Глава 2. Пошкодження субклітинних структур
Одним з важливих показників пошкодження клітин є порушення будови і функцій ЕПР, мітохондрій, лізосом, рибосом.
§ 21. Пошкодження ЕПР
Різні хвороботворні чинники - інфекції, інтоксикації - викликають пошкодження ЕПР. Пошкодження клітини супроводжується розривом трубок, бульбашок і цистерн ендоплазматичної. З пошкоджених елементів ЕПР утворюються бульбашки, мембрани яких покриті рибонуклеїнових частинками. Діаметр цих бульбашок коливається від 25 до 500 нм. У пошкодженому ЕПР зменшується число рибосом, розташованих на його мембранах.
Відомо, що найважливішою функцією ЕПР є знешкодження різних токсичних агентів. Цей процес супроводжується утворенням нових ферментних систем, що руйнують шкідливе речовина. Наприклад, при отруєнні фенобарбіталом в ЕПР клітин печінки у щурів утворюється новий фермент, що окислює фенобарбітал. Він пригнічується актиноміцином D.
Вплив 3,4-бензпірен або 3-метилхолантрен викликає утворення в ЕПР нових ферментів (N-деметілазу, кільцеві гідроксилази та ін.), Що руйнують ці канцерогенні речовини.
§ 22. Пошкодження мітохондрій
Дуже важливим морфологічним ознакою пошкодження мітохондрій є їх набухання. Набухання мітохондрій спостерігається, наприклад, в клітинах міокарда при недостатності серця, а також при багатьох інфекційних, гіпоксичних, токсичних та інших патологічних процесах.
Набухання мітохондрій відбувається при приміщенні клітин в гіпотонічну середу, під впливом іонізуючої радіації, бактеріальних токсинів, при дії хімічних отрут і інших патогенних впливах на клітину. На рис. 5 видно, що набухання призводить спочатку до розривів зовнішніх мембран мітохондрій, а потім до їх повного руйнування (А, Б, В). На місці мітохондрій, в цитоплазмі пошкоджених міокардіальних клітин залишаються скупчення обривків крист і зовнішніх мітохондріальних мембран (Г). Значно рідше набухання мітохондрій супроводжується утворенням множинних дрібних вакуолей в районі крист (Д). Розвиток процесу набухання призводить до втрати двоконтурності зовнішньої мітохондріальної мембрани і скупченню в проясненій матриксе мітохондрій кільчастих структур, що представляють собою уривки мітохондріальних крист (Е).
У деяких кардіоміоцитах зміна ультраструктурной організації мітохондрій відбувається за типом освіти ними мієліноподібних тілець (Ж). Зміна ультраструктурной організації мітохондрій міокардіальних клітин з ушкодженою зовнішньої клітинної мембраною часто відбувається внаслідок відкладення в їх матриксі щільних осміофільние гранул, що складаються з більш дрібних субодиниць (3).
Активність багатьох ферментів мітохондрій зберігається при повному механічному пошкодженні їх структур і роз'єднанні окремих частин їх субмітохондріальних фракцій. Так, в білкових складових частинах мембран мітохондрій містяться окислювально-відновні ферменти (цитохромоксидаза), в ліпоідсодержащіх крапельках - інші дегідрогенази. У рідкому середовищі всередині мітохондрій міститься кисла фосфатаза, рибонуклеаза, глютаміназа, ферменти циклу Кребса, ферменти окислювального фосфорилювання і ін.
§ 23. Пошкодження лізосом
У механізмі пошкодження клітин велике значення має пошкодження клітинних лізосом. Лізосоми являють собою утворення діаметром 0,4 мкм, що містять велику кількість ферментів (катепсини, лужна фосфатаза, рибонуклеаза, кисла дезоксирибонуклеаза, гіалуронідаза та ін.). Різні ушкоджують агенти, наприклад ендотоксини бактерій кишково-тифозної групи, а також дрібні неорганічні частинки (двоокис кремнію, двоокис титану, алмазний пил), потрапляючи в лізосоми, руйнують їх. Ферменти лізосом звільняються в цитоплазму клітини і викликають її пошкодження. Пошкодження може призвести клітку до загибелі. Так пошкоджуються клітини епітелію кишечника, фагоцити альвеол легкого і інші клітини. Бактеріальні токсини, аутоантитіла і інші патогенні агенти здатні також викликати пошкодження лізосом лімфоцитів. Ферменти лізосом ушкоджують в свою чергу всю клітку лимфоцита. У невеликій дозі цей процес може бути стимулятором трансформації лімфоцитів і стимулювати їх до розмноження.
