Расстройства регуляции внутриклеточных процессов

Нарушения жизнедеятельности клетки могут быть результатом расстройств одного или нескольких уровней реализации регуляторных механизмов. Основные из них приведены на рис. 5–12.

Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 12 Механизмы нарушения регуляции клетки при её повреждении»

Рис.5–12.Механизмы нарушения регуляции клетки при её повреждении.

Межклеточные сигналы, реализуемые с участием БАВ информационного характера (гормоны, нейромедиаторы, цитокины, хемокины и др.) реализуют регуляторные эффекты после взаимодействия БАВ с клеточными рецепторами.

Причины искажения регуляторного сигнала многообразны. Наибольшее значение имеют изменения: – чувствительности рецепторов; – количества рецепторов; – конформации рецепторных макромолекул; – липидного окружения мембранных рецепторов. Указанные отклонения могут существенно модифицировать характер клеточного ответа на регулирующий стимул. Так, накопление токсичных продуктов СПОЛ при ишемии миокарда изменяет физико‑химические свойства мембран. Это сопровождается нарушением реакций сердца на норадреналин и ацетилхолин, воспринимающихся соответствующими рецепторами плазматической мембраны кардиомиоцитов.

Расстройства на уровне вторых посредников

На уровне внутриклеточных вторых посредников (мессенджеров) – циклических нуклеотидов: аденозинмонофосфата (цАМФ) и гуанозинмонофосфата (цГМФ) и других, образующихся в ответ на действие первых посредников — гормонов и нейромедиаторов, возможны многочисленные расстройства. Примером может служить нарушение формирования МП в кардиомиоцитах при накоплении в них избытка цАМФ. Это является одной из возможных причин развития сердечных аритмий.

Нарушения ответа на сигнал

На уровне метаболических процессов, регулируемых вторыми посредниками или другими внутриклеточными факторами, также возможны многочисленные расстройства. Так, нарушение активации клеточных ферментов, например в связи с дефицитом цАМФ или цГМФ, может существенно изменить интенсивность метаболических реакций и как следствие — привести к расстройству жизнедеятельности клетки.

ТИПОВЫЕ ФОРМЫ ПАТОЛОГИИ, развивающиеся при повреждении клеток

Повреждение клеток характеризуется развитием разнообразных изменений не только в поражённых клетках, но и в других гистологических элементах, составляющих ткани, органы и их системы.

К типовым формам патологии клеток относят дистрофии, дисплазии, некроз, патологические формы апоптоза, нарушения отдельных субклеточных структур и компонентов.

Дистрофии

Клеточные дистрофии – нарушения обмена веществ, сопровождающиеся расстройством функций клеток, пластических процессов в них, а также структурными изменениями, ведущими к нарушению жизнедеятельности клеток.

Механизмы дистрофий разнообразны. К числу ведущих относят: – синтез аномальных, в норме не встречающихся в клетке, веществ (например, белково‑полисахаридного комплекса – амилоида); – избыточное превращение одних соединений в другие (например, жиров и углеводов в белки, углеводов в жиры); – декомпозицию (фанероз): распад субклеточных структур и/или веществ (например, белково‑липидных комплексов мембран); – инфильтрацию клеток и межклеточного вещества органическими и неорганическими соединениями (например, ЛПНП и Ca²⁺ клеток интимы артерий при атеросклерозе).

Виды клеточных дистрофий

Виды клеточных дистрофий приведены на рис. 5–13

Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 13 Виды дистрофий»

Рис.5–13.Виды дистрофий в зависимости от преимущественно нарушенного типа обмена веществ.

Основным критерием классификации клеточных дистрофий является преимущественное нарушение метаболизма отдельных классов веществ. Согласно этому, различают диспротеинозы (белковые дистрофии), липидозы (жировые дистрофии), диспигментозы (пигментные дистрофии), углеводные и минеральные дистрофии. Отдельную группу составляют тезаурисмозы (болезни накопления).

