Увреждане на клетките. „Красноярски държавен медицински университет

Клетъчната патология е типичен патологичен процес, характеризиращ се с нарушение на вътреклетъчната хомеостаза, което ограничава функционалността на клетката и може да доведе до нейната смърт или намаляване на продължителността на живота .

Клетъчна хомеостаза – способността на клетката да съществува при промяна на условията на околната среда, като същевременно поддържа стабилно динамично равновесие с околната среда.

Концепцията " клетъчна хомеостаза» включва редица индикатори (константи): вътреклетъчно постоянство на водородни йони, електрони, кислород, субстрати за енергийна и пластична поддръжка на клетъчния живот, ензими, нуклеотиди и редица други вещества.

Константите (лат. constantus - постоянна стойност) на клетъчната хомеостаза зависят от:

структурно и функционално състояниенеговите различни мембрани (плазмолеми, митохондрии, лизозоми и др.) и органели, интензивността на вътреклетъчните биохимични процеси. Това е един вид " метаболитен компонент на хомеостазата „и се определя от работата на изпълнителния апарат на клетката;

информационни процеси. Нормалното функциониране на клетката е невъзможно без постъпваща към нея информация от външната среда. Много често той променя параметрите на вътреклетъчното постоянство, което е следствие от включването на адаптивни програми, които позволяват на клетката оптимално да се адаптира към конкретна ситуация според получената информация. " вярно» промените в константите на вътреклетъчната хомеостаза и тяхното поддържане в нормални граници в този случай се определят основно количествоИ качествоинформационна поддръжка на клетката (наличие на сигнални молекули, рецептори, пострецепторни връзки и др.). Изпълнителният апарат на клетката извършва само „ получени инструкции».

Следователно клетъчната патология може да възникне без първичен “ счупен" на нейния изпълнителен апарат, а поради нарушения в сигналните механизми, в т.нар. " информационен компонент » вътреклетъчна хомеостаза.

В зависимост от характера на етиологичния фактор, който нарушава хомеостазата (неговия метаболитен и/или информационен компонент), клетките се делят на физически, химическиИ биологичниувреждащи агенти.

Физически етиологични фактори- това са механични и температурни ефекти (хипо- и хипертермия), енергията на електрическия ток, йонизиращото лъчение и електромагнитните вълни, влиянието на факторите на космическия полет (ускорение, хипокенезия) и др.

Химични етиологични фактори– излагане на множество неорганични и органични вещества (киселини, основи, соли на тежки метали, етилов и метилов алкохол). Патологията може да бъде причинена от дефицит или излишък на протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, микроелементи и други вещества. Не малко значение в тази група фактори имат лечебенлекарства.

Всички горепосочени патогенни фактори причиняват различни увреждания на клетките.

Видът (типът) на увреждане на клетките зависи от:

скоростта на развитие на основните прояви на клетъчна дисфункция. Има остро и хронично увреждане на клетките. Остро нараняване се развива бързо и, като правило, в резултат на единичен, но силен увреждащ ефект. Хронично увреждане протича бавно и е следствие от многократно въздействие, но по-малко интензивно по отношение на силата на увреждане на агента;

жизнения цикъл на клетката, през който се извършва въздействиетоувреждащ фактор. Разграничете митотичен И интерфаза щета;

от степента (дълбочината) на нарушаване на клетъчната хомеостаза – обратими И необратим щета;

върху естеството на взаимодействието на увреждащия фактор с клетката. Ако патогенен агент действа директно върху клетката, тогава говорим за директен (основен) увреждането му. В условията на цял организъм влиянието причиниможе да възникне и чрез образуването на верига от вторични реакции. Например, по време на механична травма, биологично активни вещества (БАВ) се образуват директно на мястото на излагане на този агент - това са продукти на разпадане на мъртви клетки, хистамин, оксидази, простагландини и други съединения, синтезирани от увредени клетки. BAS от своя страна причиняват дисфункция на клетки, които преди това не са били повлияни от този фактор. Този вид увреждане се нарича непряк или втори . Въздействието на етиологичния фактор може да се прояви индиректно и чрез промени в нервната и ендокринната регулация (шок, стрес), с отклонения във физико-химичното състояние на организма (ацидоза, алколоза), с нарушения на системното кръвообращение (сърдечна недостатъчност), хипоксия, хипо- и хипертермия, хипо- и хипогликемия и др.

относно характера на причинените вреди определен патогенен фактор. Разглеждат се специфични и неспецифични наранявания.

Литвицки П.Ф. (2002) подчертава и специфични щети на определениклетки, възникващи при взаимодействие с различни патогенни фактори. Пример за това е развитието на контрактури на мускулни клетки под въздействието на физични, химични и биологични фактори или появата на хемолиза на червени кръвни клетки при подобни влияния.

Неспецифично увреждане – това са стандартни, стереотипни промени в клетките, възникващи при взаимодействието им с широк спектър от етиологични фактори. Като примери могат да се посочат следните нарушения:

повишаване на пропускливостта на клетъчните мембрани;

активиране на свободни радикали и пероксидни реакции;

вътреклетъчна ацидоза;

денатурация на протеинови молекули;

дисбаланс на йони и вода;

промяна в интензивността на окислителното фосфорилиране.

Връзките между специфичното и неспецифичното увреждане на клетките са разнообразни. Те могат да се появят едновременно или едно от тях да предхожда другото. Откриването на специфични видове нарушения, времето на тяхното възникване и връзката помежду им дава на лекаря необходимата информация за естеството и интензивността на действието на причинния фактор, дълбочината и разпространението на патологичния процес. Това от своя страна осигурява по-голяма етиотропна и патогенетична профилактика и терапия. Например, ако при хепатит от различен произход се регистрира само повишаване на концентрацията в кръвната плазма K йониИ аланин аминотрансфераза(ALT), тогава това показва леко течениеили началозаболявания. Калият и ALT се намират в цитоплазмата; повишаването на тяхното съдържание извън клетъчната мембрана е типично, когато нейната пропускливост е нарушена (неспецифично увреждане). Появата в кръвта на доста специфичен за черния дроб ензим - сорбитол дехидрогеназаИ специфични за органелите– глутамат дехидрогеназа (локализация – митохондрии), кисела фосфатаза(локализация на лизозомата) показва влошаване на патологичния процес. Той вече не се ограничава само до клетъчната мембрана, но засяга и вътреклетъчните структури.

Както беше отбелязано по-горе, клетъчната патология възниква поради нарушение на нейната хемостаза. Тя може да се промени не само поради прякото въздействие на патогенен агент върху клетката (като по този начин нарушава главно функционирането на нейния изпълнителен апарат), но и когато няма достатъчно информационни механизми, които инициират активирането на определени адаптогенни програми. В тази връзка природата на човешките заболявания може да се разглежда от две гледни точки: материал и енергия И информация (А.Ш. Зайчик, Л.П. Чурилов, 1999). Заболяването се развива и когато изпълнителният апарат на клетката е повреден ( материално-енергийна позиция), и в случай на нарушаване на неговите информационни механизми ( информационна позиция). Въз основа на последната разпоредба има дори специална терминология - „ регулаторни заболявания», « патология на дисрегулация».

Тези позиции се идентифицират по-лесно в началните етапи на клетъчната патология. С развитието си разликите между тях стават по-трудни и въпреки това етиотропната и патогенетичната терапия ще бъдат по-адекватни и успешни при установяването на истинския механизъм (причина) за развитието на една или друга проява на патологията.

Сега преминаваме директно към разглеждането на реакцията на клетката към патогенен агент. Според нашия план (фиг. 1) това включва проблемите на адаптацията и паранекрозата. Те са тясно свързани помежду си, тъй като всеки патологичен процес (заболяване) се състои от два компонента: увреждане ( промени) и защитно-адаптивни ( адаптивен) механизми. Промяната незабавно предизвиква активиране на адаптивни механизми, насочени към поддържане на жизнената активност на клетката в променени условия. Паралелното изучаване на проблемите на промяната и защитно-адаптивните механизми създава определени трудности при усвояването на учебния материал. Затова първо ще анализираме механизмите на увреждане на клетъчната хомеостаза, а след това защитните и адаптивни реакции. В същото време нека си припомним, че началният етап на промяна на клетките – паранекроза – Това не е само увреждане, но и наличието на защитни и адаптивни механизми, дори ако те не изпълняват напълно предназначението си.

Започваме нашето разглеждане на клетъчната патология с нарушения, които възникват, когато пряко въздействиепатогенен агент върху него. Взаимодействието на етиологичния фактор с различни структурни образувания на клетката води до нарушаване на нейната хомеостаза ( неговия метаболитен компонент), а оттам и развитието на болестта. Патологията може да възникне при увреждане на различни клетъчни биомембрани (особено често се уврежда плазмолемата) и вътреклетъчни образувания: ядро, митохондрии, лизозоми и др. (Фиг. 2).

