Методическая разработка лекции

Некроз

Некроз (от греч. nekros - мёртвый) - омертвение, гибель клеток и тканей в живом организме под воздействием болезнетворных факторов. Этот вид гибели клеток генетически не контролируется.

Причины некроза

Факторы, вызывающие некроз:

- физические (огнестрельные ранения, радиация, электричество, низкие и высокие температуры - отморожение и ожог);

- токсичные (кислоты, щёлочи, соли тяжелых металлов, ферменты, лекарственные препараты, этиловый спирт, и тому подобное);

- биологические (бактерии, вирусы, простейшие)

- аллергические (эндо - и экзоантигены, например, фибриноидный некроз при инфекционно-аллергических и аутоиммунных заболеваниях, феномен Артюса);

- сосудистый (инфаркт - сосудистый некроз);

- трофоневротический (пролежни, незаживленные язвы).

В зависимости от механизма действия патогенного фактора различают:

- прямой некроз, обусловленный непосредственным действием фактора (травматические, токсичные и биологические некрозы);

- непрямой некроз, который возникает непосредственно через сосудистую и нейроэндокринную системы (аллергические, сосудистые и трофоневротические некрозы).

Морфологические признаки некроза

Некрозу предшествует период некробиоза, морфологическим субстратом которого являются дистрофические изменения.

А. Ранние изменения: В начальном периоде некробиоза клетки морфологически не измененная. Должно пройти 1-3 часа, прежде чем появятся изменения, которые распознаются при электронной микроскопии или гистохимически, и по крайней мере 6-8 часов, прежде чем появятся изменения, которые показываются при световой микроскопии; еще позже развиваются макроскопические изменения.

Например, если больной с инфарктом миокарда умирает через несколько минут от момента начала приступа стенокардии (боль при недостаточном приливе крови к миокарду), то на аутопсии не будет обнаружено ни одного структурного субстрата некроза; если смерть наступит на 2-й день после острого приступа, то изменения будут очевидны.

Б. Гистохимические изменения: прилив ионов кальция в клетку тесно связан с необратимым повреждением и появлением морфологических признаков некроза. В нормальной клетке внутриклеточная концентрация кальция составляет приблизительно 0.001 от концентрации его во внеклеточной жидкости.

Этот градиент поддерживается мембраной клетки, которая активно транспортирует ионы кальция из клетки. Экспериментально доказано, что при повреждении клеток в результате ишемии или под воздействием разных токсичных агентов, накапливание кальция внутри клеток наблюдается только тогда, когда изменения необратимы.

Кальций активирует энзимнуклеазы (гидролиз, расщепление ДНК), фосфолипазы (разрушение мембран) и протеазы (деструкция, переваривание цитоскелета). Повышение их активности выявляется гистохимическими методами. Активность окислительно-восстановительных ферментов (например, сукцинатдегидрогеназы) резко падает или исчезает.

В. Изменения в ядрах: одним из важных и значительных морфологических признаков некроза клетки есть изменения структуры ядра. Хроматин мертвой клетки, конденсирующийся в большие комочки, и ядро уменьшается в объеме, становится сморщенным, плотным, интенсивно базофильным, то есть окрашивающийся в темно-синий цвет гематоксилином. Этот процесс назван кариопикнозом (сморщиванием).

Пикнотическое ядро может после этого разрываться на исчислении маленькие базофильные частицы (кариорексис) или поддаваться лизису (растворению) в результате действия лизосомной дезоксирибонуклеазы (кариолизис). Тогда оно увеличивается в объеме, едва окрашивающийся гематоксилином, постепенно теряются контуры ядра. При быстро развивающемся некрозе ядро поддается лизису без пикнотической стадии.

Г. Цитоплазматические изменения: приблизительно через 6 часов после того, как клетки поддалась некрозу, цитоплазма ее становится гомогенной и достаточно ацидофильной, то есть окрашивающийся интенсивно кислыми красителями, например, в розовый цвет при окраске эозином. Это - первое изменение, которое оказывается при световой микроскопии, возникает в результате коагулирования цитоплазматических белков и разрушения (исчезновения) рибосом.

РНК рибосом придает базофильный оттенок нормальной цитоплазме. Специализированные органеллы клетки, например, миофибриллы в миокардиальных клетках, исчезают в первую очередь. Набухание митохондрий и деструкция (разрушение) мембран органелл вызывают вакуолизацию цитоплазмы. Наконец, переваривание клетки ферментами, которые высвобождаются из собственных лизосом, вызывает лизис клетки (аутолиз).

Таким образом, в цитоплазме происходит коагулирование белков, которое изменяется в основном их колликвацией.

Д. Изменения межклеточного вещества охватывают как промежуточное вещество, так и волокнистые структуры. Чаще всего развиваются изменения, характерные для фибриноидного некроза: коллагеновые, эластичные и ретикулину волокна превращаются в плотных, гомогенных розовых, иногда базофильные массы, которые могут поддаваться фрагментации, распаду на комочки или лизису. Реже может наблюдаться отек, лизис и ослизнение волокнистых структур, что характерно для колликвационного некроза.

