Документ. Повреждение и гибель клеток и тканей. Существуют два типа гибели клеток некроз и апоптоз. Некроз наиболее распространенный тип гибели клетки при экзогенных воздействиях, включая ишемию и химические стимулы
 Скачать 69.62 Kb.
|
|
Повреждение и гибель клеток и тканей. Существуют два типа гибели клеток – некроз и апоптоз. Некроз – наиболее распространенный тип гибели клетки при экзогенных воздействиях, включая ишемию и химические стимулы. Он проявляется резким набуханием или разрушением клетки, денатурацией и коагуляцией цитоплазматических белков, разрушением клеточных органелл. Апоптоз – естественная гибель клетки – служит для элиминации (устранения) ненужных клеточных популяций в процессе эмбриогенеза и при различных физиологических процессах. Главной морфологической особенностью апоптоза являются конденсация и фрагментация хроматина. Хотя механизмы некроза и апоптоза различны, между этими процессами много общего. Различают три основных вида повреждения клеток: 1) ишемическое и гипоксическое; 2) вызванное свободными радикалами кислорода; 3) токсическое. В классической морфологии нелетальное повреждение клеток называется дистрофией, или обратимым повреждением клеток. Светооптически различают два вида таких изменений: набухание и жировые изменения. Набухание развивается тогда когда клетки не способны поддерживать ионный и жидкостный гомеостаз. Жировые изменения также могут быть признаком обратимого повреждения клетки. Светооптически для них характерно появление мелких или крупных липидных включений в цитоплазме. Они встречаются при гипоксических и различных формах токсических повреждений, главным образом в клетках, участвующих или зависящих от обмена жиров, таких как гепатоциты и миокардиоциты. НЕКРОЗ представляет собой спектр морфологических изменений, которые развиваются вслед за гибелью клетки в живой ткани. Это результат разрушающего действия ферментов налетально поврежденную клетку. Фактически развиваются два конкурирующих процесса: ферментное переваривание клетки и денатурация белков. Макроскопические признаки некроза могут проявляться по-разному: они зависят от своеобразия органа, в котором возникает некроз, а также от характера повреждающего фактора. Микроскопические признаки касаются как ядра, так и цитоплазмы клеток, а также внеклеточного матрикса. Изменения ядра включают: - кариопикноз – сморщивание ядер в связи с конденсацией хроматина; - кариорексис – распад ядер на глыбки; - кариолизис – растворение ядра в связи с активацией гидролаз (рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы; РНКазы и ДНКазы). Изменения цитоплазмы выражаются в: - плазмокоагуляции – денатурации и коагуляции белка с появлением в цитоплазме ярко- розовых глыбок; - плазморексисе – распаде цитоплазмы на глыбки; - плазмолизисе – расплавлении цитоплазмы. Изменения внеклеточного матрикса проявляются: - в расщеплении ретикулярных, коллагеновых и эластических волокон под воздействием протеаз, эластаз, коллагеназ. Некротические массы нередко пропитываются фибрином с развитием фибриноидного некроза. Различают 5 видов некроза: коагуляционный, колликвационный (влажный), гангренозный (гангрена), казеозный (творожистый, сыровидный) и жировой (ферментный, или стеатонекроз). Коагуляционный некроз – сохранение общих контуров очага в течение по крайней мере нескольких дней. При этом виде некроза повреждение или возрастающий впоследствии внутриклеточный ацидоз денатурируют не только структурные белки, но и ферменты и тем самым блокируют протеолиз клетки. Коагуляционный некроз характерен для гипоксической гибели ткани во всех органах, кроме головного мозга. Одним из самых частых видов такого некроза является инфаркт. Инфаркт – некроз тканей, возникающий при нарушении кровообращения (сосудистый, ишемический некроз). Инфаркт развивается вследствие тромбоза, эмболии, длительного спазма артерий или функционального перенапряжения органов условиях недостаточного кровоснабжения (последнее относится только к инфаркту миокарда). Колликвационный (влажный) некроз возникает в результате аутолиза или гетеролиза, чаще встречается