Методичні рекомендації затверджені на засіданні кафедри патологічної анатомії, судової медицини та права, протокол № 8 від 22. 01. 2013р.та на засіданні методичної ради з морфологічних дисциплін Вінницького національного медичного університету ім.. М.І.Пирогова.

Протокол № 4 від 14. 02. 2013р

Рецензенти:

Завідувач кафедри оперативної хірургії

та топографічної анатомії проф. Костюк Г.Я.

Завідувач кафедри гістології проф. Пушкар М.С.

Редакційно-видавнича група:

Відповідальний редактор проф.. Фоміна Л.В.

Секретар – викладач Верлан О.О.

Елементи ультраструктурної патології клітини. Клітинно-матриксні взаємодії. Клітинні та позаклітинні механізми регуляції трофіки.

Основні питання теми:

1) Визначити характер та ступінь морфологічних відхилень органел, які вивчаються, від еталонів прийнятих в якості «нормальних» морфологічних констант.

2) Визначити оборотність та необоротність виявлених структурних змін органел;

3) Розпізнавати стереотипні і специфічні зміни ультраструктур клітини у відповідь на вплив хвороботворного чинника.

4) Інтерпретувати морфологічні зміни ультраструктур і визначити їх функціональне значення у розвитку загальних реакцій клітини при різних загально патологічних процесах, таких як порушення метаболізму клітини, смерть клітини (апоптоз і некроз), гіпертрофія і атрофія клітин, клітинна дисплазія і метаплазія.

Завдяки працям Рудольфа Вірхова, великого німецького вченого, одного з основоположників сучасної патологічної анатомії, сьогодні не залишилося хвороб, знання про які не базувалися б на морфологічному вивченні клітин — структурних одиниць живих організмів. Однак побачити нормальну структуру клітини у всіх її модифікаціях вдалося тільки в другій половині цього сторіччя завдяки застосуванню ультраструктурного методу вивчення клітин з використанням трансмісивної (що просвічує) і скануючої електронної мікроскопії, електронної гісто- та імуногістохімії, електронної авторадіографії.

При вивченні курсу загальної гістології вами отримані необхідні відомості про нормальні ультраструктури і їхню функціональну роль в життєдіяльності клітини.

Нагадаю, що клітина — це високоорганізована, саморегулююча структурно-функціональна одиниця живого організму, здатна до активного обміну з навколишнім середовищем.

В клітині виділяють наступні ультраструктури:

Ядро: (оболонка з ядерними порами, каріоплазма, ядерця та перинуклеарний простір;

Цитоплазма: гіалоплазма з різними органелами і включеннями:

1) органели мембранного походження:

— цитоплазматична мембрана (включаючи десмосоми);

— мітохондрії: (зовнішня гладка мембрана, внутрішня складчаста мембрана, яка утворює вирости (кристи), матрикс);

— апарат Гольджі або комплекс Гольджі;

— ендоплазматична сітка або ендоплазматичний ретикулум:

—гладкий;

—гранулярний (шорсткий);

— лізосоми: первинні, вторинні: цитолізосоми та фаголізосоми; залишкові тільця або телолізосоми;

2) органели не мембранного походження:

— вільні рибосоми і полісоми;

— центросома (центріоль);

— мікротрубочки і мікрофіламенти;

— спеціалізовані структури або мікрофіламенти (нейрофібрили, міофібрили — гладкі і смугасті, тонофібрили, мікроворсинки, війки і джгутики);

3) включення: трофічні, екскреторні, пігментні.

Внутрішньоклітинні структури, які здаються у світловому та електронному мікроскопі незміненими, за життя не є статичними. В процесі життєдіяльності клітини відбувається постійне їхнє поновлення. Однак ці зміни не завжди доступні для розпізнання в електронному мікроскопі і визначити їх можна лише на молекулярному рівні за допомогою спеціальних методик молекулярної морфології.

Пошкодження окремих ультраструктур і навіть смерть окремих клітин, з яких побудовані різні тканини та органи людини, може бути проявом «фізіологічної норми». Це постійний, «запрограмований» процес смерті клітин в організмі, визначений апоптозом, має дуже важливе значення не тільки для нормального існування організму, але й відіграє одну з ключових ролей при багатьох загально патологічних процесах.

Дія тих або інших внутрішніх і/або зовнішніх чинників призводить на початковому етапі до пошкодження елементарних структур клітини і порушення їх функцій, в подальшому можливий розвиток як патології окремої клітини, так і клітинних кооперацій. Патологія клітини, або «целюлярна патологія» – це структурна основа всієї патології людини.

Чисельні дослідження показали, що будь-який патологічний процес, яким би ступенем функціональних зрушень він не проявлявся, починається на рівні ультраструктур, тобто на субклітинному рівні. Не існує жодного уражуючого чинника, який би не призводив до структурних змін. Ряд захворювань напевно і був вперше діагностований тільки на ультраструктурному рівні. Важливо відзначити, що початкові стадії патологічного процесу, які виявляються тільки на рівні ультраструктур клітин, як правило, оборотні або можуть бути компенсовані.

Знання клітинної патології допомагає фахівцю будь-якого медичного профілю розуміти морфологічну сутність того чи іншого патологічного процесу, який відбувається в тканинах і органах, поширюючи відомості про причини і механізми виникнення хвороби, особливості її перебігу, дозволяє визначити і намітити раціональні та ефективні шляхи їх лікування і профілактики.

Головна мета навчання – вміти розпізнавати кількісні та якісні морфологічні зміни ультраструктур клітини, зумовлені впливом різних патогенних чинників та інтерпретувати функціональне значення цих змін.

Для цього необхідно вміти:

– ідентифікувати на електронних мікрофотографіях характерні морфологічні ознаки органел клітини в умовах патології;

– визначати характер і ступінь морфологічних відхилень органел, які вивчаються, від еталонів, прийнятих в якості “нормальних” морфологічних констант;

– визначати оборотність та необоротність виявлених структурних змін органел;

– розпізнавати стереотипні і специфічні зміни ультраструктур клітини у відповідь на вплив хвороботворного чинника;

– інтерпретувати морфологічні зміни ультраструктур і визначити їх функціональне значення у розвитку загальних реакцій клітини при різних загально патологічних процесах, таких як, наприклад, порушення метаболізму клітини, смерть клітини (апоптоз і некроз), гіпертрофія і атрофія клітини, клітинна дисплазія і метаплазія, пухлинна трансформація, тощо.

Нагадаю Вам, що нормальне існування і функціонування клітини залежить від:

1. Стану навколишнього середовища клітини (гомеостазу).

2. Своєчасності і достатності надходження в клітину поживних речовин (кисню, глюкози, амінокислот).

3. Рівня вмісту продуктів метаболізму, особливо, CO2.

І, оскільки в більшості випадків вплив будь-якого патогенного (хвороботворного) чинника супроводжується зміною гомеостазу, то перша рецепція патогенної інформації буде здійснена клітиною через її клітинну мембрану.

Нормальна проникність цитомембрани — головна умова в гомеостазі клітини. Цитомембрана побудована водночас і як бар’єр, і як прохід для всіх субстанцій, які проникають в клітину або її покидають. Вона підтримує внутрішній хімічний склад клітини за допомогою вибіркової проникності і транспортування. Процес мембранного транспорту припускає перенесення іонів та інших субстратів проти градієнта концентрації. Транспорт може бути активний, тоді він вимагає АТФ і «рухливості» транспортних білків в мембрані, або пасивний за допомогою різних дифузних і обмінних процесів. Вода та іони перетинають її шляхом простої дифузії. Такі молекули, як глюкоза, потребують засобів транспортування.

