Menu Close

Типові механізми ушкодження клітини

admin 0 Comments

14.2: Пошкодження клітин та відновлення тканин

Токсичне пошкодження клітин може спричинити загибель окремих клітин, і якщо втрачається достатня кількість клітин, результатом може стати тканинна або органна недостатність, що в кінцевому підсумку призводить до загибелі організму. Практично неможливо розділити обговорення клітинної токсичності та біохімічної токсичності. Більшість спостережуваних клітинних змін і загибель клітин обумовлені специфічними біохімічними змінами всередині клітини або в навколишній тканині. Однак є кілька ситуацій, коли токсичний хімічний або фізичний агент може спричинити пошкодження клітин, фактично не впливаючи на конкретну хімічну речовину в клітині або її мембрані. Фізичні агенти, такі як тепло та випромінювання, можуть пошкодити клітину, коагулюючи їх вміст (подібно до приготування їжі). При цьому немає специфічних хімічних взаємодій. Порушення надходження поживних речовин (таких як глюкоза і кисень) може позбавити клітину необхідних матеріалів, необхідних для виживання.

Токсичні ефекти

  • Втручання хімічної речовини, яка передає повідомлення через нейронний синапс, такий як інгібування ферменту ацетилхолінестерази фосфорорганічними пестицидами.
  • Коли одна токсична хімічна речовина інгібує або замінює іншу необхідну хімічну речовину, таку як заміна кисню на молекулу гемоглобіну чадним газом.

Організм людини надзвичайно складний. На додаток до більш ніж 200 різних типів клітин і приблизно стільки ж типів тканин, існують буквально тисячі різних біохімікатів, які можуть діяти поодинці або узгоджено, щоб підтримувати функції організму, що працюють правильно. Проілюструвати структури і функції клітини та хімічну токсичність всіх тканин і органів було б неможливо в цьому короткому підручнику. У цьому розділі представлений лише загальний огляд токсичних ефектів поряд з деякими конкретними типами токсичності, які включають рак та нейротоксичність.

Ємність для ремонту

Деякі тканини мають велику здатність до відновлення, наприклад, більшість епітеліальних тканин. Інші мають обмежену або не мають здатності до регенерації та відновлення, наприклад, нервової тканини. Більшість органів мають функціональну резервну здатність, щоб вони могли продовжувати виконувати свою функцію тіла, хоча, можливо, в дещо зменшеній здатності. Наприклад:

  • Половина печінки людини може бути пошкоджена, і організм може регенерувати достатню кількість нової печінки або відновити пошкоджену ділянку шляхом фіброзної заміни, щоб зберегти більшу частину ємності вихідної печінки.
  • Гіпертрофія однієї нирки припускає втрачену здатність, коли інша нирка була втрачена або видалена хірургічним шляхом.

Токсичні пошкодження клітин і тканин

Токсичне пошкодження клітин і тканин може бути минущим і нелетальним або, у важких ситуаціях, пошкодження може спричинити загибель клітин або тканин. Наступна схема ілюструє різні ефекти, які можуть виникнути при пошкодженні клітин. Існує чотири основні кінцеві кінцеві точки клітинної або біохімічної токсичності:

  1. Тканина може повністю відремонтуватися і повернутися в норму.
  2. Тканина може бути неповністю відремонтована, але здатна підтримувати свою функцію зі зниженою ємністю.
  3. Загибель організму або повна втрата тканини або органу. У деяких випадках організм може продовжувати жити за допомогою медикаментозного лікування, наприклад, заміни інсуліну або трансплантацією органів.
  4. Можуть виникнути новоутворення або рак, багато з яких призведуть до загибелі організму, а деякі з яких можуть бути вилікувані медикаментозним лікуванням.