в очагах поражений бактериальными инфекционными агентами и обусловлен разжижающим действием протеолитических лейкоцитарных ферментов. Что касается влажного некроза при гипоксической гибели ткани головного мозга, то причины его появления остаются неясными. Природу такого некроза объясняют тем, что ткань мозга богата водой и процессы аутолиза в ней преобладают над коагуляционными изменениями. Гангрена – некроз черного или темно-коричневого цвета, развивающийся в тканях, прямо или через анатомические каналы соприкасающихся с внешней средой. Помимо конечностей, гангрена возникает в легких, кишечнике, коже щек и других местах. Темный цвет гангренозной ткани обусловлен сульфитом железа, образующимся из железа гемоглобина и сероводорода воздуха. Различают три морфологические разновидности гангрены: сухую, влажную и пролежень. Сухая гангрена сопровождается мумификацией, хорошо выраженной зоной демаркационного воспаления, часто возникает в нижних конечностях. Макроскопически некротизированные ткани (чаще ткани стопы) уменьшены в объеме, сухие, черного цвета, хорошо выражена демаркационная зона. Влажная гангрена развивается при инфицировании погибшей ткани бактериями, обычно анаэробными (например, из группы клостридий). При влажной гангрене ткань набухает, становится отечной, демаркационная зона не определяется. Такая гангрена возникает в кишечнике, легких, матке, конечностях. Пролежень – разновидность сухой или влажной гангрены, возникает вследствие трофоневротических нарушений у ослабленных лежачих больных на участках тела, подвергающихся наибольшему давлению. Газовая гангрена встречается редко. При ней пузырьки с сероводородом, продуцированным обычно микробом Сlostridii ‚уеrsinii, находятся внутри некротизированной ткани. Казеозный (творожистый, сыровидный) некроз как разновидность коагуляционного чаще всего встречается в туберкулезных очагах. Макроскопически он действительно напоминает творог или мягкий сыр. Микроскопически представлен бесструктурными розовыми массами, окруженными зоной гранулематозного воспаления, состоящей из туберкулезных бугорков. Жировой (ферментный) некроз, или стеатонекроз – очаг разрушенной жировой клетчатки бледно-желтого цвета, замазкообразного вида, разной формы и величины. Чаще это следствие освобождения активированных липаз поджелудочной железы, действующих прямо в брюшной полости при остром панкреатите. Исходы некроза связаны с реактивными изменениями: процессами отграничения и репарации, распространяющимися из зоны демаркационного воспаления: - организация, или рубцевание, замещение некротических масс соединительной тканью; - инкапсуляция, отграничение участка некроза соединительнотканной капсулой; - петрификация, пропитывание участка некроза солями кальция (дистрофическое обызвествление); - оссификация – появление в участке некроза костной ткани (встречается очень редко, в частности, в очагах Гона – заживших очагах первичного туберкулеза); - образование кисты в исходе колликвационного некроза. При неблагоприятных обстоятельствах происходит гнойное расплавление некротических масс, при этом возможно развитие сепсиса. АПОПТОЗ. Если некроз считается патологической формой клеточной смерти, возникающей в результате резкого повреждающего воздействия на клетку, то апоптоз противопоставляется ему как контролируемый процесс самоуничтожения клетки, Морфологическими проявлениями апоптоза являются конденсация ядерного гетерохроматина и сморщивание клетки с сохранением целостности органелл и клеточной мембраны. Клетка распадается на апоптозные тельца, представляющие собой мембранные структуры с заключенными внутри органеллами и частицами ядра. Затем апоптозные тельца фагоцитируются и разрушаются при помощи лизосом окружающими клетками. Характерные признаки апоптоза обусловлены видом воздействия и типом клеток. Конденсация хроматина связана с расщеплением ядерной ДНК, которое происходит в участка связей между нуклеосомами и приводит к образованию фрагментов. Нарушение объема и размеров клеток объясняют активностью трансглутаминазы. Этот фермент катализирует перекрестное связывание