Патология клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Волгоградский государственный медицинский университет

кафедра патологической анатомии

Патология клетки

Работу выполнил:

студент 5 группы 3 курса

Смирнова А.П.

Проверил: старший преподаватель

Белик Т.А.

Волгоград 2015



Содержание

Введение

1. Строение эукариотической клетки

2. Функции клетки

3. Основные разделы патологии клетки

4. Повреждение (альтерация) клетки

5. Механизмы повреждения клеток

6. Адаптация клеток

7. Повышение устойчивости клеток к повреждению

Заключение

Список используемой литературы



Введение

Клетка является высокоорганизованной, саморегулирующейся структурно-функциональной единицей живого организма, способной к активному обмену с окружающей ее средой. Любой патологический процесс, какой бы степенью функциональных нарушений он не проявлялся, начинается на уровне ультраструктур, то есть субклеточном уровне. Не существует ни одного повреждающего фактора, который не приводил бы к структурным изменениям. Ряд заболеваний может быть и был впервые диагностирован только на ультраструктурном уровне. Важно отметить, что самые ранние, начальные стадии патологического процесса, проявляющиеся только на уровне ультраструктур клеток, как правило, обратимы или могут быть компенсированы.

Поэтому, прежде чем приступить к изучению патологических процессов, необходимо рассмотреть типовые изменения со стороны клетки.



1. Строение эукариотической клетки

эукариотический клетка патология

В клетке человека и животных выделяют следующие основные структуры:

ядро (оболочка с ядерными порами, кариоплазма, ядрышки и перинуклеарное пространство), цитоплазма (гиалоплазма с различными органеллами и включениями) и клеточная мембрана.

Все органеллы клетки можно разделить на органеллы мембранного происхождения и немембранного.

Органеллы мембранного происхождения:

цитоплазматическая мембрана (включая десмосомы);

митохондрии: (наружная оболочка, кристы, матрикс);

аппарат Гольджи;

гладкий и гранулярный (шероховатый) эндоплазматический ретикулум;

лизосомы: первичные и вторичные: цитолизосомы и фаголизосомы, остаточные тельца (телолизосомы).

Органеллы немембранного происхождения:

свободные рибосомы и полисомы;

центросома (центриоль);

микротрубочки или макрофиламенты;

специализированные структуры или микрофиламенты (нейрофибриллы, миофибриллы - гладкие и поперечные, тонофибриллы, фибриллы промежуточных типов, микроворсинки, реснички, жгутики).

Включения: трофические, секреторные вакуоли, пиноцитозные пузырьки.



Рисунок 1

2. Функции клетки

В клетках постоянно осуществляется обмен веществ - метаболизм (от греческого metabole - изменение, преобразование), сочетающий в себе два совокупных процесса ассимиляции (биосинтеза сложных биологических молекул из простых) и диссимиляции (расщепление).

Необходимые для жизнедеятельности клетки вещества поступают из внешней среды путем эндоцитоза (от греческого endo - внутри, kytos - клетка). Выведение веществ из клетки называется экзоцитоз (от греческого эхо - снаружи, kytos - клетка).

Эти процессы, а также внутриклеточный транспорт веществ, происходят с участием биологических мембран.

Для выполнения своих функций клетки поддерживают собственный гомеостаз, осуществляют обмен веществ и энергии, реализуют генетическую информацию, передают её потомству и прямо или опосредованно (через межклеточный матрикс и жидкости) обеспечивают функции организма. Любая клетка либо функционирует в границах нормы (гомеостаз), либо приспосабливается к жизни в изменившихся условиях (адаптация), либо гибнет при превышении её адаптивных возможностей (некроз) или действии соответствующего сигнала (апоптоз). (рис.2.)

Рисунок 2

На рисунке: слева в овале - границы нормы; существенное свойство типовых патологических процессов - их обратимость, если степень повреждения выходит за пределы адаптивных возможностей, процесс становится необратимым.

