Плазматична мембрана (плазмолема).

Основним структурним компонентом поверхневого апарату є плазматична мембрана (плазмолема), або зовнішня клітинна мем­брана. Вона найбільш стійка і є універсальною для всіх клітин. Осно­ву її складає ліпопротеїновий комплекс. Кількість білків, ліпідів і вуглеводів може варіювати: ліпідів 35-40%, білків 55-60%, вуглеводів 5-10%. Плазматична мембрана має рідинно-мозаїчний принцип будови, тобто фосфоліпіди утворюють суцільний подвійний шар, в який частково або повністю занурюються молекули білків. Існує три різновиди білків: інтегральні, напівінтегральні і периферичні.

Периферичні білки розміщуються на поверхні біліпідного шару, зв'язані з полярними головками ліпідних молекул електростатични­ми зв'язками і не утворюють суцільного шару. Ці білки зв'язують мембрану з її надмембранним шаром або субмембранними система­ми поверхневого апарату клітини. Глобули інтегральних білків пронизують всю товщину мембрани, їх гідрофобна частина занурена в гідрофільну частину ліпідної фази.

У напівінтегральних білків гідрофобні амінокислоти згруповані на одному з полюсів глобули, і, відповідно, глобули занурені в мем­брану лише наполовину, виступаючи на зовні з однієї (зовнішньої чи внутрішньої) поверхні мембрани.

Залежно від функції, яку вони виконують, розрізняють білки-ферменти, білки-рецептори, транспортні та структурні білки.

До складу мембранних ліпідів входять фосфоліпіди та гліколіпіди. Серед ліпідів виділяють дві групи: структурні і регуляторні. Останні присутні в менших кількостях. Вони або регулюють рівень густини мембрани (завдяки холестерину), або беруть участь у реалізації окремих специфічних функцій інтегральних білків шляхом складної структурної взаємодії між білковими молекулами. Основ­ними властивостями структурних ліпідів є вертикальне переміщення, коли молекули двох моношарів міняються місцями ("фліп-флоп"), але воно виникає значно рідше і набагато складніше, ніж латеральне зміщення.

Морфологічною основою регуляції проникливості мембран для іонів є наявність у них особливих каналів, що мають високу специ­фічність до іонів кальцію, натрію, калію та хлору.

Основною функцією плазматичної мембрани є транспорт речовин представлений у вигляді:

а) дифузії (пасивний транспорт);

б) полегшеної дифузії;

в) активного транспорту речовин через мембрану проти граді­єнту концентрації з використанням енергії за рахунок розщеплення АТФ.

Проникнення макромолекул біополімерів відбувається, голов­ним чином, за рахунок ендоцитозу. Транспорт речовин за допомогою мембран поділяється на ендоцитоз (всередину клітини) і екзоцитоз (назовні її).

Існує три різновиди ендоцитозу:

- фагоцитоз (часточки більше 1 нм);

- макропіноцитоз (часточки приблизно 0,2 — 0,3 нм);

- мікропіноцитоз (в основному рідина).

Суть процесу ендоцитозу полягає в тому, що при контакті часточок з клітиною, вони поглинаються мембраною, зутворенням ендоцитозного міхурця. Він відшнуровується від плазматичної мем­брани і надходить всередину клітини, де зливається з лізосомою, яка виділяє гідролітичні ферменти. У цих процесах беруть участь усі три компоненти поверхневого апарату клітини.

Реакції фагоцитозу і піноцитозу можуть виступати показниками цитофізіологічної активності клітини в умовах патології, а також використовуватися як діагностичні критерії активності патологічного процесу в клінічній патоморфології. Такими є сидерофаги ("клітини серцевих вад"), зернисті кулі, ксантомні клітини, клітини Вірхова, клітини Мікуліча та ін. Внаслідок активної резорбції метаболітів у клітині нагромаджуються субстрати, які важко піддаються утилізації, що призводить до розвитку дистрофії клітини.

Порушення структури мембран умовно можна поділити на: транспортні, функціонально-метаболічні та структурні.