Диспротеинозы

Для белковых дистрофий характерно изменение физико‑химических свойств клеточных белков и как следствие – нарушение их ферментативной и структурной функций. Различают зернистую, гиалиново‑капельную и гидропическую дистрофии. Эти разновидности диспротеинозов – последовательные этапы нарушений обмена белков, приводящие к некрозу клеток.

Чаще диспротеинозы являются приобретёнными (вторичными). Реже встречаются первичные (наследуемые и врождённые) их варианты. Обычно эти последние — результат ферментопатий и обусловлены нарушениями обмена аминокислот, например цистеина (цистиноз), фенилпировиноградной кислоты (фенилкетонурия), тирозина (тирозиноз) и некоторых других.

Липидозы

К липидам относят различные по химическому составу гидрофобные вещества (рис. 5–14).

Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 14 Виды липидов»

Рис.5–14.Виды липидов.

Для липидозов (жировых дистрофий) характерно увеличение содержания внутриклеточных липидов, появление липидов в клетках, где они в норме отсутствуют, а также образование липидов аномального химического состава.

Различают липидозы первичные (наблюдаются, как правило, при ферментопатиях: ганглиозидлипидоз, цереброзидлипидоз, сфингомиелинлипидоз и др.) и вторичные (вызванные различными патогенными факторами: этанолом, соединениями фосфора, четырёххлористым углеродом, некоторыми ЛС – цитостатиками, антибиотиками, барбитуратами и др.). Вторичные липидозы, подобно диспротеинозам, наиболее часто выявляются в клетках миокарда, печени, почек, мозга и носят соответствующие названия (жировая дистрофия сердца, печени, почек, мозга).

Углеводные дистрофии

Углеводные дистрофии характеризуются нарушениями обмена полисахаридов (гликогена, мукополисахаридов) и гликопротеинов (муцина, мукоидов).

Полисахариды. При нарушениях метаболизма полисахаридов в клетках можно наблюдать уменьшение содержания углеводов (например, гликогена при СД), отсутствие углеводов (агликогенозы) и накопление избытка углеводов (например, гликогенная инфильтрация клеток, гликогенозы).

Причинами этих дистрофий чаще всего являются эндокринопатии (например, инсулиновая недостаточность) и ферментопатии (отсутствие или низкая активность ферментов, принимающих участие в синтезе и распаде углеводов).

Гликопротеины. Углеводные дистрофии, связанные с нарушением метаболизма гликопротеинов, характеризуются, как правило, накоплением муцинов и мукоидов, имеющих слизистую консистенцию (в связи с этим их называют также слизистыми дистрофиями).

Вызывают углеводные дистпофии эндокринные расстройства (например, недостаточная продукция или низкая активность гормонов щитовидной железы) и прямое повреждение клеток различными патогенными факторами.

Диспигментозы

Клеточные пигменты (хромопротеиды) это соединения, состоящие из белка и хромофора. Хромопротеиды разделяются на несколько групп: –гемоглобиногенные, или железозависимые (ферритин, гемосидерин, билирубин, гематоидин, гематин, порфирин); – протеиногенные, или тирозиногенные (меланин, адренохром, пигменты охроноза и энтерохромаффинных клеток); – липидогенные, или липопротеиногенные (липофусцин, гемофусцин, цероид, липохромы).

Виды диспигментозов

Пигментные дистрофии (диспигментозы) классифицируют в зависимости от их происхождения, механизма развития, структуры пигмента, проявлений и распространённости (табл. 5–3).