§ 24. Пошкодження рибосом
При токсичних впливах на клітини спостерігається зміна конфігурації ЕПР і сидять на ньому рибосом. Наприклад, при отруєнні тринітротолуолом в клітинах печінки мембрани ЕПР і розташовані на них рибосоми беруть форму різних завитків, що не спостерігаються в нормальних клітинах. Синтез гемоглобіну і деяких ферментів здійснюється на полісомах. При пригніченні синтезу гемоглобіну, наприклад при апластичної анемії, в клітинах кісткового мозку відбувається зменшення числа полісом і їх розпад на окремі рибосоми.
§ 25. Деякі патофізіологічні механізми клітинних дистрофій
Сучасні електронно-мікроскопічні, Патохімічна і патофізіологічні дослідження пошкоджених клітин дозволяють представити деякі механізми клітинних дистрофій. Так, наприклад, пошкодження водних і електролітних (калій-натрій) насосів призводить до порушення обміну води між кліткою і середовищем і між субклітинному структурами [ендоплазматичнийретикулум, мітохондрії, лізосоми, пластинчастий комплекс (апарат Гольджі)] і протоплазми клітини. Порушення обміну води між кліткою і середовищем призводить до утворення крапель (вакуолей) всередині цитоплазми. Цей процес лежить в основі "мутного набрякання" клітини (наприклад, епітелію канальців нирок при нефрозі) або "вакуольного переродження", наприклад в клітинах печінки, нирок, скелетних м'язів, лейкоцитах під впливом різних інфекцій і інтоксикацій. Різновидом мутного набухання або вакуольного переродження клітин є "зернисте переродження", при якому краплі в протоплазмі пошкодженої клітини стають відносно великого розміру. У вмісті крапель виявляються, крім води, білки і ліпіди. Цікава форма порушення обміну пошкодженої клітини - поява на її поверхні бульбашок, утворених зовнішнім шаром клітинної мембрани. Бульбашки містять воду і білки, що вийшли з протоплазми пошкодженої клітини. Руйнування цих бульбашок призводить до виливу вмісту в навколишнє клітку середовище. Утворення таких бульбашок спостерігається при запальних процесах в легенях і в інших органах.
Дуже важливим варіантом клітинних дистрофій є різні відкладення в клітинах речовин незвичайного складу і властивостей. До дистрофій подібного типу відносять гіалінову, восковидную, мукоїдного і амілоїдних. В основі гиалиноза, наприклад, артерій, рубців, хронічних інфекційних вогнищ та інших тканин лежить збільшення проникності відповідних пошкоджених клітин. Сутність гиалиноза артеріол полягає в "плазматичного просякання" стінки судини. Білки плазми і тканинної лімфи ущільнюються і накопичуються між ендотелієм та внутрішньої плазматичної платівкою судинної стінки. Внутрішньоклітинний утворення гиаліна можливо в епітелії нирок, печінки у вигляді окремих гіалінових крапель. Виникає гиалиновая крапельна інфільтрація. Іноді осадження білків плазми при гиалиновом переродження сприяє утворенню імунних комплексів, що складаються з аутоантигенов того чи іншого органу (нирки, печінку, артерії) і відповідних аутоантитіл. При восковидной, або "ценкеровський" дегенерації м'язових волокон, яка виникає при важких інфекціях і інтоксикаціях, наприклад при черевному тифі, в клітинах м'язових волокон відбувається відкладення актомиозина. При "слизової", або "мукоїдного" дистрофії в епітеліальних, секреторних клітинах, а також в клітинах сполучної тканини, в нормі не виділяють слиз, виникає накопичення мукополісахаридів, що містять гексозаміни. Слиз або муцин накопичується в клітинах у вигляді крапель. Надалі вся клітина гине, перетворюючись в слиз. Слизової переродження епітелію спостерігається при хронічних запальних процесах. Відомо дифузне слизової переродження сполучних тканин (кістки, хрящі, колагенові волокна). Цей процес називається миксоматозом.
Відкладення в клітинах амілоїду - білка типу глобуліну, з'єднаного зі значною кількістю вуглеводів (глюкозамін, галактозамин, манноза, фукоза), називається амілоїдозом. Назва цієї дистрофії виникло внаслідок того, що амілоїд дає коричнево-червоне забарвлення з йодом, подібно до крохмалю. Амілоїд накопичується в клітинах селезінки, нирок та інших органів при хронічних інфекціях, нагноениях, сифілісі. В експерименті амілоїдоз можна викликати шляхом введення тваринам казеїну. У механізмі відкладення амілоїду надають значення освіті імунних комплексів між речовиною амілоїду як аутоантигеном і відповідними йому аутоантителами. Накопичуючись в клітинах, амілоїд пригнічує в них процеси обміну речовин. Зникають рибосоми, пластинчастий комплекс. У деяких випадках можливе зворотний розвиток амілоїдозу.