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Волгоградски държавен медицински университет

Катедра по патологична анатомия

Клетъчна патология

Свърших работата:

5 група Студент 3 курс

Смирнова А.П.

Проверява: старши учител

Белик Т.А.

Волгоград 2015 г

Въведение

2. Функции на клетката

6. Клетъчна адаптация

Заключение

Въведение

Клетката е високоорганизирана, саморегулираща се структурна и функционална единица на живия организъм, способна на активен обмен с околната среда. Всеки патологичен процес, независимо каква степен на функционално увреждане се проявява, започва на нивото на ултраструктурите, т.е. субклетъчното ниво. Няма нито един увреждащ фактор, който да не води до структурни промени. Редица заболявания могат да бъдат и са диагностицирани за първи път само на ултраструктурно ниво. Важно е да се отбележи, че най-ранните, начални стадии на патологичния процес, проявяващи се само на ниво клетъчни ултраструктури, обикновено са обратими или могат да бъдат компенсирани.

Следователно, преди да започнете да изучавате патологичните процеси, е необходимо да разгледате типичните промени в клетката.

1. Устройство на еукариотната клетка

патология на еукариотните клетки

В клетката на човека и животните се разграничават следните основни структури:

ядро (обвивка с ядрени пори, кариоплазма, нуклеоли и перинуклеарно пространство), цитоплазма (хиалоплазма с различни органели и включвания) и клетъчна мембрана.

Всички клетъчни органели могат да бъдат разделени на органели с мембранен произход и немембранен произход.

Органели мембрана произход:

цитоплазмена мембрана (включително дезмозоми);

митохондрии: (външна обвивка, кристи, матрица);

Апарат на Голджи;

гладък и гранулиран (груб) ендоплазмен ретикулум;

лизозоми: първични и вторични: цитолизозоми и фаголизозоми, остатъчни тела (телолизозоми).

Органели немембранни произход:

свободни рибозоми и полизоми;

центрозома (центриол);

микротубули или макрофиламенти;

специализирани структури или микрофиламенти (неврофибрили, миофибрили - гладки и напречни, тонофибрили, фибрили от междинни типове, микровили, реснички, флагели).

Включва: трофични, секреторни вакуоли, пиноцитозни везикули.

Снимка 1

2. Функции на клетката

Метаболизмът (от гръцки metabole - промяна, трансформация) непрекъснато се извършва в клетките, съчетавайки два комбинирани процеса на асимилация (биосинтеза на сложни биологични молекули от прости) и дисимилация (разделяне).

Необходимите за живота на клетката вещества постъпват от външната среда чрез ендоцитоза (от гръцки endo – вътре, kytos – клетка). Отстраняването на вещества от клетката се нарича екзоцитоза (от гръцки echo - навън, kytos - клетка).

Тези процеси, както и вътреклетъчният транспорт на вещества, протичат с участието на биологични мембрани.

За да изпълняват функциите си, клетките поддържат собствената си хомеостаза, осъществяват метаболизъм и енергия, внедряват генетична информация, предават я на потомството и пряко или косвено (чрез междуклетъчната матрица и течности) осигуряват функциите на тялото. Всяка клетка или функционира в нормални граници (хомеостаза), или се адаптира към живот в променени условия (адаптация), или умира, когато нейните адаптивни възможности са превишени (некроза) или действието на съответния сигнал (апоптоза). (фиг.2.)

Фигура 2

На фигурата: отляво в овала - границите на нормата; Основно свойство на типичните патологични процеси е тяхната обратимост; ако степента на увреждане надхвърли границите на адаптивните възможности, процесът става необратим.

* Хомеостаза (хомеокинеза) - динамично равновесие в дадена клетка, с други клетки, междуклетъчен матрикс и хуморални фактори, осигуряващи оптимална метаболитна и информационна подкрепа. Животът на клетката в условията на хомеостаза е постоянно взаимодействие с различни сигнали и фактори.

* Адаптацията е адаптация в отговор на промените в условията на живот на клетките (включително влиянието на увреждащ фактор).

* Клетъчната смърт е необратимо спиране на жизнената дейност. Възниква или поради генетично програмиран процес (апоптоза), или в резултат на смъртоносно нараняване (некроза).

3. Основни раздели на клетъчната патология

Клетъчната патология е представена от три основни раздела:

1) Патология на клетката като цяло (метаболитно разстройство, дистрофия, некроза, хипертрофия, атрофия).

2) Патология на субклетъчните структури и компоненти (лизозомни, хромозомни заболявания, "рецепторни" заболявания, пероксизомни заболявания).

3) Нарушаване на междуклетъчните взаимодействия и клетъчното сътрудничество.

4. Увреждане (промяна) на клетката

В основата на всички патологични и много физиологични процеси в тялото е увреждането на неговите структури, което е отправна точка в дълга верига от промени, водещи до заболяване.

Видове щета

Първичен - поради прякото въздействие на увреждащ фактор върху тялото.

Вторичен - е следствие от влиянието на първичните увреждащи ефекти върху тъканите и тялото.

Характерът на увреждането зависи от: природата на патогенния фактор, отделните видове свойства на живия организъм.

Патогенният агент може да причини увреждане на различни нива: молекулярно, клетъчно, органно, тъканно, организмово. Едновременно с увреждането се активират защитни и компенсаторни процеси на същите нива.

Увреждането на клетките е морфофункционални, метаболитни, физикохимични промени, водещи до нарушаване на клетъчната активност. Промяната на клетките се изразява в дистрофия, атрофия и некроза.

Типични форми на клетъчна патология: дистрофия, дисплазия, метаплазия, хипотрофия (атрофия), хипертрофия, както и некроза и патологични форми на апоптоза.

Класификация щета:

1. По природа:

Физически (механични, температурни, радиационни)

Химикали (токсични вещества, киселини, основи, лекарства)

Биологични (вируси, бактерии)

Психогенни (увреждане на мозъчни неврони и техните ансамбли при хора)

2. По произход:

Ендогенни

Екзогенен

Ендогенни агенти(образуват се и действат вътре в клетката):

Физическа природа (например излишък на свободни радикали; колебания в осмотичното налягане);

Химични фактори (например натрупване или дефицит на H+, K+, Ca2+ йони, кислород, въглероден диоксид, пероксидни съединения, метаболити и др.);

Биологични агенти (например протеини, лизозомни ензими, метаболити, Ig, цитотоксични фактори; дефицит или излишък на хормони, ензими, простагландини - Pg).

Екзогенен фактори(действайте върху клетката отвън):

Физични въздействия (механични, термични, радиационни, електрически ток);

Химически агенти (киселини, основи, етанол, силни окислители);

Инфекциозни фактори (вируси, рикетсии, бактерии, ендо- и екзотоксини на микроорганизми, хелминти и др.).

5. Механизми на увреждане на клетките

Най-важните механизми на клетъчна промяна включват:

1. нарушения в енергоснабдяването на клетката;

2.увреждане на мембрани и ензими;

3. активиране на свободнорадикални и пероксидни процеси;

4. дисбаланс на йони и вода;

5. нарушения в генома или генната експресия;

6. нарушения в регулацията на клетъчните функции.

Нарушения енергия осигуряване клетки

Енергийното снабдяване на клетката може да бъде нарушено на етапите на ресинтеза, транспорт и използване на енергията на АТФ. Основната причина за нарушенията е хипоксията (недостатъчно снабдяване на клетките с кислород и нарушено биологично окисление).

* Ресинтезът на АТФ е нарушен в резултат на дефицит на кислород и метаболитни субстрати, намаляване на активността на ензимите на тъканното дишане и гликолизата, както и увреждане и разрушаване на митохондриите (при които реакциите на цикъла на Кребс и прехвърлянето на електрони към молекулярен кислород, свързани с ADP фосфорилиране се извършват).

* Пренос на енергия. Енергията на АТФ, съдържаща се във високоенергийните връзки, се доставя на ефекторни структури (миофибрили, йонни помпи и др.) с помощта на ADP-ATP транслоказа и CPK. Когато тези ензими или клетъчни мембрани са повредени, функцията на ефекторните структури се нарушава.

* Използването на енергия може да бъде нарушено главно поради намаляване на активността на АТФ-азите (миозинова АТФ-аза, Na+K+-АТФ-аза на плазмалемата, протонна и калиева АТФ-аза, Ca2+-АТФ-аза и др.), CPK, аденин нуклеотид трансфераза.