Клинико-морфологические формы некроза

Некроз проявляется разнообразными клиническими и морфологическими изменениями. Отличия зависят от структурно функциональных особенностей органов и тканей, скорости и типа некроза, а также причины его возникновения и условий развития.

Среди клинико-морфологических форм некроза различают коагуляционный (сухой) некроз и колликвационный (влажный) некроз.

Коагуляционный (сухой) некроз

При этом типе некроза клетки, которые погибли, хранят свои очертания в течение нескольких дней. Клетки, лишенные ядра, выглядят как масса коагулированной, гомогенной, розовой цитоплазмы.

Механизм коагуляционного некроза недостаточно ясен. Коагулирование цитоплазматических белков делает их резистентными к действию лизосомных ферментов и в связи с этим замедляется их растворение.

Коагуляционный некроз обычно происходит в органах, богатых белками и бедных жидкостью, например, в почках, миокарде, надпочечниках, селезенке, в основном в результате недостаточного кровообращения и аноксии, действия физических, химических и других повреждающих факторов, например, коагуляционный некроз клеток печени при вирусном поражении или при действии токсичных агентов бактериального и небактериального генеза.

Коагуляционный некроз еще называют сухим, поскольку он характеризуется тем, что при нем возникающие мёртвые участки сухие, плотные, крошащиеся, белого или желтого цвета.

К коагуляционному некрозу относят:

А. Инфаркт - разновидность сосудистого (ишемического) некроза внутренних органов (кроме мозга). Это самый частый вид некроза.

Б. Казеозный (творожистый) некроз развивается при туберкулезе, сифилисе, лепре, а также при лимфогранулематозе. Его еще называют специфическим, поскольку чаще всего встречается при специфических инфекционных гранулемах. Во внутренних органах оказывается сухая, ограничен участок ткани беловато-желтоватого цвета, которая легко крошится. В сифилитических гранулемах очень часто такие участки не крошатся, а пастообразные, напоминают клей.

Это смешанный (то есть экстра- и интрацеллюлярный) тип некроза, при котором погибает и паренхима, и строма (и клетки, и волокна). Микроскопически такой участок ткани бесструктурен, гомогенен, окрашен гематоксилином и эозином в розовый цвет, хорошо видно комочки хроматина ядер (кариорексис).

В. Восковидный, или ценкеровский некроз (некроз мышц, чаще передней брюшной стенки и бедра, при тяжелых инфекциях - брюшном и сыпном тифах, холере);

Г. Фибриноидный некроз - тип некроза соединительной ткани, который раньше рассматривался в лекции "Стромально-сосудистые дистрофии" как исход фибриноидного набухания. Фибриноидный некроз наблюдается при аллергических аутоиммунных болезнях (например, ревматизме, ревматоидном артрите и системной красной волчанке). Сильнее всего повреждаются коллагеновые волокна и гладкая мускулатура средней оболочки кровеносных сосудов.

Фибриноидный некроз артериол наблюдается при злокачественной гипертензии. Этот некроз характеризуется потерей нормальной структуры коллагеновых волокон и накапливанием гомогенного, ярко розового некротического материала, который микроскопически напоминает фибрин.

Обратите внимание, что понятие "фибриноидный" отличается от понятия "фибринозный", поскольку последнее означает накапливание фибрина, например, при коагуляции крови или при воспалении. Участки фибриноидного некроза содержат разное количество иммуноглобулинов и комплемента, альбуминов.

Д. Жировой некроз:

1. Ферментный жировой некроз: жировой некроз чаще всего происходит при остром панкреатите и повреждениях поджелудочной железы, когда панкреатические ферменты выходят из проливов в окружающие ткани. Панкреатическая липаза действует на триглицериды в жировых клетках, расщепляя их на глицерин и жирные кислоты, которые, взаимодействуя с плазменными ионами кальция, образуют мыла кальция.

При этом в жировой ткани, окруженной поджелудочной железой, появляются непрозрачные, белые (как мел) бляшки и узелки (стеатонекроз).

При панкреатитах возможно попадание липазы в кровообращение со следующим широким распространением, которое является причиной жирового некроза во многих участках организма. Чаще всего повреждаются подкожная жировая клетчатка и костный мозг.

2. Неферментный жировой некроз: неферментный жировой некроз наблюдается в молочной железе, подкожной жировой ткани и в брюшной полости. Большинство пациентов имеют в анамнезе травмы. Неферментный жировой некроз называют также травматическим жировым некрозом, даже если травма не определена как основная причина.

Неферментный жировой некроз вызывает воспалительный ответ, который характеризуется наличием многочисленных макрофагов с пенистой цитоплазмой, нейтрофилов и лимфоцитов. После этого идет фиброзирование, причём данный процесс бывает тяжело отличить от опухоли.

Е. Гангрена (от греч. gangraina - пожар): это некроз тканей, которые соединены с внешней средой и изменяются под его влиянием. Термин "гангрена" широко используется для обозначения клинико-морфологического состояния, при котором некроз ткани нередко осложняется вторичной бактериальной инфекцией разной степени выраженности или, находясь в столкновении с внешней средой, испытывает вторичные изменения. Различают сухую, влажную, газовую гангрену и пролежни.

1. Сухая гангрена - это некроз тканей, которые соединяются с внешней средой, некроз перебегает без участия микроорганизмов. Сухая гангрена чаще всего возникает на конечностях в результате ишемического коагуляционного некроза тканей. Некротизированные ткани выглядят черными, сухими, они четко отделены от смежной работоспособной ткани. На пределе со здоровыми тканями возникает демаркационное воспаление.

Изменение цвета предопределено превращением гемоглобиногенных пигментов в присутствии сероводорода в сульфид железа. Примерами может быть сухая гангрена:

- конечности при атеросклерозе и тромбозе ее артерий (атеросклеротическая гангрена), облитерирующем эндартериите;

- при отморожении или ожоге;

- пальцев при болезни Рейно или вибрационной болезни;

- кожи при сыпном тифе и других инфекциях.

Лечение заключается в хирургической вырезке мертвой ткани, ориентиром при этом служит демаркационная линия.

2. Влажная гангрена: развивается в результате наслоения на некротические изменения ткани тяжелой бактериальной инфекции. Под действием ферментов микроорганизмов возникает вторичная колликвация. Лизис клетки ферментами, которые образуются не в самой клетке, а проникают извне, называется гетеролизисом. Тип микроорганизмов зависит от локализации гангрены. Влажная гангрена развивается обычно в тканях, богатых влагой.

Она может встречаться на конечностях, но чаще во внутренних органах, например, в кишке при непроходимости брыжеечных артерий (тромбоз, эмболия), в легких как осложнение пневмонии (грипп, корь). У ослабленных инфекционным заболеваниям (чаще корью) детей может развиться влажная гангрена мягких тканей щек, промежности, которая называется нома (от греч. nome - водяной рак).

Острое воспаление и накопление бактерий является причиной того, что некротический участок становится отёчным и красно-черным, с распространенным растворением мертвой ткани. При влажной гангрене может возникнуть некротизированное распространенное воспаление, которое нечетко ограничено от смежной здоровой ткани и, таким образом, тяжело поддается хирургическому лечению. В результате жизнедеятельности бактерий возникает специфический запах. Очень высокий процент летальности.

3. Газовая гангрена: газовая гангрена возникает при инфицировании раны анаэробной флорой, например, Clostridium perfringens и другими микроорганизмами этой группы. Она характеризуется распространенным некрозом ткани и образованием газов в результате ферментативной активности бактерии. Основные проявления подобны влажной гангрене, но с дополнительным присутствием газа в тканях.

Крепитация (феномен потрескивания при пальпации) - частый клинический симптом при газовой гангрене. Процент летальности также очень высок.

4. Пролежень (decubitus): как разновидность гангрены выделяют пролежни - омертвение поверхностных участков тела (кожа, мягкие ткани), которые поддаются сдавливанию между постелью и костью. Поэтому пролежни чаще появляются в области крестца, остистых отростков позвонков, большого вертела бедренной кости.

По своему генезу это трофоневротический некроз, потому что сдавливаются сосуды и нервы, что усиливает нарушение трофики тканей у тяжелобольных, страдающих сердечно-сосудистыми, онкологическими, инфекционными или нервными болезнями.

Колликвационный (влажный) некроз

Характеризуется расплавлением мертвой ткани. Он развивается в тканях, относительно бедных белками и богатых жидкостью, где есть благоприятные условия для гидролитических процессов. Лизис клеток происходит в результате действия собственных ферментов (аутолиз).

Типичным примером влажного колликвационного некроза является участок серого размягчения (ишемический инфаркт) головного мозга.

Инфаркт мозга часто называют размягчением, потому что основным макроскопическим признаком является снижение упругости ткани мозга в участке поражения во всех сроках. В течение первых суток он является нечетко ограниченным участком синюшного оттенка, мягким на ощупь.

До конца первых суток участок становится более четким и бледнеет. В последующие дни вещество мозга в этой зоне становится еще более вялым, желтоватого цвета, иногда даже с зеленоватым оттенком. В первые недели объем мозга несколько увеличивается в результате его отека. Через 1-1,5 мес. на месте инфаркта образуется достаточно четко ограниченная полость, которая содержит мутную жидкость и детрит.

Определение точных сроков инфаркта затруднительно не только по внешнему виду, но и по гистологической картине.

Микроскопически ткань мозга гомогенна, бесструктурна, чуть розоватого цвета при окраске гематоксилином и эозином. Рассасывание мертвых тканей осуществляется макрофагами, которые имеют вид жиро-зернистых шаров.

Клинические проявления некроза

Системные проявления: при некрозе обычно появляется лихорадка (в результате выхода пирогенных веществ из некротизированных клеток и тканей) и нейтрофильный лейкоцитоз (в результате наличия острой воспалительной реакции - демаркационного воспаления).

Освобождение содержимого некротических клеток: высвобождаемые компоненты цитоплазматического содержимого некротизированных клеток (например, ферменты) поступают в кровообращение, где их присутствие имеет диагностическое значение для определения локализации некроза. Эти ферменты могут быть обнаружены разными лабораторными методами.

Специфичность появления ферментов зависит от подавляющей локализации фермента в разных тканях организма; например, повышение уровня МВ-изофермента креатинкиназы характерно для некроза миокарда, потому что этот фермент находится не только в миокарде, но также в печени и других тканях. Появление трансаминаз характерно для некроза печеночных клеток.

Местные проявления: образование язв в слизистой оболочке желудочно-кишечного тракта может осложняться кровоизлиянием или кровотечением (пример: кровоточащая пептическая язва). Увеличение объема тканей в результате отека может привести к серьезному повышению давления в ограниченном участке (например, в полости черепа при ишемическом или геморрагическом некрозе).

Нарушение функции: некроз приводит к функциональной недостаточности органа, например, возникновение острой сердечной недостаточности в результате распространенного некроза (инфаркта) миокарда (острая ишемическая болезнь сердца). Тяжесть клинических проявлений зависит от типа, объема пораженной ткани относительно общего ее количества, сохранённой функции оставшейся живой ткани.

Некроз в одной почке не вызывает почечную недостаточность, даже когда теряется целая почка, потому что другая почка может компенсировать потерю. Однако некроз маленького участка коры головного мозга приводит к параличу соответствующей группы мышц.

Исход некроза

Некроз - процесс необратимый. При относительно благоприятном исходе вокруг отмерших тканей возникает реактивное воспаление, которое отделяет мертвую ткань. Такое воспаление называется демаркационным, а зона отделения - демаркационной зоной.

В этой зоне кровеносные сосуды расширяются, возникает полнокровие, отек, появляется большое количество лейкоцитов, которые высвобождают гидролитические ферменты и расплавляют некротические массы. Некротические массы рассасываются макрофагами. Вслед за этим размножаются клетки соединительной ткани, которая замещает или обрастает участок некроза. При замещении мертвых масс соединительной тканью говорят об их организации.

На месте некроза в таких случаях образуется рубец (рубец на месте инфаркта). Обрастание участка некроза соединительной тканью приводит к его инкапсуляции. В мертвых массах при сухом некрозе и в участке помертвел, который подпал организации, могут откладываться соли кальция. В этом случае развивается обызвествление (петрификация) очага некроза. В некоторых случаях в участке омертвения отмечается образование кости - оссификация.

При рассасывании тканевого детрита и формирования капсулы, которая встречается при влажном некрозе и чаще всего в главном мозговые, на месте омертвения появляется полость - киста.

Неблагоприятный исход некроза - гнойное (септическое) расплавление участка омертвения. Секвестрация - это формирование участка мертвой ткани, которая не поддается аутолизу, не замещается соединительной тканью и свободно располагается среди живых тканей. Секвестры обычно возникают в костях при воспалении костного мозга - остеомиелите. Вокруг такого секвестра образуется секвестральная капсула и полость, заполненная гноем.

Нередко секвестр выходит из полости через свищи, которые закрываются лишь после полного его выделения. Разновидность секвестрации - мутиляция - отторжение концов пальцев.

Значение некроза

Определяется его сущностью - "местной смертью" и исключением из функции таких зон, потому некроз жизненно важных органов, особенно значительных их участков, нередко приводит до смерти. Таковы инфаркты миокарда, ишемические некрозы головного мозга, некрозы коркового вещества почек, прогрессирующий некроз печенки, острый панкреатит, который осложнился панкреонекрозом.

Нередко помертвел ткани является причиной тяжелых осложнений многих заболеваний (разрыв сердца при миомаляции, параличи при геморрагическом и ишемическом инсультах, инфекции при массивных пролежнях, интоксикации в связи с влиянием на организм продуктов тканевого распада, например, при гангрене конечности). Клинические проявления некроза могут быть самыми разнообразными.

Патологическая электрическая активность, которая возникает в участке некроза в мозге или миокарде, может приводить к эпилептическим припадкам или сердечной аритмии. Нарушение перистальтики в некротизированной кишке может вызывать функциональную (динамическую) кишечную недостаточность. Нередко наблюдается кровоизлияние в некротизированную ткань, например, кровохарканье (haemoptysis) при некрозе легких.

Апоптоз

Апоптоз, или запрограммированная смерть клетки - процесс, путем которого внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу, приводят к гибели клетки и ее эффективного исключению из ткани. Апоптоз - механизм гибели клеток, который имеет ряд биохимических и морфологических отличий от некроза.

Апоптоз - это биохимически специфический тип гибели клетки, который характеризуется активацией нелизосомных эндогенных эндонуклеаз, расщепляющих ядерную ДНК на маленькие фрагменты. Морфологически апоптоз оказывается гибелью одиночных, беспорядочно расположенных клеток, что сопровождается формированием круглых, окруженных мембраной телец ("апоптические тельца"), которые здесь же фагоцитируются окружающими клетками.

Это энергозависимый процесс, путем которого удаляются нежелательные и дефектные клетки организма. Он играет значительную роль в морфогенезе и является механизмом постоянного контроля за размерами органов. При снижении апоптоза происходит накапливание клеток, пример - опухолевый рост. При повышении апоптоза наблюдается прогрессивное уменьшение количества клеток в ткани, пример - атрофия.

Морфологические проявления апоптоза

Апоптоз имеет свои характерные морфологические признаки как на светооптическом, так и на ультраструктурном уровне. При окраске гематоксилином и эозином апоптоз определяется в одиночных клетках или небольших группах клеток.

Апоптотические клетки выглядят как круглые или овальные скопления интенсивно эозинофильной цитоплазмы с плотными фрагментами ядерного хроматина. Поскольку сжатие клетки и формирование апоптотических телец происходит быстро и так же быстро они фагоцитируются, распадаются или выбрасываются в просвет органа, то на гистологических препаратах он выявляется в случаях его значительной выраженности.

К тому же апоптоз - в отличие от некроза - никогда не сопровождается воспалительной реакцией, что также осложняет его гистологическое выявление.

Наиболее четко морфологические признаки видны при электронной микроскопии. Для клеток, которые поддаются апоптозу, характерно:

Сжатие клетки. Клетка уменьшается в размерах; цитоплазма уплотняется; органеллы, которые выглядят относительно нормальными, располагаются более компактно.

Считается, что нарушение формы и объема клетки происходит в результате активации в апоптотических клетках трансглютаминазы. Этот фермент вызывает прогрессивное образование перекрестных связей в цитоплазматических белках, которые приводят к формированию своеобразной оболочки под клеточной мембраной, подобно ороговевшим клеткам эпителия.

Конденсация хроматина. Это самое характерное проявление апоптоза. Хроматин конденсируется на периферии, под мембраной ядра, при этом образуются четко очерченные плотные массы разной формы и размеров. Ядро может разрываться на два или несколько фрагментов.

Механизм конденсации хроматина изучен достаточно хорошо. Он определяется расщеплением ядерной ДНК в местах, которые связывают отдельные нуклеосомы, что приводит к развитию большого количества фрагментов, в которых число пар основ делится на 180-200. При электрофорезе фрагменты дают характерную картину "лестницы". Эта картина отличается от картины при некрозе клеток, где длина фрагментов ДНК варьирует.

Фрагментация ДНК в нуклеосомах происходит под действием кальций-чувствительной эндонуклеазы. Эндонуклеаза в некоторых клетках находится постоянно (например, в тимоците), где она активируется появлением в цитоплазме свободного кальция, а в других клетках синтезируется перед началом апоптоза. Однако еще не установлено, каким образом после расщепления ДНК эндонуклеазой происходит конденсация хроматина.

Формирование в цитоплазме полостей и апоптотических телец. В апоптотической клетке в первую очередь формируются глубокие углубления на поверхности с образованием полости, которая приводит к фрагментации клетки и формирования окруженные мембраной апоптотических телец, которые состоят из цитоплазмы и плотно расположенных органелл, с или без фрагментов ядра.

Фагоцитоз апоптотических клеток или телец осуществляется окружающими здоровыми клетками - или паренхиматозными, или макрофагами. Апоптотические тельца быстро разрушаются в лизосомах, а окружающие клетки или мигрируют, или делятся, чтобы заполнить пространство, освободившееся после гибели клетки.

Фагоцитоз апоптотических телец макрофагами или другими клетками активируется рецепторами на этих клетках; они поглощают апоптотические клетки. Один из таких рецепторов на макрофагах - рецептор витронектина, который активирует фагоцитоз апоптотических нейтрофилов.

Апоптоз принимает участие в следующих физиологичных и патологических процессах:

- запрограммированном разрушении клеток во время эмбриогенеза (включая вживление, органогенез). Невзирая на то, что при эмбриогенезе апоптоз не всегда является отображением "запрограммированной смерти клетки", это определения апоптоза широко используют разные исследователи.

- гормон зависимой инволюции органов у взрослых, например, отторжение эндометрия во время менструального цикла, атрезия фолликулов в яичниках в менопаузе и регрессия молочной железы после прекращения лактации.

- исключение некоторых клеток при пролиферации клеточной популяции.

- гибели отдельных клеток в опухолях в основном при их регрессии, но также в опухолях, которые активно растут.

- гибели клеток иммунной системы, как В- и Т-лимфоцитов, после истощения воспалительных цитокинов, а также гибели аутореактивных Т-клеток при развитии в тимусе.

- патологической атрофии гормон-зависимых органов, например, атрофии предстательной железы после кастрации и истощении лимфоцитов в тимусе при терапии глюкокортикоидами

- патологической атрофии паренхиматозных органов после обтурации выводящих протоков, которая наблюдается в поджелудочной и слюнных железах, почках.

- гибели клеток, вызванных действием цитотоксических Т-клеток, например, при отторжении трансплантата и болезни "трансплантат против хозяина".

- повреждении клеток при некоторых вирусных заболеваниях, например, при вирусном гепатите, когда фрагменты апоптотических клеток оказываются в печенке, как тельца Каунсильмана.

- гибели клеток под действием разных факторов, но в небольших дозах, которые повреждают и способны вызывать некроз, например, при действии высокой температуры, ионизирующего излучения, противоопухолевых препаратов.

Регуляция апоптоза

Апоптоз - это генетически контролируемая гибель клетки. На сегодня обнаружено большое количество генов, которые кодируют вещества, необходимые для регуляции апоптоза. Многие из этих генов сохранились в ходе эволюции - от круглых червей к насекомым и млекопитающих. Некоторые из них находятся также в геноме вирусов.

Таким образом, основные биохимические процессы апоптоза в разных экспериментальных системах (исследования ведутся на круглых червях и мухах) являются идентичными, потому результаты исследований можно прямо переносить на другие системы (например, организм человека).

Апоптоз может регулироваться:

- внешними факторами.

- автономными факторами.

А. Влияние внешних факторов

Апоптоз может регулироваться действием многих внешних факторов, приводящих к повреждению ДНК. При необратимом повреждении ДНК путем апоптоза происходит элиминация потенциально опасных для организма клеток. В данном процессе значительную роль играет ген супрессии опухолей р53.

К активации апоптоза также приводят вирусные инфекции, нарушения регуляции клеточного роста, повреждения клетки и потеря контакта с окружающими тканями или основным веществом ткани. Апоптоз - это защита организма от персистенции поврежденных клеток, которые могут оказаться потенциально опасными для многоклеточного организма.

При стимуляции тканей какими-либо митогеном её клетки переходят в состояние повышенной митотической активности, которая обязательно сопровождается некоторой активацией апоптоза. Судьба дочерних клеток (выживут они или попадут под влияние апоптоза) зависит от соотношения активаторов и ингибиторов апоптоза:

- ингибиторы включают факторы роста, клеточный матрикс, половые стероиды, некоторые вирусные белки;

- активаторы включают недостаток факторов роста, потерю связи с матриксом, глюкокортикоиды, некоторые вирусы, свободные радикалы, ионизирующую радиацию.

Б. Автономный механизм апоптоза

При развитию эмбриона различают три категории автономного апоптоза: морфогенетический, гистогенетический и филогенетический.

Морфогенетический апоптоз принимает участие в разрушении различных тканевых зародышей. Примерами является:

- разрушение клеток в межпальцевых промежутках;

- гибель клеток приводит к разрушению лишнего эпителия при слиянии небных отростков, когда формируется твердое небо.

- гибель клеток в дорсальной части нервной трубки во время смыкания, что необходимо для достижения соединения эпителия двух сторон нервной трубки и связанной с ними мезодермы.

Нарушение морфогенетического апоптоза в этих трёх локализациях приводят к развитию синдактилии, расщепления твердого неба и spina bifida соответственно.

Гистогенетический апоптоз наблюдается при дифференцировании тканей и органов, что наблюдается, например, при гормональновисимом дифференцировании половых органов из тканевых зародышей.

Так, у мужчин в клетках Сертоли в яичках плода синтезируется гормон, который вызывает регрессию протоков Мюллера (из которых у женщин формируются маточные трубы, матка и верхняя часть влагалища) путем апоптоза.

Филогенетический апоптоз принимает участие в исключении рудиментарных структур у зародыша, например, пронефроса.

При разных состояниях может наблюдаться как ускорение, так и замедление апоптоза. Невзирая на то, что апоптоз могут активировать разные факторы, характерные для определенных типов клеток, конечный путь апоптоза регулируется точно установленными генами и является общим независимо от причины активации апоптоза.

Все факторы, которые усиливают или ослабляют апоптоз, могут действовать

- прямо на механизм гибели клетки;

- опосредованно, путем влияния на регуляцию транскрипции.

В некоторых случаях влияние этих факторов на апоптоз решает (например, при глюкокортикоид-зависимом апоптозе тимоцита), а в других не имеет особенного значения (например, при Fas- и TNF-залежному апоптозе).

В процессе регуляции принимает участие большое количество веществ. Наиболее изученными из них являются вещества из семейства bcl-2.

Bcl-2 ген впервые был описан как ген, который транслоцируется в клетках фолликулярной лимфомы и ингибирует апоптоз. При последующих исследованиях оказалось, что Bcl-2 является мультигеном, который обнаруживается даже у круглых червей.

Гомологические гены были также обнаружены в некоторых вирусах. Все вещества, которые относятся к данному классу, делятся на активаторы и ингибиторы апоптоза.

К ингибиторам относятся: bcl-2, bcl-xL, Mcl-1, bcl-w, аденовирусный Е1в 19К, Эпштейна-Барра-вирусный BHRF1.

К активаторам относятся bax, bak, Nbk,Bik1, Bad, bcl-xS.

Члены этого семейства взаимодействуют друг с другом. Одним из уровней регуляции апоптоза есть взаимодействие белок-белок. Белки семейства bcl-2 формируют как гомо- так и гетеродимеры. Например, bcl-2-ингибиторы могут образовывать димеры из bcl-2-активаторами. Таким образом, жизнеспособность клеток зависит от соотношения активаторов и ингибиторов апоптоза.

Например, bcl-2 взаимодействует из bax; при доминировании первого жизнеспособность клетки повышается, при избытке второго - уменьшается. К тому же белки семейства bcl-2 могут взаимодействовать с белками, которые не относятся к этой системе. Например, bcl-2 может соединяться из R-ras, который активирует апоптоз. Другой белок, Bag-1, усиливает возможность bcl-2 ингибировать апоптоз.

Сегодня принято считать, что гены, которые принимают участие в регуляции роста и развитии опухолей (онкоген и гены-супрессоры опухолей), играют регулирующую роль в индукции апоптоза. К ним относятся:

1. bcl-2 онкоген, который ингибирует апоптоз, вызванный гормонами и цитокинами, что приводит к повышению жизнеспособности клетки;

2. белок bax (также из семейства bcl-2) формирует димеры bax-bax, которые усиливают действие активаторов апоптоза. Отношение bcl-2 и bax определяет чувствительность клеток к апоптотическим факторам и является "молекулярным переключателем", который определяет, будет ли происходить рост или атрофия ткани.

3. c-myc онкоген, белковый продукт которого может стимулировать или апоптоз, или рост клеток (при наличии других сигналов выживания, например, bcl-2);

4. ген р53, который в норме активирует апоптоз, но при мутации или отсутствии (что обнаружено в некоторых опухолях) повышает выживание клеток.

Установлено, что р53 необходим для апоптоза при повреждении клетки ионизирующим излучением, однако при апоптозе, который вызван глюкокортикоидами, и при старении он не нужен.

Снижение апоптоза

Продукт р53 гена следит за целостностью генома при митозе. При нарушении целостности генома клетка переключается на апоптоз. Таким образом, недостаток р53 или избыток bcl-2 приводит к накапливанию клеток: эти нарушения наблюдаются в разных опухолях.

Изучение факторов, которые регулируют апоптоз, имеет важное значение в разработке лекарственных препаратов, которые усиливают гибель клеток злокачественных новообразований.

Аутоимунные заболевания могут отображать нарушение в индукции апоптоза лимфоидных клеток, способных реагировать с собственными антигенами.

Например, при системной красной волчанке наблюдается нарушение Fas-рецепторов на клеточной поверхности лимфоцитов, которая приводит к активации апоптоза. Некоторые вирусы повышают свое выживание путем ингибирования апоптоза инфицированных клеток, например, вирус Эпштейна-Барра может влиять на обмен bcl-2.

Ускорение апоптоза

Ускорение апоптоза доказано при синдроме приобретенного иммунодефицита (СПИД), нейротрофических заболеваниях и некоторых заболеваниях крови, при которых наблюдается дефицит любых форменных элементов.

При СПИДе вирус иммунодефицита может активировать CD4 рецептор на неинфицированных Т-лимфоцитах, ускоряя таким образом апоптоз, который приводит к истощению клеток данного типа.

Значение апоптоза в развитии организма и патологических процессах

Апоптоз играет важную роль в развитию млекопитающих и в разнообразных патологических процессах. Функционирование bcl-2 нужно для поддержания жизнеспособности лимфоцитов, меланоцитов, кишечного эпителия и клеток почек во время развития зародыша.

bcl-х необходим для ингибиции смерти клеток в эмбриогенезе, особенно в нервной системе. Вах необходим для апоптоза тимоцита и поддержания жизнеспособности сперматозоидов во время их развития. Р53 - это ген супрессии опухолей, потому в эмбриогенезе особенной роли не играет, но обязательно необходим для супрессии опухолевого роста.

Мыши, в которых отсутствовали оба р53 гена, обнаруживали чрезвычайно высокую склонность к развитию злокачественных опухолей в результате полного или частичного нарушения апоптоза предопухолевых клеток. Усилен синтез белка, который кодируется bcl-2 геном, приводит к притеснению апоптоза и, соответственно, развитию опухолей; дан феномен обнаруженный в клетках В-клеточной фолликулярной лимфомы.

При лимфопролиферативных заболеваниях и подобной системной красной волчанке болезни у мышей наблюдается нарушение функции Fas-лиганды или Fas-рецептора. Повышенный синтез Fas-лиганд может предупреждать отторжение трансплантата. Апоптоз является частью патологического процесса при инфицировании клетки аденовирусами, бакуловирусами, ВОЛ и вирусами гриппа.

Ингибиция апоптоза наблюдается при персистировании инфекции, в латентном периоде, а при усиленной репликации аденовирусов, бакуловирусов, возможно, вирусов герпеса, вируса Эпштейна-Барра и ВОЛ наблюдается активация апоптоза, что способствует широкой распространенности вируса. При нейродистрофических заболеваниях отмечается нарушение функции гена (іар-гена), подобного ингибитору апоптоза бакуловирусов.

Признаки общей смерти

Признаками общей смерти является: охлаждение трупа, трупное окоченение, трупное высыхание, перераспределение крови, трупные пятна, распад тканей трупа.

Охлаждение трупа ("algor mortis") возникает в результате прекращения процессов обмена веществ и постепенного выравнивания температуры тела и окружающей среды.

Трупное окоченение ("rigor mortis") характеризуется резким уплотнением соматических мышц в связи с исчезновением из них после смерти АТФ-НОЙ кислоты и накоплением в них молочной кислоты (через 2 - 5 часов после констатации смерти).

Высыхание тела возникает в результате испарения влаги из его поверхности: это касается кожи, глазных яблок, слизистых оболочек.

Перераспределение крови характеризуется накоплением ее в венах, тогда как просвет артерий остается пустым. В венах возможно посмертное свертывание крови.

Трупные пятна возникают в связи с перераспределением крови и представлены в виде трупных гипостазов (появляются через 3 - 6 часов) или трупной имбибиции (появляется значительно позже в результате гемолиза эритроцитов и имбибицией тканей плазмой крови, окрашенной гемоглобином).

Трупный распад обусловлен процессами аутолиза в связи с размножением гнилостных микроорганизмов в кишечнике.

4.Материалы активизации студентов во время изложения лекции:

1.Какие уровни познания больного организма?

2.Какие практические и теоретические задачи патоморфологии?

3.Назовите морфологические структуры клетки.

4.Назовите структурную единицу печени,почки.

5.Объясните строениеи функции сердечно-сосудистой системы.

6.Объясните механизм регулированиясосудисто-тканевого проникновения.

7. Объясните функции хромопротеидов в жизни организма.

8. Объясните функцию липидогенных пигментов.

5.Общее материальное и методическое обеспечение:

-учебное помещение аудитории – Большая и малая анатомические

- оборудование – мультимедиа, макропрепараты, таблицы, экран

- оснащение – мультимедиа

6.Материалы для самоподготовки студентов:

-по теме изложенной лекции

Литература:

Струков А.И., Серов В.В. «Патологическая анатомия», Харьков, «Фалет», 1999г, с.55-126.

Вопросы:

1.Назовите уровни познания больного организма;

2.Какие задачи патоморфологии?

3.Определение дистрофий, классификация;

4.Макро- и микроскопическая характеристика видов белковых и жировых дистрофий;

5.Функциональное значение и последствия паренхиматозных дистрофий;

6.Стадии некротического процесса;

7.Макро- та микроскопические признаки некроза, апоптоза;

8.Общие признаки смерти.

Задание:

1.Знать уровни познания больного организма;

2.Знать методы познания патологических изменений;

3.Знать механизмы развития дистрофий, их виды;

4.Знать макро- та микроскопичесую характеристику дистрофий;

5.Знатб клинико-морфологические проявления некроза, его формы;

6.Знать последствия некроза;

7.Знать классификацию, механизмы развития, признаки общей смерти.

-по теме следующей лекции: «Нарушения крово- и лимфообращения»

Литература:

Струков А.И., Серов В.В. «Патологическая анатомия», Харьков, «Фалет», 1999г, с.55-126.

Серов В.В., Ярыгин Н.Е., Пауков В.С., «Патологическая анатомия. Атлас», 1996

Перечень основных вопросов:

1.Артериальное и венозное полнокровие, их патологическая морфология.

2.Кровотечение, плазморрагия, стаз. Морфология, значение.

3.Тромбоз, механизм развития, морфология, последствия, значение.

4.Эмболия, развитие, значение.

5.Шок, морфологические изменения.

6.Нарушение лмфообращения, морфологические проявления.

7.Нарушение содержания тканевой жидкости.

7. Литература, которая была использована лектором для подготовки лекции:

1. Саркисов Д.С., Пальцев М.А., Хитров Н.И. – «Общая патология человека» «Медицина», 1995г., 608с.

2. Цинзерлинг А.В., Цинзерлинг В.А. – «Патологическая анатомия», Санкт-Петербург, «Сотис», 1995г, 350с.

3. Саркисов Д.С. – «Почерки истории общей патологии», «Медицина», 1998г, 336с.

4. «Общая патология человека. Руководство для врачей», под ред. Саркисова Д.С., Пальцева М.А., Хитрова Н.И., с.253-256, «Медицина», 1997г.

5. Струков А.И., Хмельницкий О.К., Петренко В.П. – «Морфологический эквивалент функции/методологические основы/», «Медицина», 208с., с.8-43.

6. Калитеевский П.Ф. – «Макроскопическая дифференциальная диагностика патологических процессов», «Медицина», 1997г., 400с.

7. Струков А.И., Серов В.В. – «Патологическая анатомия», Харьков, 1999г., 860с., С.90-109

Лекцию составил______________проф.Даниленко А.И.