Субклеточные изменения при повреждении клеток

Лизосомы содержат различные гидролитические фермен­ты — кислую фосфатазу, глюкуронидазу, сульфатазу, рибонуклеазу, коллагеназу и др. Эти ферменты синтезируются в грану­лярной (шероховатой) эндоплазматической сети и затем "упако­вываются" в пластинчатом комплексе (аппарат Гольджи). На этой стадии их называют первичными лизосомами; они сливают­ся с окруженными мембраной вакуолями, которые содержат про­дукты переваривания, и образуют фаголизосомы. Лизосомы уча­ствуют в утилизации фагоцитированного материала посредством гетеро- и аутофагии.

Гетерофагия — феномен, посредством которого мате­риал извне захватывается клеткой с помощью эндоцитоза. По­глощение частиц называется фагоцитозом, а растворенных мел­ких макромолекул — пиноцитозом. Гетерофагия характерна для фагоцитирующих клеток, таких как нейтрофилы и макрофаги. В качестве примеров гетерофагоцитоза можно привести поглоще­ние бактерий нейтрофильными лейкоцитами и удаление апоптозных клеток и телец макрофагами. Слияние фагоцитозной ва­куоли с лизосомой заканчивается растворением захваченного ма­териала.

Аутофагия характеризуется тем, что при ней внутрикле­точные органеллы и порции цитозоля вначале отделяются от ци­топлазмы в аутофагические вакуоли, образованные из свобод­ных от рибосом мембран гранулярной эндоплазматической сети, которые затем сливаются с первичными лизосомами или элемен­тами пластинчатого комплекса, образуя аутофаголизосому. Ау­тофагия — распространенный феномен, направленный на удале­ние разрушенных органелл поврежденной клетки. Он особенно выражен в клетках, атрофирующихся в результате недостаточ­ного питания или гормональной инволюции.

Ферменты лизосом способны разрушать большинство белков и углеводов, но некоторые липиды все равно остаются непереваренными. Лизосомы с непереваренными остатками встречаются в клетках в виде остаточных телец. Например, гранулы пигмента липофусцина представляют собой непереваренный ма­териал, который образовался после внутриклеточного СПОЛ. Некоторые нерастворимые пигменты, такие как частицы угля, попадающие из атмосферы, или пигмент, вводимый при татуи­ровке, могут находиться в фаголизосомах макрофагов десятиле­тиями.

В лизосомах накапливаются также вещества, которые клетки не могут адекватно метаболизировать. При врожденных лизосомных болезнях накопления, для которых характерен дефицит ферментов, разрушающих различные макромолекулы, происхо­дит ненормальное накопление этих веществ в лизосомах клеток всего тела, особенно в нейронах, приводя к тяжелым аномалиям.

Дисфункция митохондрий играет важную роль при остром повреждении клетки. Различные изменения количе­ства, размеров и формы митохондрий отмечаются в патологиче­ских условиях. Например, при гипертрофии и атрофии наблюда­ется соответственно увеличение и уменьшение количества мито­хондрий в клетках. Митохондрии могут быть очень крупными и принимать различную форму (мегамитохондрии), например, в случае алкогольной болезни печени. При некоторых врожден­ных метаболических заболеваниях скелетных мышц — митохондриальных миопатиях — дефекты метаболизма митохондрий сочетаются с увеличением их количества, причем митохондрии ча­сто бывают необычно крупными, имеют аномальные кристы и содержат кристаллоиды. Кроме того, некоторые опухоли (слюн­ных желез, щитовидной и околощитовидных желез, почки) со­стоят из клеток с множеством вытянутых митохондрий.

Аномалии цитоскелета встречаются при различ­ных патологических состояниях. Эти аномалии делятся на дефе­кты функций клетки (локомоторная и движение внутриклеточ­ных органелл) и накопление фибриллярного материала внутри клетки.

Функционирующие миофиламенты и микротрубочки необхо­димы для различных стадий миграции лейкоцитов и фагоцитоза. Поэтому именно недостаточностью цитоскелета обусловлены некоторые дефекты движения лейкоцитов в ответ на поврежда­ющие стимулы или неспособность таких клеток осуществлять адекватный фагоцитоз. Например, дефект полимеризации мик­ротрубочек при синдроме Чедиака — Хигаси вызывает замед­ленное слияние лизосом с фагосомами в лейкоцитах, нарушая та­ким образом фагоцитоз бактерий; в цитоплазме лейкоцитов поя­вляются крупные аномальные лизосомы. Некоторые лекарст­венные препараты, такие как цитохалазин В, тормозят функцию миофиламентов и таким образом нарушают фагоцитоз. Дефек­ты в организации микротрубочек могут тормозить подвижность сперматозоидов, вызывая стерильность у мужчин, а также приво­дить к неподвижности ресничек дыхательного эпителия, что пре­пятствует очищению дыхательных путей от бактерий и способст­вует развитию бронхоэктазов.

При некоторых типах повреждений клеток наблюдается на­копление промежуточных филаментов. Например, тельца Маллори, или алкогольный гиалин, представляют собой эозинофильные интрацитоплазматические включения в клетках печени, ко­торые характерны для алкогольной болезни. Эти включения со­стоят главным образом из промежуточных филаментов. Нейрофибриллярные включения в мозге при болезни Альцгеймера со­держат белки и нейрофиламенты из микротрубочек и отражают повреждение цитоскелета нейронов.