Щета мембрани

Увреждането на клетъчните мембрани възниква поради следните процеси:

* Активиране на хидролази. Под въздействието на патогенни фактори, активността на мембранно свързани, свободни (разтворими) и лизозомни липази, фосфолипази и протеази може значително да се увеличи (например по време на хипоксия и ацидоза). В резултат на това фосфолипидите и мембранните протеини се подлагат на хидролиза, което е придружено от значително повишаване на пропускливостта на мембраната.

* Нарушения на възстановяването на мембраната. Когато са изложени на увреждащи фактори, репаративният синтез на променени или изгубени мембранни макромолекули (както и техният de novo синтез) се потиска, което води до недостатъчно възстановяване на мембраните.

* Нарушаването на конформацията на макромолекулите (тяхната пространствена структура) води до промени във физико-химичното състояние на клетъчните мембрани и техните рецептори, което води до нарушаване или загуба на техните функции.

* Разкъсване на мембраната. Преразтягането и разкъсването на мембраните на подути клетки и органели в резултат на тяхната хиперхидратация (следствие от значително повишаване на осмотичното и онкотичното налягане) е важен механизъм за увреждане на мембраните и клетъчна смърт.

Свободен радикал И кислородна вода реакции

Обикновено това е необходима връзка в транспорта на електрони, синтеза на простагландини и левкотриени, фагоцитозата, метаболизма на катехоламините и др. Реакциите на свободните радикали включват протеини, нуклеинови киселини и особено липиди, предвид наличието на голям брой от тях в клетката мембрани (свободнорадикална липидна пероксидация - SFOL) . Под въздействието на патогенни фактори генерирането на свободни радикали и SPOL се увеличава значително, което увеличава увреждането на клетките.

Етапи на SPOL: образуване на реактивни кислородни видове - генериране на свободни радикали от органични и неорганични вещества - производство на липидни пероксиди и хидропероксиди.

Реактивни кислородни видове - ? синглет (ј2) ? супероксиден радикал (O2-)? водороден прекис (H2O2)? хидроксилен радикал (ОН-).

¦ Прооксиданти и антиоксиданти. Интензивността на SPOL се регулира от съотношението на неговите активиращи (прооксиданти) и потискащи (антиоксиданти) фактори.

Прооксидантите са лесно окисляеми съединения, които неутрализират свободните радикали (нафтохинони, витамини А и D, редуциращи агенти - NADPH2, NADH2, липоева киселина, метаболитни продукти на простагландини и катехоламини).

Антиоксидантите са вещества, които ограничават или дори спират реакциите на свободните радикали и пероксидите (ретинол, каротеноиди, рибофлавин, токофероли, манитол, супероксиддисмутаза, каталаза).

¦ Детергентни ефекти на амфифилите. В резултат на активирането на липидните пероксидни реакции и хидролазите се натрупват липидни хидропероксиди, свободни мастни киселини и фосфолипиди - амфифили (вещества, които могат да бъдат фиксирани както в хидрофобните, така и в хидрофилните зони на мембраните). Това води до образуването на обширни амфифилни клъстери (най-простите трансмембранни канали), микроразкъсвания и разрушаване на мембраните.

Дисбаланс йони И вода

Вътреклетъчната течност съдържа приблизително 65% от общата телесна вода и се характеризира с ниски концентрации на Na+ (10 mmol/l), Cl- (5 mmol/l), HCO3- (10 mmol/l), но високи концентрации на K+ (150 mmol/l) и PO43- (150 mmol/l). Ниската концентрация на Na+ и високата концентрация на K+ се дължат на работата на Na+,K+-ATPase, която изпомпва Na+ от клетките в замяна на K+. Клетъчният дисбаланс на йони и вода се развива след нарушения на енергоснабдяването и увреждане на мембраните.

Проявите на йонен и воден дисбаланс включват:

Промяна в съотношението на отделните йони в цитозола;

Нарушаване на трансмембранното йонно съотношение;

Клетъчна хиперхидратация;

Хипохидратация на клетките;

Нарушения на електрогенезата.

Промените в йонния състав се причиняват от увреждане на мембранните АТФази и мембранни дефекти. По този начин, поради разрушаване на Na+,K+-ATPase, излишъкът от Na+ се натрупва в цитозола и клетката губи K+.

Осмотично набъбване и осмотично свиване на клетките. Възниква според закона на осмозата, течността има тенденция да разрежда областта с по-висока концентрация, която може да бъде вътре в клетката - което ще доведе до подуване, или извън клетката - тогава водата ще се стреми от клетката към междумембранното пространство, което ще доведе до свиване.

*Свръххидратация. Основната причина за хиперхидратация на увредените клетки е повишаването на съдържанието на Na+, както и на органични вещества, което е съпроводено с повишаване на осмотичното налягане в тях и набъбване на клетките. Това е съчетано с разтягане и микроразкъсвания на мембраните. Тази картина се наблюдава например при осмотична хемолиза на червени кръвни клетки. *Хипохидратация на клетките се наблюдава например при треска, хипертермия, полиурия, инфекциозни заболявания (холера, коремен тиф, дизентерия). Тези състояния водят до загуба на вода от организма, което е съпроводено с освобождаване на течност от клетките, както и на органични и неорганични водоразтворими съединения.

Нарушенията в електрогенезата (промени в характеристиките на мембранния потенциал - MP и потенциалите на действие - AP) са от голямо значение, тъй като те често са един от важните признаци за наличието и естеството на клетъчното увреждане. Примери включват промени в ЕКГ поради увреждане на миокардните клетки, електроенцефалограми поради патология на мозъчните неврони, електромиограми поради промени в мускулните клетки.

Генетичен нарушения

Промените в генома и генната експресия са важен фактор за увреждане на клетките. Такива разстройства включват мутации, дерепресия и потискане на гени, трансфекции и митотични разстройства.

* Мутации (например мутация в инсулиновия ген води до развитие на диабет).

* Дерепресия на патогенен ген (дерепресията на онкоген е придружена от трансформация на нормална клетка в туморна клетка).

* Репресия на жизненоважен ген (потискането на експресията на гена за фенилаланин 4-монооксигеназа причинява хиперфенилаланинемия и развитие на олигофрения).

* Трансфекция (въвеждане на чужда ДНК в генома). Например, трансфекцията на ДНК на вируса на имунната недостатъчност води до развитие на СПИН.

* Нарушения на митозата (например при мегалобластна анемия се наблюдава разделяне на ядрата на еритрокариоцитите без разделяне на цитоплазмата) и мейозата (нарушаването на разминаването на половите хромозоми води до образуване на хромозомни заболявания).

Нарушение регулиране функции клетки.

Механизмите на клетъчна дисфункция включват: изкривяване на регулаторния сигнал, промени в метаболитните процеси в клетката, нарушения на ниво „пратеници“.

6. Клетъчна адаптация

Механизми на клетъчна адаптация към увреждане.

Комплексът от адаптивни клетъчни реакции се разделя на вътреклетъчни и междуклетъчни.

Вътреклетъчен адаптивен механизми

Вътреклетъчните адаптационни механизми се реализират в самите увредени клетки. Тези механизми включват:

1.компенсация на смущения в енергоснабдяването на клетката;

2.защита на клетъчните мембрани и ензими;

3.намаляване или премахване на дисбаланса на йони и вода в клетката;

4отстраняване на дефекти в изпълнението на генетичната програма на клетката;

5.компенсация на нарушения в регулацията на вътреклетъчните процеси;

6.намаляване на функционалната активност на клетките;

7.действие на протеини на топлинен шок;

8.регенерация;

9.хипертрофия;

10.хиперплазия.

* Компенсацията на енергийните смущения се осигурява чрез активиране на процесите на ресинтез и транспорт на АТФ, намаляване на интензивността на функциониране на клетките и пластичните процеси в тях.

* Елиминирането на дисбаланса на йони и вода в клетката се осъществява чрез активиране на буферни и транспортни клетъчни системи.

* Елиминирането на генетични дефекти се постига чрез възстановяване на ДНК, елиминиране на променени ДНК фрагменти, нормализиране на транскрипцията и транслацията.

* Компенсацията за дисрегулация на вътреклетъчните процеси включва промяна на броя на рецепторите, тяхната чувствителност към лиганди и нормализиране на медиаторните системи.

* Намаляването на функционалната активност на клетките ви позволява да спестите и преразпределите ресурси и по този начин да увеличите способността за компенсиране на промените, причинени от увреждащ фактор. В резултат на това степента и мащабът на увреждане на клетките от действието на патогенния фактор намаляват, а след прекратяване на действието му се наблюдава по-интензивно и пълно възстановяване на клетъчните структури и техните функции.

