Общие данные

Все наблюдаемые в организме процессы имеют местом своего развития определенные структуры в виде тех или иных органов, тканей, клеток и межклеточных субстанций. Процессы обмена в этих структурах, составляющие основу жизненных явлений, еще далеко не раскрыты как в физиологическом, биохимическом, так и в морфологическом отношении. Морфологический, в частности и гистохимический, анализ этих процессов особенно труден, поскольку соответствующие методики исследования не всегда позволяют с достаточной достоверностью определить сущность обменных реакций, развивающихся, например, в клеточной протоплазме или в ее органоидах. Бесспорно, что эти реакции и в обычных физиологических условиях являются весьма подвижными; столь же подвижны и сами структуры, как митохондрии, рибосомы, сетчатый аппарат, мицелярный каркас цитоплазмы, т.е. те "сухие точки", которые характеризуют гетерогенность живого вещества и с помощью которых осуществляется адсорбция ферментов, их пространственное разобщение с субстратом. В этих же "сухих точках" имеют место и ферментативные синтетические процессы, процессы внутриклеточного дыхания, витаминный обмен и другие реакции. Те же внутриклеточные ферменты, переходя в гомогенный раствор, осуществляют процессы гидролитические. Морфологическая лабильность структурных элементов клетки обусловлена прежде всего тем, что белково-липоидные комплексы - "витаиды" (В.В. Лепешкина, 1937) обладают свойством легко распадаться на свои компоненты при уменьшении притока энергии; освобождающиеся при этом липоиды становятся видимыми, а свободные белки, будучи в изоэлектрическом состоянии, коагулируют, что также делает их доступными для окрашивания. Все это позволило высказать общее положение, согласно которому внутриклеточные, а вероятно, и неклеточные структуры находятся в состоянии "постоянно угрожаемого равновесия" (Buchner, 1959), нося характер как бы "насильственно" поддерживаемых образований, всегда готовых к тем или иным изменениям в связи с изменением энергетических и физико-химических состояний среды. "Устойчивая неравновесность" (Э. Бауэр) структур отражает единство устойчивости и лабильности биологических явлений, лабильность так называемой нормы и широкий диапазон реагирования, который наряду, казалось бы, с жесткой и однозначной детерминацией структур и функций выдвигает детерминацию вероятностную, т.е. необозримый круг случайностей. Очень вероятно даже, что многие обнаруживаемые под микроскопом структуры фактически являются не структурами, а преходящими проявлениями дисперсных фаз, возникающими ad hoc. Таковы кристаллические двоякопреломляющие структуры в виде волокон и фибрилл, возникающие из мельчайших частиц мицелия, кристаллических самих по себе. Огромное значение получают проблемы физической химии, электролитической диссоциации, закон действия масс, поверхностные явления, осмос и т.п. Многие структуры, например волокнистые, наблюдаемые в патологически измененных тканях, фактически являются вторичными, возникшими в процессе химического или физико-химического переструктурирования первоначальных образований. Таковы превращения коллагеновых волокон в аморфный базофильный коллаген при так называемых коллагенозах, при уремии. Сюда относятся превращения коллагеновых волокон в эластические; (или в эластоид), ретикулиновых, а по некоторым авторам и фибринозных волокон в коллагеновые и т.