пат

Плазматическая мембрана

Плазматической мембране свойственны различные функции, из которых основные — информационная, транспортно-обменная, защитная и контактная. Информационная функция обеспечивается рецепторами мембраны, транспортно-обменная и защитная — самой мембраной, контактная — клеточными стыками.

Клеточная рецепция и патология клетки

Плазмолемма (ее гликокаликс) содержит сложные структуры — рецепторы, воспринимающие различные раздражения («сигналы») внешней среды. Они специализированы для восприятия «сигналов» гормонов, многих биологически активных веществ, антигенов, иммуноглобулинов и их фрагментов, компонентов комплемента и т. д. Рецепторы представлены обычно гликопротеидами, они способны свободно перемещаться как по поверхности клеточной мембраны, так и внутри ее — так называемая латеральная диффузия рецепторов. Поэтому рецепторы можно рассматривать как своеобразные многокомпонентные мембранные комплексы.

Механизм реализации рецепторного сигнала довольно универсален, так как рецепторы связаны с аденилатциклазой. Эта связь представлена трехком-понентной системой [Авцын А. П., Шахламов В. А., 1979]: рецептор на внешней поверхности мембраны, трансдуктор (фосфолипиды) и катализатор на внутрен-

ней поверхности мембраны (аденилатциклаза). Аденилатциклаза катализирует внутриклеточное превращение АТФ в АМФ, который в отношении стимуляции клеточных ферментов универсален. Считают, что изменения в любом компоненте рецептора (надмембранном, внутримембранном или подмембранном) должны привести к молекулярным изменениям клеток. Таким образом, основное значение в нарушении рецепторной информации придается разобщению звеньев рецепторного комплекса.

Ряд болезней связан с отсутствием или блокадой рецепторов клетки. Так, отсутствие апо- и В, Е-рецепторов у паренхиматозных и мезенхимальных клеток ведет к развитию гомозиготной гиперлипопротеинемии Па типа, известной также как семейная эссенциальная гиперхолестеринемия. Пересадка печени с сохранными апо-В, Е-рецепторами при гомозиготной гиперлипопротеинемии снижает уровень холестерина крови до нормы, ведет к исчезновению проявлений атеросклероза и коронарной болезни. С врожденным дефектом рецепторов к Fc-фрагментам иммуноглобулинов у мезангиоцитов связывают идиопатиче-скую мембранозную нефропатию.

Блокаду рецепторов клетки нередко вызывают аутоантитела. Возникает одна из разновидностей цитотоксических реакций (реакции инактивации и нейтрализации), проявляющаяся антительными болезнями рецепторов. Среди них миастения, в развитии которой участвуют антитела к ацетилхолиновым рецепторам нервно-мышечной пластинки, а также инсулинрезистентный сахарный диабет, при котором антитела против клеточных рецепторов к инсулину блокируют эти рецепторы и не позволяют клетке отвечать на инсулиновый сигнал.

Нарушение проницаемости плазматической мембраны и состояние клетки

Существует два принципиально различных механизма проникновения взвешенных частиц в клетку через плазмолемму: микропиноцитоз (образование микропиноцитозных везикул) и диффузия. При воздействии на клетку факторов, нарушающих проницаемость плазмолеммы, может преобладать один из этих механизмов.

Изменения плазмолеммы при нарушении ее проницаемости. Характерными ультраструктурными проявлениями нарушенной проницаемости плазматической мембраны являются [Авцын А. П., Шахламов В. А., 1979]: усиленное везикуло-образование; увеличение поверхности плазмолеммы за счет мембран микропиноцитозных везикул; образование цитоплазматических отростков и инвагинаций плазмолеммы; микроклазматоз и клазматоз; утолщение плазмолеммы; образование «крупных» микропор; «бреши» в плазмолемме; «штопка» локально разрушенной плазмолеммы; образование миелиноподобных структур.

Усиленное везикулообразование (усиленный эндоцитоз), как правило, отражает повышение проницаемости цитолеммы и приводит к дефициту ее поверхности («минус-мембрана»).

Увеличение поверхности плазмолеммы за счет мембран микропиноцитозных пузырьков является признаком резкого набухания клетки. Общая площадь плазмолеммы, испытывающей предельное натяжение, при этом увеличивается («плюс-мембрана»). В результате срыва такой адаптации цитолеммы к нарастающему отеку клетки возникает ее гибель.

Образование цитоплазматических отростков и инвагинаций плазмолеммы встречается при воздействии на клетку самых различных патогенных факторов и свидетельствует об активности цитоплазматической мембраны.