Малюнок \(\PageIndex\) . Токсичне пошкодження клітин
(Джерело зображення: NLM)

Оборотні пошкодження клітин

Відповідь клітин на токсичну травму може бути тимчасовою і оборотною після зняття стресу або компенсаторних клітинних змін. У деяких випадках повертається повна здатність пошкоджених клітин. В інших випадках зберігається ступінь постійної травми зі зменшеною клітинною або тканинною ємністю. На додаток до адаптивних змін клітин, розглянутих раніше, два часто зустрічаються специфічні зміни клітин пов’язані з токсичним впливом, клітинним набряком та зміною жиру.

Клітинний набряк, який пов’язаний з гіпертрофією, обумовлений клітинною гіпоксією, яка пошкоджує натрієво-калієвий мембранний насос. Це в свою чергу змінює внутрішньоклітинний електролітний баланс з припливом рідин в клітину, викликаючи її набухання. Набряк клітин оборотний при усуненні причини.

Жирова зміна більш серйозна і виникає при важкій клітинній травмі. У цій ситуації клітина пошкодилася і не в змозі адекватно метаболізувати жир. Результатом є те, що невеликі вакуолі жиру накопичуються і розсіюються всередині цитоплазми. У той час як жирова зміна може відбуватися в декількох органах, зазвичай це спостерігається в печінці. Це відбувається тому, що більшість жиру синтезується і метаболізується в клітині печінки. Жирові зміни можуть бути скасовані, але це набагато повільніший процес, ніж розворот клітинного набряку.

Смертельна травма (смерть клітин)

У багатьох ситуаціях пошкодження клітини може бути настільки серйозним, що клітина не може вижити. Загибель клітин відбувається в основному двома методами: некрозом і апоптозом.

Некроз – прогресуючий збій основних метаболічних і структурних клітинних компонентів, як правило, в цитоплазмі. Некроз, як правило, включає групу суміжних клітин або виникає на рівні тканин. Таке прогресуюче погіршення структури і функції швидко призводить до загибелі клітин або «некротичних клітин». Некроз починається як зниження вироблення клітинних білків, зміни електролітного градієнта або втрати цілісності мембрани (особливо підвищеної проникності мембрани). Цитоплазматичні органели (такі як мітохондрії та ендоплазматичний ретикулум) набухають, а інші (особливо рибосоми) зникають. Ця рання фаза прогресує до накопичення рідини в клітині, роблячи їх блідо-забарвленням або показуючи вакуолі, які патологи називають «каламутним набряком» або «гідропічною дегенерацією». У деяких клітині вони більше не можуть метаболізувати жирні кислоти, так що ліпіди накопичуються в цитоплазматичних вакуолі, іменованих «жировим накопиченням» або «жировою дегенерацією». На завершальних стадіях «відмирання клітин» ядро стає скороченим (пікноз) або фрагментованим (каріоррексис).

Апоптоз або «запрограмована загибель клітин» – це процес саморуйнування клітинного ядра. Апоптоз – це індивідуальна або одиночна клітинна смерть в тому, що відмираючі клітини не є суміжними, а розкидані по всій тканині. Апоптоз є нормальним процесом в обороті клітин в тому, що клітини мають кінцеву тривалість життя і спонтанно гинуть. Під час ембріонального розвитку певні клітини запрограмовані на смерть і не замінюються, наприклад, клітини між кожним пальцем, що розвивається. Якщо запрограмовані клітини не гинуть, плід закінчується неповним або пальцями, з’єднаними між собою павутиною.

При апоптозі клітини скорочуються від зменшення цитозолу і ядра. Органели (крім ядра) виявляються нормальними при апоптозі. Клітина розпадається на фрагменти, іменовані «апоптотичними тілами». Ці апоптотичні тіла та органели фагоцитуються сусідніми клітинами та місцевими макрофагами без ініціації запальної реакції, як це видно при некрозі. Клітини піддаються апоптозу і просто здаються «згасають». Деякі токсиканти викликають апоптоз або, в інших випадках, вони пригнічують нормальний фізіологічний апоптоз.