* Протеините на топлинния шок (HSP, от Heat Shock Proteins; стресови протеини) се синтезират интензивно, когато клетките са изложени на увреждащи фактори. Тези протеини са в състояние да предпазят клетката от увреждане и да предотвратят нейната смърт. Най-често срещаните HSP са тези с молекулно тегло 70 000 (hsp70) и 90 000 (hsp90). Механизмът на действие на тези протеини е разнообразен и се състои в регулиране на процесите на сглобяване и конформация на други протеини.

Междуклетъчен адаптивен механизми

Междуклетъчните (системни) адаптационни механизми се изпълняват от непокътнати клетки в процеса на тяхното взаимодействие с увредените:

1.обмяна на метаболити, локални цитокини и йони;

2. осъществяване на реакции на системата за IBN (имунобиологичен надзор);

3. промени в лимфо- и кръвообращението;

4.ендокринни влияния;

5.нервни ефекти.

7. Повишена устойчивост на клетките към увреждане

Мерките и средствата, които повишават устойчивостта на непокътнати клетки към действието на патогенни фактори и стимулират адаптивните механизми в случай на увреждане на клетките, се разделят на:

от мишена предназначениеза терапевтични и превантивни цели;

от природана лекарствени, нелекарствени и комбинирани;

от фокусна етиотропни, патогенетични и саногенетични.

Заключение

Клетъчната патология е много сложен процес на трансформация на клетъчни ултраструктури. Той е представен не само от доста стереотипни промени в определена ултраструктура в отговор на различни влияния, но и от такива специфични промени, че можем да говорим за хромозомни заболявания и „болести“ на рецепторите, лизозомни, митохондриални, пероксизомни и други „заболявания“ на клетката. В допълнение, патологията на клетката е промени в нейните компоненти и ултраструктури в причинно-следствени връзки; промяната води до друга промяна; няма абсолютно изолирани увреждания, които също могат да бъдат коригирани изолирано.

Именно изучаването на типични и специфични изменения на клетъчно ниво е основа за последващо детайлно и широко познаване на предмета на патологичната анатомия.

Библиография

1. Патофизиология. Учебник. Литвицки П.Ф. 4-то издание, 2009 г

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

5-то издание, 2010 г

3. Обща патологична анатомия. Урок. Zayratiants O.V., 2007

4. Патологична анатомия. Учебник. Палцев М.А., Аничков М.Н., 2001

Публикувано на Allbest.ru

Подобни документи

Елементарна генетична и структурно-функционална биологична система. Клетъчна теория. Видове клетъчна организация. Характеристики на структурата на прокариотната клетка. Принципи на организацията на еукариотната клетка. Наследствен апарат на клетките.

тест, добавен на 22.12.2014 г


История и основни етапи на изследване на клетката, нейната структура и компоненти. Съдържанието и значението на клетъчната теория, изключителни учени, допринесли за нейното развитие. Симбиотична теория (хлоропласти и митохондрии). Произходът на еукариотната клетка.

презентация, добавена на 20.04.2016 г


Ядрото на еукариотната клетка. Клетки, които имат повече от два комплекта хромозоми. Процесът на делене при еукариотите. Обединени двойки хомоложни хромозоми. Онтогенезата на растителна клетка. Процесът на отделяне на клетките в резултат на разрушаване на средната ламина.

резюме, добавено на 28.01.2011 г


Видове клетъчни увреждания. Етапи на хронично клетъчно увреждане. Видове клетъчна смърт. Некроза и апоптоза. Патогенеза на увреждане на клетъчната мембрана. Високоспециализирани клетки с високо ниво на вътреклетъчна регенерация. Състояния на съединителната тъкан.

презентация, добавена на 03.11.2013 г


История на изследването на клетките. Откритие и основни принципи на клетъчната теория. Основни положения на теорията на Шван-Шлейден. Методи за изследване на клетките. Прокариоти и еукариоти, техните сравнителни характеристики. Принципът на компартментация и клетъчната повърхност.

презентация, добавена на 09/10/2015


Изучаване на клетъчната теория за структурата на организмите, основния метод на клетъчно делене, метаболизъм и преобразуване на енергия. Анализ на характеристиките на живите организми, автотрофно и хетеротрофно хранене. Изследване на неорганични и органични вещества на клетката.

резюме, добавено на 14.05.2011 г


Изобретяването на примитивен микроскоп от Закари Янсен. Изследване на срезове от растителни и животински тъкани от Робърт Хук. Откриване на яйца на бозайници от Карл Максимович Баер. Създаване на клетъчната теория. Процесът на клетъчно делене. Ролята на клетъчното ядро.

презентация, добавена на 28.11.2013 г


Мястото на цитологията сред другите дисциплини. Изучаване на разпоредбите на съвременната клетъчна теория. Клетъчен отговор на увреждащо действие. Характеристика на основните механизми на увреждане на клетките. Анализ на традиционните гледни точки за причините за стареенето.

презентация, добавена на 28.02.2014 г


Автори на създаването на клетъчната теория. Характеристики на археите и цианобактериите. Филогенеза на живите организми. Структурата на еукариотната клетка. Подвижност и течливост на мембраната. Функции на апарата на Голджи. Симбиотична теория за произхода на полуавтономните органели.

презентация, добавена на 14.04.2014 г


Клетката като елементарна жива система със способност за обмен с околната среда, законите на нейния живот, вътрешна структура и елементи. Съществуващи патологии в процеса на развитие на клетките на различните му етапи.

Ситуационни задачи

по дисциплина "Биология с екология"
за самоподготовка на студенти първи курс

специалност 060101 – Обща медицина

специалност 060103 – Педиатрия

специалност 060105 - Стоматология

1. Ситуационни задачи по темата „Клетъчна биология“
1. Постоянният образец е изследван при малко увеличение, но когато се превключи на голямо увеличение, обектът не се вижда, дори при корекция с макро- и микрометрични винтове и достатъчно осветление. Необходимо е да се определи с какво може да е свързано това?

Отговор: Причината може да се дължи на факта, че образецът е поставен на предметния стол неправилно: с покривно стъкло надолу и при работа при голямо увеличение дебелината на стъклото на образеца не позволява точно фокусиране.

2. Пробата се поставя върху предметния стол на микроскоп, който има огледало в основата на рамото на статива. В публиката има слаба изкуствена светлина. Обектът се вижда ясно при ниско увеличение, но когато се опитате да го видите с увеличение на обектива x40, обектът не се вижда в зрителното поле, вижда се тъмно петно. Необходимо е да се определи с какво може да е свързано това?

Отговор: Възможно е да има няколко причини: 1 – за изследването е използвана плоската страна на огледалото и стаята не е достатъчно осветена, така че обектът при голямо увеличение не е достатъчно осветен и не се вижда в зрителното поле; 2 – може би движението на револвера е било недостатъчно, не е доведен до щракване, така че обективът не е срещу обекта на изследване; 3 – вижте как е поставен екземплярът на платформата, може би е поставен с покривното стъкло надолу.

3. Тестовият образец е повреден: предметното и покривното стъкло са счупени. Обяснете как може да се случи това?

Отговор: Причината е неправилно боравене с макрометричния винт. Спуска обектива към препарата. Когато работите с него, трябва да гледате не в окуляра, а отстрани, като контролирате разстоянието от лещата до препарата, което е средно 0,5 cm.

4. Общото увеличение на микроскопа по време на работа в единия случай е 280, а в другия 900. Обяснете какви лещи и окуляри са използвани в първия и втория случай и какви обекти позволяват да се изследват?

Отговор:В първия случай се използват окуляр x7 и обектив x40; при това увеличение могат да се видят големи микрообекти (например клетки от ципа на лук, кръвни клетки от жаба, кръст на коса); във втория случай се използват окуляр x10 и обектив x90; при това увеличение можете да изследвате най-малките микрообекти с помощта на имерсионно масло (клетъчни органели, бактериални колонии, малки протозойни клетки, човешки кръвни клетки).

5. Как трябва да се позиционира препаратът, за да се види обектът в желаната форма?

Отговор:Лекарството трябва да се постави на предметната площадка с покривното стъкло нагоре, обектът трябва да бъде разположен в центъра на отвора на предметната площадка, като се има предвид, че изображението в микроскопа е обратното.

6. При редица вродени лизозомни „болести на съхранение“, в клетките се натрупват значителен брой вакуоли, съдържащи несмлени вещества. Например при болестта на Помпе гликогенът се натрупва в лизозомите. Обяснете с какво е свързано това явление въз основа на функционалната роля на тази клетъчна органела.

Отговор: Лизозомите в клетката участват в процесите на вътреклетъчно храносмилане, те съдържат около 40 хидролитични ензима: протеази, нуклеази, гликозидази, фосфорилази и др. В този случай наборът от ензими не включва киселинния ензим а-гликозидаза който участва във функционирането на лизозомите.