Ы Вёрстка Таблица 5‑3

Таблица 5–3.Виды пигментных дистрофий

По происхождению Первичные (наследственные, врождённые) Вторичные, приобретённые (возникающие под действием патогенных агентов в постнатальном периоде) По механизму развития Обусловленные дефектами ферментов (ферментопатиями) метаболизма пигмента Связанные с изменением содержании и/или активности ферментов транспорта пигментов через мембраны клетки Вызванные повреждением мембран клеток Обусловленные накоплением избытка пигментов в фагоцитирующих клетках По структуре пигмента Гемоглобиногенные, железозависимые Протеиногенные, тирозиногенные Липидогенные, липопротеиногенные По проявлениям Появление в клетке пигмента, в норме в ней отсутствующего Накопление избытка пигмента, образующегося в клетке в норме Уменьшение количества пигмента, образующегося в клетке в норме По распространённости Местные (регионарные) Общие (распространённые, системные)

Гемоглобиногенные (железозависимые) диспигментозы: гемосидероз. гемохроматоз, гемомеланоз, порфирии, а также накопление избытка прямого билирубина в гепатоцитах. Большинство гемоглобиногенных пигментов относятся к продуктам катаболизма Hb. Некоторые из них (ферритин, гемосидерин) образуются с участием железа, всасывающегося в кишечнике. Наиболее частыми из гемоглобиногенных диспигментозов являются: гемохроматоз и порфирия.

Протеиногенные (тирозиногенные) диспигментозы проявляются усилением (например, при меланозе и охронозе) или ослаблением (например, при альбинизме) пигментации тканей локального или общего характера продуктами метаболизма тирозина.

Липидогенные диспигментозы характеризуются увеличением количества в клетках пигментов липидного и липопротеидного характера (липофусцинозы).

Минеральные дистрофии

Из минеральных дистрофий наибольшее значение имеют нарушения обмена кальция, калия, железа, цинка, меди в виде отложения солей этих химических элементов (например, кальцинозы, сидерозы, отложение меди при гепатоцеребральной дистрофии).

Тезаурисмозы

Тезаурисмозы (болезни накопления) – накопление избытка различных веществ в клетках, что сопровождается нарушением их структуры и функции, а также – интенсивности и характера метаболических и пластических клеточных процессов. Практически все тезаурисмозы – результат наследственных ферментопатий, передающихся, как правило, по аутосомно‑рецессивному типу. В отдельные группы принято выделять болезни накопления лизосомные и пероксисомные. В зависимости от типа накапливающихся веществ тезаурисмозы подразделяют на липидные (липидозы), гликогеновые (гликогенозы), аминокислотные, нуклеопротеиновые, мукополисахаридные (мукополисахаридозы), муколипидные (муколипидозы). Наиболее распространёнными разновидностями тезаурисмозов являются липидные и гликогеновые.

Дисплазии

Ы ВЁРСТКА. Таблица: НЕ РВАТЬ, НЕ ПЕРЕМЕЩАТЬ

ДИСПЛАЗИИ

•нарушения дифференцировки клеток,

сопровождающиеся стойкими изменениями её структуры, метаболизма и функции, что ведет к нарушению её жизнедеятельности

Дифференцировка клеток определяется генетической программой. Однако, реализация этой программы в существенней мере зависит от сложных взаимодействий ядра и цитоплазмы, микроокружения клетки, влияния на клетку БАВ и многих других факторов. Именно поэтому, даже при одном и том же отклонении в геноме различных клеток, проявления дисплазий могут носить «разноликий» характер. Важно, что клеточные дисплазии могут лежат в основе опухолевого роста и в клинической практике рассматриваются как предраковые состояния

Как правило, при дисплазиях клетки увеличены в размерах, имеют неправильную, причудливую форму ("клетки‑монстры"), соотношение различных органелл в них диспропорционально. Нередко в таких клетках обнаруживаются различные включения и признаки дистрофических процессов. Примерами дисплазий могут быть многоядерные гигантские клетки со своеобразным расположением хроматина при болезни Реклингхаузена, мегалобласты костного мозга при витамин B₁₂‑дефицитной анемии, серповидные эритроциты при патологии Hb, «нейроны–монстры» при поражении коры головного мозга (туберозный склероз).