Після некрозу тканина намагається регенерувати з однотипними клітинами, які загинули. Коли травма мінімальна, тканина може ефективно замінити пошкоджені або втрачені клітини. У сильно пошкоджених тканині або тривалих хронічних ситуаціях здатність тканини до регенерації тих же типів клітин і структури тканини може бути перевищена, так що відбувається інше і недосконале відновлення.

  • Прикладом цього є хронічне алкогольне ураження тканин печінки, при якому організм вже не може замінити гепатоцити гепатоцитами, а швидше відбувається заміщення сполучної тканини. Фіброцити з колагеном замінюють гепатоцити і нормальну структуру печінки рубцевою тканиною. Фіброзна рубцева тканина береже пошкодження, але вона не може замінити функцію втраченої печінкової тканини. При постійному фіброзному зміні функція печінки постійно зменшується, так що в кінцевому підсумку печінка більше не може підтримувати гомеостаз. Ця фіброзна заміна печінки відома як цироз (рис. \(\PageIndex\) ). Нормальний темно-червоний, блискучий гладкий вигляд печінки був замінений легкої, нерегулярної фіброзної рубцевої тканини, яка пронизує всю печінку.

Малюнок \(\PageIndex\) . Здорова печінка (зліва) і печінка з цирозом (праворуч)
(Джерело зображення: iStock Photos, ©)

Ми поки що обговорювали в першу чергу зміни окремих клітин. Однак тканина і орган складаються з різних типів клітин, які працюють разом для досягнення певної функції. Як і у футбольній команді, коли один член хитається, інші згуртуються, щоб компенсувати. Те ж саме і з тканиною. Пошкодження одного типу клітин спонукає до реакцій всередині тканини, щоб компенсувати травму. Усередині органів виділяють два основних типи тканин: паренхіматозні і стромальні тканини. Паренхіматозні тканини містять функціональні клітини (наприклад, плоскошкірні клітини, гепатоцити печінки, легеневі альвеолярні клітини). Стромальні клітини – це підтримуючі сполучні тканини (наприклад, кровоносні судини і еластичні волокна).

Ремонт клітин

Відновлення травмованих клітин може бути здійснено:

  1. Регенерація паренхіматозних клітин.
  2. Відновлення і заміщення стромальної сполучною тканиною.

Мета процесу ремонту – заповнити прогалину, що виникає в результаті пошкодження тканин, і відновити структурну безперервність травмованої тканини. Зазвичай тканина намагається регенерувати ті самі клітини, які пошкоджені; однак у багатьох випадках цього неможливо досягти, щоб заміна стромальною сполучною тканиною була найкращим засобом для досягнення структурної безперервності.
Здатність до регенерації сильно варіюється в залежності від типу паренхіматозної клітини. Регенеруючі клітини надходять від проліферації прилеглих паренхіматозних клітин, які служать для заміни втрачених клітин. Виходячи з регенеруючої здатності, виділяють три типи клітин:

  1. Лабільні клітини — клітини, які регулярно ділять і замінюють клітини, які мають обмежений термін життя (наприклад, епітеліальні клітини шкіри та гемопоетичні стовбурові клітини).
  2. Стабільні клітини – клітини, які зазвичай мають тривалий термін життя з зазвичай низькою швидкістю поділу; вони можуть швидко ділитися на вимогу.
  3. Постійні клітини – клітини, які ніколи не діляться і не мають здатності до реплікації навіть при стресі або коли деякі клітини гинуть.

\(\PageIndex\) У таблиці наведені приклади типів клітин.