7. По време на патологични процеси броят на лизозомите в клетките обикновено се увеличава значително. Въз основа на това възниква идеята, че лизозомите могат да играят активна роля в клетъчната смърт. Известно е обаче, че когато мембраната на лизозомата се разкъса, освободените хидролази губят своята активност, тъй като цитоплазмата има леко алкална среда. Обяснете каква роля играят лизозомите в този случай въз основа на функционалната роля на този органел в клетката.

Отговор: Една от функциите на лизозомите е автолиза или автофагия. В момента сме склонни да вярваме, че процесът на автофагоцитоза е свързан със селекцията и унищожаването на променени, „счупени“ клетъчни компоненти. В този случай лизозомите действат като вътреклетъчни почистващи препарати, които контролират дефектните структури. В конкретен случай натрупването на лизозоми е свързано с ензимите, изпълняващи тази функция - автолиза на мъртвите клетки.

8. Обяснете какви последствия могат да очакват животинска клетка, която няма центриол и лъчиста сфера (астросфера) в клетъчния си център.

Центрозомите са от съществено значение за животинските клетки, те участват в образуването на вретеното на деленето и са разположени на полюсите, в неделящите се клетки те определят полярността на клетките. При отсъствието на тази органела такава клетка не е способна на пролиферация.

9. Обикновено, ако клетъчната патология е свързана с липсата на пероксизоми в клетките на черния дроб и бъбреците, тогава организмът с такова заболяване не е жизнеспособен. Дайте обяснение на този факт въз основа на функционалната роля на този органел в клетката.

Отговор: Микротелцата или пероксизомите играят важна роля в метаболизма на водородния пероксид, който е мощна вътреклетъчна отрова и разрушава клетъчните мембрани. В чернодробните пероксизоми ензимът каталаза съставлява до 40% от всички протеини и изпълнява защитна функция. Вероятно липсата на тези ензими води до необратими промени на нивото на функциониране на клетките, тъканите и органите.

10. Обяснете защо броят на митохондриите в клетките на сърдечния мускул е рязко намален при зимуващи мармоти и зимуващи прилепи.

Отговор: Броят на митохондриите в клетките на сърдечния мускул зависи от функционалното натоварване на сърцето и консумацията на енергия, която се произвежда и натрупва във високоенергийни ATB връзки в „енергийните станции“ на клетките, които са митохондриите. По време на хибернация метаболитните процеси в животинското тяло са бавни и натоварването на сърцето е минимално.

11. Известно е, че при гръбначните животни кръвта е червена, а при някои безгръбначни (главоноги) кръвта е синя. Обяснете наличието на кои микроелементи се свързва с определен цвят на кръвта при тези животни?

Отговор: Кръвта на тези животни е синя, защото... съдържа хемоцианин, който съдържа мед (Cu).

12. Пшеничните зърна и слънчогледовите семена са богати на органични вещества. Обяснете защо качеството на брашното е свързано със съдържанието на глутен в него, какви органични вещества се намират в глутена на пшеничното брашно. Какви органични вещества се съдържат в слънчогледовите семки?

Отговор: Глутенът е тази част от брашното, която съдържа протеиновия компонент, поради което качеството на брашното се оценява по-високо. Наред с протеини и въглехидрати, слънчогледовите семки съдържат значителни количества растителни мазнини.

13. Восъчните липофусцинози на невроните могат да се проявят в различни възрасти (детство, юношество и зряла възраст), те са истински заболявания на съхранението, свързани с дисфункция на мембранно структурирани органели, съдържащи голям брой хидролитични ензими. Симптомите включват признаци на увреждане на централната нервна система с мозъчна атрофия и конвулсивни припадъци. Диагнозата се поставя чрез електронна микроскопия - в тези органели на клетките на много тъкани се откриват патологични включвания. Обяснете в кои органели в клетките функцията е нарушена?

Отговор: при хора с тази патология функцията на лизозомите е нарушена; може би някои ензими липсват или не са включени, така че в лизозомите се намират недостатъчно усвоени структури.

14. Пациент е диагностициран с рядко заболяване на натрупване на гликопротеини, свързано с дефицит на хидролази, които разграждат полизахаридните връзки.Тези аномалии се характеризират с неврологични разстройства и различни соматични прояви. Фукозидозата и манозидозата най-често водят до смърт в детска възраст, докато аспартилглюкозаминурията се проявява като болест на съхранение с късно начало, тежка умствена изостаналост и по-продължително протичане.

Обяснете в кои органели в клетките функцията е нарушена?

Отговор: при хора с тази патология функцията на лизозомите е нарушена, няма ензими, които разграждат гликопротеините, следователно в лизозомите се откриват недостатъчно разцепени структури.

15. Разкрит наследствено заболяване, свързани с дефекти във функционирането на клетъчния органел, водещи до смущения в енергийните функции в клетките - нарушаване на тъканното дишане, синтеза на специфични протеини. Това заболяване се предава само по майчина линия на деца от двата пола. Обяснете в коя органела са настъпили промените. Обосновете отговора си.

Отговор: възникнал е дефект в митохондриалната ДНК, информацията се чете неправилно, синтезът на специфични протеини е нарушен, дефекти се появяват в различни части на цикъла на Кребс, в дихателна верига, което доведе до развитието на рядко митохондриално заболяване.

16. Ядрото на яйцеклетката и ядрото на спермата имат еднакъв брой хромозоми, но обемът на цитоплазмата и броят на цитоплазмените органели в яйцеклетката са по-големи, отколкото в спермата. Еднакво ли е съдържанието на ДНК в тези клетки?

Отговор: Яйцеклетката има по-високо съдържание на ДНК поради наличието на митохондриална ДНК.

17. Гените, които е трябвало да бъдат включени по време на периода G 2, остават неактивни. Това ще повлияе ли на хода на митозата?

Отговор: По време наЖ 2 синтезират се протеини, необходими за образуването на вретеновидни нишки. При тяхно отсъствие разделянето на хроматидите по време на анафазата на митозата ще бъде нарушено или изобщо няма да се случи.

18. Двуядрена клетка с диплоидни ядра (2n=46) е навлязла в митоза. Какво количество наследствен материал ще има клетката в метафаза по време на образуването на едно вретено на делене, както и дъщерни ядра в края на митозата?

Отговор: Във всяко от двете ядра, които са влезли в митоза, хромозомите от диплоидния набор вече съдържат два пъти повече генетичен материал. Обемът на генетичната информация във всяко ядро ​​е 2н4s. В метафазата, по време на формирането на едно вретено на делене, тези комплекти ще се обединят и следователно обемът на генетичната информация ще бъде 4н8c (тетраплоиден набор от самодуплициращи се или репликирани хромозоми).

В анафазата на митозата на тази клетка хроматидите ще се отделят до полюсите на дъщерните клетки. В края на митозата ядрата на дъщерните клетки ще съдържат обем генетична информация = 4n4c.

19. След оплождането се е образувала 46,XX зигота, от която трябва да се образува женското тяло. Въпреки това, по време на първото митотично разделяне (фрагментиране) на тази зигота на два бластомера, сестринските хроматиди на една от Х-хромозомите, след като се отделиха една от друга, не се разклониха към 2-та полюса, но и двете се преместиха към един полюс.

Хроматидите на другата Х хромозома се разделят нормално. Всички последващи митотични клетъчни деления по време на ембриогенезата са настъпили без нарушаване на механизма на митозата, без въвеждане на допълнителни промени, но и без коригиране на променените набори от хромозоми.

Какъв ще бъде хромозомният набор от клетки на индивида, който се развива от тази зигота? Можете ли да познаете какви могат да бъдат фенотипните характеристики на този организъм?

Отговор: Наборът от неполови хромозоми (автозоми) в двата бластомера ще бъде нормален и ще бъде представен от диплоидното число = 44 несамоудвояващи се (нерепликирани) хромозоми - бивши хроматиди на метафазните хромозоми на зиготата.

В резултат на това клетките на организма, които са се развили от тази зигота, ще имат различен набор от хромозоми, т.е. ще се появи мозаицизъм на кариотипа: 45.X / 47.XXX в приблизително равни пропорции.

Фенотипно това са жени, които проявяват признаци на синдром на Шерешевски-Търнър с леки клинични прояви.

20. След оплождането се е образувала 46,XY зигота, от която трябва да се образува мъжко тяло. Въпреки това, по време на първото митотично делене (фрагментиране) на тази зигота на два бластомера, сестринските хроматиди на Y хромозомата не се разделиха и цялата тази самодуплицираща се (репликирана) метафазна хромозома се премести към един от полюсите на дъщерните клетки (бластомери ).