Тому вивчення ультраструктурної патології клітини ми почнемо з вивчення структурних змін, які спостерігаються в клітинній мембрані.

ЦИТОПЛАЗМАТИЧНА МЕМБРАНА

Клітинну мембрану схематично зображують у вигляді тонкої лінії. У трансмісивному електронному мікроскопі вона представлена трьохшаровою структурою, яка складається з двох щільних листків, кожен завтовшки від 2 до 3 нм, які розділені менш щільним інтермедіарним шаром завтовшки від 4 до 5 нм. Загальна товщина мембрани складає від 7,5 до 10 нм. Зовнішня поверхня її представлена товстим шаром мукополісахаридів (глікокалікс). Внутрішня поверхня контактує з елементами цитоскелету клітини і сформована лабільними білками, які забезпечують цілісність мікрофіламентів і мікротрубочок. На поверхні мембрани деяких клітин є мікроворсинки, які заповнені молекулами актину, а також десмосоми (клітинні сполучення), до складу яких входять мікрофіламенти, утворені білком кератином, який є гістохімічним маркером клітин епітелію.

Давсон і Даніеллі в 1935 році запропонували модель клітинної мембрани. Основною «ізюминкою» моделі є характер розташування молекул ліпідів. Мембрана складається з двох рядів молекул фосфоліпідів, розташованих більш чи менш перпендикулярно до поверхні мембрани так, що їх неполярні (гідрофобні) кінці контактують між собою, а полярні (гідрофільні) повернені до водних розчинів по ту чи іншу сторону мембрани.

У цитомембрані розташовані рецептори гормонів, таких як інсулін чи адреналін, та інших біологічно активних речовин, котрі впливають на функцію і реактивність клітин; локалізуються різні протеїни, молекули мукополісахаридів і специфічні білки (наприклад, антигенні детермінанти гістосумісності), які визначають її спроможність до проникності та антигенні властивості.

Цитомембрана відіграє основну роль в міжклітинних комунікаціях як шляхом утворення спеціалізованих міжклітинних контактів, так і шляхом передавання сигналів.

Таким чином, цитомембрана відіграє критичну роль в рості і проліферації клітин. Припускають, що патологічні модифікації в цитомембрані відповідають за пухлинну трансформацію клітин.

ПОРУШЕННЯ СТРУКТУРИ ТА ФУНКЦІЇ МЕМБРАНИ КЛІТИНИ

Причини пошкодження цитоплазматичної мембрани:

А. Дія фізичних та хімічних факторів (висока і низька температура, хімічні речовини, тощо).

Б. Утворення вільних радикалів (дуже нестабільних частинок з непарним числом електронів на зовнішній орбіті), які містять активований кисень, з наступною реакцією між ними і ліпідами мембрани клітини (перекисне окислення ліпідів), в результаті чого звільняється надмірна енергія.

В. Активація системи комплементу. Комплемент – це система плазматичних білків (С1–С9), які існують в неактивній формі і складають приблизно 10% глобулінів крові. При активації його кінцеві продукти, ймовірно комплекси С5b, С6, С7, С8 і С9 проявляють фосфоліпазну активність, тобто можуть ферментативно пошкоджувати цитомембрану. Це явище (фіксація компліменту та його активація) – важливий компонент імунної відповіді, при якій знищуються клітини, які розпізнані як «чужі».

Г. Лізис ферментами. Наприклад, панкреатичні ліпази (з надлишком виділяються при гострому панкреатиті) та ферменти, які синтезуються Clostridium perfingens (один із збудників газової гангрени), викликають широкийнекроз цитомембран.

Д. Лізис вірусами здійснюється як шляхом прямого вставлення цитопатичних вірусів у мембрану клітини, так і посередньо - через імунну відповідь на вірусні антигени, які розташовані на поверхні інфікованих клітин.

Види пошкодження цитоплазматичної мембрани

Ультраструктурна патологія мембран клітини може проявлятися у вигляді пошкодження їх форми і величини та супроводжуватися порушеннями синтезу і обміну мембран, змінами її проникності, порушеннями мембранного транспорту, альтерації клітинних сполучень, комунікації клітин та їх «розпізнавання».

Пошкодження форми і величини цитоплазматичної мембрани морфологічно виявляється у вигляді:

— деформації чи атрофії спеціалізованих структур;

— збільшення кількості (потовщення клітинної мембрани), довжини і площі мембранних структур (піноцитозні та фагоцитозні пухирці);

— атрофії клітинної мембрани з появою щілин або розривів;

— формування спеціальних патологічних структур (формування мієліноподібних або псевдомієлінових структур).

Прикладами деформації або атрофії спеціалізованих структур можуть служити: атрофія мікроворсинок ентероцитів при хворобах тонкої кишки з розвитком синдрому мальабсорбції чи деформації ніжок подоцитів епітелію внутрішнього листка капсули Боумена ниркового клубочка при деяких нефропатіях.

Більшість з перерахованих структурних змін клітинної мембрани супроводжується порушенням її проникності. Важлива роль у здійсненні проникності мембран належить глікокаліксу і взаємодії мембранних білків з цитоскелетом, а також гормонам, які взаємодіють з мембранними рецепторами. Зміни проникності можуть бути важкими (необоротними) або поверхневими. Найбільш вивченою моделлю зміни мембранної проникності є пошкодження важкими металами (ртуть, уран). Важкі метали різко збільшують проникність мембрани для натрію, калію, хлору, кальцію і магнію, що призводить до швидкого набухання клітин, розпаду їхнього цитоскелета. Збільшення поверхні клітинної мембрани за рахунок мембран мікропіноцитозних пухирців є ознакою різкого набухання клітини та її загибелі.

Збільшення об’єму клітини за рахунок надходження великої кількості води у зв’язку з аномалією осмотичного тиску супроводжується появою щілин і навіть розривів у мембрані. Якщо розриви не збільшуються, то щілини закриваються і зникають. Потовщення клітинної мембрани може бути пов’язане із зменшенням кількості іонів кальцію в позаклітинній рідині. При цьому змінюється проникність мембрани для іонів натрію та калію і в клітині накопичується рідина.

Дія на мембрану клітини агресивного чинника викликає відповідні (реактивні) морфологічні зміни у вигляді збільшення кількості, протяжності та площі мембранних структур. Захоплення клітиною різних чужорідних субстанцій (рідких та густих) може здійснюватися за допомогою двох механізмів: піноцитозу і фагоцитозу.

Піноцитоз (pinein – пити) – інвагінація (вгинання) зовнішньої клітинної мембрани із захопленням чужорідної рідкої субстанції, послідовним змиканням мембрани, відшнуруванням її і утворенням піноцитозного пухирця. Цей процес спостерігається в більшості клітин. Нерідко піноцитозні пухирці відіграють роль транспортного засобу для рідин, що пересікають таким чином деколи всю клітину (наприклад, в ендотелії).

Фагоцитоз (phagein – їсти) являє собою процес захоплення клітиною зовні і втягування в себе якої-небудь щільної частинки шляхом евагінації (випинання) клітинної мембрани і формування фагоцитозного пухирця.

Доля фаго- та піноцитозних пухирців у більшості випадків однакова: зливаючись в цитоплазмі клітини з первинними лізосомами, вони формують мультивезикулярні тільця (при піноцитозі) або фагосоми (при фагоцитозі). Ті та інші називаються вторинними лізосомами. У вторинних лізосомах здійснюється процес перетравлювання захоплених частинок з утворенням залишкових тілець, які пізніше виштовхуються з клітини назовні шляхом екзоцитозу (exo – зовні). Ампутація відростків цитоплазми і звільнення пошкоджених фрагментів внутрішньоклітинних структур носить назву клазматозу (clastein – пошкоджувати).