* Гомеостаз (гомеокинез) - динамическое равновесие в данной клетке, с другими клетками, межклеточным матриксом и гуморальными факторами, обеспечивающее оптимальную метаболическую и информационную поддержку. Жизнь клетки в условиях гомеостаза - постоянное взаимодействие с различными сигналами и факторами.

* Адаптация - приспособление в ответ на изменения условий существования клеток (в том числе на воздействие повреждающего фактора).

* Гибель клетки - необратимое прекращение жизнедеятельности. Происходит либо вследствие генетически программированного процесса (апоптоз), либо в результате летального повреждения (некроз).



3. Основные разделы патологии клетки

Патология клетки представлена тремя основными разделами:

1) Патология клетки в целом (нарушение метаболизма, дистрофия, некроз, гипертрофия, атрофия).

2) Патология субклеточных структур и компонентов (лизосомные, хромосомные болезни, болезни «рецепторов», пероксисомные болезни).

3) Нарушение межклеточных взаимодействий и кооперации клеток.

4. Повреждение (альтерация) клетки

В основе всех патологических и многих физиологических процессов в организме лежит повреждение его структур, которое является пусковым звеном в длинной цепочке изменений, ведущих к болезни.

Виды повреждения

Первичное - обусловлено непосредственным воздействием на организм повреждающего фактора.

Вторичное - является следствием влияния первичных повреждающих воздействий на ткани и организм.

Характер повреждения зависит от: природы патогенного фактора, индивидуальных видов свойств живого организма.

Патогенный агент может вызвать повреждение на различных уровнях: молекулярном, клеточном, органном, тканевом, организменном. Одновременно с повреждением включаются защитно-компенсаторные процессы на тех же уровнях.

Повреждение клетки - это морфофункциональные, метаболические, физико-химические изменения, ведущие к нарушению жизнедеятельности клетки. Альтерация клетки выражается дистрофией, атрофией, некрозом.

Типовые формы патологии клеток: дистрофии, дисплазии, метаплазия, гипотрофия (атрофия), гипертрофия, а также некроз и патологические формы апоптоза.

Классификация повреждений:

1. По природе:

Физические (механические, температурные, лучевые)

Химические (ядовитые вещества, кислоты, щелочи, лекарства)

Биологические (вирусы, бактерии)

Психогенные (повреждения нейронов мозга и их ансамблей у человека)

2. По происхождению:

Эндогенные

Экзогенные

Эндогенные агенты (образуются и действуют внутри клетки):

? физической природы (например, избыток свободных радикалов; колебания осмотического давления);

? химические факторы (например, накопление или дефицит ионов H+, K+, Ca2+, кислорода, углекислого газа, перекисных соединений, метаболитов и др.);

? биологические агенты (например, белки, лизосомальные ферменты, метаболиты, Ig, цитотоксические факторы; дефицит или избыток гормонов, ферментов, простагландинов - Пг).

Экзогенные факторы (действуют на клетку извне):

? физические воздействия (механические, термические, лучевые, электрический ток);

? химические агенты (кислоты, щёлочи, этанол, сильные окислители);

? инфекционные факторы (вирусы, риккетсии, бактерии, эндо- и экзотоксины микроорганизмов, гельминты и др.).



5. Механизмы повреждения клеток

К наиболее важным механизмам клеточной альтерации относятся:

1.расстройства энергетического обеспечения клетки;

2.повреждение мембран и ферментов;

3.активация свободнорадикальных и перекисных процессов;

4.дисбаланс ионов и воды;

5.нарушения в геноме или экспрессии генов;

6.расстройства регуляции функций клеток.

Расстройства энергетического обеспечения клетки

Энергоснабжение клетки может расстраиваться на этапах ресинтеза, транспорта и утилизации энергии АТФ. Главная причина расстройств - гипоксия (недостаточное снабжение клеток кислородом и нарушение биологического окисления).

