоза і кухонна сіль, в підвищених концентраціях можуть викликати пошкодження клітин безпосередньо або шляхом порушення їх електролітного гомеостазу. Кисень у високих концентраціях дуже токсичний. Навіть сліди відомих отрут (миш'як, ціаніди, солі ртуті), можуть зруйнувати досить велика кількість клітин протягом хвилин і годин.
Руйнівним дією володіють багато факторів навколишнього середовища: пил, інсектициди, гербіциди; промислові та природні фактори (вугілля, азбест); соціальні фактори: алкоголь, куріння, наркотики; високі дози ліків.
Інфекційні агенти. До них відносяться віруси, рикетсії, бактерії, гриби, найпростіші, паразити.
Імунні реакції. Розвиток деяких імунних реакцій лежить в основі автоімунних хвороб.
Генетичні порушення. Багато вроджені порушення метаболізму пов'язані з ензимопатія (відсутність ферменту).
Дисбаланс харчування. Дефіцит білкової їжі і вітамінів залишається поширеним явищем.
механізмів ушкодження клітин
Існують чотири внутрішньоклітинні системи, що підтримують гомеостаз клітини:
В· Підтримання цілості клітинних мембран, від якої залежить іонний і осмотичний гомеостаз клітини і її органел;
В· Аеробне дихання, пов'язане з окислювальним Фосфор-вання і утворенням аденозинтрифосфату (АТФ);
В· Синтез ферментів і структурних білків;
В· Збереження єдності генетичного апарату клітини.
Наприклад, порушення аеробного дихання пошкоджує натрієвий насос мембрани, який підтримує іонно-рідинний баланс клітини, що призводить до порушення внутрішньоклітинного вмісту іонів і води.
Реакція клітин на пошкодження залежить від типу, тривалості дії, тяжкості пошкоджуючого фактора. Наприклад, малі дози токсинів або нетривала ішемія можуть викликати оборотні зміни, тоді як великі дози того ж токсину і тривала ішемія здатні призвести до негайної загибелі клітини (клітинної смерті).
Механізми пошкодження та смерті клітини
1. Утворення вільних радикалів (при недостатньому надходженні кисню в тканини) виникає вільнорадикальне перекисне окислення ліпідів (СПОЛ).
2. Порушення гомеостазу кальцію. Вільний кальцій в цитоплазмі клітин міститься в дуже низьких концентраціях у порівнянні з позаклітинним. Це стан підтримується Са2 +, Mg2 +-АТФази. Ішемія, інтоксикації викликають збільшення концентрації кальцію в цитоплазмі, що веде до активації ферментів, які пошкоджують клітину: фосфоліпаз (пошкодження клітинної мембрани), протеаз (руйнування мембрани і білків цитоскелету), АТФаз (виснаження запасів АТФ) і ендонуклеаз (фрагментація хроматину).
3. Недостатність АТФ веде до втрати цілості плазматичної мембрани і отже до смерті клітини.
4. Рання втрата плазматичною мембраною виборчої проникності. Вона виникає при дефіциті АТФ, і при активації фосфоліпаз. Плазматична мембрана може бути пошкоджена прямим впливом бактеріальних токсинів, вірусних білків, комплементом, фізичними, хімічними агентами.
ФОРМИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН
Розрізняють:
В· Ішемічне і гіпоксичний пошкодження;
В· Пошкодження, викликане вільними радикалами, включаючи активований кисень;
В· Токсичне ушкодження.
ішемічного та гіпоксичний пошкодження. Найчастіше обумовлено оклюзією артерій. Основними механізмами загибелі клітини при гіпоксії є порушення окисного фосфорилювання, що призводить до недостатності АТФ, пошкодження мембран клітини. Найважливішим медіатором необоротних біохімічних та морфологічних змін є кальцій.
Пошкодження клітини, викликане вільними радикалами. Виникає під впливом хімічних речовин, радіації, кисню, старінні клітин, руйнуванні пухлин макрофагами. Вільні радикали вступає в реакції з неорганічними та органічними сполуками - білками, ліпідами і вуглеводами.
Для ушкодження клітини найбільше значення мають три реакції, в які вступають вільні радикали.
В· Вільнорадикальне перекисне окислення ліпідів (СПОЛ) мембран, що веде до пошкодження мембран, органел і самих клітин.
В· Окислювальне перетворення білків. Вільні радикали викликають перехресне зв'язування амінокислот (метіонін, гістидин, цистин, лізин). Руйнує ферменти допомогою нейтральних протеаз.
В· Пошкодження ДНК. Вільні радикали вступають в реакцію з тиміном, що входять до складу ДНК, це веде до загибелі клітини або її злоякісного переродження.
В· Токсичне ушкодження. Хімічні речовини (у вигляді водорозчинних сполук) можуть діяти безпосередньо, зв'язуючись з молекулами або органелами клітини. Наприклад, ртуть пов'язує сульфгідрильні групи клітинної мембрани і викликає підвищення проникності клітинної мембрани і гальмування АТФаза-залежного транспорту. При попаданні в організм хлориду ртуті в найбільшою мірою страждають клітини шлунково-кишкового тракту, нирок. Ціанід впливає на ферменти мітохондрій. Протипухлинні хіміотерапевтичні препарати (в тому числі антибіотики) викликають пошкодження клітин за допомогою цитотоксичної дії.
Хімічні сполуки (жиророзчинні) спочатку перетворюються в токсичні метаболіти, які потім діють на клітини-мішені. При цьому утворюються вільні радикали.
МОРФОЛОГІЯ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН
У класичної морфології нелетальної пошкодження клітин називається дистрофією. У більшості випадків вона відноситься до оборотних пошкоджень.
Некроз поряд з апоптозом є одним з двох морфологічних виразів смерті клітини.
Апоптоз - це генетично запрограмована смерть клітини.
Апоптоз є різновидом смерті клітини, для якої характерна конденсація і фрагментація ДНК.
Основна біологічна роль апоптозу в нормі - встановлення потрібної рівноваги між процесами проліферації і загибелі клітин, що в одних ситуаціях забезпечує стабільний стан організму, в інших-ріст, в третіх-атрофію тканин і органів.
У нормі апоптоз має місце при:
ембріогенезу на стадіях преімплантаціі, імплантації плодового яйця і органогенезу. Зникнення клітин шляхом апоптозу добре документовано при інволюції Мюллерова і Вольфова проток, міжпальцевих перетинок, при формуванні просвітів в порожнинних органах (в серці).
Атрофії зрілих тканин під впливом ендокринних органів при зростанні і старінні організму (вікова атрофія тимуса, вікова інволюція ендометрію, передміхурової залози, молочних залоз після припинення лактації, апоптоз В - і Т-лімфоцитів після припинення дії на них...