Клітинна відповідь на аноксію, антиген-антитільний конфлікт чи на інгібітори метаболізму проявляється своєрідною зміною клітинної мембрани у вигляді формування мієліноподібних, чи псевдомієлінових структур. Вони появляються у результаті перекісного окислення ліпідів мембран і формуються із звільнених фосфоліпідів шляхом скручування подовжених цитоплазматичних відростків або мікротрубочок. Не слід плутати псевдомієлінові фігури зі специфічними мієліновими фігурами, які пов’язані з мієліном. Останні вакуолізуються і фрагментуються у випадках демієлінізації або пошкодження нейронів.

Результати пошкодження цитоплазматичної мембрани

Пошкодження структурної цілісності цитоплазматичної мембрани призводить до некрозу клітини. Обмежене (локальне) пошкодження може бути відновлене, однак з деякою втратою мембрани (наприклад, в еритроцитах цей процес призводить до формування мікросфероцитів).

Порушення «бар’єрної» функції супроводжується зайвим надходження води до клітини і розвитком вакуольної або гідропічної дистрофії.

Альтерація міжклітинних контактів. У мембрані клітини є різні типи контактів, які порівнюються з електричними сполученнями. Вони можуть бути представлені комплексами сильних (інтермедіарних) чи слабих (десмосоми, пальцевидні контакти) міжклітинних контактів.

Патологія міжклітинних контактів може проявлятися в їх збереженні в тих випадках, коли вони зобов’язані були зникнути у процесі дозрівання клітини: наприклад, в епідермісі при паракератозі (затримці дозрівання і злущування клітин). В інших випадках спостерігається розпад тих клітинних сполучень, які повинні існувати в нормі. При цьому клітини втрачають зв’язок між собою. Цей стан може бути викликаний зменшенням кількості іонів кальцію в позаклітинній рідині або впливом на клітинну мембрану фосфоліпаз. Розділені клітини мають потовщену плазматичну мембрану. Альтерація клітинних контактів закономірно спостерігається у процесі канцерогенезу, лежить в основі порушення контактного гальмування проліферації пухлинних клітин, сприяє пухлинній інфільтрації та метастазуванню.

Зміни комунікації клітин та їх «розпізнавання». Комунікабельність клітин і розпізнавання «своїх» та «чужих» – необхідна властивість клітинного кооперування. Клітинні «спілкування» та «розпізнавання» насамперед базуються на відмінностях у структурі зовнішніх поверхонь плазматичних мембран. Особливу роль в цих процесах відіграє глікокалікс мембрани з поверхневими антигенами – маркерами визначеного типу клітин. Поверхневі антигени можуть змінюватися. Зміни «клітинного спілкування» та «розпізнавання» зустрічаються при різних патологічних процесах (запалення, регенерація, пухлинний ріст). Вказується, що при зникненні характерних для даного типу клітин антигенів можуть з’являтися «ембріональні» чи аномальні (наприклад, ембріональний) антигени. Зміни глікопротеїдів (глікокаліксу) мембрани роблять її більш доступною до дії антитіл. Цитоплазматична мембрана приймає участь в імунних процесах. На її поверхні можуть фіксуватися антитіла, і тоді буде проявлятися антиген-антитільний конфлікт. Наявність комплексів антиген-антитіло може бути виявлена за допомогою люмінесцентної мікроскопії чи в скануючому електронному мікроскопі.

ЦИТОПЛАЗМА

Цитоплазма в світловому мікроскопі після фарбування гематоксиліном і еозином ацидофільна, виглядає оптично однорідною або дрібногранульованою. В електронному мікроскопі визначаються численні структури (органели), які необхідні для метаболізму клітини. Частини клітин при умовах патології містять утвори, які не приймають участі в метаболічних процесах, не мають строго визначеної будови і не є структурно однорідними з цитоплазмою — це включення (жир, глікоген, пігменти, тощо).

МІТОХОНДРІЇ

Мітохондрії — це структури, які обмежені двома мембранами — зовнішньою і внутрішньою, мають форму циліндра діаметром 0.5-1 нм і довжиною 2-5 нм. Число, форма та величина мітохондрій широко варіюють у різноманітних клітинах.

Мітохондрії — це індикатори функціонального стану клітин, найбільш чутливі до агресії. Відомо, що однією з перших ознак автолізу (смерті) клітини є вакуолізація мітохондрій. Хоча мітохондрії і відносяться до стабільних структур, в клітинах відбувається їхнє постійне поновлення. Деструкція (руйнування) надлишкової (зайвої) кількості мітохондрій здійснюється за допомогою процесів аутофагії вакуолями, які відіграють роль вторинних лізосом.

Мітохондрії — це «енергетичні станції», які безпосередньо приймають участь в обміні через цикл Кребса і системи транспорту електронів дихального ланцюга. Створювана ними енергія конвертована та накопичується всередині молекул АТФ у вигляді багатих енергією фосфатних сполучень (макроергічних зв’язків). АТФ виробляється фосфорилюванням АДФ; ця реакція зв’язана з окисленням відновлених речовин у дихальному ланцюзі ферментів. Для цього потрібний кисень.

ПОШКОДЖЕННЯ МІТОХОНДРІЙ

Причини пошкодження (альтерації) мітохондрій, пов’язані з порушенням виробництва АТФ.

A. Гіпоглікемія: Глюкоза — головний субстрат для виробництва енергії в більшості тканин і єдине джерело енергії в клітинах головного мозку — нейронах. Тому низький рівень глюкози в крові (гіпоглікемія) призводить до недостатнього виробництва АТФ, що є найбільш відчутним у мозку.

Б. Гіпоксія: Нестача кисню в клітинах (гіпоксія) може виникати при:

1) наявності механічної перепони для дихання або хвороб легень, що супроводжується 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;

4) порушенні структури гемоглобіну (наприклад, отруєння чадним газом (СО), при якому утворюється карбоксигемоглобін, не здатний до перенесення кисню).

В. Інгібітори ферментів: наприклад, отруєння ціанистим калієм. Ціанистий калій інгібує цитохромоксидазу — кінцевий фермент в дихальному ланцюзі, що призводить до гострого дефіциту АТФ в усіх клітинах органів і швидкої смерті.

Д. Роз’єднання окисного фосфорилювання: роз’єднання окислення і фосфорилювання відбувається або шляхом хімічних реакцій, або шляхом фізичного відокремлення ферментів від мітохондріальної мембрани. Мітохондріальне набухання, яке є загальною ознакою для більшості типів пошкоджень, є причиною роз’єднання окисного фосфорилювання.

Види пошкоджень мітохондрій.

Розрізняють наступні структурні зміни мітохондрій:

– збільшення числа і розмірів;

– утворення мегамітохондрій;

– зміна форми;

– зміни структури крист мітохондрій.

Збільшення числа і розмірів мітохондрій. Збільшення числа мітохондрій можна спостерігати в оптичному мікроскопі. Це виявляється появою в цитоплазмі клітин оксифільних гранул. Такі клітини відомі як онкоцити або, наприклад, в щитовидній залозі, як клітини Гюртля. Вони мають багату цитоплазму, ядро в них часто відсунуте до периферії. Онкоцити виявляються часто в щитовидній, прищитовидних, слинних, бронхіальних і молочних залозах. В секреторних клітинах онкоцитарна трансформація свідчить про зміну білкового синтезу. Клітини, цитоплазма яких багата мітохондріями, зустрічаються і при інших патологічних станах (гіпертрофія, запалення, пухлини).