цитоплазматических белков, образующих оболочку под плазматической мембраной. Фагоцитоз апоптозных телец макрофагами и клетками других типов обеспечивается рецепторами последних. Одной из важных особенностей апоптоза является его зависимость от активации генов и синтеза белка. Индукция апоптозоспецифических генов обеспечивается за счет специальных стимулов, таких как протеины теплового шока и протоонкогены. Некоторые гены, участвующие в возникновении и росте элокачественной опухоли (онкогены и супрессорные гены), играют регуляторную роль в индукции апоптоза. Например, онкоген р53 стимулирует апоптоз в норме. Апоптоз ответствен за многочисленные физиологические и патологические процессы, идущие в организме: - опосредует запрограммированное удаление клеток при эмбриогенезе (включая имплантацию, органогенез и инволюцию); - благодаря апоптозу происходит гормонзависимая инволюция клеток у взрослых (например, отторжение клеток эндометрия в процессе менструального цикла, атрезия фолликулов в яичниках во время менопаузы, регрессия лактирующей грудной железы после прекращения кормления ребенка); - обеспечивает уничтожение клеток в пролиферирующих клеточных популяциях, таких как эпителий крипт тонкой кишки, и гибель клеток в опухолях; - через апоптоз реализуются гибель аутореактивных клонов Т-лимфоцитов и патологическая атрофия гормонзависимых тканей (например, атрофия предстательной железы после кастрации и исчезновение лимфоцитов втимусе после введения гликопротеинов); - апоптоз лежит в основе патологической атрофии паренхиматозных органов после перекрытия протока (например, поджелудочной железы, околоушной слюнной железы, почки); - с апоптозом связаны смерть клеток, вызванная цитотоксическими Т-клетками (например, при отторжении трансплантата), и гибель клеток при некоторых вирусных заболеваниях (например, при вирусном гепатите, при котором фрагменты клеток при апоптозе известны как тельца Каунсильмена); - апоптоз лежит в основе клеточной гибели, вызванной различными слабыми повреждающими воздействиями, которые в больших дозах приводят к гибели клетки (термальные воздействия, радиация, цитотоксические противоопухолевые препараты и, возможно, гипоксия). Объекты, изучаемые патологоанатомом, можно разделить на три группы: трупный материал. 2) субстраты, полученные от больных при их жизни (органы, ткани и их части, клетки и их части, продукты секреции, жидкости). экспериментальный материал. 1). Трупный материал. Основная цель аутопсии установление окончательного диагноза и причин смерти больного. Оценивают также правильность или ошибочность клинического диагноза, эффективность лечения. Значение секционной работы патологоанатома состоит не только в контроле за качеством лечебно-диагностической деятельности клиницистов, но и в накоплении статистических и научно-практических данных о болезнях и патологических процессах. 2). Материал, взятый при жизни больного. Гораздо больший объем в работе патологоанатома занимает микроскопическое изучение материала, полученного с диагностической целью при жизни больного. Чаще всего такие объекты исследуют гистологически или цитологически. Гистологическое исследование. Этому исследованию подвергают операционный и биопсийный материалы. При поступлении к патологоанатому операционного материала клинический диагноз, как правило, уже установлен. Требуется лишь гистологическое подтверждение (уточнение) диагноза. Однако в случае биопсии и саму операцию, и взятие материала производят с целью установления диагноза. Для обычной диагностики широко используют универсальную гистологическую окраску срезов гематоксилином и эозином. Тинкториальные, т. Е. красящие, свойства гематоксилина проявляются в слабощелочной среде, и структуры, окрашенные этим красителем в синий или темно- синий цвет, принято называть базофильными. К ним относятся ядра клеток, отложения солей кальция и колонии бактерий. Слабую базофилию могут проявлять некоторые виды слизи. Эозин, напротив, при рН менее 7,0 окрашивает так называемые оксифильные компоненты в розовокрасный или красный цвет. К ним относятся цитоплазма