Реакции клеток на повреждение
1. Дистрофия– это количественные и качественные структурные изменения в клетках и межклеточном веществе органов и тканей, обусловленные нарушением обменных процессов. При дистрофиях в результате нарушения трофики в клетках или в межклеточном веществе накапливаются различные продукты обмена (белки, жиры, углеводы, минералы, вода).
Морфологическая сущность дистрофий выражается в:
· увеличении или уменьшении количества каких-либо веществ, содержащихся в организме в норме (например, увеличение количества жира в жировых депо);
· изменении физико-химических свойств веществ, присущих организму в норме;
· появлении обычных веществ в необычном месте (например, накопление жировых вакуолей в цитоплазме клеток органов при жировой дистрофии);
· появлении и накоплении новых веществ, которые не присущи для него в норме (например, белка амилоида).
Таким образом, дистрофия является морфологическим выражением нарушений метаболизма клеток и тканей.
2. Паранекроз – комплекс обратимых структурно-функциональных изменений в цитоплазме, проявляющийся повышением ее вязкости, понижением pH и обратимой денатурации белков.
3. Некробиоз – процесс отмирания частей наиболее чувствительных клеток, органов и тканей с развитием компенсаторных процессов со стороны оставшихся клеток (рабочая компенсация).
4. Некроз (местная смерть) – омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием болезнетворных факторов.
Причины некроза
· физические (ранение, радиация, электричество, отморожение и ожог);
· токсические (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, ферменты, лекарственные препараты, этиловый спирт и др.);
· биологические (бактерии, вирусы, простейшие и др.);
· аллергические (эндо- и экзоантигены, например, фибриноидный некроз при инфекционно-аллергических и аутоиммунных заболеваниях, феномен Артюса);
· сосудистые (инфаркт);
· трофоневротические (пролежни, незаживающие язвы).
Морфологические признаки некроза
Некрозу предшествует период некробиоза, морфологическим субстратом которого являются дистрофические изменения. Приток ионов кальция в клетку тесно связан с необратимым повреждением и появлением морфологических признаков некроза.
· Изменения в ядрах: Изменяется структура ядра. Хроматин конденсируется в крупные глыбки. Ядро уменьшается в объеме, становится сморщенным, плотным, базофильным, т.е. окрашивается в темно-синий цвет гематоксилином (кариопикноз (сморщивание)). Пикнотическое ядро может затем разрываться на многочисленные маленькие базофильные частицы (кариорексис) или подвергнуться лизису (растворению) в результате действия лизосомной дезоксирибонуклеазы (кариолизис).
· Цитоплазматические изменения: цитоплазма клетки становится гомогенной и выражено ацидофильной. Специализированные органеллы клетки исчезают в первую очередь. Набухание митохондрий и деструкция мембран органелл вызывают вакуолизацию цитоплазмы, происходит переваривание клетки ферментами лизосом.
· Изменения межклеточного вещества. Чаще всего развиваются изменения, характерные для коагуляционного некроза: коллагеновые, эластические и ретикулиновые волокна превращаются в плотные, гомогенные массы, которые могут подвергаться фрагментации, глыбчатому распаду либо лизироваться. Реже может наблюдаться отек, лизис и ослизнение волокнистых структур, что свойственно колликвационному некрозу.
Исход некроза. Некроз – процесс необратимый. При относительно благоприятном исходе вокруг омертвевших тканей возникает реактивное воспаление, которое отграничивает мертвую ткань. Неблагоприятный исход некроза – гнойное (септическое) расплавление очага омертвения.
Значение некроза. Некроз жизненно важных органов, особенно крупных участков их, нередко ведет к смерти (инфаркты миокарда, ишемические некрозы головного мозга, некрозы коркового вещества почек, прогрессирующий некроз печени, острый панкреатит, осложнившийся панкреонекрозом).
Апоптоз
Апоптоз – запрограммированная смерть клетки, представляет собой процесс, посредством которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу, приводят к гибели клетки и ее эффективному удалению из ткани.