Відкладення в пошкоджених клітинах ліпопротеїдів називається миелиновой дегенерацією і інфільтрацією. Дуже важливим порушенням жіроліпоідние обміну є відкладення в артеріях холестерину і його ефірів.
Надмірне відкладення в клітинах глікогену називається глікогенозах.
У пошкоджених клітинах відбувається відкладення солей кальцію. Воно є одним з виразів пошкодження електролітних насосів між кліткою і середовищем.
Знання про речовини, що знаходяться в вільно-радикальному стані і здатних викликати патологічний процес, і про первинних змінах в обміні вільних радикалів, що грають роль ведучого патогенетичного фактора, є неодмінною умовою для успішного диференційованого застосування засобів етіологічної і патогенетичної терапії. Прикладом патологічних процесів, у формуванні яких первинно виникають вільні радикали виступають як провідний патогенетичний фактор, може служити променева хвороба. Вона ж є прикладом успішного застосування патогенетичної терапії за допомогою препаратів, механізм лікувальної дії яких заснований на їх здатності реагувати з "первинними" радикалами і переводити їх в неактивні. По відношенню до злоякісного переродження і пухлинному росту вільні радикали також можуть, мабуть, виступати і як етіологічний, і як патогенетичний фактор.
Загалом, очевидно, що жодна з реакцій організму на шкідливі впливи не протікає без зміни обміну вільних радикалів і парамагнітних центрів. Однак у багатьох випадках невідомі причинно-наслідкові відносини, що складаються в динаміці вільнорадикальних процесів, неясні механізми, що приводять до генерації та загибелі вільних радикалів і парамагнітних центрів. Разом з тим очевидно, що зрушення в обміні вільних радикалів і парамагнітних центрів грають якусь роль в порушенні інших видів обміну і функцій, і завдання полягає в тому, щоб встановити значення цих вільнорадикальних зрушень для механізмів, що розвиваються реакцій, визначити їх біохімічні та функціональні еквіваленти і на цій основі визначити підходи до патогенетичної терапії.
Детальні патофізіологічні механізми різних клітинних дистрофій до теперішнього часу ще не з'ясовані. Встановлено, що будь-яка дистрофія виникає внаслідок порушень проникності пошкодженої клітини, порушень обміну речовин між нею і середовищем, порушень енергетичних процесів (потенціал пошкодження, редокспотенціал, окисне фосфорилювання) і ін.
Відоме значення в механізмі походження деяких клітинних дистрофій (амілоїдоз, гіаліноз), по-видимому, мають аутоаллергические процеси.
§ 26. Деякі загальні питання патології і вільні радикали
Встановлено, що фізіологічна активність багатьох хімічних сполук (деякі вітаміни, канцерогени, катехоламіни, гормони і інші) зобов'язана своїм походженням тому, що ці речовини можуть мати вільні радикали.
Разом з тим існує група хімічних сполук, які самі по собі не є вільними радикалами, але можуть утворювати вільнорадикальні і тому фізіологічно активні (в ряді випадків патогенні) комплекси з деякими речовинами рідин і клітин організму. До таких хімічних сполук відносяться, мабуть, деякі канцерогени. В інших випадках потрапляють в організм речовини можуть посилювати вільнорадикальні активність різних середовищ організму, в результаті чого можлива загибель одних клітин і (або) стимуляція розмноження і росту інших. Встановлено, наприклад, що в легеневій тканині білих щурів, які вдихали кварцову пил, концентрація неспарених електронів збільшувалася в 2,7 рази. Це може мати безпосереднє відношення до виникнення силікозу, т. Е. До загибелі легеневого епітелію і розростання сполучної тканини (Я. І. Ажипа).
Можна вважати, що механізм патогенного дії речовин, які або є вільними радикалами, або стають ними відразу ж після проникнення в організм, або утворюють неактивні комплекси з іншими, ендогенними раніше активними речовинами, полягає в тому, що вони ініціюють або обривають ланцюги природних радикальних реакцій , активують або пригнічують дію природних інгібіторів цих реакцій (Я. І. Ажипа).