Мегамітохондрії. Мітохондрії здатні до аутореплікації як пластиди (аналог мітохондрій) рослинних клітин. Вони можуть рости і ділитися, досягати гігантських розмірів, інколи вони більші від ядра — це і є мегамітохондрії. У світловому мікроскопі їх можна побачити у вигляді світлих круглих, дуже оксифільних кульок. Мегамітохондрії зустрічаються, наприклад, в гепатоцитах при алкоголізмі та при цирозах печінки, в епітеліальних клітинах канальців нирок при нефротичному синдромі, при дефіциті рибофлавіну, при інтоксикації бромідами, при деяких м’язових захворюваннях. Однак, відомо і те, що після усунення інтоксикації вже через декілька годин відбувається повернення до норми гігантських мітохондрій.

Зміна форми мітохондрій найчастіше зумовлена їхнім набуханням.

Набухання мітохондрій. Воно пов’язане з проникненням в мітохондрію води. Набухання необхідно диференціювати від істинного збільшення об’єму мітохондрій, відомого під назвою мегамітохондрії. Набухання мітохондрій спостерігається при найрізноманітніших станах: голодуванні, гіпоксії, інтоксикаціях, пропасниці, м’язових захворюваннях, призначенні тироксину, тощо. Мутне набухання, описане в оптичному мікроскопі як зерниста дистрофія клітини, також супроводжується набуханням мітохондрій.

In vitro констатовано два типи набухання.

Перший тип — з малою амплітудою набухання, при якому зміна енергетичної активності тягне за собою оборотну альтерацію протеїнових структур. Цей тип набухання супроводжується пасажем води через розширений зовнішній простір, що сформувався зовнішньою мембраною, у внутрішній, утворений кристами і заповнений матриксом. При цьому матрикс мітохондрії стискається і стає дуже щільним. Після фази контракції мітохондрії можуть повертатися до нормального стану.

Другий тип — з великою амплітудою набухання, виникає в результаті збільшення проникності внутрішньої мембрани. Наслідком цього є розгладжування та фрагментація крист. Набухання з великою амплітудою спочатку може коригуватися збільшенням концентрації АТФ і магнезії, але після пошкодження зовнішньої мембрани швидко стає необоротним, тобто смертельним). Воно супроводжується in vivo загибеллю гранул мітохондріального матриксу, які спочатку просвітлюються, після цього ущільнюються і утворюють пластівці у внутрішній камері. Заключний етап загибелі характеризується тим, що обидві мембрани, внутрішня і зовнішня, розриваються.

При деяких станах на внутрішній мембрані можуть утворюватися преципітати фосфату кальцію, що призводить до кальцифікації мітохондрій. Ці зміни також є необоротними.

Зміни структури крист мітохондрій можуть стосуватися їхніх розмірів, форми і числа:

— деформація крист і зменшення їхнього числа (зустрічається при пониженій активності мітохондрій);

— збільшення числа крист мітохондрій —доказ зростаючих функціональних потреб клітини.

Поряд із зміною крист в умовах патології, спостерігається зміна структури щільних гранул мітохондріального матриксу. Ці гранули діаметром від 20 до 50 нм акумулюють дивалентні катіони. Окрім кальцію, магнію, фосфору та інших неорганічних субстанцій, матрикс щільних гранул утворений протеїнами і ліпідами. Їхнє збільшення в об’ємі спостерігається в клітинах, перенасичених іонами кальцію, що може призвести до смертельного пошкодження клітини. Гіпертрофія (збільшення в обсязі) цих гранул виявлена при ішемії міокарда, в гепатоцитах — при інтоксикації чотирьоххлористим вуглецем, в м’язових клітинах при тетанусі. Зменшення або зникнення щільних гранул відбувається в онкоцитах, гепатоцитах і клітинах кишкового епітелію при ішемії.

ЕНДОПЛАЗМАТИЧНИЙ РЕТИКУЛУМ

Ендоплазматичний ретикулум (ЕР) в цитоплазмі утворює численні сплетення із щілин та каналів. Він бере участь у формуванні ядерної мембрани і апарату Гольджі. Функція мембран, які формують ретикулум, різноманітна залежно від її зв’язку з рибосомами: шорсткий ендоплазматичний ретикулум — (ШЕР) — це місце білкового синтезу, що складає основу клітинної секреції білка, тоді як гладкий ендоплазматичний ретикулум — (ГЕР) відіграє роль у синтезі вуглеводів, метаболізмі стероїдів і різноманітних токсичних субстанцій, які необхідно нейтралізувати. Він також має відношення до метаболізму глікогену. Розвиток ЕР — це вираження синтетичної активності, що можна спостерігати в екзокринних клітинах підшлункової залози або плазмоцитах, однак накопичування продуктів синтезу в ЕР може бути зумовлене уповільненням їх екскреції. Прикладом цього є тільця Русселя — круглі включення, які виявляються у старих плазмоцитах. Русселівські тільця називають надгробними пам’ятниками плазматичним клітинам. Ліпопротеїди, які входять до складу мембран ЕР, на думку більшості вчених, аналогічні тим, які входять до складу зовнішньої клітинної мембрани. Обидві мембрани можуть з’єднуватися і тоді ЕР відкривається назовні клітини, зокрема, це відбувається у феноменах клітинної секреції. З іншого боку, вдається розглянути той момент, коли субстанції, які проникають у клітину, з’являються в ЕР, при цьому вони, як правило, спрямовуються до лізосом. Отже, ЕР охороняє клітину від вторгнення в неї чужорідних субстанцій. Описане під назвою «дегрануляція шорсткого ЕР» зменшення числа рибосом, зв’язаних з ЕР, і загального числа рибосом часто спостерігається в гепатоцитах при інтоксикації етіоніном, чотирьох хлористим вуглецем і піроміцином. Ці зміни оборотні і свідчать про зниження білкового синтезу. Нарешті, необхідно пам’ятати, що ЕР також є притулком для деяких вірусів, зокрема ретровірусів.

В умовах патології можна спостерігати два види морфологічних змін — гіперплазію та атрофію ендоплазматичного ретикулуму.

Гіперплазія ЕР (гладкого чи шорсткого), тобто збільшення його кількості може супроводжуватися утворенням концентричних структур, які в світловому мікроскопі часто видно як ділянки еозинофільної цитоплазми. Біохімічно доведено, що в структурах, які сформувалися ГЕР, збільшується кількість ензимів, які відповідають за детоксикацію, таким чином, це явище свідчить про участь гладкого ЕР в процесах детоксикації. Подібні зміни неспецифічні і спостерігаються при дії афлотоксину, тетрахлористого вуглецю, ДДТ, диметилнітрозаміну, фосфору, прогестерону, при вірусних інфекціях або пухлинах (гепатома).

Атрофія ЕР, тобто зменшення його розмірів супроводжується зниженням білково-синтетичної функції клітини (при голодуванні, хворобах печінки, старінні).

АПАРАТ ГОЛЬДЖІ

Апарат Гольджі (пластинчастий комплекс) утворений сплющеними мішечками (вакуолями), які містять секреторні гранули і анастомозами, які взаємозв’язані з ендоплазматичним ретикулумом. У них протеїни, які призначені для секреції, кон’югуються з вуглеводними групами. Величина апарату Гольджі зв’язана з синтетичною активністю клітини і зумовлена або рівнем зовнішньої секреції, наприклад, в печінці чи підшлунковій залозі, або інтенсивністю синтезу, необхідною для життєдіяльності самої клітини, наприклад, в нейронах.