* Ресинтез АТФ нарушается в результате дефицита кислорода и субстратов метаболизма, снижения активности ферментов тканевого дыхания и гликолиза, а также повреждения и разрушения митохондрий (в которых осуществляются реакции цикла Кребса и сопряжённый с фосфорилированием АДФ перенос электронов к молекулярному кислороду).

* Транспорт энергии. Заключённая в макроэргических связях энергия АТФ поступает к эффекторным структурам (миофибриллы, ионные насосы и др.) с помощью АДФ-АТФ-транслоказы и КФК. При повреждении этих ферментов или мембран клеток нарушается функция эффекторных структур.

* Утилизация энергии может быть нарушена преимущественно за счёт уменьшения активности АТФаз (АТФаза миозина, Na+K+-АТФаза плазмолеммы, протонная и калиевая АТФаза, Са2+-АТФаза и др.), КФК, адениннуклеотидтрансферазы.

Повреждение мембран

Повреждение клеточных мембран происходит за счёт следующих процессов:

* Активация гидролаз. Под влиянием патогенных факторов активность мембраносвязанных, свободных (солюбилизированных) и лизосомальных липаз, фосфолипаз и протеаз может значительно увеличиться (например, при гипоксии и ацидозе). В результате фосфолипиды и белки мембран подвергаются гидролизу, что сопровождается значительным повышением проницаемости мембран.

* Расстройства репарации мембран. При воздействии повреждающих факторов репаративный синтез альтерированных или утраченных мембранных макромолекул (а также их синтез de novo) подавляется, что приводит к недостаточному восстановлению мембран.

* Нарушения конформации макромолекул (их пространственной структуры) приводит к изменениям физико-химического состояния клеточных мембран и их рецепторов, что приводит к искажениям или потере их функций.

* Разрыв мембран. Перерастяжение и разрывы мембран набухших клеток и органоидов в результате их гипергидратации (следствие значительного увеличения осмотического и онкотического давления) - важный механизм повреждения мембран и гибели клетки.

Свободнорадикальные и перекисные реакции

В норме это необходимое звено транспорта электронов, синтеза простогландинов и лейкотриенов, фагоцитоза, метаболизма катехоламинов и др. В свободнорадикальные реакции вовлекаются белки, нуклеиновые кислоты и, особенно, липиды, учитывая наличие большого их числа в мембранах клеток (свободнорадикальное перекисное окисление липидов - СПОЛ). При действии патогенных факторов генерация свободных радикалов и СПОЛ значительно возрастает, что усиливает повреждение клеток.

Этапы СПОЛ: образование активных форм кислорода - генерация свободных радикалов органических и неорганических веществ - продукция перекисей и гидроперекисей липидов.

Активные формы кислорода - ? синглетный (ј2) ? супероксидный радикал (O2-)? пероксид водорода (H2O2) ? гидроксильный радикал (OH-).

¦ Прооксиданты и антиоксиданты. Интенсивность СПОЛ регулируется соотношением активирующих (прооксидантов) его и подавляющих (антиоксидантов) факторов.

Прооксиданты - легко окисляющиеся соединения, нейтрализующие свободные радикалы (нафтохиноны, витамины A и D, восстановители - НАДФH2, НАДH2, липоевая кислота, продукты метаболизма простогландинов и катехоламинов).

Антиоксиданты - вещества, ограничивающие или даже прекращающие свободнорадикальные и перекисные реакции (ретинол, каротиноиды, рибофлавин, токоферолы, маннитол, супероксиддисмутаза, каталаза).

¦ Детергентные эффекты амфифилов. В результате активации липопероксидных реакций и гидролаз накапливаются гидроперекиси липидов, свободные жирные кислоты и фосфолипиды - амфифилы (вещества, способные фиксироваться как в гидрофобной, так и в гидрофильной зоне мембран). Это ведёт к формированию обширных амфифильных кластеров (простейшие трансмембранные каналы), микроразрывам и разрушению мембран.