Апоптоз – это биохимически специфический тип гибели клетки, характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, которые расщепляют ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически апоптоз проявляется гибелью единичных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием округлых, окруженных мембраной телец (“апоптотические тельца”), которые фагоцитируются окружающими клетками.
Это энергозависимый процесс, посредством которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма. Он играет большую роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля размеров органов. При снижении апоптоза происходит накопление клеток (опухолевый рост). При увеличении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани (атрофия).
Морфологические проявления апоптоза
Апоптоз имеет свои отличительные морфологические признаки. Апоптоз определяется в единичных клетках или небольших группах клеток. Апоптотические клетки выглядят как округлые или овальные скопления интенсивно эозинофильной цитоплазмы с плотными фрагментами ядерного хроматина.
Наиболее четко морфологические признаки выявляются при электронной микроскопии (рис.1)
Рис. 1. Последовательность ультраструктурных изменений при апоптозе (справа) и некрозе (слева)
1 – нормальная клетка; 2 – начало апоптоза; 3 – фрагментация апоптотической клетки; 4 – фагоцитоз апоптотических телец окружающими клетками; 5 – гибель внутриклеточных структур при некрозе; 6 – разрушение клеточной мембраны.
Для клетки, подвергающейся апоптозу характерно (рис.1):
· Сжатие клетки. Клетка уменьшается в размерах; цитоплазма уплотняется; органеллы, располагаются более компактно.
· Конденсация хроматина. Это наиболее характерное проявление апоптоза. Хроматин конденсируется по периферии, под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы различной формы и размеров. Ядро же может разрываться на два или несколько фрагментов.
· Формирование в цитоплазме полостей и апоптотических телец. В клетке первоначально формируются глубокие впячивания поверхности с образованием полостей, что приводит к фрагментации клетки и формированию окруженных мембраной апоптотических телец, состоящих из цитоплазмы и плотно расположенных органелл, с или без фрагментов ядра.
· Фагоцитоз апоптотических клеток или телец осуществляется окружающими здоровыми клетками. Апоптотические тельца быстро разрушаются в лизосомах, а окружающие клетки либо мигрируют, либо делятся, чтобы заполнить освободившееся после гибели клетки пространство.
Таблица 1
Сравнительная характеристика некроза и апоптоза
| Признак | Апоптоз | Некроз |
| Индукция | Активируется физиологическими или патологическими стимулами | Различная в зависимости от повреждающего фактора |
| Распространенность | Одиночная клетка | Группа клеток |
| Биохимические изменения | Энергозависимая фрагментация ДНК эндогенными эндонуклеазами. Лизосомы интактные. | Нарушение или прекращение ионного обмена. Из лизосом высвобождаются ферменты. |
| Распад ДНК | Внутриядерная конденсация с расщеплением на фрагменты | Диффузная локализация в некротизированной клетке |
| Целостность клеточной мембраны | Сохранена | Нарушена |
| Морфология | Сморщивание клеток и фрагментация с формированием апоптотических телец с уплотненным хроматином | Набухание и лизис клеток |
| Воспалительный ответ | Нет | Обычно есть |
| Удаление погибших клеток | Поглощение (фагоцитоз) соседними клетками | Поглощение (фагоцитоз) нейтрофилами и макрофагами |
Апоптоз принимает участие в следующих физиологических и патологических процессах:
1. Запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая имплантацию, органогенез).
2. Гормон-зависимой инволюции органов у взрослых животных (регрессия молочной железы после прекращения лактации).
3. Удалении некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции
4. Гибели отдельных клеток в опухолях (в основном при ее регрессии, но также и в активно растущей опухоли).
5. Гибели клеток иммунной системы (В-, и Т-лимфоцитов, после истощения запасов цитокинов, гибели аутореактивных Т-клеток при развитии в тимусе).
6. Патологической атрофии гормон-зависимых органов (атрофии предстательной железы после кастрации, истощении лимфоцитов в тимусе при терапии глюкокортикоидами).
7. Гибели клеток, вызванных действием цитотоксических Т-клеток (при отторжении трансплантата, болезни “трансплантат против хозяина”).
8. Повреждении клеток при некоторых вирусных заболеваниях (при вирусном гепатите).