Морфологічні прояви порушень секреторної функції виражаються або у вигляді гіперплазії пластинчастого комплексу, тобто збільшення площі його мембран і кількості секреторних гранул, або у вигляді атрофії пластинчастого комплексу, що супроводжується редукцією (зменшенням) вакуоль і втратою секреторних гранул.

Гіперплазія апарату Гольджі звичайно поєднується з гіперплазією ендоплазматичного ретикулуму. Якщо синтез тих або інших речовин випереджає їх секрецію і виведення, то ці речовини накопичуються в апараті Гольджі і можуть його пошкоджувати. Наприклад, накопичування жовчі в гепатоцитах при холестазі.

Атрофія апарату Гольджі свідчить про зниження його функціональної активності. Однією з причин такого зниження може бути білкове голодування, а також порушення взаємодії пластинчастого комплексу з ендоплазматичною сіткою.

ЛІЗОСОМИ

Лізосоми зустрічаються в клітинах в нормі і патології. Вони беруть участь у живленні клітини, руйнуванні клітин або старіючих їх частин, завдяки цьому полегшують відновлення клітин або сприяють нормальному їх дозріванню. Лізосоми забезпечують цілісність біологічної рівноваги, порушеної агресивними агентами при численних процесах — запаленні, імунному захисті, порушенні коагулювання крові, тощо.

Лізосоми можна визначити як електроннощільні структури невеликих розмірів, що мають вигляд поліморфних гранул або везикул, котрі оточені ліпопротеїдною мембраною. Це визначення відноситься, головним чином, до первинних лізосом, які є дериватами (похідними) ендоплазматичного ретикулуму та апарату Гольджі. Вони здатні руйнувати протеїни, ліпіди, полісахариди та нуклеїнові кислоти за допомогою більш, як 50 лізосомних ферментів типу гідролаз.

Первинні лізосоми об’єднуються з іншими вакуолями, викидаючи свій вміст в них, і утворюють таким чином вторинні лізосоми: пінолізосоми, фаголізосоми та аутофаголізосоми, або цитолізосоми. Вони досить поліморфні і багаті на кислу фосфатазу. Якщо процес перетравлювання повністю не здійснюється, в них утворюються резидуальні (залишкові) тільця або телолізосоми, які мають найрізноманітніший вигляд. Одні з них покидають клітину шляхом екзоцитозу, інші — клазматозу. Деякі телолізосоми підлягають біохімічній переробці і залишають клітину шляхом дифузії через клітинну мембрану. Інші можуть утворювати коричневі комплекси, такі як ліпофусцин, ліпосидерин, гемосидерин та інші, які залишаються внутрішньоклітинно або покидають клітину. Гранули ліпофусцину розглядаються деякими авторами як продукти розпаду ліпопротеїдів мембран і носять назву «пігмент зношування клітини». Вони називаються також третинними лізосомами.

Таким чином, лізосоми відносяться до внутрішньоклітинної літичної, або «перетравлюючої» системи. В деяких клітинах перетравлююча функція може бути домінуючою, як наприклад, в поліморфноядерних лейкоцитах. На відміну від більшості раніше вивчених органел лізосомам притаманне катаболічна, а не анаболічна функція. Цю функцію лізосоми здійснюють за допомогою двох механізмів — ендоцитозу та аутофагії.

Ендоцитоз. Цей процес дуже часто спостерігається в проксимальних звивистих канальцях нирок. Протеїни, особливо з низькою молекулярною вагою, після проходження через гломерулярний фільтр реабсорбуються і накопичуються лізосомами клітин епітелію звивистих канальців нирок. Мабуть, саме це явище Вірхов описав під назвою «мутне набухання». Наявність в клітинах канальців нирок гранул з позитивною реакцією на кислу фосфатазу при багатьох протеїнуріях свідчить про їх лізосомне походження. Аналогічне накопичування протеїнів завдяки лізосомам, може спостерігатися в печінці (клітинах Купфера, мононуклеарних фагоцитах).

Аутофагія. Спроможність лізосом захоплювати та руйнувати власні структури клітини пояснює, яким чином великі молекули, такі як глікоген і феритин, можуть проникати в ці органели. Механізм аутофагії починається з утворення навколо ділянки цитоплазми системи гладких мембран, які охоплюють циркулярно цю ділянку і зливаються у формі вакуолі, в яку первинні лізосоми викидають свої ензими. Цей феномен, який описується під назвою «фокальний клітинний некроз», відіграє роль внутрішнього регулятора цитоплазми. Можна припустити, що він дозволяє клітині контролювати число її мітохондрій, репродукція яких здійснюється більш-менш автономно.

ЛІЗОСОМНІ ХВОРОБИ

Пошкодження лізосомних мембран

Дестабілізація (лабілізація) лізосомних мембран у вигляді тріщин і розривів може спостерігатися при впливові різноманітних агресивних чинників: іонізуючої радіації, аноксії, при шоку, отруєнні тетрахлористим вуглецем, впливові кремнію, недостатності вітамінів і гіпервітамінозі А, дії бактеріальних ендотоксинів тощо. У цих випадках гідролази дифундують у клітину, що призводить до її некрозу або прогресуючого руйнування шляхом самоперетравлювання.

Однак, є велике число стабілізаторів лізосомної мембрани, які захищають її від зовнішнього впливу. До них відносяться холестерол, кортикоїди, вітамін Е в малих дозах, антигістамін. Вони підвищують резистентність клітин по відношенню до агресора. Лізосоми продукують також велике число інактиваторів агресивних агентів, наприклад, при запаленні, імунних реакціях, інтоксикації. Коли ця функція надмірна і перевищує силу агресії або блокує її природу, лізосоми не приймають більше участі в гомеостазі. Вони стають анормальними і розтягненими.

Недостатність лізосомних ензимів.

У лізосомах можуть бути відсутні деякі ензими, необхідні для нормального метаболізму клітин. Ензимопатія або дисметаболічна хвороба має природжений характер і передається спадково за аутосомно-рецесивним шляхом. Дефіцит ензимів спостерігається найчастіше при глікогенозах (хвороба Помпе, хвороба Гірке), ліпідозах (недостатність ліпаз адипозоцитів), гепатозах (хвороба Дабіна-Джонсона). Ці стани інколи називають «хворобами нагромадження». В реальній дійсності йдеться не про зайве утворення різноманітних субстанцій, а про уповільнення або зупинку руйнування їх метаболітів при нормальному синтезі. Вираз «лізосомні хвороби» відображає генетичний дефіцит лізосомних ферментів, а не власне пошкодження лізосом. Тільки деякі стани можуть певно відповідати цьому термінові. Це рідкісна хвороба Шедіака-Хігачі, при якій виявляються великі гранули в пошкоджених лізосомах полінуклеарів крові. Аналогічний стан спостерігається також в алеутських норок і стосується порушення синтезу різноманітних клітинних включень, зокрема, зерен меланіну, що супроводжується їх зайвим накопичуванням в лізосомах і порушенням функції. Синдром включає: альбінізм, нейтропенію, аденопатію, гепатоспленомегалію, рецидивуючі інфекції.

Феномен накопичування в лізосомах лежить в основі хвороби Вільсона, при якій накопичується мідь, і гемохроматозу, що супроводжується накопичуванням феритину.

ПЕРОКСИСОМИ

Пероксисоми (мікротільця) – це субмікроскопічні гранули, які містять безліч ензимів, таких як Д-аміноацидоксидаза, каталаза та уриказа (звідси назва — урикосоми). Ці органели виявляються серед ЕР.