Дисбаланс ионов и воды

Внутриклеточная жидкость содержит примерно 65% всей воды организма и характеризуется низкими концентрациями Na+ (10 ммоль/л), Cl- (5 ммоль/л), HCO3- (10 ммоль/л), но высокой концентрацией K+ (150 ммоль/л) и PO43- (150 ммоль/л). Низкая концентрация Na+ и высокая концентрация K+ обусловлены работой Na+,K+-АТФазы, выкачивающей Na+ из клеток в обмен на K+. Клеточный дисбаланс ионов и воды развивается вслед за расстройствами энергетического обеспечения и повреждением мембран.

К проявлениям ионного и водного дисбаланса относятся:

? изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле;

? нарушение трансмембранного соотношения ионов;

? гипергидратация клеток;

? гипогидратация клеток;

? нарушения электрогенеза.

Изменения ионного состава обусловлены повреждениями мембранных АТФаз и дефектами мембран. Так, вследствие нарушения работы Na+,K+-АТФазы происходит накопление в цитозоле избытка Na+ и потеря клеткой K+.

Осмотическое набухание и осмотическое сморщивание клеток. Происходит по закону осмоса, жидкость стремится разбавить область с большей концентрацией, которая может находиться внутри клетки - что приведет к набуханию, или снаружи клетки - тогда вода будет стремиться из клетки в межмембранное пространство, что приведет к сморщиванию.

*Гипергидратация. Основная причина гипергидратации повреждённых клеток - повышение содержания Na+, а также органических веществ, что сопровождается увеличением в них осмотического давления и набуханием клеток. Это сочетается с растяжением и микроразрывами мембран. Такая картина наблюдается, например, при осмотическом гемолизе эритроцитов. *Гипогидратация клеток наблюдается, например, при лихорадке, гипертермии, полиурии, инфекционных заболеваниях (холере, брюшном тифе, дизентерии). Эти состояния ведут к потере организмом воды, что сопровождается выходом из клеток жидкости, а также органических и неорганических водорастворимых соединений.

Нарушения электрогенеза (изменения характеристик мембранного потенциала - МП и потенциалов действия - ПД) имеют существенное значение, поскольку они нередко являются одним из важных признаков наличия и характера повреждения клеток. Примером могут служить изменения ЭКГ при повреждении клеток миокарда, электроэнцефалограммы при патологии нейронов головного мозга, электромиограммы при изменениях в мышечных клетках.

Генетические нарушения

Изменения в геноме и экспрессии генов - существенный фактор повреждения клетки. К таким нарушениям относятся мутации, дерепрессии и репрессии генов, трансфекции, нарушения митоза.

* Мутации (так, мутация гена инсулина приводит к развитию сахарного диабета).

* Дерепрессия патогенного гена (дерепрессия онкогена сопровождается трансформацией нормальной клетки в опухолевую).

* Репрессия жизненно важного гена (подавление экспрессии гена фенилаланин 4-монооксигеназы обусловливает гиперфенилаланинемию и развитие олигофрении).

* Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК). Например, трансфекция ДНК вируса иммунодефицита приводит к возникновению СПИДа.

* Нарушения митоза (так, деление ядер эритрокариоцитов без деления цитоплазмы наблюдается при мегалобластных анемиях) и мейоза (нарушение расхождения половых хромосом ведёт к формированию хромосомных болезней).

Нарушение регуляции функций клеток.

К механизмам расстройства жизнедеятельности клеток относят: искажение регуляторного сигнала, изменение метаболических процессов в клетке, расстройства на уровне «мессенжеров».

6. Адаптация клеток

Механизмы адаптации клеток к повреждению.

Комплекс адаптивных реакций клеток подразделяют на внутриклеточные и межклеточные.