Разделянето на хроматидите на X хромозомата се извършва нормално. Всички последващи митотични клетъчни деления по време на ембриогенезата са настъпили без нарушаване на механизма на митозата, без въвеждане на допълнителни промени, но и без коригиране на променените набори от хромозоми.

Какъв ще бъде хромозомният набор от клетки на индивида, който се развива от тази зигота? Познайте какъв фенотип може да има този индивид?

Отговор: Мозаицизъм на кариотипа: 45.X / 46.XY (съкратено X0/XY) в приблизително равни пропорции. Фенотипните варианти за този тип мозаицизъм - 45,X / 46,XY са разнообразни. Такъв индивид може да бъде мъж или жена на външен вид. Описани са случаи на хермафродитизъм при индивиди с мозаицизъм 45,X / 46,XY, когато външно тялото е било женско, но от дясната страна е имало тестис (тестис), над вагината - пенис и уретрален отвор.
Задачи за самоконтрол

1. Перманентният препарат е изследван при малко увеличение, но при превключване на голямо увеличение обектът не се вижда дори при корекция с макро- и микрометрични винтове и достатъчно осветление. Необходимо е да се определи с какво може да е свързано това?

2. Образецът се поставя върху предметния стол на микроскоп, който има огледало в основата на рамото на статива. В публиката има слаба изкуствена светлина. Обектът се вижда ясно при ниско увеличение, но когато се опитате да го видите с увеличение на обектива x40, обектът не се вижда в зрителното поле, вижда се тъмно петно. Необходимо е да се определи с какво може да е свързано това?

3. Тестовият образец е повреден: предметното и покривното стъкло са счупени. Обяснете как може да се случи това?

4. Общото увеличение на микроскопа по време на работа в единия случай е 280, а в другия 900. Обяснете какви лещи и окуляри са използвани в първия и втория случай и какви обекти позволяват да се изследват?

5. Получихте постоянна подготовка за изследване на обекта при голямо увеличение на микроскопа. Как трябва да се позиционира образецът, за да се види обектът при голямо увеличение? Обяснете защо неправилната манипулация на лекарството може да бъде открита само с голямо увеличение.

6. Обяснете какви перспективи могат да очакват клетка от епителна тъкан, която няма центриоли?

7. В диплоидна клетка се наблюдава 7-кратна ендоредупликация.

Колко наследствен материал има тя?

8. Едно от основните първоначални заключения на класическата генетика е идеята за равенството на мъжкия и женския пол при предаването на наследствена информация на потомството. Това заключение потвърждава ли се от сравнителен анализ на целия обем наследствена информация, въведена в зиготата от спермата и яйцето?

9. След като клетката излезе от митозата, настъпи мутация в гена, носещ програмата за синтеза на ензима хеликаза.

Как това събитие ще повлияе на митотичния цикъл на клетката?

1 0. След оплождането се е образувала зигота 46,XX, от която трябва да се образува женското тяло. Въпреки това, по време на първото митотично делене (фрагментиране) на тази зигота на два бластомера, една от двете X хромозоми не се раздели на две хроматиди и в анафазата се премести изцяло към полюса. Поведението на втората Х-хромозома премина без отклонения от нормата. Всички последващи митотични клетъчни деления по време на ембриогенезата също са настъпили без прекъсване на механизма на митозата

Какъв ще бъде хромозомният набор от клетки на индивида, развиващ се от тази зигота и (вероятно) фенотипните характеристики на този организъм?

11. Общоизвестно е, че еднояйчните (монозиготни) близнаци са генетично идентични. По отношение на техния фенотип, предвид нормалното протичане на цитологичните процеси на тяхното формиране и развитие в едни и същи условия на околната среда, те си приличат „като две грахчета в шушулка“.

Могат ли еднояйчните близнаци да са от различен пол - момче и момиче? Ако не могат, тогава защо? И ако могат, тогава в резултат на това какви нарушения възникват в митотичния цикъл на делящата се зигота?

2. Ситуационни задачи по темата „Молекулни основи на наследствеността и изменчивостта“
Геном - общи въпроси

1. Обяснете причината за ситуацията, при която ген на еукариотна клетка, заемащ участък от ДНК с размер от 2400 нуклеотидни двойки, кодира полипептид, състоящ се от 180 аминокиселинни остатъка.

Отговор: За кодиране на 180 аминокиселинни остатъка са достатъчни 540 нуклеотида (180 триплета) от шаблонната ДНК верига. Плюс същото количество - кодиращата верига. Общо - 1080 нуклеотида или 540 нуклеотидни двойки.

2. При анализ на нуклеотидния състав на ДНК на бактериофага М 13 е установено следното количествено съотношение на азотните основи: А-23%, G-21%, Т-36%, С-20%. Как можем да обясним причината, поради която принципът на еквивалентност, установен от Чаргаф, не е спазен в този случай?

Отговор: Причината е, че бактериофаг М13 (както повечето фаги) съдържа едноверижна ДНК.

репликация на ДНК

3. Ензимите, които извършват репликацията на ДНК, се движат със скорост от 0,6 микрона в минута. Колко време ще отнеме удвояването на ДНК в хромозома, която има 500 репликона, ако всеки репликон е дълъг 60 µm?

Отговор: Общата дължина на всички репликони е 500x60 = 30 000 µm. Според хипотетично предложената в задачата ситуация, когато една ензимна система се движи със скорост 0,6 микрона в минута. ще отнеме 50 000 минути или 833,3 часа (34,7 дни). В действителност репликацията се извършва едновременно от няколко ензимни системи, действащи една срещу друга, в резултат на което времето за удвояване на цялата ДНК в хромозомата е значително намалено.

ГОУ ВПО "ДЪРЖАВА ВЛАДИВОСТОК"

МЕДИЦИНСКИ УНИВЕРСИТЕТ НА РОЗДРАВА"

КЛЕТЪЧНА ПАТОЛОГИЯ

Урок

Владивосток – 2008г

Одобрено от Академичния съвет на RISO на Владивостокския държавен медицински университет

Рецензенти:

Доктор на биологичните науки, професор, ръководител на катедрата по клетъчна биология, Далекоизточен държавен университет

Доктор на медицинските науки, професор, ръководител на Катедрата по патофизиология с курса по клинична патофизиология на ДМА

Доктор на медицинските науки, професор, ръководител на катедрата по патофизиология на Далекоизточния държавен медицински университет.

Ръководството представя съвременна информация за причините и механизмите на развитие на структурни и функционални клетъчни нарушения на молекулярно ниво. Разглеждат се въпроси за увреждането на плазмалемата на клетката и нейните вътрешни структури: ядро, митохондрии, лизозоми, ендоплазмен ретикулум и др., и се дава тяхната клинична и патофизиологична оценка. Показана е ролята на промените в информационното осигуряване на клетката в нейната патология. Отразено е значението на защитните и адаптивни механизми. Отделен раздел е посветен на основите на етиотропната и патогенетична профилактика и терапия на клетъчната патология.

Ръководството е предназначено за студенти от медицински университети и може да се използва при обучението на стажанти и ординатори. Представлява интерес за докторанти и доктори от различни специалности.

Въведение

Човешкото тяло се състои от 107 клетъчни клонинга, включващи около 60 трилиона единици. Работата на даден орган в крайна сметка се определя от структурното и функционално състояние на тези елементарни образувания. Взаимодействието на реактивните системи на организма с етиологични фактори, особено на фона на неблагоприятни условия, уврежда клетката: функционирането на органите и системите се нарушава - болестта се развива.

Напоследък, благодарение на бързото развитие на молекулярната биология, цитологията, биофизиката, биохимията и други свързани дисциплини, нашето разбиране за клетъчната функция и способността да ги контролираме значително се разшири. Проектът Genome и рекомбинантната ДНК технология имат напреднало разбиране за генетичните заболявания. Съществува реална възможност за въвеждане на гени в клетка за коригиране на увредените наследствени механизми. Бяха изяснени много въпроси относно сложните сигнални системи и взаимодействия, които регулират клетъчния растеж, развитие и програмираната клетъчна смърт (апоптоза).

Всички тези постижения направиха възможно преосмислянето на появата, развитието и резултатите от много заболявания на качествено ново ниво - клетъчно-молекулярно . Разбирането на механизмите на развитие на патологични процеси и заболявания на това ниво направи възможно извършването на молекулярна диагностика и прогнозиране на хода на много от тях. Това се използва особено успешно при заболявания като рак, диабет, сърдечни заболявания, генетични дефекти и др. Предписването на лекарства, като се вземат предвид пътищата на тяхното доставяне до засегнатата клетка, допринася за лечението на пациента на клетъчно-молекулярно ниво , което значително увеличава процента на тяхното заздравяване.