Збільшення їх кількості в гепатоцитах описане при застосуванні медикаментів, які знижують рівень ліпемії, вірусному гепатиті, лептоспірозі, в кардіоміоцитах при тривалому впливові етанолу. Зміна структури урикосом була описана при хворобах Менкеса і Вільсона.

Зменшення кількості пероксисом і зниження синтезу їхніх ферментів спостерігається у печінці при запаленні, а також при пухлинному рості. Руйнування пероксисом відзначається при гіперліпідемії і гіперхолестеринемії.

Пероксисомні хвороби

На сьогодні відомо три синдроми, яких розглядають як спадкові пероксисомні хвороби: акаталаземія, цереброгепаторенальний синдром Целлвегера і системна недостатність карнітину.

Акаталаземія — захворювання, в основі якого лежить різке зниження активності каталази в печінці та інших органах. Основним клінічним синдромом цього захворювання є гангренозна ротова порожнина, укрита виразками.

Цереброгепаторенальний синдром Целлвегера характеризується:

— відсутністю 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 ліпідних вакуоль.

Ведучим клінічним проявом недостатності пероксисом є порушення синтезу жовчних кислот.

Системна недостатність карнітину супроводжується окисленням жирних кислот в скелетних м’язах, печінці, плазмі крові. В клініці спостерігається міопатія з періодичними порушеннями функції печінки та головного мозку.

ЦИТОЗОЛЬ (ЦИТОПЛАЗМАТИЧНИЙ МАТРИКС)

Цитозоль — це компонент цитоплазми, який структурно не стосується до органел і містить білки, з яких складаються органели, розчинні ферменти, котрі беруть участь у проміжному обміні клітини. Його в’язкість варіює, зростаючи із збільшенням кількості філаментів, які містяться у ньому.

Варіації щільності цитозолю

Збільшення щільності цитозолю. Це неспецифічна відповідь на різноманітні типи чинників, 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 вмісту в ній води або денатурації білків. Альтерація супроводжується в деяких випадках дилатацією шорсткого ЕР або ущільненням мітохондріального матриксу і нуклеоплазми. Вона не завжди оборотна. При коагуляційному некрозі в електронному мікроскопі видно щільні та аморфні обривки гіалоплазми, а в світловому мікроскопі цитоплазма одноманітно 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 НЕМЕМБРАННИХ ОРГАНЕЛ

РИБОСОМИ

Рибосоми, як вільні, так і зв’язані з мембранами ендоплазматичного ретикулуму, є органоїдами, котрі необхідні для розпізнання генетичного коду клітини. Локалізація рибосом пов’язана з типом синтезуючих білків. Вільні рибосоми, які знаходяться в базофільних еритробластах і в нейронах, забезпечують синтез клітинних білків. Навпаки, рибосоми, асоційовані з мембранами ЕР, виявляються в усіх секретуючих клітинах.

В умовах патології рибосоми можуть будувати добре окреслені геометричні фігури. Наприклад, при впливові афлотоксину і в пухлинних клітинах лімфоми Беркітта вони мають вигляд спіралі. Аналогічні зміни спостерігаються в клітинах при гіпотермії, при кисневому голодуванні та дефіциті білка в організмі.

ПАТОЛОГІЯ МІКРОТРУБОЧОК І МІКРОФІЛАМЕНТІВ

Мікротрубочки (макрофіламенти) займають особливе місце в міжклітинних контактах. Більшість клітин містять комплекси фібрилярних структур, які виконують опорну, транспортну, скоротливу і рухову функції. Спеціалізовані клітини можуть також містити аналогічні фібрили, але вони відрізняються біомеханічно.

Для деяких органел характерне сполучення мікротрубочок у групи, в основному по дев’ять, наприклад, триплети в центріолях, дуплети у війках. Мікротрубочки є дуже складними структурами і містять багато протеїнів, а також АТФ-азу, яка бере участь у побудові миготливого епітелію.

Існують генетичні аномалії числа або розташування дуплетів. Наприклад, природжений синдром нерухомих війок (синдром Картагенера) характеризується тим, що війки покривного епітелію дихальних шляхів і слизової оболонки середнього вуха нерухливі або малорухливі. Тому мукоциліарний транспорт різко послаблений або відсутній, що призводить до хронічного запалення дихальних шляхів і середнього вуха. У таких хворих нерухливі також сперматозоїди, тому що їхній хвіст еквівалентний війкам.

Відсутність зв’язку між периферійними і центральними дуплетами у війках супроводжується їхньою нерухливістю. Це може спостерігатися при найрізноманітнішій патології:

— при інфекційних бронхітах, які супроводжуються іммобілізацією війок і відсутністю руху в слизовій оболонці бронха;

— у курців дуже часто відзначається непорушність патологічно змінених війок, в яких міститься безліч дуплетів;

— розмноження центріолей з утворенням «кіст війок» часто спостерігається у генітальному тракті жінок при хронічних запальних захворюваннях (гонорея, хламідіоз, уреаплазмоз тощо).

Різноманітні речовини, наприклад, колхіцин, алкалоїди барвінку (вінбластин, вінкристин), сульфгідрильні реактивні групи (кокадилат, діамід) можуть руйнувати мікротрубочки. Всі ці речовини впливають на мітоз, змінюють функції клітин, пов’язані з мікротрубочками.

Мікрофіламенти. Актинові філаменти і міозин виявлені майже в усіх клітинах, незалежно від того, чи є вони м’язові, чи не м’язові.

Патологія мікрофіламентів різноманітна за етіологією і патогенезом.

Різке збільшення мікрофіламентів знаходять в епітелії жовчних проток при первинному біліарному цирозі печінки. Відомо, що циркуляція жовчі в печінці регулюється мікрофіламентною системою. Однак питання про те, первинна чи вторинна акумуляція мікрофіламентів в епітелії біліарної системи, ще не вирішене. Збільшення їх кількості описане в клітинах при загоєнні ран, а також в пухлинах, особливо в зонах інвазії.

ПРОМІЖНІ ФІЛАМЕНТИ

Проміжні філаменти достатньо спеціалізовані залежно від типу клітин. Однак, в клітинах одного і того ж походження можуть зустрічатися проміжні філаменти різного типу. До проміжних філаментів відносяться: цитокератини — в епітеліальних клітинах, десмін — в м’язових клітинах, віментин — в мезенхімальних клітинах, нейрофіламенти — в клітинах центральної і периферійної нервової системи, гліальні філаменти — в клітинах глії.

Патологія проміжних філаментів пов’язана з їхнім накопичуванням у клітині і спостерігається при утворенні алкогольного гіаліну (тілець Меллорі), хворобі Альцгеймера і деяких формах кардіоміопатій.

1) Гіалін Меллорі (алкогольний гіалін). Відомий американський патолог Меллорі на початку сторіччя описав в клітинах печінки при алкоголізмі гіалінові включення неправильної форми, які носять його ім’я. Тривалий час дискутувалося питання про їх специфічність. Гіалін Меллорі може з’являтися у багатьох випадках, але найчастіше при алкогольному цирозі. Експериментально він був викликаний у тварин за допомогою грізеофульвіну (його використовують у клініці як антигрибковий засіб). Сьогодні накопичування проміжних філаментів є морфологічним маркером хронічного алкоголізму.