Лабільні клітини мають великий потенціал для регенерації шляхом реплікації та репопуляції з тим же типом клітин до тих пір, поки підтримуюча структура залишається недоторканою. Стабільні клітини також можуть реагувати і регенерувати, але в меншій мірі і досить залежать від підтримуючого стромального каркаса. При пошкодженні стромального каркаса регенеровані паренхіматозні клітини можуть нерегулярно розсіюватися в органі, що призводить до зниження функції органу. Тканинна реакція на лабільні та стабільні клітини спочатку гіперплазія, поки функція органу знову не стане нормальною. Коли постійні клітини гинуть, вони не замінюються в натурі, але замість цього сполучна тканина (як правило, фіброзна тканина) рухається, щоб зайняти пошкоджену ділянку. Це форма метаплазії.
Прикладами заміщення метаплазією є:

  • Цироз печінки — клітини печінки (гепатоцити) замінюються смугами фіброзної тканини, яка не може виконувати метаболічні функції печінки.
  • Серцеві інфаркти — клітини серцевого м’яза не регенеруються і, таким чином, замінюються фіброзною сполучною тканиною (рубцем). Рубець не може передавати електричні імпульси або брати участь у скороченні серця.
  • Легеневий фіброз — пошкоджені або мертві епітеліальні клітини, що вистилають легеневі альвеоли, замінюються фіброзною тканиною. Гази не можуть дифузувати по фіброзних клітинам, і таким чином газообмін різко знижується в легенях.

Малюнок \(\PageIndex\) . Активація шляхів токсичності
(Джерело зображення: адаптовано від доктора Ендрю Майєра, адаптовано з Національної дослідницької ради (NRC) 2007a.)

Перевірка знань

1) Процес саморуйнування клітинного ядра (часто його називають «запрограмованою загибеллю клітин») відомий як:
а ) некроз
б) апоптоз в
) клітинний набряк
г) зміна жиру

Відповідь

Апоптоз – це правильна відповідь.
Апоптоз (іменований як «запрограмована загибель клітин») – це процес саморуйнування клітинного ядра.

2) Категорія клітин, які регулярно ділять і замінюють клітини, які мають обмежений термін життя, відома як:
а ) Лабільні клітини
b) Стабільні клітини в
) Постійні клітини

Відповідь

Лабільні клітини – це правильна відповідь.
Лабільні клітини – це клітини, які регулярно ділять і замінюють клітини, які мають обмежений термін життя (наприклад, епітеліальні клітини шкіри та гемопоетичні стовбурові клітини).

Характеристика поняття «патологія клітини» пошкодження і загибель, некроз і апоптоз клітин організму

У розділі наукової медицини, іменованому «загальна патологія клітини», вивчаються як морфологічні зміни, що відбуваються в елементарних одиницях будівлі організму, так і порушення їх функцій. До цих порушень можуть призвести регресивні і прогресивні процеси. Говорячи про форми загибелі клітин, розрізняють некроз і апоптоз. Про всі ці поняття, а також про основні механізми пошкодження клітини ви дізнаєтеся в даному матеріалі.

Основні механізми ушкодження клітини

В основі патології клітини лежить її пошкодження. Причини пошкодження клітин, що призводять до їх загибелі, підрозділяються на фізичні, хімічні та біологічні. Під фізичними розуміються травми, висока і низька температура, радіація. Під хімічними – вплив кислот, лугу, солей важких металів, цитотоксичних речовин, наприклад, ціанідів, а також лікарських засобів при їх передозуванні. До біологічних належать патогенні мікроорганізми, а також фактори системи імунітету.

Розглядаючи характеристику поняття «пошкодження» в розділі «патологія клітини», особливу увагу варто приділити механізмам цього процесу.

Механізмів ушкодження клітини досить багато. Нижче описані основні з них.

Розлад енергетичного забезпечення клітини буває пов’язано з порушеннями процесів окислення глюкози, що, як відомо, є основним джерелом енергії для «зарядки» (синтезу) головного клітинного «акумулятора» – АТФ. Очевидно, що наслідком нестачі енергії є пригнічення більшості життєвих процесів клітини.

Пошкодження мембран. Як відомо, клітинні мембрани є структурною основою, як клітинних органел, так і клітини в цілому, тому їх пошкодження неминуче тягне порушення клітинної анатомії і фізіології.