Внутриклеточные адаптивные механизмы

Внутриклеточные механизмы адаптации реализуются в самих повреждённых клетках. К этим механизмам относят:

1.компенсацию нарушений энергетического обеспечения клетки;

2.защиту мембран и ферментов клетки;

3.уменьшение или устранение дисбаланса ионов и воды в клетке;

4устранение дефектов реализации генетической программы клетки;

5.компенсацию расстройств регуляции внутриклеточных процессов;

6.снижение функциональной активности клеток;

7.действие белков теплового шока;

8.регенерацию;

9.гипертрофию;

10.гиперплазию.

* Компенсация энергетических нарушений обеспечивается активацией процессов ресинтеза и транспорта АТФ, снижением интенсивности функционирования клеток и пластических процессов в них.

* Устранение дисбаланса ионов и воды в клетке осуществляется путём активации буферных и транспортных клеточных систем.

* Ликвидация генетических дефектов достигается путём репарации ДНК, устранения изменённых фрагментов ДНК, нормализации транскрипции и трансляции.

* Компенсация расстройств регуляции внутриклеточных процессов заключается в изменении числа рецепторов, их чувствительности к лигандам, нормализации систем посредников.

* Снижение функциональной активности клеток позволяет сэкономить и перераспределить ресурсы и, тем самым, увеличить возможности компенсации изменений, вызванных повреждающим фактором. В результате степень и масштаб повреждения клеток при действии патогенного фактора снижаются, а после прекращения его действия отмечается более интенсивное и полное восстановление клеточных структур и их функций.

* Белки теплового шока (HSP, от Heat Shock Proteins; белки стресса) интенсивно синтезируются при воздействии на клетки повреждающих факторов. Эти белки способны защитить клетку от повреждений и предотвратить её гибель. Наиболее распространены HSP с молекулярной массой 70 000 (hsp70) и 90 000 (hsp90). Механизм действия этих белков многообразен и заключается в регуляции процессов сборки и конформации других белков.

Межклеточные адаптивные механизмы

Межклеточные (системные) механизмы адаптации реализуются неповреждёнными клетками в процессе их взаимодействия с повреждёнными:

1.обмен метаболитами, местными цитокинами и ионами;

2. реализация реакций системы ИБН (иммунобиологического надзора);

3.изменения лимфо- и кровообращения;

4.эндокринные влияния;

5.нервные воздействия.

7. Повышение устойчивости клеток к повреждению

Мероприятия и средства, повышающие устойчивость интактных клеток к действию патогенных факторов и стимулирующие адаптивные механизмы при повреждении клеток, подразделяют:

по целевому назначению на лечебные и профилактические;

по природе на медикаментозные, немедикаментозные и комбинированные;

по направленности на этиотропные, патогенетические и саногенетические.



Заключение

Патология клетки - очень сложный процесс преобразования клеточный ультраструктур. Она представлена не только достаточно стереотипными изменениями той или иной ультраструктуры в ответ на различные воздействия, но и настолько специфичными изменениями, что можно говорить о хромосомных болезнях и «болезнях» рецепторов, лизосомных, митохондриальных, пероксисомных и других «болезнях» клетки. К тому же, патология клетки - это изменения ее компонентов и ультраструктур в причинно-следственных связях, изменение влечет за собой другое изменение, не бывает абсолютно изолированных повреждений, которые можно было бы также изолированно исправить.

Именно изучение типовых и специфических изменений на уровне клетки является основой для последующего подробного и широкого знания предмета патологической анатомии.



Список используемой литературы

1. Патофизиология. Учебник. Литвицкий П.Ф. 4-е издание, 2009 г.

2. Патологическая анатомия. Учебник. Струков А.И., Серов В.В.

5-е издание, 2010г.

3. Общая патологическая анатомия. Учебное пособие. Зайратьянц О.В., 2007 г.

4. Патологическая анатомия. Учебник. Пальцев М.А., Аничков М.Н., 2001 г.

Размещено на Allbest.ru

...