Микроклазмацитоз и клазмацитоз — отделение части цитоплазмы наружу, которая затем распадается и нередко реутилизируется в межклеточной среде. Механизм его сводится к образованию цитоплазматических ограниченных

мембраной выростов, что ведет к отрыву части цитоплазмы от клетки. К усилению микроклазмацитоза и клазмацитоза ведут различные воздействия на клетку (антигены, иммунные комплексы, гипоксия).

Утолщение плазмолвммы возникает по ряду причин и может влиять на мембранную проницаемость. Одной из причин является уменьшение ионов кальция во внеклеточной жидкости, при этом изменяется проницаемость мембраны для ионов натрия и калия, в клетке накапливается жидкость. Другой причиной может быть удаление фосфолипидов из мембраны воздействием фосфолипаз.

Образование «крупных» микропор в цитоплазматической мембране связано с нарушением обменной диффузии в клетке. В нормально функционирующей клетке, т. е. при нормально протекающей обменной диффузии (ионы калия и натрия, анионы хлора и др.), микропоры не превышают 0,4—0,6 нм; при нарушении обменной диффузии они могут достигать 9 нм. Появление «крупных» микропор ведет к изоосмотическому набуханию клетки, перерастяжению, а в дальнейшем и к разрыву клеточных мембран.

«Бреши» в плазмолемме (локальные разрушения мембраны), размеры которых могут достигать 1 мкм, связаны с лизисом мембраны, который может быть вызван самыми разными агентами. «Бреши» в мембране, независимо от того, «сквозные» они или «поверхностные», ведут к осмотическому набуханию клетки и ее гибели.

«Штопка» локально разрушенной плазмолеммы осуществляется с помощью мембран мелких везикул, которые сосредоточиваются в месте повреждения.

Своеобразным изменением плазмолеммы, встречающимся не только при нарушении ее проницаемости, является образование миелиноподобных структур (рис. 24). Эти структуры появляются в связи с перекисным окислением липи-дов мембран, усиливающимся под воздействием разных агентов. Высвобождающиеся из разрушающихся при перекисном окислении мембран фосфолипиды (дезагрегация и реагрегация мембраны) образуют сложные миелиноподобные структуры. Подобные структуры появляются и при скручивании удлиненных цитоплазматических отростков.

Изменения клетки при повреждении плазмолеммы. Повреждение плазмолеммы ведет к утрате так называемого активного мембранного транспорта: концентрации интра- и экстрацеллюлярного натрия и калия выравниваются, внутрь клетки проникают низкомолекулярные анионы, а затем и катионы, повышается внутриклеточное осмотическое давление. Таким образом, резко нарушается мембранный водно-электролитный транспорт, следствием чего становятся нйбухание и отек клетки. Нарушение активного мембранного транспорта может приводить также к избирательному поступлению в клетку определенных продуктов обмена (белки, липиды, углеводы, пигменты) и накоплению их после истощения ферментных систем, метаболизирующих эти продукты. Так развиваются клеточные дистрофии инфильтрационного генеза (жировая дистрофия гепатоцитов при гиперлипидемиях; гиалиново-капельная дистрофия нефроцитов при нефротическом синдроме). При резком повреждении плазмолеммы и поступлении в клетку ряда токсических или биологически активных веществ возможна деструкция структурных комплексов клетки с высвобождением составляющих их химических веществ (белки, липиды и т. д.), что ведет к их накоплению. Возникают клеточные дистрофии декомпозиционного генеза (жировая дистрофия миокарда при дифтерии, гидропическая дистрофия гепатоцитов при вирусном гепатите). Следует заметить, что инфильтрационный механизм развития дистрофии может сменяться декомпозиционным и наоборот. В ряде случаев повреждения плазмолеммы позволяют проникнуть в клетку веществам, способным извратить синтез того или иного продукта. Тогда возни-

Рис. 24. Миелиноподобные структуры под плазматической мембраной мышечного волокна при ишемии. X 22 500.

кают клеточные дистрофии извращенного синтеза (синтез алкогольного гиалина гепатоцитом под воздействием этанола). Финалом тяжелого повреждения плазмолеммы является гибель клетки — ее некроз (см. Дистрофия, Некроз).

ПАТОЛОГИЯ КЛЕТОЧНЫХ СТЫКОВ

В тканях человека клеточные стыки ответственны за три главные функции: межклеточную адгезию, «тесное общение» клеток и герметизацию слоя эпителиальных клеток.

Межклеточную адгезию как чисто механическую функцию ранее связывали в первую очередь с десмосомами. В настоящее время установлено, что в межклеточной адгезии участвуют все типы клеточных стыков.

Медиаторами «тесного общения» (или сопряжения) клеток считают щеле-видные стыки, которые обеспечивают прямое сообщение между клетками, перенос ионов и малых молекул без потери их во внеклеточное пространство. Это способствует регуляции метаболических процессов в клетках и их диф-ференцировке.