Дисбаланс води і іонів призводить або до зморщування, або до набухання клітин внаслідок зміни співвідношення осмотичного тиску всередині і поза клітиною. Крім того, процеси передачі сигнальних імпульсів засновані на концентрації електролітів по обидва боки клітинної мембрани, що при порушенні іонного балансу призводить до розладів передачі нервових імпульсів і дискоординации содружественной діяльності груп клітин в тканинах і органах.

Пошкодження генетичного апарату клітинного ядра призводить до порушення процесів відтворення в клітці, наслідком чого, наприклад, може з’явитися перетворення нормальної клітини в пухлинну.

Розлади регуляції внутрішньоклітинних процесів призводять як до розладу процесів життєдіяльності клітини як такої, так і до порушення виконання клітиною своїх функцій як структурної одиниці тканин і органів макроорганізму.

Форми загибелі клітин: некроз і апоптоз

Два основних механізми загибелі клітини – це некроз і апоптоз.

Основні відмінності некрозу і апоптозу клітини наступні:

  • некроз відбувається через зовнішніх і внутрішніх – факторів, апоптоз – зазвичай через природні (як правило, внутрішніх) причин;
  • некроз – це загибель як окремих клітин (групи клітин), так і ділянки тканини, апоптоз – смерть окремих клітин;
  • механізм некрозу клітин – це безсистемне, випадкову поразку різних частин елементарних одиниць будови організму і ділянок тканини, апоптоз – упорядкований внутрішній процес;
  • при патології клітин некроз навколишнє тканина реагує запаленням, при апоптозу запалення не буває.

Далі розглянуті обидва механізму загибелі клітини – апоптоз і некроз.

Механізм загибелі клітин некроз: причини і форми

Некроз – це загибель клітини організму, групи клітин або ділянки тканини під дією факторів, інтенсивність яких привела до того, що зміни в клітині стали незворотними і некомпенсируемое. Некроз – це виключно патологічне явище, яке виникає внаслідок захворювань і травм, т. Е. Біологічно недоцільно. Некроз звичайно призводить до виникнення іншого типового патологічного процесу – запалення. Некроз – омертвіння, загибель клітин і тканин в живому організмі.

Говорячи про некроз як механізм загибелі клітини, відповідно до різними причинами розрізняють:

  • травматичний некроз (відбувається в зв’язку з прямим ушкоджує, високої або низької температури, кислот, лугів і т. п. факторів на клітини і тканини);
  • токсичний некроз (причиною загибелі клітин в цьому випадку є вплив на тканини будь-яких – чаші бактеріальних – токсинів);
  • трофоневротичний некроз (виникає в результаті порушення іннервації певної ділянки тканини, що веде до судинних порушень і незворотнім дистрофічних змін);
  • алергічний некроз (є наслідком алергічної реакції негайного типу; найчастіше за все він розвивається по типу фибриноидного некрозу;
  • судинний некроз (виникає при порушенні кровообігу певній галузі внаслідок тромбозу, емболії, здавлення судини, він носить назву ішемічного некрозу – інфаркту).

Розрізняють такі форми некрозу:

1. коагуляційний (сухий) некроз (в основі його лежать процеси денатурації тканинних білків і зневоднення);

2. колліквационний некроз – вологий некроз, характеризується розм’якшенням і розплавленням загиблих тканин;

3. гангрена – некроз тканин. стикаються із зовнішнім середовищем (розрізняють суху гангрену, при якій мертва тканина висихає, зморщується, муміфікується, і вологу гангрену, при якій омертвілі тканина піддається розкладанню гнильними бактеріями; різновидом гангрени є трофоневротичні некрози, що виникають у ослаблених лежачих тяжкохворих пролежні на ділянках поверхні тіла в області кісткових виступів – крижів, лопаток, п’ят, ліктьових відростків, потилиці);