Несъмнено този клон на медицината ще продължи да се развива успешно (предимно предвид бързия прогрес на молекулярната биология). Според много изследователи „ молекулярна медицина„принадлежи на бъдещето. Следователно изучаването на общите модели на възникване, развитие и резултати от патологични процеси и заболявания на това ниво е необходимо за лекари от всички специалности.

1. ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА РЕАКЦИЯТА НА КЛЕТКАТА НА УВРЕЖДАНЕ

Клетката е интегрална биологична система, която има всички прояви на живота в сложен организъм. Неговото функциониране представлява изпълнението на определени генетични програми, активността или пасивността на последните се определя от влиянието на външната среда, микросредата (и вътрешните нужди на клетката). В многоклетъчния организъм това се контролира от различни локални и системни биорегулатори.

Нормалната клетка в покой поддържа оптимално метаболитно ниво, съответстващо на условията (изискванията) на околната среда. Това стабилно-динамично състояние се нарича хомеостаза , хомеостаза (от гръцки homos - един и същ, еднакъв + statis - изправен, неподвижен).

Когато една клетка взаимодейства с различни физиологиченстимули има преход към ново, често по-активно ниво на жизнена активност, без да се намалява неговата жизнена активност. В същото време параметрите на хомеостазата не надхвърлят максимално допустимите стойности, а метаболитната активност и функционалността на клетката могат значително да се увеличат. Този отговор се нарича адаптация клетки (от лат. adaptatio - устройство). Активността на съществуващите програми се увеличава или, обратно, намалява, активират се нови, по-рано потиснати, което води до увеличаване на синтеза на ензими и протеини, до увеличаване на броя на клетъчните органели и тяхната хипертрофия (увеличаване на масата на ензими, протеини, до увеличаване на броя на клетъчните органели и тяхната хипертрофия ( ) разбиране на синтеза и функционалността c).

По този начин, чрез включване на адаптационни механизми (и това не е нищо повече от комплекс от защитно-адаптивни реакции), клетката може да изпълнява своята функция пълноценно за дълго време, но при вече променени условия.

Клетъчно взаимодействие с патогенен агент винаги е придружено от промяна в нейното стабилно-динамично състояние (хомеостаза), което много често се проявява в различни структурни и функционални нарушения. Наличието на последните, степента на тяхното изразяване до голяма степен се определя от „силата“ на защитните и адаптивни механизми, чиято задача включва (както в отговор на физиологичен стимул) нормализирането на клетъчната хомеостаза и осигуряването на нейната адекватна функциониране в променени условия. Няма фундаментални разлики между механизмите на адаптация към физиологичен или патогенен стимул.

В тази връзка могат да се наблюдават следните ситуации (фиг. 1):

· активността (мощността) на адаптационните механизми на клетката е такава, че те успешно неутрализират отрицателните ефекти на патогенния агент (достатъчни резерви). Това гарантира, че клетката работи на ново, стабилно-динамично ниво, докато параметрите на хомеостазата не надхвърлят максимално допустимите стойности и не настъпва увреждане на клетката. След прекратяване на действието на патогенния агент клетката може да се върне в първоначалното си състояние;

· адаптивните възможности на клетката са недостатъчни (недостатъчни резерви) за пълно елиминиране действието на патогенния агент. Параметрите на хомеостазата не могат да се поддържат в нормални граници, което се проявява под формата на различни видове клетъчна патология. Процесът, който предшества клетъчната смърт и представлява първоначалния, обратимистадий на увреждането му, т.нар паранекроза (от гръцки para – чифт, с + nekros – мъртъв);

· тъй като защитно-адаптивните механизми са изчерпани или поради тяхното несъвършенство (самите те могат да доведат до вторични нарушения “ендогенеза на патологичния процес”, 2004), клетката се приближава до следващия етап на отговор на патогенния агент - некробиоза (от гръцки nekros - мъртъв, bios - живот). Това е дълбоко частично необратимоетапът на увреждане на клетката, непосредствено предхождащ момента на нейната смърт.

увреждащдостатъчно

https://pandia.ru/text/78/044/images/image015_18.gif" width="87"> агентрезерви

недостатъчен - хипоксичен

резерви - свободен радикал

https://pandia.ru/text/78/044/images/image020_17.gif" width="30" height="74">.gif" height="50 src="> точка

необратимост

https://pandia.ru/text/78/044/images/image031_11.gif" width="14" height="14"> паранекроза некробиоза

https://pandia.ru/text/78/044/images/image034_8.gif" width="18" height="144">

https://pandia.ru/text/78/044/images/image037_8.gif" width="143" height="12">

https://pandia.ru/text/78/044/images/image043_8.gif" width="386"> - невъзможност за производство на независима енергия

https://pandia.ru/text/78/044/images/image044_8.gif" width="386"> - ендогенен почистващ ефект

https://pandia.ru/text/78/044/images/image047_5.gif" width="115"> коагулация, коликвация, казеозни некроза

(верига от посмъртни

апоптозапромени в клетката)

Ориз. 1. Различни клетъчни отговори на увреждане.

К – клетка. В овала - максималните нормални граници на показателите за клетъчна хемостаза, пунктираната линия - връщане към първоначалното състояние (обратимост на отговора)

Много по-рядко, вместо думата некробиоза, терминът „ пренекроза" Най-негативният резултат от реакцията на клетката към патогенен агент е некроза – следсмъртни промени необратимприрода, характеризираща се с ензимно разрушаване на клетъчните структури и денатуриране на нейните протеини. По правило некрозата възниква след некробиоза. Между тези два типа отговор има точка на необратимост , след което клетката губи всякаква възможност да остане жива. Цитологични критериинеобратимостта се счита за промени в ядрото - неговата кондензация ( кариопикноза), последвано от разпадане на кондензирани бучки ( кариорексис) или разтваряне ( кариолиза). от биохимични критерииклетката се счита за мъртва от момента на пълното спиране Синтез на АТФ.

Когато една клетка взаимодейства с етиологичен фактор, който е необичаен по природа или с изключителен, екстремен характер, фазата на отговора към тях може да не се наблюдава; в нея незабавно се развива верига от постмортални промени, т.е. . Това се обяснява със следното: в процеса на еволюция в тялото не са се образували механизми за защита срещу необичайни по своята същност патогенни агенти (те не са били срещани преди това; еволюцията в тялото не е формирала механизми за защита ( )нтове, в процеса на синтез на АТФ.клетъчна атолоия.отвъд границите ) или силата на екстремни фактори значително надвишава възможностите за адаптация на клетката.

Има и друг вариант за клетъчна смърт - апоптоза (от гръцки apo - отделяне, отстраняване + ptosis - падане). Поетичен превод – “ падане на листата" Апоптозата се дефинира като програмирана клетъчна смърт, в нейното развитие активна роля играят специализирани и генетично програмирани вътреклетъчни механизми.

Разгледаните варианти за реакция на клетка към патогенен агент използваме като своеобразен план за представяне на учебен материал. Според нас това не само ще подобри възприемането на различните връзки в патогенезата, но и ще допринесе за по-задълбочено разбиране на динамичната връзка между тях.

Нека започнем с дефиницията на понятието „клетъчна патология“ и характеристиките на етиологичните фактори, причиняващи нейното увреждане.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НА ПОНЯТИЕТО „КЛЕТЪЧНА ПАТОЛОГИЯ”: ПРИЧИНИ И ВИДОВЕ УВРЕДИ.

Клетъчната патология е типичен патологичен процес, характеризиращ се с нарушение на вътреклетъчната хомеостаза, което ограничава функционалността на клетката и може да доведе до нейната смърт или намаляване на продължителността на живота .

Клетъчна хомеостаза – способността на клетката да съществува при промяна на условията на околната среда, като същевременно поддържа стабилно динамично равновесие с околната среда.

Концепцията " клетъчна хомеостаза» включва редица индикатори (константи): вътреклетъчно постоянство на водородни йони, електрони, кислород, субстрати за енергийна и пластична поддръжка на клетъчния живот, ензими, нуклеотиди и редица други вещества.

Константите (лат. constantus - постоянна стойност) на клетъчната хомеостаза зависят от:

· структурно и функционално състояниенеговите различни мембрани (плазмолеми, митохондрии, лизозоми и др.) и органели, интензивността на вътреклетъчните биохимични процеси. Това е един вид " метаболитен компонент на хомеостазата „и се определя от работата на изпълнителния апарат на клетката;

· информационни процеси. Нормалното функциониране на клетката е невъзможно без постъпваща към нея информация от външната среда. Много често той променя параметрите на вътреклетъчното постоянство, което е следствие от включването на адаптивни програми, които позволяват на клетката оптимално да се адаптира към конкретна ситуация според получената информация. " вярно» промените в константите на вътреклетъчната хомеостаза и тяхното поддържане в нормални граници в този случай се определят основно количествоИ качествоинформационна поддръжка на клетката (наличие на сигнални молекули, рецептори, пострецепторни връзки и др.). Изпълнителният апарат на клетката извършва само „ получени инструкции».