2) Хвороба Альцгеймера або «пресенильна» деменція супроводжується утворенням фібрилярних мас в нейронах кори головного мозку у літніх людей. Ці фібрилярні маси фарбуються як амілоїдні субстанції конго червоним і дають подвійне променезаломлення у поляризованому світлі. Але вони завжди виявляються внутрішньоклітинно, на відміну від амілоїду, який завжди розміщений позаклітинно. У клініці в таких хворих розвивається недоумство.

3) Кардіоміопатії, пов’язані з порушенням метаболізму десміну, клінічно проявляються прогресуючою недостатністю міокарда і характеризуються масивними відкладеннями в кардіоміоцитах ШИК-негативного матеріалу, який складається з проміжних філаментів.

ЦИТОПЛАЗМАТИЧНІ ВКЛЮЧЕННЯ

Секреторні гранули. Вони представлені в клітинах трьома різновидами — це гранули екзо-, ендо - або нейросекретів. Важливе місце в патології займає секреція аномальних (великих за об’ємом) секреторних гранул при синдромі Шедіака-Хігачі.

Меланін і меланосоми. Меланін секретується меланоцитами шкіри, специфічною функцією яких є синтез меланінового пігменту і утворення меланосом. Обидва процеси незалежні, оскільки меланоцити можуть містити меланосоми без меланіну. Такі меланоцити зустрічаються в альбіносів і при локальній депігментації шкіри. При ультрафіолетовому опроміненні в базальних кератиноцитах відбувається накопичування меланосом над апікальною частиною ядра, що формують своєрідний екран, який захищає генетичний апарат клітини від пошкоджуючого опромінення. При альбінізмі неможливий синтез меланіну внаслідок недостатньої полімеризації дериватів ароматичних кислих амінів.

Описані два типибілкових гранул.

Прикладомпершого типу можуть служити білкові гранули, звичайно ацидофільні в світловому мікроскопі, ШИК-позитивні (глікопротеїни), наявність яких зумовлена дефіцитом a1-антитрипсину. Вони можуть зустрічатися в клітинах печінки, нирок, в нейронах, в доброякісних або злоякісних пухлинах. a1-антитрипсин утворюється в печінці та інгібує колагеназу, а в більшості тканин — еластазу. При дефіциті a1-антитрипсину еластаза пошкоджує легеневу тканину, що призводить до розвитку емфіземи.

Прикладомдругого типу служать ацидофільні білкові гранули, або тільця Леві, які спостерігаються в симпатичних нейронах. Вони являють собою подовженої форми еозинофільні і ШИК-негативні утворення і є типовими для ідіопатичної хвороби Паркінсона.

Тубулоретикулярні включення розташовуються в ендоплазматичному ретикулумі і утворюють комірки з анастомозуючих між собою неправильних трубочок. Вони вперше були виявлені в гломерулярних капілярах нирок при аутоімунному захворюванні — дисемінованому червоному вовчаку. Ці включення подібні до деяких вірусних включень, наприклад, до міксовірусів. Є гіпотеза, що тубулоретикулярні включення мають вірусне походження. Вони виявляються у шкірі, в нирках, в лімфоцитах при різноманітних пошкодженнях — склеродермії, ідіопатичній пурпурі, синдромі Гудпасчера, при злоякісних лімфомах.

Їх можна відтворити експериментально за допомогою 5-бром-деоксиуридіну в культурі лімфоцитів. Цей препарат використовується в антивірусній терапії і може демаскувати латентний вірус.

ЯДРО ТА ЙОГО АНОМАЛІЇ

Ультраструктурне вивчення ядра дозволяє об’єктивно судити про його морфо-функціональний стан, а, отже, і про клітину в цілому. Ядро відіграє домінуючу роль у поділі клітини. Структура та розміри ядра, яке знаходиться в інтерфазному (інтермітозному) стані, залежать від його плоїдності (вмісту ДНК, числа хромосом) і функціонального стану. Більшість клітин містять диплоїдні ядра. Тетраплоїдні ядра, природно, мають більший діаметр, ніж диплоїдні. Поліплоїдія – це кратне збільшення числа набору хромосом в ядрах клітин. Збільшення кількості поліплоїдних клітин дуже часто зустрічається в усіх органах, наприклад, при старості, при репаративній регенерації в печінці, при гіпертрофії міокарда, при пухлинному рості. Анеуплоїдія – стан, при якому зустрічається в ядрах неповний набір хромосом, зумовлений хромосомними мутаціями, виявляється у злоякісних пухлинах.

Ядра найрізноманітніших спеціалізованих клітин, відрізняються розмірами, формою, подібні внутрішньою структурою і в основному містять гранули, або грудочки хроматину. Хроматин — це складна субстанція, яка міститься в хромосомах. Базофільне забарвлення хроматину зумовлене головним чином вмістом у ньому ДНК. Хроматин, який видно під світловим мікроскопом, називають конденсованим, а ті частини хромосомної нитки, які видно лише в електронному мікроскопі – деконденсованим хроматином. В передаванні інформації, що спрямовує синтез білка в клітині, яка не ділиться, бере участь тільки ДНК деконденсованого хроматину. Інакше кажучи, як це не парадоксально, весь той хроматин, який можна побачити в ядрах функціонуючих клітин в світловому мікроскопі, не виконує жодних функцій. Деконденсований хроматин отримав назву еухроматину, тобто «гарного» хроматину, оскільки він «працює», а конденсований хроматин називають гетерохроматином (від грец. гетеро – інший), тобто хроматином іншого роду. Розподіл гетеро – і еухроматину є відображенням функціонального стану ядра. Оскільки ядро може переходити зі стану відносно функціонального спокою в стан високої функціональної активності і навпаки, то і співвідношення гетеро- і еухроматину не є завжди постійне. Крім того, необхідно знати, що тлумачення характеру розподілу хроматину не завжди однозначне. Наприклад, маргінація хроматину, тобто його переважний розподіл під ядерною оболонкою, може трактуватися і як ознака активності ядра, і як прояв його пошкодження.

Пошкодження (альтерація) ядер можуть бути зворотними (сублетальні альтерації) і незворотними (летальними, або смертельними).

Сублетальні альтерації, зворотні

Конденсація і маргінація хроматину — накопичування хроматину під мембраною ядра у вигляді регулярної стрічки чи маленьких грудочок. При цьому ядро дещо зменшене в обсязі. Конгломерат хроматину появляється в результаті зниження pH клітин при посиленому гліколізі. Цей процес – безпосередня відповідь на різноманітну агресію і, певно, перший її прояв.

Зміна ядерної мембрани. Вакуолі і псевдовакуолі

Відомо, що ядерна мембрана складається з двох ліпопротеїдних листочків (пластинок), в яких є пори або круглі отвори. Внутрішня пластинка гладка, зовнішня покрита рибосомами і знаходиться в контакті з ендоплазматичним ретикулумом.

В умовах патології в ядрах можуть появлятися істинні вакуолі та псевдовакуолі.

При дії ряду хвороботворних чинників ядерна мембрана може ставати переривчастою, наприклад, при дилатації перинуклеарних цистерн, або ж утворювати локальні пухирці шляхом інвагінації внутрішнього листка ядерної мембрани, наприклад, у відповідь на дію радіації. Це і є істинні внутрішньоядерні вакуолі.

Псевдовакуолі формуються шляхом внутрішньоядерної інвагінації цитоплазми, вони оточені двома пластинками мембрани і містять різноманітні частинки, органели, зокрема рибосоми. Вони характерні для деяких типів клітин, таких як менінгеальні, шваннівські, невусні та інші, а також виявляються в пухлинних клітинах. Псевдовакуолі верифікуються в гепатоцитах при різних метаболічних порушеннях.

Внутрішньоядерні включення

Розрізняють істинні включення і псевдовключення.