4. секвестр (ділянка мертвої тканини, вільно розташовується серед живої – найчастіше це кісткові секвестри при хронічному остеомієліті);

Результати некрозу. Сприятливим варіантом результату є виникнення прикордонного запалення з чітко визначеною кордоном некрозу і здорової тканини – демаркаційною лінією. Пізніше некротичні маси поступово розсмоктуються; вони також можуть замішати сполучною тканиною, в цьому випадку говорять про організацію. Якщо некротичний ділянку обростає сполучнотканинною капсулою, то даний процес носить назву інкапсуляції. В організованих вогнище можуть випадати солі кальцію (звапніння, або петрифікація); а в деяких випадках тут утворюється ділянка кісткової тканини (осифікація).

Несприятливим варіантом результату некрозу є приєднання інфекції і гнійне розплавлення некротичного ділянки, що супроводжується важкими ускладненнями.

Процес загибелі клітин організму апоптоз

Від некрозу необхідно відрізняти процес загибелі клітин апоптоз.

Апоптоз – це запрограмована смерть клітини. Як правило, апоптоз є природним біологічним процесом, проте в деяких випадках апоптоз включається внаслідок порушення нормальних фізіологічних процесів, т. Е. При патології. В результаті апоптозу клітина розділяється на окремі покриті клітинною мембраною фрагменти – апоптотичні тільця, які поглинаються макрофагами.

Механізми апоптозу включаються ще під час внутрішньоутробного періоду, коли у ембріона, наприклад, редукується хвіст. Після народження механізми апоптозу зокрема відповідають за оновлення клітин ендометрія, епітелію шкіри і кишечника, клітин крові. Власні клітини організму умерщвляются завдяки механізму апоптозу, якщо вони заражені вірусами або набули характеру пухлинних.

Процес загибелі клітини апоптоз складається з:

  • сигнальної фази, під час якої включається його механізм під впливом різних факторів на спеціальні клітинні рецептори;
  • ефекторних фази, під час якої активізуються спеціальні білки, що руйнують клітину;
  • деградаційної фази (фази екзекуції, або деструкції), під час якої і відбувається вищезгадана фрагментація клітини під дією білків-руйнівників. Запуск апоптозу не є незворотнім, так як у клітини є рецептори, активізація яких може придушити вже запущений процес апоптозу.

У старості у більшості клітин відзначається тенденція до підвищення чутливості до запуску апоптозу (це справедливо, правда, у відношенні тільки певних клітин – нервової тканини, клітин печінки і серця, хрящової тканини, Т-лімфоцитів і т. Д.).

Жіноче здоров’я в більшій мірі залежить від ендокринологічних і психологічних факторів, ніж у чоловіків. Тому основною причиною.

У сучасних жінок міома матки вже не є грізним вироком до проведення хірургічної операції з видалення дітородного.

Про те, що таке мастопатія молочних залоз сучасна жінка знає не з чуток, дуже часто цей діагноз ставиться в зовсім.

Захворювання мастит, всупереч розхожій думці, може виявлятися не тільки у матерів-годувальниць в лактаційний період, а й у літніх.

Природа, наділивши жінок здатністю до зачаття і народження, подарувавши радість материнства, не обійшлась і без того, щоб ускладнити.

На сьогоднішній день жіночі хвороби діагностуються практично у всіх дівчат, які переступили через життєвий рубіж в 25 років.

Сучасні лікарі стверджують, що вагітність при міомі можлива в переважній більшості спостережуваних випадків. Остаточне.

У розділі наукової медицини, іменованому «загальна патологія клітини».

Хімічний склад крові людини включає в себе основні формені.

Штучна інсемінація спермою виконується при неможливості.

Якість сперми впливає на зачаття – це твердження є.

Дослідження сечі в лабораторних умовах проводиться для виявлення.

Для постановки будь-якого медичного діагнозу необхідне ретельне.

Перш ніж почати лікування захворювання алергологічного характеру.

Схожі статті