Следователно клетъчната патология може да възникне без първичен “ счупен" на нейния изпълнителен апарат, а поради нарушения в сигналните механизми, в т.нар. " информационен компонент » вътреклетъчна хомеостаза.

В зависимост от характера на етиологичния фактор, който нарушава хомеостазата (неговия метаболитен и/или информационен компонент), клетките се делят на физически, химическиИ биологичниувреждащи агенти.

Физически етиологични фактори- това са механични и температурни ефекти (хипо- и хипертермия), енергията на електрическия ток, йонизиращото лъчение и електромагнитните вълни, влиянието на факторите на космическия полет (ускорение, хипокенезия) и др.

Химични етиологични фактори– излагане на множество неорганични и органични вещества (киселини, основи, соли на тежки метали, етилов и метилов алкохол). Патологията може да бъде причинена от дефицит или излишък на протеини, мазнини, въглехидрати, витамини, микроелементи и други вещества. Не малко значение в тази група фактори имат лечебенлекарства.

Всички горепосочени патогенни фактори причиняват различни увреждания на клетките.

Видът (типът) на увреждане на клетките зависи от:

· скоростта на развитие на основните прояви на клетъчна дисфункция. Има остро и хронично увреждане на клетките. Остро нараняване се развива бързо и, като правило, в резултат на единичен, но силен увреждащ ефект. Хронично увреждане протича бавно и е следствие от многократно въздействие, но по-малко интензивно по отношение на силата на увреждане на агента;

· жизнения цикъл на клетката, през който се извършва въздействиетоувреждащ фактор. Разграничете митотичен И интерфаза щета;

· от степента (дълбочината) на нарушаване на клетъчната хомеостаза – обратими И необратим щета;

· върху естеството на взаимодействието на увреждащия фактор с клетката. Ако патогенен агент действа директно върху клетката, тогава говорим за директен (основен) увреждането му. В условията на цял организъм влиянието причиниможе да възникне и чрез образуването на верига от вторични реакции. Например, по време на механична травма, биологично активни вещества (БАВ) се образуват директно на мястото на излагане на този агент - това са продукти на разпадане на мъртви клетки, хистамин, оксидази, простагландини и други съединения, синтезирани от увредени клетки. BAS от своя страна причиняват дисфункция на клетки, които преди това не са били повлияни от този фактор. Този вид увреждане се нарича непряк или втори . Въздействието на етиологичен фактор може да се прояви индиректно и чрез промени в нервната и ендокринната регулация (шок, стрес), с отклонения във физико-химичното състояние на организма (ацидоза, алколоза), с нарушения на системното кръвообращение (сърдечна недостатъчност). ), хипоксия, хипо- и хипертермия, хипо- и хипогликемия и др.

· относно характера на причинените вреди определен патогенен фактор. Разглеждат се специфични и неспецифични наранявания.

(2002) подчертава и специфични щети на определениклетки, възникващи при взаимодействие с различни патогенни фактори. Пример за това е развитието на контрактури на мускулни клетки под въздействието на физични, химични и биологични фактори или появата на хемолиза на червени кръвни клетки при подобни влияния.

Неспецифично увреждане – това са стандартни, стереотипни промени в клетките, възникващи при взаимодействието им с широк спектър от етиологични фактори. Като примери могат да се посочат следните нарушения:

· повишаване на пропускливостта на клетъчните мембрани;

· вътреклетъчна ацидоза;

· денатурация на белтъчни молекули;

· дисбаланс на йони и вода;

· промяна в интензивността на окислителното фосфорилиране.

Връзките между специфичното и неспецифичното увреждане на клетките са разнообразни. Те могат да се появят едновременно или едно от тях да предхожда другото. Откриването на специфични видове нарушения, времето на тяхното възникване и връзката помежду им дава на лекаря необходимата информация за естеството и интензивността на действието на причинния фактор, дълбочината и разпространението на патологичния процес. Това от своя страна осигурява по-голяма етиотропна и патогенетична профилактика и терапия. Например, ако при хепатит от различен произход се регистрира само повишаване на концентрацията в кръвната плазма K йониИ аланин аминотрансфераза(ALT), тогава това показва леко течениеили началозаболявания. Калият и ALT се намират в цитоплазмата; повишаването на тяхното съдържание извън клетъчната мембрана е типично, когато нейната пропускливост е нарушена (неспецифично увреждане). Появата в кръвта на доста специфичен за черния дроб ензим - сорбитол дехидрогеназаИ специфични за органелите– глутамат дехидрогеназа (локализация – митохондрии), кисела фосфатаза(локализация на лизозомата) показва влошаване на патологичния процес. Той вече не се ограничава само до клетъчната мембрана, но засяга и вътреклетъчните структури.

Както беше отбелязано по-горе, клетъчната патология възниква поради нарушение на нейната хемостаза. Тя може да се промени не само поради прякото въздействие на патогенен агент върху клетката (като по този начин нарушава главно функционирането на нейния изпълнителен апарат), но и когато няма достатъчно информационни механизми, които инициират активирането на определени адаптогенни програми. В тази връзка природата на човешките заболявания може да се разглежда от две гледни точки: материал и енергия И информация (, 1999). Заболяването се развива и когато изпълнителният апарат на клетката е повреден ( материално-енергийна позиция), и в случай на нарушаване на неговите информационни механизми ( информационна позиция). Въз основа на последната разпоредба има дори специална терминология - „ регулаторни заболявания», « патология на дисрегулация».

Тези позиции се идентифицират по-лесно в началните етапи на клетъчната патология. С развитието си разликите между тях стават по-трудни и въпреки това етиотропната и патогенетичната терапия ще бъдат по-адекватни и успешни при установяването на истинския механизъм (причина) за развитието на една или друга проява на патологията.

Сега преминаваме директно към разглеждането на реакцията на клетката към патогенен агент. Според нашия план (фиг. 1) това включва проблемите на адаптацията и паранекрозата. Те са тясно свързани помежду си, тъй като всеки патологичен процес (заболяване) се състои от два компонента: увреждане ( промени) и защитно-адаптивни ( адаптивен) механизми. Промяната незабавно предизвиква активиране на адаптивни механизми, насочени към поддържане на жизнената активност на клетката в променени условия. Паралелното изучаване на проблемите на промяната и защитно-адаптивните механизми създава определени трудности при усвояването на учебния материал. Затова първо ще анализираме механизмите на увреждане на клетъчната хомеостаза, а след това защитните и адаптивни реакции. В същото време нека си припомним, че началният етап на промяна на клетките – паранекроза – Това не е само увреждане, но и наличието на защитни и адаптивни механизми, дори ако те не изпълняват напълно предназначението си.

Започваме нашето разглеждане на клетъчната патология с нарушения, които възникват, когато пряко въздействиепатогенен агент върху него. Взаимодействието на етиологичния фактор с различни структурни образувания на клетката води до нарушаване на нейната хомеостаза ( неговия метаболитен компонент), а оттам и развитието на болестта. Патологията може да възникне при увреждане на различни клетъчни биомембрани (особено често се уврежда плазмолемата) и вътреклетъчни образувания: ядро, митохондрии, лизозоми и др. (Фиг. 2).

3. ПАТОЛОГИЯ НА КЛЕТЪЧНАТА МЕМБРАНА.

Плазмената мембрана е бариерата, която обгражда цитоплазмата, определяйки границите на клетката. Има следните функции:

· контрол на състава на вътреклетъчната среда;

· предоставяне и улесняване на междуклетъчна и вътреклетъчна информация;

· осигуряване на образуването на тъкани чрез междуклетъчни контакти.

Съвременният течно-мозаичен модел на мембраната представя плазмалемата като „море“ от липиди с белтъчни „айсберги“ и „острови“ (фиг. 3). Основата на мембраната е двоен слой от амфифилни липиди, като всяка мембранна липидна молекула има хидрофилна глава - 1, фиг. 3 (разтваря се във вода) и две хидрофобни опашки – 2, Фиг. 3 (не се разтваря във вода). Оттук и терминът "амфифилност" - той обозначава молекули, които съдържат както водо-, така и водонеразтворими групи.

Във водна среда такива съединения спонтанно образуват бислой, в който хидрофобните части на молекулите са ориентирани една към друга, а хидрофилните - към водата. Основните мембранни липиди включват: фосфолипиди, сфинголипиди, гликолипиди и холестерол - 7, фиг. 3.

кратки кодове">