клеток, волокна, эритроциты, белковые массы и большинство видов слизи. Очень часто применяют окраску пикрофуксином по ван Гизону. При этом элективно, т. Е. Избирательно, в красный цвет окрашиваются коллагеновые волокна соединительной ткани, тогда как прочие структуры становятся желтыми или зеленовато-желтыми. Цитологическое исследование проводят на мазках, сделанных из содержимого полых или трубчатых органов, а также на препаратах-отпечатках, пунктатах и аспиратах (аспирационные пунктаты, отсасываемые шприцем). Мазки нередко изготавливают из материала смывов со стенок органов, что позволяет захватить клетки, находящиеся в процессе естественного или патологического слущивания (десквамация, эксфолиация), например с шейки матки. Более активным вмешательством является соскоб со стенок органов. Если материал соскоба обилен, то его обрабатывают с помощью гистологических методик. В частности, так поступают с диагностическими соскобами эндометрия. При скудных соскобах материал идет на цитологическую обработку. Нередко препараты готовят из мокроты, слизи, тканевых цугов и осадков в жидкостях. Осадки можно получить после центрифугирования взвесей. Цитологический материал фиксируют обычно на предметном стекле, часто во время окраски. Наиболее популярны окраски азур-эозином (его тинкториальные свойства близки к гематоксилину и эозину) или бисмарк-брауном по Папаниколау. Иммуногистохимическое исследование. При некоторых патологических состояниях (особенно опухолях) бывает трудно или невозможно с помощью гисто – и цитологических окрасок определить тип ткани либо ее происхождение. Между тем такая верификация имеет важное значение для диагностики и прогнозирования. Поэтому используют различные дополнительные методические подходы. Одним из них является иммуногистохимический метод: на гисто – или цитологические препараты наносят растворы с антителами к искомым антигенам: опухолевым, вирусным, микробным, аутоантигенам и др. Антигены при обьшных гистологических окрасках тканей не видны. Антитела в сыворотках несут на себе метку: либо флюорохром, т. Е. краситель, светящийся в темном поле (иначе говоря, дающий флюоресценцию), либо красящий фермент. Если искомый антиген есть в исследуемых тканях или клетках, то возникший комплекс антиген-антитело плюс маркер точно укажут его локализацию, количество, помогут изучить свойства. Методы молекулярной биологии. В хорошо оснащенных патологоанатомических отделениях и научно-исследовательских институтах для прижизненной диагностики применяют методы молекулярной биологии: проточную цитометрию и технику гибридизации. Проточная цитометрия необходима для количественного анализа содержания ДНК в клетках опухолей, патологических субстратов. Гибридизация (обычно в виде полимеразой цепной реакции) позволяет определить состав нуклеиновых кислот, сложных белков в изучаемом материале. Исследование хромосом. С помощью хромосомного анализа выявляют отклонения в генетическом аппарате (геноме) клеток, имеющие врожденный или приобретенный характер. Этот анализ особенно важен при распознавании и изучении опухолей, различные варианты которых сопровождаются вполне специфическими маркерными перестройками или аберрациями хромосом. Электронная микроскопия бывает трансмиссионная (в проходящем пучке, подобно светооптической микроскопии) и сканирующая (снимающая рельеф поверхности). Первую применяют чаще, особенно для изучения в ультратонких срезах ткани деталей строения клеток, выявления микробов, вирусов, отложений иммунных и других комплексов и т. Д. 3). Экспериментальный материал. Эксперимент с достаточным количеством лабораторных животных позволяет моделировать и изучать болезни и патологические процессы на любом этапе их развития. Нелетальное повреждение клеток называется дистрофией. Это повреждение может проявляться внутриклеточными или внеклеточными скоплениями (аккумуляцией) ненормальных количеств различных веществ: 1) воды, липидов, белков и углеводов; 2) аномальных веществ, в том числе экзогенных, таких как ионы, продукты нарушенного метаболизма; З) пигментов. Все они могут накапливаться транзиторно (временно) или постоянно, быть безвредными или токсичными, локализоваться в цитоплазме (чаще в лизосомах) или в ядре. Включения (внутриклеточные скопления). Различают три разновидности включений (внутриклеточных скоплений). Во-первых, это скопления естественных эндогенных метаболитов, т.