Среди дисплазий выделяют метаплазии, характеризующиеся замещением в органе или ткани специфических для него клеток клетками другого типа. Например, хронические воспалительные заболевания лёгких, дефицит витамина А, курение приводят к появлению в однослойном мерцательном эпителии бронхов островков многослойного плоского эпителия; при хроническом цервиците возможно замещение цилиндрического эпителия многослойным плоским; в условиях хронического рефлюкса кислого содержимого желудка многослойный плоский эпителий слизистой оболочки пищевода замещается однослойным эпителием, характерным для тонкой кишки (Берретта пищевод); в рубцовой ткани (например, лёгкого) возможна гетеротопная оссификация.

Гибель клетки

Развитие многоклеточного организма, формирование тканей и их функционирование предполагают наличие баланса между пролиферацией, дифференцировкой и гибелью клеток. Клетки погибают как в физиологических так и патологических условиях. Массовую гибель клеток в раннем онтогенезе называют запрограммированной. Клетки, выполнившие свои функции, погибают в течение всей жизни организма. Они гибнут при повреждении и некрозе ткани, а также при различных заболеваниях, избирательно поражающих отдельные типы клеток (дегенерация).

Известно два качественно различных варианта смерти клеток: некроз и апоптоз (рис. 5–15.

Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 05 15 Виды гибели клеток и механизмы их разрушения»

Рис. 5–15. Виды гибели клеток и механизмы их разрушения.

Некроз

Некроз – смерть существенно повреждённых клеток, сопровождающаяся необратимым прекращением их жизнедеятельности. Некроз является завершающим этапом клеточных дистрофий или следствием прямого действия на клетку повреждающих факторов значительной (разрушающей) силы. Некроз клеток, как правило, сопровождается перифокальной воспалительной реакцией.

Паранекроз и некробиоз

Некрозу предшествуют паранекроз (метаболические и структурные изменения ещё обратимы) и некробиоз. На этапе некробиоза патогенные изменения приобретают необратимый характер и приводят к некрозу. Основные звенья патогенеза некроза те же, что и при повреждении клеток, но при развитии некроза они максимально интенсифицированы и развиваются на фоне недостаточности адаптивных механизмов (защиты и регенерации повреждённых структур, компенсации нарушенных процессов в клетке).

Лизис и аутолиз

Некротизированные клетки подвергаются деструкции (лизису) при помощи лизосомных ферментов и свободных радикалов. Гидролиз внутриклеточных компонентов и межклеточного вещества происходит под влиянием ферментов лизосом альтерированных клеток. Высвобождению лизосомных ферментов способствует развитие внутриклеточного ацидоза.

Деструкция повреждённых компонентов клеток осуществляется при участии активных форм кислорода и свободных радикалов. Факты интенсификации свободнорадикальных и липопероксидных реакций описаны при остром воспалении, механическом повреждении, на определённых этапах развития инфаркта (частной формы некроза, развивающегося вследствие нарушения кровоснабжения ткани), опухолевого роста (сопровождается гибелью большого числа как злокачественных, так и окружающих нормальных клеток) и других патологических процессах. Эти два механизма обеспечивают саморазрушение структур клетки (аутолиз).

Разрушение повреждённых и некротизированных клеток происходит и при участии других клеток – фагоцитов, а также микроорганизмов. В отличие от аутолитического распада, последний механизм обозначают как гетеролитический.

Апоптоз

Апоптоз является еще одним – своеобразным вариантом гибели отдельных клеток.

Ы ВЁРСТКА. Таблица: НЕ РВАТЬ, НЕ ПЕРЕМЕЩАТЬ

АПОПТОЗ

•форма гибели отдельных клеток,

возникающая под действием вне‑ или внутриклеточных факторов,

осуществляющаяся путём активации специализированных внутриклеточных процессов, регулируемых определёнными генами.