п. Видное место в преобразованиях, в деформации физиологических структур, например мышечных волокон миокарда, коллагеновых волокон, занимает феномен "перекрестных связей" (cross linking) крупных молекул, например белков, липопротеинов, нуклеиновых кислот, гликогена, в результате чего возникают инертные, балластные продукты. Живая многокомпонентная система элементарных частиц превращается в залежи, в аморфный денатурированный продукт, не подлежащий выделению из организма. Указанный феномен особенно характерен для процессов старения, для гипоксических состояний. Таким образом, возникающие на молекулярном уровне изменения могут находить себе различное морфологическое выражение. Можно, по-видимому, высказать общее положение, что так называемые дистрофические, дегенеративные процессы, наблюдаемые в клетках, в волокнистых структурах, первично возникают как процессы гуморальные. В дальнейшем они находят себе то или иное оформление. Другими словами, к вопросу о сущности дистрофических процессов, по-видимому, правильнее всего подходить, исходя из данных, получаемых на молекулярном уровне. На первом месте здесь стоят вопросы энзимологии, усиление, ослабление или полное выпадение действия тех или иных ферментов, органических, неорганических катализаторов (врожденные и приобретенные энзимопатии). Теоретический анализ основных и наиболее элементарных процессов жизнедеятельности, как-то: возбуждения, реактивности, говорит об общности и единстве этих процессов с обменом веществ и какими-то молекулярными, структурными преобразованиями. Согласно теории паранекроза Насонова и Александрова (1940), предполагается, что всякое возбуждение в известной мере является неполным или обратимым некрозом. Сложность химических комплексов, входящих в состав структурированной коллоидной системы, какой являются протоплазма, ядро и межклеточные вещества, напряженность и лабильность химических, а следовательно, и морфологических структур - все это создает непреодолимые трудности гистофизиологического анализа тканей и органов в отношении прямого ответа на вопрос, какие морфологические изменения клеток и тканей мы должны считать физиологическими и какие - патологическими. Правильное решение этого вопроса следует искать в общем и принципиальном положении, согласно которому все изменения обычных клеточных и неклеточных структур (разжижение, или уплотнение, т.е. желатинизация), если клетки сохраняют свои основные жизненные свойства, следует рассматривать как процессы реактивные, т.е. физиологические, лишь в особых условиях протекающие. Вероятно, благодаря именно этой высокой лабильности основные клеточные структуры получили значение исторически закрепленных образований. Не принесла пока ожидаемых результатов и электронная микроскопия. Некоторые авторы вообще не не усматривают в ней какого-либо "примата" по сравнению с другими методами (Miller, 1958) в ортологии и патологии клетки. Митохондрии являются местом наиболее интенсивного интермедиарного обмена. Они представляют собой как бы клеточный мотор со строго упорядоченной и в то же время лабильной мультиэнзимной системой. Митохондрий поэтому очень много в паренхиматозных клетках. Из синтетических процессов, происходящих в митохондриях, наибольшее значение имеет синтез аденозинтрифосфата, важнейшего энергетического субстрата, единой для всего животного мира "энергетической валюты", аккумулятора и трансформатора энергии. "Без фосфора нет мысли"; "без фосфора нет движения", невозможно ни дыхание, ни брожение. Уже в норме в зависимости от интенсивности окислительных процессов митохондрии имеют разнообразный вид. В патологических условиях они набухают, округляются, расщепляются. Набухание митохондрий рассматривается как прямое следствие гипоксии и как морфологическое выражение недостаточности аденизинтрифосфата. Нарушения тканевого метаболизма в современной патологии принято рассматривать как дегенеративные, или дистрофические, процессы, сочетающиеся с падением жизнедеятельности тканей в том или ином отношении. Принято классифицировать дегенеративные (дистрофические) процессы, исходя из химической характеристики тех веществ, которые обнаруживаются в клетках или межклеточно, например в сосудистой стенке, в строме органа. Если эти вещества имеют белковую природу, говорят о нарушении белкового обмена, о белковом перерождении, если же обнаруживаются жиры, липоиды, говорят о нарушениях жирового обмена, о жировом перерождении, о жировом метаморфозе и т.д. Соответственно говорят о слизистом, гидропическом (водяночном, вакуольном) перерождении, о нарушениях пигментного, солевого, углеводного обменов и т.п. Во всех этих случаях речь идет о тех или иных изменениях обменных и ферментативных процессов в тканях, о физико-химических сдвигах в субстрате. Однако, как выше указывалось, и в норме диапазон изменений - морфологических, физических, химических - свойств клеток и межклеточных субстанций довольно широк. В патологических условиях эти изменения принимают еще более выраженный характер, оставаясь тем не менее по существу теми же реакциями живых систем на те или иные уклонения во внутренней среде организма. Другими словами, в так называемых дегенеративных, или дистрофических, процессах, выражающихся то в переходе диспергированных мелких частиц белка в крупные его коагуляты (белковое перерождение), то в появлении свободных жиролипоидных, водянистых капель (жировое, гидропическое перерождение), мы должны видеть прежде всего своеобразные и в то же время стереотипные проявления жизнедеятельности, а не просто расстройства последней или расстройства питания, как это отражено в термине "дистрофические" процессы. В то же время, как и при других процессах реактивной природы на известной их высоте, указанные выше изменения, оказываясь необратимыми, заканчиваются распадом соответствующих структур, т.е. дегенеративные процессы переходят в некробиотические. Такие переходы, однако, также не являются чем-то чисто патологическим. Физиологическая секреция слизи, молока, кишечных ферментов и т.п. подразумевает наличие дегенеративных и некробиотических процессов со стороны эпителия соответствующих органов; вне этих процессов такая "голокриновая" секреция, тем более усиленная, часто немыслима. Физиологическая регенерация элементов крови, покровного эпителия кожи (ороговение), инволюционные процессы в онтогенезе также подразумевают наличие регрессивных изменений как закономерного этапа клеточного развития. Так, в норме, в рефлексогенных зонах, по ходу нервных стволов всегда можно обнаружить неравномерную импрегнацию, изменчивость калибра нервных волокон, "натеки" нейроплазмы, очаги демиелинизации, изъеденность контуров осевых цилиндров, гомогенизацию концевых колечек, бляшек. Речь идет о процессах самообновления, подразумевающих непрерывное исчезновение старых структур и возникновение новых того же типа. Или, выражаясь словами Charcot (1874): "работа наших органов даже в нормальной жизни не совершается без каких-то материальных изменений, без деструкции, без коррелятивной репарации". Итак, дегенеративные (дистрофические и некробиотические) процессы, будучи формально, с позиций "клеточной патологии", процессами регрессивными, в принципе, т.е. с позиций общебиологических, предусматривающих физиологические акты целостного организма, являются процессами обменными, энергетическими, биологически целесообразными, приспособительными. Методы изучения тканевого метаболизма разнообразны. Здесь скрещиваются интересы гисто- и цитохимии с интересами гуморальной функциональной патологии, а также общей морфологии клеток и тканей, не говоря об огромном значении клинических наблюдений. Следует особенно учесть, что болезни обмена, наблюдаемые у человека, являются фактически болезнями только человека. Многие из этих болезней являются наследственными (В. П. Эфроимсон, 1963).

ЛИТЕРАТУРА

Коштоянц X. С. Белковые тела, обмен вещества нервная регуляция. Изд.АН СССР, 1951. Насонов Д. Н. и С. Н. Александров. Реакция живого вещества на внешние воздействия. М. - Л., 1940. Энгельгардт В.А. Вопр. философии, 1960, 7. Эф роим-с он В. П. Арх. патол., 1963, 1. А 1 t m a n n H. Klin. Woch., 1955, 33, 306 (нормальная и патолог, цитология). Cameron G. Pathol. of the cell., 1952, Ch. 20 a 21 (библиография). La tterer E. Verh. d. deutsch. path. Gesellsch., 1938, 12 (нарушения обмена). Milleг F., Orthologie u. Pathologie d. Zelle im Elektronenmikr. Bild. Verh. d. dtsch. Gesellsch. f. Pathol. Tag. 42, 1958, Stuttgart, 1958.

Белковый обмен

Белки являются первоосновой жизненных процессов. Это сложные макромолекулы, построенные из целого ряда аминокислот, образующих полипептидные цепочки. Численно важнейшими аминокислотами являются глицин, аланин, тирозин, триптофан. Жизненное значение белков, входящих в их состав групп аминокислот вытекает из основных положений современной физиологической химии, выдвинувшей тезис о "функциональных белках". Речь идет о таких структурах и свойствах белковых тел, которые обеспечивают ход тех или иных специализированных физиологических реакций (А.Я. Данилевский 1838-1923; В.А. Энгельгардт, 1960; X.С. Коштоянц, 1951). К таким специализированным телам относятся: актомиозин, играющий основную роль при мышечном сокращении и расслаблении; фибриноген, обеспечивающий процесс свертывания крови: дисульфидные и сульфгидрильные группы, т.е. серусодержащие аминокислоты (цистин, цистеин), имеющие, по-видимому, решающее значение в проявлениях нервнорефлекторной раздражимости, в общей реактивности, в создании высоких потенциалов регенерации тканей, и т.д. Сам процесс возбуждения неотделим от процессов обмена, особенно белка. Общность и единство возбуждения и обмена отражены в учении М. Попова, в теории паранекроза Д.Н. Насонова и С.Н. Александрова (1940). X.С. Коштоянц (1951) усматривает в возбуждении демаскировку химически активных сульфгидрильных групп белковой молекулы, т.е. реактивность биохимического субстрата. Как целые белки (простые, сложные), так и многие составляющие их аминокислоты могут быть определены гистохимическими и физическими методами (например, тирозин, триптофан, гистидин, аргинин, цистин, цистеин и др.). Метод хроматографии (на бумаге) позволяет определить количественный и качественный состав белков. Электронномикроскопически белок выглядит в цитоплазме то как мельчайшие сферические образования, то как "эндоплазматический ретикулум". Синтез белков в организме является специфически направленным не только в видовом, индивидуальном, но и в органном отношении. Изотопный метод позволяет определить скорость самообновления бэлков, находящихся, следовательно, в динамическом равновесии. Средняя продолжительность жизни общего белка тела у человека не превышает 80 дней; у крыс она в 5 раз меньше. В разных органах указанные сроки резко колеблются, что связано с особенностями происходящего в них обмена. Наибольшими они являются в печени, почках, кишечнике, костном мозгу, наименьшими - в коже и в мускулатуре. Белки коллагена, особенно у пожилых людей, практически неподвижны (Lang, 1952). Инертным является также актомиозин. Печень является важнейшим местом образования белков, особенно альбумина и фибриногена. Образование глобулинов связывается с лимфоретикулярной тканью, с гистиоцитами и макрофагами. В образовании гамма-глобулина (и антител) большую роль играют плазматические клетки и лимфоциты. Изменения белкового обмена в патологических условиях идут в направлении изменения состояния клеточного белка (соотношение кислых и основных белков, сульфатированных групп), содержания нуклеопротеидов, изменений белков крови, образования белков и процессов их резорбции. Практически изменения сводятся то к белковой инфильтрации, то к депонированию белков, то к их денатурации или к распаду, например, сложных липопротеиновых комплексов. Изменения ферментативных, ионных процессов, водного, солевого обмена сопровождают эти явления. Особенно большое значение имеют инфильтративные процессы и денатурация. В качестве первых можно указать на увеличение синтеза белка в тигроиде ганглиозных клеток, на резкое увеличение белков в печени при отравлении дифтерийным токсином. Денатурация сопровождается изменением формы белковой молекулы, например превращением глобулярной формы в вытянутую. О денатурации белка говорит его капельное отмешивание, кристаллизация. При опухолях типа плазмоцитом и миелом появляется белок, богатый ароматическими аминокислотами. Этот белок накапливается в почечных канальцах, закупоривая их. При нагревании до 50-60° белок выпадает в осадок, при дальнейшем нагревании растворяется и вновь выпадает при охлаждении (Bence-Jones). Те же опухоли часто сопровождаются гиперглобулинемией и амилоидозом (см. ниже).