е. эндогенные включения, которые образуются в нормальном или ускоренном ритме, а скорость их удаления недостаточна (при жировых изменениях печени). Во-вторых, это накопления эндогенных веществ, которые не могут метаболизироваться, также относятся к группе эндогенных включений. Частая причина таких скоплений генетический дефект, в результате продукты обмена не используются, а откладываются внутри клетки, развиваются болезни накопления. В-третьих, аккумуляция аномальных экзогенных веществ, экзогенные включения, которые клетка не может ни разрушить с помощью ферментов, ни транспортировать в другое место (частицы угля). I. Морфология нарушений липидного обмена. Липиды. В клетках (внутриклеточно) могут накапливаться разные липиды: триглицериды, эфиры холестерина и фосфолипиды. Накопление липидов (триглицеридов) в паренхиматозных клетках, как правило, обратимо и называется стеатозом, или жировой дистрофией. Жировые включения можно выявить при помощи ряда окрасок, наиболее часто применяется судан III, окрашивающий липиды в желто-красный цвет. Чаще всего жировые изменения встречаются в печени, которая является органом, участвующим в метаболизме жиров, в сердце, мышцах, почках. Наиболее часто стеатоз печени наблюдается при алкоголизме, тучности, сахарном диабете, гипоксии, токсических воздействиях, при нарушении питания (недостатке белка или избытке липидов в пище). Липиды поступают в печень из жировой ткани или пищи в основном в виде свободных жирных кислот, а в печеночных клетках превращаются в триглицериды. Для транспорта липидов из печеночной клетки необходим апопротеин, при соединении внутриклеточных триглицеридов с его молекулами образуются липопротеины. Накопление триглицеридов в печени может происходить в результате дефектов в процессе превращения жирных кислот в липопротеины. Возникновению таких дефектов способствует алкоголь, повреждающий функции митохондрий и микросом. Некоторые токсины снижают синтез апопротеина. Гипоксия тормозит окисление жирных кислот. Голодание увеличивает мобилизацию липидов из жировой ткани и ускоряет синтез триглицеридов, белковое голодание нарушает синтез апопротеина. Значение стеатоза обусловлено причиной и выраженностью накопления липидов. Слабовыраженное накопление не влияет на функцию печени, а значительная аккумуляция липидов может нарушать функцию клетки, необратимо повреждать внутриклеточные процессы. Жировая дистрофия миокарда развивается, как правило, вследствие гипоксии (при болезнях крови, сердечно-сосудистой недостаточности) и интоксикации (при алкоголизме, инфекционных заболеваниях, отравлении фосфором, мышьяком и т. Д.). Механизм развития такой дистрофии связан со снижением окисления липидов из-за деструкции митохондрий под влиянием гипоксии или токсина. Особенностями жировой дистрофии миокарда являются очаговый характер поражения преимущественно по ходу венозного колена капилляров и мелких вен, а также накопление липидов в цитоплазме в виде мелких капель (пылевидное ожирение). Сократительная способность миокарда при жировой дистрофии снижается. Холестерин и его эфиры. Большинство клеток использует холестерин для синтеза клеточных мембран, однако при некоторых патологических процессах может происходить накопление холестерина в клетках. При атеросклерозе холестерин и его эфиры находят в гладкомышечных клетках и макрофагах (внутриклеточно) в атеросклеротических бляшках, расположенных в интиме аорты и крупных артерий. Такие клетки называются пенистыми, так как при окраске гематоксилином и эозином вакуоли на месте растворенных при изготовлении препарата липидов придают цитоплазме пенистый вид, их называют также ксантомными, так как они содержат липиды. Некоторые из этих клеток разрываются, а липиды попадают во внеклеточное пространство (внеклеточные скопления). |