Герметизация клеток эпителиального пласта обеспечивается плотными стыками, степень ее коррелирует с количеством стыков и внутримембранных тяжей. Плотные стыки отвечают за поддержание осмотических и электрохимических градиентов эпителиального пласта и отчасти за состояние внеклеточных структур, окружающих этот пласт.

Изменение межклеточной адгезии. Показано, что степень межклеточной адгезии ослабевает при опухолевом росте, причем уже на ранних стадиях онко-генеза. Количество и распределение клеточных стыков на поверхности опухолевых клеток могут быть одним из критериев характеристики роста опухоли.

Изменение «тесного общения» клеток. Как уже говорилось, «тесное общение» клеток предопределяет их непосредственный контакт для обмена информационными молекулами и обычно осуществляется с помощью щелевидных

Рис. 25. Расхождение десмосомальных контактов между гепатоцитами (показано стрелками) вблизи желчного канальца при первичном билиарном циррозе. X 23 500.

стыков, гидрофильные каналы которых пропускают ионы и молекулы с молекулярной массой до 1000. Считают, что дефекты «тесного общения» клеток могут играть важную роль в развитии и поведении опухолей.

Нарушения межмембранных связей клеток тканевых барьеров. Плотные стыки являются структурной основой таких тканевых барьеров, как кровь — мозг, кровь — легкие, кровь — желчь, кровь — почки. Поэтому эти стыки находятся, как правило, в эпителии. Они предотвращают «произвольный обмен» белками и другими макромолекулами между клеточными «партнерами» барьеров. Наиболее частым следствием повреждения тканевых барьеров является увеличение проницаемости плотных стыков клеток (рис. 25), что ведет к «трансэпителиальной протечке» (например, при повышении внутрисосудистого гидростатического давления, мозговой коме, холестазе, шоке, нефротическом синдроме).

Структурные изменения клеточных стыков. Эти изменения касаются прежде всего десмосом. Псевдодесмосомы («несовершенные» десмосомы) с хорошо развитой пластинкой лишь у одной клетки могут возникать в результате разрыва дефектных стыков, неполной сборки стыка, диссоциации клеток. Б основе асимметричных десмосом с недоразвитой пластинкой у одной из клеток лежат, вероятно, те же механизмы. К структурным изменениям клеточных стыков следует отнести и нарушения их топографии, т. е. появление их на поверхности клеток, где они в обычных условиях жизнедеятельности клеток не встречаются.

Изменения структуры десмосом, как и других типов клеточных стыков, находят при метаплазии, дисплазии, опухолевом росте, в эмбриональных тканях (асимметричные десмосомы); они найдены при таких заболеваниях, как ревматоидный артрит, псориаз.

В заключение следует сказать, что патология клетки как интегративное понятие является необходимой базой общей патологии человека.

ДИСТРОФИЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Дистрофия (от греч. dys — нарушение и trophe — питаю) — сложный патологический процесс, в основе которого лежит нарушение тканевого (клеточного) метаболизма, ведущее к структурным изменениям. Поэтому дистрофии рассматриваются как один из видов повреждения.

Под трофикой понимают совокупность механизмов, определяющих метаболизм и структурную организацию ткани (клетки), которые необходимы для отправления специализированной функции. Среди этих механизмов выделяют клеточные и внеклеточные (рис. 26). Клеточные механизмы обеспечиваются структурной организацией клетки и ее ауторегуляцией. Это значит, что трофика клетки в значительной мере является свойством самой клетки как сложной саморегулирующейся системы. Жизнедеятельность клетки обеспечивается «окружающей средой» и регулируется с помощью ряда систем организма. Поэтому внеклеточные механизмы трофики располагают транспортными (кровь, лимфа, микроциркуляторное русло) и интегративными (нейро-эндокринные, неирогуморальные) системами ее регуляции. Из сказанного следует, что непосредственной причиной развития дистрофий могут служить нарушения как клеточных, так и внеклеточных механизмов, обеспечивающих трофику.

Расстройства ауторегуляции клетки могут быть вызваны различными факторами (гиперфункция, токсические вещества, радиация, наследственная недостаточность или отсутствие фермента и т. д.). Большую роль придают полому генов — рецепторов, осуществляющих «координированное торможение» функций различных ультраструктур. Нарушение ауторегуляции клетки ведет к энергетическому ее дефициту и к нарушению ферментативных процессов в клетке. Ферментопатия, или энзимопатия (приобретенная или наследственная), становится основным патогенетическим звеном и выражением дистрофии при нарушениях клеточных механизмов трофики.
Нарушения функции транспортных систем, обеспечивающих метаболизм и структурную сохранность тканей (клеток), вызывают гипоксию, которая является ведущей в патогенезе дисциркуляторных дистрофий.
При расстройствах эндокринной регуляции трофики (тиреотоксикоз, диабет, гиперпаратиреоз и т. д.) можно говорить об эндокринных, а при нарушении нервной регуляции трофики (нарушенная иннервация, опухоль головного мозга и т. д.) —о нервных или церебральных дистрофиях.