Істинні включення представлені деякими вірусами.

Псевдовключення — це частинки глікогену (в ядрах гепатоцитів при цукровому діабеті), а також сферичні, лінійні, фібрилярні структури, природа яких не завжди відома. В гліальних клітинах фібрилярні структури виявляються після впливу гідрооксиду алюмінію Al(OH)3. Поява сферичних тіл пов’язана з підвищеним синтезом протеїнів і накопичуванням фібрилярних структур. Складні структури з’являються в гепатоцитах і епітеліальних клітинах канальців нирок після впливу важких металів (Pb і Vi).

Летальні пошкодження, незворотні

Розрізняють три типи необоротних морфологічних змін ядра: пікноз, каріорексис і каріолізис.

Пікноз. Несприятливим виходом власне зворотної конденсації і маргінації хроматину під ядерною оболонкою може бути незворотна тотальна його конденсація по всій площі ядра. Тоді ядро стає гомогенним, інтенсивно базофільно пофарбованим і зморщеним — це і є пікноз. Очевидно, що коли ядро пікнотичне — воно мертве. Нитки хроматину конденсуються в результаті дії ДНК-ази та лізосомних катепсинів і їх деструкція настає більш-менш швидко.

Каріорексис (rexis — розрив). Це розколювання конденсованого хроматину, в основному на невеликі за обсягом, неправильної форми фрагменти, які можуть знаходитися всередині ядерної мембрани, якщо вона збережена або розташовуватися в цитоплазмі при її деструкції.

Каріолізис (lysis — розчинення, розплавлення) — це вид смерті ядра, при якому хроматин більш-менш тотально дезінтегрований і не фарбується. Створюється враження, що ядро позбавлене хроматину, який зникає внаслідок абсорбції навколишньої цитоплазми.

Вважають, що каріопікноз, каріорексис і каріолізис існують як послідовні стадії смерті ядра. В дійсності дуже часто, але не завжди, каріорексис може спостерігатися без пікнозу і каріолізис може не настати, якщо клітина помре відразу після пікнозу або каріорексису, а фрагменти хроматину при цьому елімінуються назовні.

ПОШКОДЖЕННЯ МІТОЗУ

Аномалії мітотичного ритму

Мітотичний ритм, в основному адекватний потребі відновлення старіючих, десквамованих, мертвих клітин, в умовах патології може бути змінений. Уповільнення ритму спостерігається у старіючих або маловаскуляризованих тканинах, збільшення ритму — у тканинах при різних видах запалення, гормональному впливові, в пухлинах тощо.

Аномалії розвитку мітозів.

Деякі агресивні агенти, діючи на фазу S, уповільнюють синтез і дуплікацію ДНК. До них відносяться іонізуюча радіація, різні антиметаболіти (метатрексат, меркапто-6-пурин, флюоро-5-урацил, прокарбозин). Їх використовують для протипухлинної хіміотерапії.

Інші агресивні агенти діють на фазу М і перешкоджають утворенню ахроматичного веретена. Вони змінюють в’язкість плазми, не розщеплюючи нитки хромосом. Така цитофізіологічна зміна може спричинити блокаду мітозу в метафазі, а після цього — гостру смерть клітини, або мітонекроз. Мітонекрози спостерігаються нерідко, зокрема, в пухлинній тканині, в осередках деякого запалення з некрозом. Їх можна викликати за допомогою подофіліну, який застосовується при лікуванні злоякісних новоутворів.

Аномалії морфології мітозів

При запаленні, дії іонізуючої радіації, хімічних агентів і особливо в злоякісних пухлинах виявляються морфологічні аномалії мітозів. Вони пов’язані з важкими метаболічними змінами клітин і можуть бути позначені як «абортивні мітози». Прикладом такої аномалії служить мітоз з анормальним числом і формою хромосом; трьох-, чотирьох- і мультиполярні мітози.

Багатоядерні клітини. Клітини, які містять безліч ядер, зустрічаються і в нормальному стані, наприклад: остеокласти, мегакаріоцити, синцитіотрофобласти. Але вони зустрічаються часто і в умовах патології, наприклад: клітини Лангханса при туберкульозі, гігантські клітини чужорідних тіл, безліч пухлинних клітин. Цитоплазма таких клітин містить гранули або вакуолі, число ядер може коливатися від декількох одиниць до декількох сотень, а обсяг відображений в назві: гігантські клітини. Їхнє походження варіабельне: епітеліальні, мезенхімальні, гістіоцитарні. Механізм формування гігантських багатоядерних клітин різний. В одних випадках їхнє утворення зумовлене злиттям мононуклеарних клітин, в інших воно здійснюється завдяки поділу ядер без ділення цитоплазми. Вважають також, що їхнє утворення може бути наслідком деяких аномалій мітозу після опромінення або введення цитостатиків, а також при злоякісному рості.

ЗМІНИ ЯДЕРЕЦЬ

У нормальних умовах розміри та структура ядерець в більшості випадків адекватні інтенсивності клітинного білкового синтезу.

В умовах патології (наприклад, в пухлинних клітинах) висока функціональна (секреторна) активність клітин часто супроводжується збільшенням обсягу, а інколи і кількості ядерець з їх вакуолізацією. У цих випадках говорять про ядерцеву гідропію (або гідропічне ядерце).

Дезінтеграція (сепарація) ядерцевих структур на гранули і фібрили РНК відображає порушення функціонального стану як ядерець, так і клітини, і зустрічається при дії різних агентів, таких як актиноміцин, афлатоксин, іонізуюча радіація та супроводжується зміною синтезу РНК.

Таким чином, в клітині, у відповідь на вплив багатьох чинників, можуть відбуватися різноманітні структурні зміни. В одних випадках йдеться про загальні стереотипні її субмікроскопічні реакції або реверсивні (оборотні), пристосувальні по відношенню до змінених умов існування, або необоротні дистрофічні пошкодження, які призводять до загибелі всієї клітини (апоптозу або некрозу). В інших випадках у клітині можуть виникати специфічні субмікроскопічні зміни, що виявляються на макроскопічному рівні у вигляді певної нозологічної форми. В таких випадках говорять про хромосомні, лізосомні, пероксисомні та інші захворювання.

Практично всі загально патологічні процеси мають свої ультраструктурні характеристики, які дозволяють їх диференціювати. Отже, знання ультраструктурної патології дозволить глибше розуміти основи загально патологічних процесів і пізнати таємниці ще не вивчених захворювань людини.

Питання для самоконтролю

1. Причина пошкодження цитоплазматичної мембрани.

2. Назвати наслідки пошкодження цитоплазматичної мембрани.

3. Причини пошкодження мітохондрій.

4. Види пошкодження мітохондрій.

5. Види порушення апарату Гольджі.

6. Назвіть лізосомні хвороби.

7. Назвіть пероксисомні хвороби (акаталаземія, цереброгепаторенальний синдром Целвегера).

8. Назвіть види патології не мембранних органел.

9. Види пошкодження мітозу.

10. Ядро та його аномалії, пошкодження ядра.

Л і т е р а т у р а:

1. Справочник терапевта / под ред. акад. АМН СССР С.И.Комарова, - М: Медицина, 1979. – С. 380-419.

2. Энциклопедия семейного врача. Книга 2 / под ред. отв. ред. акад. НАН АМН Украины и Российской АМН проф. А.С.Ефимова. - К: Здоров’я, 1995. – С. 68-177.

3. Нейко Є.М., Боцюрко В.І. Внутрішні хвороби. – Коломия: Вік, 1997. – С. 495-535.

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных