Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Ультраструктурні основи патології клітини. Порушення структури та функції мембран

Скачати 169.17 Kb.

Ультраструктурні основи патології клітини. Порушення структури та функції мембран




Скачати 169.17 Kb.
Сторінка1/2
Дата конвертації13.06.2017
Розмір169.17 Kb.
ТипЛекція
  1   2

ЛЕКЦІЯ N2

Тема: ”Ультраструктурні основи патології клітини.

Порушення структури та функції мембран”


ПЛАН

  1. Поняття про пошкодження (альтерація); його види і причини.

  2. Порушення структури та функції мембран клітини:

- транспортні;

- функціонально-метаболічні;

- структурні.
Численні дослідження показали, що сьогодні не залишилося хвороб, знання про які не базувалися б на морфологічному вивченні клітин – структурних одиниць живих організмів. Будь-який патологічний процес починається на рівні ультраструктур, тобто на субклітинному рівні. Не існує жодного пошкоджуючого чинника, який би не призводив до структурних змін у клітині. Ряд захворювань напевно і був вперше діагностований тільки на ультраструктурному рівні. Слід зауважити, що початкові стадії патологічного процесу, які виявляються тільки на рівні ультраструктур клітин, як правило, оборотні, тобто можуть бути компенсовані.

Патологічний процес - це послідовність закономірно виникаючих в організмі реакцій у відповідь на ушкоджуючий вплив патогенного фактора.

Патоло́гія (грец. παθός - страждання; та грец. λόγος - вчення) - наука про структурні, біохімічні та функціональні зміни в клітинах, тканинах та органах, спричинені хворобою. В основі патологічної науки закладені чотири основні аспекти патологічного процесу: його причина (етіологія) біохімічні та молекулярні механізми розвитку (патогенез) структурні зміни в клітинах і органах організму (морфологічні зміни) функціональна послідовність морфологічних змін (клінічний прояв[en]).

Клітина – це високоорганізована, саморегулююча структурно-функціональна одиниця живого організму, здатна до активного обміну з навколишнім середовищем.

У клітині розрізняють наступні ультраструктурні компоненти:


  1. Поверхневий апарат клітини (над- та субмембранний комплекс, плазмолема);

  2. Ядро: (поверхневий апарат ядра, каріоплазма, ядерце тощо);

  3. Цитоплазма: цитозоль з різними органелами і включеннями: органели мембранного походження (мітохондрії, апарат Гольджі, ендоплазматична сітка, лізосоми); органели немембранного походження (вільні рибосоми і полісоми, центросома); цитоскелет (мікротрубочки, мікрофіламенти, проміжні філаменти); включення.

Пошкодження окремих ультраструктур і навіть смерть окремих клітин, з яких побудовані різні тканини та органи людини, може бути проявом “фізіологічної норми”.

Ендоплазматичний ретикулум (ЕПР, від лат. reticulum - «сіточка») або ендоплазматична мережа - внутрішньоклітинна органела еукаріотичних клітин, що являє собою розгалужену систему з оточених мембраною сплющених порожнин, бульбашок і канальців.

Проміжні філаменти Проміжні філаменти - це елементи цитоскелету, нерозчинні білкові фібрили діаметром від 8 до 12 нм. Таким чином вони тонші за мікротрубочки (25 нм) і товстіші за актинові філаменти (7 нм), за що і отримали свою назву.

Комплекс Ґольджі (також званий як Апарат Ґольджі, тільце Ґольджі та інші) - одномембранна органела, що є переважно в еукаріотів.

Анатомія людини (з грецької. ανά, aná - верх і τομή, tomé - різати) - розділ анатомії, що вивчає органи та системи органів людського тіла. Анатомія людини вивчає зовнішні форми і пропорції тіла людини і його частин, окремі органи, їхню мікроскопічну та макроскопічну будову.

Це постійний, “запрограмований” процес смерті клітин в організмі – апоптоз; він має дуже важливе значення не тільки для нормального існування організму, але й відіграє одну з ключових ролей при багатьох загальнопатологічних процесах.
У патології пошкодженням, або альтерацією (від лат. alteratio – зміна) називають зміни структури клітин, міжклітинної речовини, тканин і органів, які супроводжуються порушенням їх життєдіяльності.

Позаклітинна матриця або екстрацелюлярний матрикс, міжклітинна речовина (англ. extracellular matrix, ECM) - це позаклітинна частина тканин тваринних організмів (передусім сполучної тканини), що залягає у міжклітинному просторі.

Альтернативні зміни в тканинах і органах як філогенетично найстаріший вид реактивних процесів зустрічаються на ранніх етапах розвитку зародку людини.

Причиною пошкоджень бувають різноманітні фактори. Вони впливають на клітинні та тканинні структури безпосередньо і опосередковано (через гуморальні та рефлекторні впливи), причому характер і ступінь пошкодження залежать від сили та виду пошкоджуючого фактора, структурно-функціональних особливостей органу або тканини, а також реактивності організму. В одних випадках виникають поверхневі та зворотні зміни, які стосуються лише ультраструктур, у інших – глибокі та незворотні, які здебільшого закінчуються загибеллю не тільки клітин і тканин, але й цілих органів. Пошкодження має різке морфологічне виявлення на клітинному або тканинному рівнях. Пошкодження на клітинному рівні стосується ультраструктур клітин і становить зміст великого розділу загальної патології – патології клітини. Знання клітинної патології допомагає розуміти морфологічну сутність того чи іншого патологічного процесу, який відбувається в тканинах і органах.

Пошкодження призводить до двох загальнопатологічних процесів – дистрофії та некрозу, які за своїм розвитком є послідовним стадіями альтерації.
Причини пошкодження клітин можуть бути різними:


  1. фізичні фактори: термічні, радіаційні (включаючи іонізуючу радіацію та ультрафіолетове опромінення), гравітаційні, електромагнітні, зміни газового складу атмосфери, зміни вологості повітря та ін.;

  2. хімічні фактори: кислоти, луги, солі важких металів, неорганічні та органічні речовини, лікарські препарати, пестициди та інші токсичні речовини;

    Ультрафіолетове випромінювання (від лат. ultra - «за межами»), скорочено УФ-випромінювання або ультрафіолет - невидиме оком людини електромагнітне випромінювання, що посідає спектральну область між видимим і рентгенівським випромінюваннями в межах довжин хвиль 400-10 нм.

    Ліка́рські за́соби (лікувальні препарати, ліки, медикаменти) - речовини або суміші речовин, що вживають для профілактики, діагностики, лікування захворювань, запобігання вагітності, усунення болю; отримані з крові, плазми крові, органів і тканин людини або тварин, рослин, мінералів, хімічного синтезу (фармацевтичні засоби, ліки або медикаменти) або із застосуванням біотехнологій (вакцини).

    Важкі метали - нечітко визначена група елементів з металічними властивостями, що зазвичай включає перехідні метали, деякі металоїди, лантаноїди і актиноїди. Історично було запропоновано багато визначень цього терміну, деякі засновані на густині, інші на атомному номері або атомній масі, ще інші на хімічних властивостях або токсичності.

    Токси́ни (від грец. toxikon - «отрута для використання на стрілах») - отруйні речовини, що виробляються живими клітинами або організмами. Індивідуальні сполуки, що спричинюють отруєння. Токсини майже завжди є білками, здатними до породження хвороби при контакті або абсорбції тканинами тіла через взаємодію з біологічними макромолекулами, наприклад ферментами або рецепторами.

    Органі́чні речови́ни (рос. органические вещества, англ. organic matter; нім. organische Stoffe m pl) - речовини, що виникли прямо або непрямо з живої речовини або продуктів їх життєдіяльності; присутні в атмосфері, поверхневих і підземних водах, осадах, ґрунтах і гірських породах.



  3. біологічні фактори: ферменти, гормони, метаболіти, антибіотики, гельмінти, найпростіші організми, бактерії, віруси, патогенні і умовнопатогенні гриби, бактеріальні екзо- і ендотоксини, ауто- і гетеро антитіла т а ін.;

  4. екстремальні фактори: надмірне підвищення або, навпаки, надмірне зниження функціонального навантаження (наприклад, стан гіподинамії, гіпокінезії, підсилення функції окремих ланок інтегруючих систем організму, транс плацентарні впливи різної природи та ін.).

Звичайно, це не весь перелік факторів, які здатні викликати пошкодження клітин, необхідно також враховувати, що пошкодження може викликати не тільки один ізольований фактор, а поєднання кількох із них, причому вони можуть змінюватися в різних інтервалах часу і життєвого циклу клітини.

Клітинний цикл - це проміжок часу від моменту виникнення ядерної клітини до її загибелі або до наступного поділу, тобто серія подій між одним поділом клітини і наступним. Це процес, завдяки якому одна клітина (така як запліднена яйцеклітина) розвивається у сформований організм, і процес, завдяки якому відновлюються волосся, шкіра, клітини крові, а також деякі внутрішні органи.



Порушення структури та функції мембрани клітини
До патології клітинних мембран призводять порушення мембранного транспорту, зміни проникності мембран, зміни комунікації клітин та їх “упізнавання”, зміни рухливості мембран і форми клітин, порушення біогенезу мембран.

І, оскільки в більшості випадків вплив будь-якого патогенного (хвороботворного) чинника супроводжується рецепцією патогенної інформації на клітинній мембрані, тому вивчення ультраструктурної патології клітини ми почнемо з вивчення структурних змін, які спостерігаються в плазматичній мембрані.


Порушення структури мембран умовно можна поділити на: транспортні, функціонально-метаболічні та структурні.

Порушення транспортних функцій
Процес мембранного транспорту може бути активним, тоді він потребує АТФ і “рухливості” транспортних білків у мембрані, або пасивним шляхом пасивної та полегшеної дифузії.

Морфологічною основою регуляції проникливості мембран для іонів є наявність у них особливих каналів, що мають високу специфічність до іонів кальцію, натрію, калію та хлору.

Вода та іони перетинають її шляхом простої дифузії. Такі молекули, як глюкоза, потребують засобів транспортування (білки-переносчики).

Проникнення макромолекул біополімерів відбувається, головним чином, за рахунок ендоцитозу. Транспорт речовин за допомогою мембран поділяється на ендоцитоз (всередину клітини) і екзоцитоз (назовні її).

Існує три різновиди ендоцитозу:


  • фагоцитоз (часточки більше 1 нм);

  • макропіноцитоз (часточки приблизно 0,2–0,3 нм );

  • мікропіноцитоз (в основному рідина).

Суть процесу ендоцитозу полягає в тому, що при контакті часточок з клітиною, вони поглинаються мембраною, з утворенням ендоцитозного міхурця. Він відшнуровується від плазматичної мембрани і надходить всередину клітини, де зливається з лізосомою, яка виділяє гідролітичні ферменти. У цих процесах беруть участь усі три компоненти поверхневого апарату клітини.

Піноцитоз (pinein – пити) – інвагінація (впинання) зовнішньої клітинної мембрани із захопленням 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).

Транспорт Тра́нспорт (від лат. trans - portare) - сукупність засобів, призначених для переміщення людей, вантажів, сигналів та інформації з одного місця в інше.



Фагоцитоз (phagein – їсти) є захопленням клітиною ззовні і втягуванням до себе якої-небудь щільної частинки шляхом евагінації (випинання) клітинної мембрани і формування фагоцитозного пухирця.

Доля фаго- та піноцитозних пухирців у більшості випадків однакова: зливаючись у цитоплазмі клітини з первинними лізосомами вони утворюють так звані вторинні лізосомами.

Лізосо́ма (від дав.-гр. λύσις - розчинення та sōma - тіло) - одномембранна органела, що містить гідролітичні ферменти і виконує функцію внутрішньоклітинного розщеплення макромолекул. Лізосоми були відкриті бельгійським цитологом Крістіаном де Дювом в 1955 році.

Цитопла́зма - основна за об'ємом частина клітини, її внутрішній вміст. За фізичними властивостями це напіврідка маса колоїдної структури - цитозоль, в якій знаходяться всі клітинні органели, крім ядра.

У вторинних лізосомах здійснюється процес перетравлення захоплених часточок з утворенням постлізосом-залишкових тілець, які пізніше виштовхуються з клітини назовні шляхом екзоцитозу (exo – зовні).

Можливий ще один вид виведення із клітину назовні. Це явище носить назву клазматоз (clastein - пошкоджувати). Ампутація відростків цитоплазми і звільнення пошкоджених фрагментів внутрішньоклітинних структур.

Реакції фагоцитозу і піноцитозу можуть виступати показниками цитофізіологічної активності клітини в умовах патології, а також використовуватися як діагностичні критерії активності патологічного процесу в клінічній патоморфології. Такими є сидерофаги (“клітини серцевих вад”), зернисті кулі, ксантомні клітини, клітини Вірхова, клітини Мікуліча та ін. Внаслідок активної резорбції метаболітів у клітині нагромаджуються субстрати, які важко піддаються утилізації, що призводить до розвитку дистрофії клітини.



У людини порушення транспортних функцій зумовлює більше двадцяти так званих “транспортних” хвороб. Наприклад: ниркова глюкозурія – підвищене виведення з сечею глюкози (у здорової людини глюкоза відсутня у сечі, може бути приблизно до 1 г); цистинурія, порушення всмоктування глюкози, вітаміну В12 та ін.).

Порушення мембранного транспорту, що призводять до патології клітини, добре простежені при ішемії (недокрів’я, місцева анемія, зменшення кровопостачання внаслідок недостатнього притоку крові, може закінчитись інфарктом, гангреною). При ішемії виявлено первинні зміни у мітохондріях. Вони набрякають, різко зменшується ефективність окислювального фосфори

лювання; в подальшому пошкодження стає тотальним і незворотним.

Ішемічне пошкодження мітохондрій викликає руйнування натрій-калієвого АТФ-насосу, поступового накопичення в клітині натрію і втрати нею калію. Порушення натрій-калієвого обміну призводить до витиснення кальцію з мітохондрій. Внаслідок цього в цитоплазмі підвищується рівень іонізованого кальцію і збільшується зв’язок його з кальмодуліном. У звґязку з підвищенням вмісту кальцій-кальмодулінових комплексів виникають деякі зміни в клітині: розходження клітинних стиків, поглинання кальцію мітохондріями, зміни мікротрубочок і мікрофіламентів, активація фосфоліпаз. Внаслідок накопичення води та іонів ендоплазматичною сіткою розширюються її канальці та цистерни; виникає гідропічна дистрофія. Посилення гліколізу супроводжується виснаженням глікогену, накопиченням лактату і зниженням клітинного рН. З цими змінами повґязане порушення структури хроматину і зменшення синтезу РНК. Незворотні ішемічні пошкодження клітини повґязані з гідролізом мембран, особливо мембранних ліпідів, під впливом фосфоліпаз. При цьому виникають порушення лізосомальних мембран із звільненням гідролаз.



До порушень транспортних функцій веде зміна проникності мембран. Проникність мембран залежить від цілостності поверхневого апарату клітини: глікокаліксу і фосфоліпідного біошару, взаємодії мембранних білків з цитоскелетом. Зміни проникності можуть бути важкими (незворотними) або поверхневими (зворотними). Найбільш вивченою моделлю зміни мембранної проникності є пошкодження важкими металами (ртуть, уран та ін.) та їх солями. Важкі метали, які взаємодіють з сульфгідрильними групами мембранних білків, змінюють їх конформацію і різко збільшують проникність мембран для натрію, калію, хлору, кальцію і магнію, що призводить до швидкого набрякання клітин, розпаду їх цитоскелету. Подібні зміни мембран виявляються при пошкодженні їх комплементом (“хвороби гіперчутливості”). В мембранах виникають “проломи”, що знижує їх опір і різко збільшує проникність.

Зміни комунікації клітин і їх “пізнавання”. Утворення клітинних агрегатів та розпізнавання “своїх” та “чужих” – необхідна властивість клітинної кооперації. Значну роль у цьому відіграє глікокалікс, де знаходяться поверхневі антигени – маркерами відповідного типу клітин.

Відомо, що при запаленні та регенерації, у пухлинах можуть змінюватись тип поверхневого антигену та його “доступность” з боку позаклітинного простору. Встановлено, що при зникненні характерних для даного типу клітин антигенів можуть зґявлятися “ембріональні” та аномальні (наприклад, карциноембріональний) антигени.

Однією з важливих функцій плазмолеми є рецепторна. На сьогодні відомі вже деякі хвороби, причиною яких є відсутність або блокада рецепторів клітин. Блокаду рецепторів клітини нерідко викликають ауто- антитіла. Наприклад: міостенія, в розвитку якої беруть участь антитіла до холінергічних рецепторів нервово-м’язових синапсів або інсулін- резистентний цукровий діабет, при якому антитіла до рецепторів інсуліну блокують їх, в результаті чого інсулін не може з ними зв’язуватись і не- відбувається утилізація глюкози.

Цукровий діабет Цукро́вий діабе́т (грец. διαβήτης - надмірне сечовипускання, лат. diabetes mellītus) - група ендокринних захворювань, що розвиваються внаслідок абсолютної чи відносної недостатності гормону інсуліну, появи інсулінорезистентності, внаслідок чого виникає гіперглікемія - стійке підвищення рівня глюкози у крові.

  1   2


Скачати 169.17 Kb.

  • початкові стадії патологічного процесу
  • Поверхневий апарат клітини
  • “запрограмований” процес смерті клітин в організмі – апоптоз
  • Порушення структури та функції мембрани клітини
  • Порушення структури мембран умовно можна поділити на
  • До порушень транспортних функцій веде зміна проникності мембран.
  • Зміни комунікації клітин і їх “пізнавання”.