Особенности патогенеза внутриутробных дистрофий определяются непосредственной связью их с болезнями матери. В исходе при гибели части зачатка органа или ткани может развиться необратимый порок развития.

При дистрофиях в клетке и. (или) межклеточном веществе накапливаются различные продукты обмена (белки, жиры, углеводы, минералы, вода), которые характеризуются количественными или качественными изменениями в результате нарушения ферментативных процессов.

Морфогенез. Среди механизмов, ведущих к развитию характерных для дистрофий изменений, различают инфильтрацию, декомпозицию (фанероз), извращенный синтез и трансформацию.

Инфильтрация — избыточное проникновение продуктов обмена из крови и лимфы в клетки или межклеточное вещество с последующим их накоплением в связи с недостаточностью ферментных систем, метаболизирующих эти продукты. Таковы, например, инфильтрация грубодисперсным белком эпителия проксимальных канальцев почек при нефротическом синдроме, инфильтрация

Рис. 26. Механизмы регуляции трофики (по М. Г. Балш).

холестерином и липопротеидами интимы аорты и крупных артерий при атеросклерозе.

Декомпозиция (фанероз) — распад ультраструктур клеток и межклеточного вещества, ведущий к нарушению тканевого (клеточного) метаболизма и накоплению продуктов нарушенного обмена в ткани (клетке). Таковы жировая дистрофия кардиомиоцитов при дифтерийной интоксикации, фибриноидное набухание соединительной ткани при ревматических болезнях.

Извращенный синтез — это синтез в клетках или в тканях веществ, не встречающихся в них в норме. К ним относятся: синтез аномального белка амилоида в клетке и аномальных белково-полисахаридных комплексов амилоида в межклеточном веществе; синтез белка алкогольного гиалина гепатоци-том; синтез гликогена в эпителии узкого сегмента нефрона при сахарном диабете.

Трансформация — образование продуктов одного вида обмена из общих исходных продуктов, которые идут на построение белков, жиров и углеводов. Такова, например, трансформация компонентов жиров и углеводов в белки, усиленная полимеризация глюкозы в гликоген и др.

Инфильтрация и декомпозиция — ведущие морфогенетические механизмы дистрофий — часто являются последовательными стадиями в их развитии. Однако в некоторых органах и тканях в связи со структурно-функциональными их особенностями преобладает какой-либо один из морфогенетических механизмов (инфильтрация — в эпителии почечных канальцев, декомпозиция — в клетках миокарда), что позволяет говорить об ортологии (от греч. orthos — прямой, типичный) дистрофий.

Морфологическая специфика. При изучении дистрофий на разных уровнях — ультраструктурном, клеточном, тканевом, органном — морфологическая

специфика проявляется неоднозначно. Ультраструктурная морфология дистрофий обычно не имеет какой-либо специфики. Она отражает не только повреждение органелл, но и их репарацию (внутриклеточная регенерация). Вместе с тем возможность выявления в органеллах ряда продуктов обмена (липиды, гликоген, ферритин) позволяет говорить об ультраструктурных изменениях, характерных для того или иного вида дистрофий.

Характерная морфология дистрофий выявляется, как правило, на тканевом и клеточном уровнях, причем для доказательства связи дистрофии с нарушениями того или иного вида обмена требуется применение гистохимических методов. Без установления качества продукта нарушенного обмена нельзя верифицировать тканевую дистрофию, т. е. отнести ее к белковым, жировым, углеводным или другим дистрофиям. Изменения органа при дистрофии (размер, цвет, консистенция, структура на разрезе) в одних случаях представлены исключительно ярко, в других — отсутствуют, и лишь микроскопическое исследование позволяет выявить их специфичность. В ряде случаев можно говорить о системном характере изменений при дистрофии (системный гемосидероз, системный мезенхимальный амилоидоз, системный липоидоз).

В классификации дистрофий придерживаются нескольких принципов. Выделяют дистрофии:

I. В зависимости от преобладания морфологических изменений в специа лизированных элементах паренхимы или строме и сосудах: 1) паренхиматоз ные; 2) стромально-сосудистые; 3) смешанные.

II. По преобладанию нарушений того или иного вида обмена: 1) белковые; 2) жировые; 3) углеводные; 4) минеральные.

В зависимости от влияния генетических факторов: 1) приобретенные; 2) наследственные.
По распространенности процесса: 1) общие; 2) местные.

Содержание