Порушення транспортних функцій і, насамперед, збільшення проникливості мембран - універсальна ознака пошкодження клітини. У людини порушення транспортних функцій зумовлює більше двадцяти так званих "транспортних" хвороб (ниркова глікозурія, цистинурія, порушення всмоктування глюкози, вітаміну В₁₂, спадковий сфероцитоз та ін.). Серед функціонально-метаболічних процесів клітинних мембран центральними єзміни проце­сів біосинтезу, а також різні відхилення в енергозабезпеченні живих систем. Структурні пошкодження мембрани головним чином пов'язані зі змінами її конфігурації (мал.6). Останні можуть бути зумовлені змінами ригідності в деяких її ділянках, що в свою чергу залежить від вмісту в мембрані холестерину.

Мал. 6. Зміни конфігурації плазмолеми клітин

А. Збільшення кількості мікровиростів плазматичної мембрани ендоте-

ліоцита кровоносного капіляра міокарда при набутій ваді серця (стеноз

лівого атріо-вентикулярного отвору).

Б. Мікроклазматозні вирости та локальний лізис плазмолеми в ендо-

теліоциті кровоносного капіляра міокарда при серцевій недостатності.

Електронограма.

Якщо фосфоліпіди перебувають нижче температури їх фазового переходу, то вуглеводні ланцюжки фосфоліпідів будуть відносно ригідними або гелеподібними. При цьому холестерин проявляє "розріджувальну" дію і збільшує текучість мембран. Коли ж фосфоліпіди перебувають вище температури переходу, то текучість мембрани зменшується. Таким чином, холестерин відіграє подвійну роль у різних ділянках однієї й тієї самої мембрани: в одних випадках це утворення кристалічних гелеподібних зон, а в інших — більш рідких, рідко-кристалічних зон, що пригнічує рух відносно ненасичених фосфоліпідів.

Розрізняють такі зміни плазматичних мембран:

1. Надмірне везикулоутворення ("мінус-мембрана") з подаль­шим злиттям дрібних везикул у великі пухирі та порожнини. В деяких випадках при набряку клітини мікровезикули можуть мати переважно крайове розташування на плазмолемі, що єознакою значного набухання клітин і, відповідно, її плазмолеми. При подаль­шому зростанні набряку повністю використовується резерв плазма­тичної мембрани, порушується її цілісність, що закінчується загибел­лю клітини. Необхідно звернути увагу на те, що за допомогою мікропіноцитозних везикул в клітину можуть проникати віруси.

2. Збільшення поверхні плазмолеми за рахунок мембран мікропіноцитозних везикул, що є ознакою різкого набухання клітини. Загальна поверхня плазмолеми натягується і в цілому збільшується ("плюс-мембрана").

3. Утворення мікроклазматозних виростів. Мікроклазматоз та клазматоз є відокремленням частини цитоплазми, оточеної по периметру плазматичною мембраною, з подальшим її розпадом та наступною реутилізацією в позаклітинному середовищі. Посилення цих явищ відбувається під дією різних факторів. Денатуровані ділян­ки цитоплазми, які відокремились від неї в результаті мікроклазматозу, можуть індукувати утворення антитіл, тобто стати аутоантигенами.

4. Формування клітинними мембранами складок, цитоплазма­тичних відростків, інвагінацій та пухирців. Усе це може бути пов'я­зане зі змінами електричних зарядів на клітинній мембрані й зале­жить від її молекулярного складу.

5. Потовщення структурних компонентів мембранного комп­лексу як результат порушення проникливості мембран. Однією з причин цього явища може бути зменшення іонів кальцію в міжклі­тинній рідині, що приводить до зміни в натрій-калієвому обміні, внаслідок чого в клітині накопичується рідина. Другою причиною може бути вивільнення фосфоліпідів зі складу мембрани в результаті дії фосфоліпаз.

6. Утворення в плазмолемі широких мікропор. У нормі ширина мікропор не перевищує 0,4-0,6 нм, при пошкодженнях обмінної дифузії в клітині вони можуть досягати 9 нм, що призводить до ізоосмотичного набухання клітини, її перерозтягування і в подаль­шому — до розриву її мембрани.

7. Локальні пошкодження плазматичної мембрани, розмір яких може досягати 1 мкм. Вони пов'язані як з лізисом мембран, так і з пошкодженням фосфоліпідів у результаті дії фосфоліпаз або значної кількості перекисів ліпідів.

Пошкодження плазмолеми призводить до розладу активного мембранного транспорту: концентрація інтра- та екстрацелюлярного натрію та калію вирівнюється, у клітину проникають низькомолеку­лярні аніони, а потім і катіони, підвищується внутрішньоклітинний осмотичний тиск.

Структурним проявом порушення водно-електролітного обміну є набухання та набряк клітини. Зміни активного мембранного тран­спорту можуть призвести також до вибіркового проникнення в клі­тину деяких продуктів обміну (білків, ліпідів, вуглеводів, пігментів) і накопичення їх після виснаження ферментних систем, які метаболізують ці продукти. Так розвиваються клітинні дистрофії інфіль­траційного генезу (жирова дистрофія гепатоцитів при гіперліпідеміях; гіаліновокрапельна дистрофія нефроцитів при нефротичному синдромі). При значному пошкодженні плазмолеми і проник­ненні в клітину токсичних або біологічно активних речовин можлива деструкція структурних компонентів клітини з вивільненням хіміч­них речовин, які входять до їх складу (білків, ліпідів та ін.). Це веде до їхнього накопичення в клітині. У цих випадках виникають клітинні дистрофії декомпозиційного генезу (жирова дистрофія міокарда при дифтерії, гідропічна дистрофія гепатоцитів при вірусному гепатиті).

Інфільтраційний механізм при розвитку дистрофії може зміню­ватися декомпозиційним. В окремих випадках при пошкодженні плазмолеми в цитоплазму проникають речовини, які порушують синтез того чи іншого метаболіту, внаслідок чого виникають різні види клітинних дистрофій. При значних пошкодженнях плазмолеми наступає некроз клітини.

Підмембранний компонент є третім структурним компонентом поверхневого мембранного комплексу, який контактує з внутрішньої сторони клітини з плазматичною мембраною (підмембранний, або субмембранний шар). Фактично це периферична спеціалізована частина цитоплазми, в якій сконцентровані ферментативні системи, які забезпечують процеси трансмембранного транспорту і рецепції, а також здійснюють загальні процеси внутрішньоклітинного метабо­лізму. В структурному плані опорно-скорочувальна система субмембранного апарату є спеціалізованою частиною загальної вну­трішньоклітинної опорно-скорочувальної системи цитоплазми ("скелет" клітини) і, в зв'язку з тим, що він представлений мікрофіламентами (фібрилами) та мікротрубочками, патологічні зміни підмембранного шару пов'язані саме з цими структурами.

Мікрофіламенти (лат. microfilamentum) -немембранні органели загального призначення. В деяких спеціалізованих типах клітин вони можуть виконувати роль органел спеціального призна­чення.

Існують три основні типи мікрофіламентів:

1. Актинові мікрофіламенти, що складаються з білка актину, мають діаметр 5-6 нм. Беруть участь у механізмах клітинного скоро­чення і виявляються в різних клітинах організму.

2. Міозинові мікрофіламенти, що складаються з білка міозину, мають діаметр 10 нм і забезпечують процеси скорочення.

3. Проміжні мікрофіламенти, що складаються в різних клітинах зі специфічних білків, мають діаметр 10-15 нм. Так, у клітинах епітелію — це кератин, у клітинах сполучної тканини - виментин, у гладеньких міоцитах травної, дихальної, сечостатевої систем — скелетин і т. ін.

У спеціалізованих клітинах мікрофіламентів багато, вони утворюють пучки складної будови (тоно-, міо-, нейрофібрили) і є органелами спеціального призначення.

Патологія мікрофіламентів досить різноманітна. З їхньою дисфункцією пов'язують, зокрема, деякі види холестазу, а також первинний біліарний цироз печінки. Вважають, що циркуляція жовчі в печінці регулюється мікрофіламентозною системою, оскільки мікрофіламенти у великій кількості оточують жовчні канальці і, прикріплюючись до плазматичної мембрани гепатоцитів, можуть змінювати їхній просвіт. При дії на мікрофіламенти факторів, які пригнічують їхню здатність скорочуватись, відбувається застій жовчі. Різке збільшення мікрофіламентів спостерігається в епітелії жовчних протоків при первинному біліарному цирозі, що може бути причиною порушення кінетики біліарної системи, холестазу і наступного гранульоматозу холангіол, характерного для цього захворювання. Збільшення кількості мікрофіламентів спостерігається в клітинах злоякісних пухлин, особливо в зонах інвазії. Мікрофіламентозна активність характерна також для ряду репаративних процесів, наприклад, при загоюванні ран. Пошкодження мікрофіламентів у кардіоміоцитах та гладких міоцитах призводить до змін контрактильних властивостей цих клітин.

З патологією проміжних філаментів, переважно їх акумуляцією, пов'язують багато патологічних процесів: утворення алкогольного гіаліну (тільця Мелорі), нейрофібрилярних сплетінь в нейроцитах та сенільних бляшок при хворобі Альцгеймера; скупчення мікрофіламентів при деяких формах кардіоміопатій. Накопичення алкогольного гіаліну з характерною ультраструктурою в клітинах епітеліального та мезенхімального походження є морфологічним маркером хронічного алкоголізму.

Мікротрубочки (лат. microtubulus) — немембранні органели загального, а в деяких випадках спеціального (джгутики, або війки) призначення. Вони виконують різноманітні функції: опорну, форму­ючи цитоскелет клітини; транспортну, забезпечуючи транспорт макромолекул; секреторну; а також беруть участь у мітотичному поділі клітин і забезпечують переміщення органел.

Мікротрубочки утворюються внаслідок полімеризації молекул тубуліну. Часткова або повна деполімеризація мікротрубочок чи пошкодження процесів з'єднання тубуліну може відбуватись під впливом різних факторів (низької температури, високого тиску, дії алколоїдів та ін.). Так, наприклад, при дії на клітину алколоїду колхіцину порушується процес самоскладання мікротрубочок, вінбластин викликає перехід тубуліну в кристалоподібні структури, тим самим перешкоджаючи утворенню мікротрубочок, що дає підстави для використання його з метою лікування деяких злоякісних новоутворень, як фактора, здатного гальмувати мітоз. До тяжкого пошкодження мікротрубочок призводить іонізуюче випромінювання. При цьому різко зменшується їхня кількість, виникають патологічні форми мітозів. При дії алкоголю також зменшується кількість мікротрубочок (особливо в гепатоцитах), вони змінюють форму і поступово витісняються проміжними філаментами.

Патологія мікротрубочок може бути основою деяких клініко-морфологічних синдромів. Так, наприклад, синдром нерухомих війок (вроджений синдром Картагенера), при якому війки епітелію дихальних шляхів і слизової оболонки середнього вуха стають малорухомими. У нормі війки рухаються в результаті переміщення дублетів мікротрубочок, завдяки наявності в ручках білка динеїну. Недостатність або відсутність цього білка різко послаблює мукоцелюлярний транспорт або ж він повністю припиняється, що призво­дить до хронічного запалення дихальних шляхів і середнього вуха. У таких хворих виникає безпліддя, бо стають нерухомими сперма­тозоїди, хвости яких еквівалентні війкам.

ПАТОЛОГІЯ КЛІТИННИХ З'ЄДНАНЬ

Найпростіша форма міжклітинного з'єднання називається адгезією (злипанням). При цьому взаємодіють шари глікокаліксу двох клітин і основну роль у цьому процесі відіграють специфічні молекули: лектини, кадгерини і молекули клітинної адгезії (МКА). У процесі розвитку багатоклітинних організмів ускладнюються форми і типи міжклітинних контактів: виникають контакти, які називаються пальцеподібними або контакти типу "замка", тип з'єднання, характерний для епітеліоцитів, називається десмосомальним. Десмосоми можуть утворювати напівдесмосоми в місцях при­кріплення до базальної мембрани. Інша форма контакту — щільна зона, де шари двох плазматичних мембран зливаються. Щілинне з'єднання, або нексус, має в своєму складі спеціальні білкові комплекси (конексони), які утворюють канали зв’язку між клітинами.

Клітинні з'єднання виконують три головні функції:

— міжклітинну адгезію;

— герметизацію епітеліальних клітин;

— тісний їх контакт.

Зміни міжклітинної адгезії в бік її послаблення спостерігаються вже на ранніх стадіях онкогенезу. Розподіл і кількість клітинних стиків на поверхні пухлинних клітин може бути одним із критеріїв характеру росту пухлини. Пошкодження простих контактів типу десмосомальних стиків веде до дисоціації клітин і накопичення в позаклітинному просторі різних продуктів метаболізму. Патологічні зміни можуть стосуватися десмосом: утворення псевдодесмосоми (добре розвинена пластинка лише на одній клітині), розходження стиків в зоні десмосом, виникнення десмосом у тих клітинах, де вони в звичайних умовах життєдіяльності не зустрічаются. Зміни структури десмосом спостерігаються при метаплазії, дисплазії, рості пухлин, ревматоїдному артриті, псоріазі та ін. Частіше зустрічаються пошкодження щільних з'єднань клітин, які зумовлені збільшенням їх проникливості в результаті розходження контактів, що в свою чергу, веде до розладу парацелюлярного транспорту і пошкодження структури гістогематичних бар'єрів (наприклад, при підвищенні внутрішньосудинного гідростатичного тиску, мозковій комі, холестазі, шоці, нефротичному синдромі).

ПАТОЛОГІЯ ОРГАНЕЛ ЦИТОПЛАЗМИ

Ендоплазматична сітка (лат. reticulum endoplasmicum, EC) — це сукупність канальців, мішечків і цистерн, утворених мембранами, що безпосередньо контактують з плазмолемою клітини та каріолемою. Розрізняють два типи EC: гранулярну та агранулярну. Перша представ­лена сукупністю канальців, мішечків і цистерн, до мембран яких з боку гіалоплазми прикріплені рибосоми. Функція гранулярної EC, крім біосинтезу білків, полягає в транспортуванні цих білків в інші ділянки клітини.

Агранулярна ендоплазматична сітки — це система розгалу­жених канальців, вакуолей і цистерн, на мембранах яких, на відміну від гранулярної EC, відсутні рибосоми. Функціями агранулярної (гладенької) EC є: участь у синтезі ліпідів, ліпопротеїдів, стероїдних гормонів, дезактивація різних шкідливих речовин та лікарських препаратів, синтез глікогену. Ступінь складності будови цієї органели пов'язаний з функціональною активністю клітини, в якій вона міститься.

Зміни гранулярної і агранулярної EC можуть свідчити про пошкодження різних функцій клітини і проявляються гіперплазією і атрофією, дезагрегацією (дисоціацією) рибосом і полісом, утворен­ням аномальних рибосомально-пластинчастих комплексів.

Гіперплазія гранулярної EC і рибосом, тобто збільшення їхньої кількості, на світлооптичному рівні проявляється підвищеною базо­філією цитоплазми, яка відображає об'ємну щільність рибосом і є показником інтенсивності білкового синтезу в клітині.

Розширення елементів EC, що часто зустрічається при патоло­гічних пошкодженнях і в різних екстремальних умовах, очевидно, можна вважати гіпертрофією цих органел тільки в тому випадку, коли цей феномен зумовлений відповідним приростом мембран, що їх утворюють. В іншому випадку може мати місце вакуолізація цистерн, яку навряд чи можна розглядати як прояв істинної гіпер­трофії.

Атрофія гранулярної EC — це зменшення її розмірів, з частко­вою або повною редукцією компонентів і втратою канальцями мембранозв'язаних рибосом. Усе це свідчить про зниження синтезу білка клітиною (білковий дефіцит при голоданні, хворобах печінки, старінні).

Гіперплазія канальців агранулярної ендоплазматичної сітки пов'язана з посиленням метаболічної активності речовин ліпідної природи. Атрофія гладенької ендоплазматичної сітки виникає при гострій або хронічній дії на клітину різних токсичних речовин, а також при білковому голоданні.

Таким чином, зміни ендоплазматичної сітки досить стереотипні: збільшення (при гіперфункції клітини) або зменшення (при гіпо­функції клітини) кількості та розмірів канальців, концентричне розташування мембран, розширення канальців з появою в них осміофільного вмісту (при токсичній дії), вакуолізація, фрагментація, зникнення рибосом, накопичення в канальцях фрагментів мембран, залишків клітинних органел (при дистрофії та некробіозі).

Рибосоми розміщуються на мембранах ендоплазматичної сітки, а також у цитоплазмі у вигляді полісом. Кількість рибосом у різних клітинах і органах значно варіює, особливо багато їх у недиференційованих клітинах. При зменшенні синтезу білків кількість рибосом зменшується, при підвищенні, навпаки, збільшується. Зміни рибо­сом, як правило, поєднуються з патологією ендоплазматичної сітки.

Комплекс Гольджі (лат. Complex Golgi, синоніми: внутріш­ній сітчастий апарат, пластинчастий комплекс) — мембранна органела загального призначення. Основними структурними компо­нентами його є скупчення сплющених цистерн, маленьких пухирців та великих вакуолей. Весь цей комплекс мембранних утворень називають диктіосомою, вона має дві поверхні (випукла прокси­мальна та вігнута дистальна). Функції комплексу Гольджі: накопи­чення, хімічна модифікація та дозрівання продуктів, синтезованих в елементах гранулярної ендоплазматичної сітки; синтез полісаха­ридів, глікопротеїдів, ряду ферментів та гормонів; участь в утворенні лізосом та пероксисом.

Морфологічними проявами порушення діяльності пластинчас­того комплексу і секретоутворення може бути гіпертрофія та атрофія.

Гіпертрофія комплексу Гольджі, тобто збільшення кількості диктіосом за рахунок гіперплазії його мембран, секреторних гранул, везикул і вакуолей, є проявом підвищеного синтезу і секреції білків, гліколіпідів або полісахаридів. Продукти синтезу можуть накопичу­ватися в гіпертрофованих диктіосомах комплексу Гольджі в результа­ті порушення секреції та виведення їх, що може супроводжуватись пошкодженням канальців. Приклад — накопичення жовчі в пластин­частому комплексі гепатоцитів при холестазі.

Атрофія комплексу Гольджі, тобто зменшення його розмірів з редукцією окремих компонентів, свідчить про зниження його функці­ональної активності. Однією з причин цього процесу є недостатність білкових запасів організму. У зв'язку з тим, що синтетична діяльність цієї органели тісно пов'язана з ендоплазматичною сіткою, другою причиною атрофії є порушення взаємодії пластинчастого комплексу з ендоплазматичною сіткою, тобто пошкодження внутрішньо­клітинного конвеєра.

Лізосоми (лат. lysosomae) — мембранні органели загального призначення. Вони представлені у вигляді електронне щільних утворень круглої форми діаметром 0,2-0,4 мкм, які містять біля 60 гідролітичних ферментів, основною функцією яких є розщеплення в клітині цілого ряду речовин (внутрішньоклітинне травлення). На зовнішній поверхні їхніх мембран розташований розвинений рецеп­торний апарат. Установлено, що лізосоми здатні активно переміщу­ватись у клітині. Ферментами лізосом є білки, які синтезуються в гранулярній ендоплазматичній сітці, і за допомогою транспортних везикул переносяться до комплексу Гольджі, де приєднується вуглеводний компонент. Від зрілої поверхні комплексу у вигляді мембранних пухирців, наповнених ферментами, відділяються первинні лізосоми. Крім первинних лізосом, у клітині можуть бути і вторинні лізосоми, або фагосоми. Вони утворюються в процесі фагоцитозу.

При взаємодії первинної лізосоми з піноцитозними пухирцями (фагосома з рідким вмістом) утворюється інший тип вторинної лізо­соми, яка називається мультивезикулярним тільцем. Вторинна лізосома з залишками непереварених речовин отримала назву залиш­кового тільця, яке виводиться з клітини шляхом экзоцитозу. Лізосоми можуть зливатися з пошкодженими фрагментами клітини (мітохондріями, ендоплазматичною сіткою та ін.), утворюючи аутофагосоми. Аутофагічна діяльність лізосом відіграє важливу роль при фізіоло­гічній регенерації окремих внутрішньоклітинних структур, в проце­сах ембріогенезу, морфогенезу, та диференціювання клітин. Тривале перебування аутофагосом у клітинах може призводити до накопи­чення пігменту — ліпофусцину, який інакше називають "пігментом старіння" і виявляють у нервових клітинах мозку, печінки та м'язових волокнах. Група ліпопігментів включає також цероїд, який зустрі­чається в макрофагах. Зазначені пігменти мають у своєму складі білки та важкорозчинні ліпіди.

Значення лізосом у патології різноманітне, і важко уявити патоло­гічний процес, в якому вони б не брали участі. Остання може бути двоякою. По-перше, вони відіграють важливу роль у розвитку таких патологічних процесів, як запалення, некроз, гіпоксія, голод та інші. де участь лізосом має вторинний характер. По-друге, може мати місце пошкодження структури самих лізосом, що супроводжується розвит­ком патологічних процесів. У цих випадках пошкодження лізосом є первинним і розглядається як пусковий механізм у розвитку захворю­вання. До патології лізосомальних мембран можуть призводити різні мембранотропні речовини екзогенного та ендогенного походження. Проникність мембран лізосом значно підвищується при гіпоксії, дії токсичних речовин та лікарських препаратів, змінах кислотно-лужної рівноваги, після травм та оперативних втручань, змін гормонального статусу організму, дії радіації, при деяких захворюваннях суглобів, атеросклерозі, інфекційних захворюваннях. Серед патологічних ста­нів, які пов'язані з пошкодженням лізосомальних мембран, найбільш вивчені хвороби суглобів. У патогенезі цих хвороб важлива роль належить комплексу ферментів, які звільнюються з лізосом. В основ­ному, це кислі гідролази і, перш за все, протеази типу катепсину Д, які здатні руйнувати глікопротеїдні структури хряща, а також глюкуронідази, колагенази і катіонні білки. Речовини, що стабілізують лізосомальні мембрани (до них належать і саліцилати), значно зменшують ступінь запалення.

На особливу увагу заслуговує дія лікарських препаратів на лізо­сомальні ферменти пухлинних клітин, що можна розглядати як один із можливих підходів до цілеспрямованого використання хіміотера­певтичних засобів. Так, при дії цитотоксину або його комбінацій з вітаміном А виявлено збільшення кількості лізосом у клітинах, активація кислої фосфатази та вихід її в цитоплазму, що характери­зується зростанням дистрофічних змін у клітинах пухлини, затримує їхній ріст.

Відсутність у людини одного або кількох лізосомальних фермен­тів проявляється генетичне зумовленими тяжкими спадковими захворюваннями - хвороби накопичення (тезаурисмози). Група спадкових лізосомних ензимопатій досить велика. Особливо чітко вона представлена серед глікогенозів (хвороба Помпе), гангліозидозів (хвороба Тея-Сакса. Сандхофа, ювенільний гангліозидоз), гепатозів (хвороба Дабина-Джонсона), ожиріння (недостатність ліпаз адипозоцитів). Друга група спадкових захворювань пов'язана з пошкод­женням функції лізосом, що призводить до порушення мембранних взаємодій між органелами і утворень велетенських органел, у тому числі велетенських лізосом. Ця група захворювань невелика: син­дром Чедіака-Хігасі, або так звана циклічна нейтропенія.

Пероксисоми (peroxysoma) — мембранні органели спеціального призначення. Це округлої форми структури діаметром 0,2-0,5 мкм. Вони мають гранулярний матрикс, у центрі якого містяться кристалоподібні структури (серцевина, нуклеоїд). Гістохімічним маркером пероксисом є фермент каталаза, який розкладає токсичний для клітини перекис водню, що утворюється в процесі перекисного окислення. Основна функція пероксисом — утилізація хімічно актив­ного атомарного кисню, а також розщеплення етилового спирту, сечової кислоти, регуляція обміну ліпідів.

Зміни кількості та структури пероксисом зустрічаються при багатьох захворюваннях. Вони можуть бути первинними, що дозволяє говорити про "пероксисомні хвороби", клінічним проявом яких є каталазна недостатність, і вторинними, які відображають пошкодження оксидазно-каталазної активності клітини і пов'язані зі зміною числа цих органел. Збільшення кількості пероксисом і підвищення каталазної активності в гепатоцитах і нефроцитах можна викликати в експерименті за допомогою окремих лікарських препа­ратів, що мають гіполіпопротеїнемічну дію, а в кардіоміоцитах - при тривалому прийомі етанолу. У людини відзначається підвищення числа пероксисом в гепатоцитах при вірусному гепатиті, лепто­спірозі. Зменшення числа пероксисом, особливо в гепатоцитах, викликають в експерименті за допомогою речовин, що гальмують синтез каталаз. У людини зменшення кількості пероксисом і знижен­ня синтезу їхніх ферментів спостерігається в печінці при запаленні, а також при пухлинному рості. Значні дефекти пероксисомної системи або руйнування пероксисом спостерігаються при гіперліпідемії і гіперхолестеринемії. У цих випадках руйнування пероксисом відбувається в результаті аутолізу або аутофагії. Нуклеоїди пероксисом руйнуються також при введені тваринам речовин, які зменшують ліпідемію або після опромінення. У людини при деяких захворюваннях (гепатоцеребральна дистрофія) відбувається деградація нуклеоїдів пероксисом, при інших (ідеопатичний холестаз) — новоутворення нуклеоїдів в пероксисомах. Пероксисомний матрикс руйнується у тварин при введені їм інгібіторів синтезу каталаз. У людини руйнування матриксу пероксисом спостерігають при ішемічному некрозі та вірусному гепатиті.

Пероксисомні хвороби пов'язані з метаболічними розладами і є спадковими. Наприклад, акаталаземія, при якій активність каталази в печінці та інших органах дуже низька, як результат зниження її термостабільності. Єдиний клінічний синдром цього захворюван­ня — виразки порожнини рота. Цереброгепаторенальний синдром Целлвегера характеризується відсутністю пероксисом в гепатоцитах. Каталазна активність печінки у цих хворих складає приблизно 20 % норми. Результатом недостатності пероксисом при цьому синдромі є порушення синтезу жовчних кислот. Системна недостатність карнатину клінічне характеризується міопатією з періодичними пошкодженнями функцій печінки і головного мозку. Виражений дефіцит карнатину спостерігається в скелетних м'язах, де не відбува­ється окислення жирних кислот.

Мітохондрії (лат. mitochonriae) - мембранні органели загального призначення, напівавтономна структура клітини. Вона має власний генетичний матеріал (ДНК) і може ділитись самостійно, незалежно від поділу клітини. Мітохондрія — органела синтезу АТФ (аденозинтрифосфат), який відбувається в результаті процесів окислення органічних субстратів і фосфорування АДФ (аденозиндифосфат). Мітохондрії мають подвійну мембрану: зовнішню та внутрішню. Остання відмежовує внутрішній вміст органел, її матрикс і утворює складки або вип'ячування, які називаються кристами. В клітинах різного типу розмір, форма та число крист широко варію­ють. Наприклад, в мітохондріях гепатоцитів наявні короткі, пара­лельно розташовані кристи, в кардіоміоцитах вони можуть повністю перетинати мітохондрію, в епітеліоцитах наднирників та в інших органах, які виробляють стероїди, кристи мають форму трубочок. При деяких патологічних станах кристи можуть змінювати свою форму і переходити з трубчастих у пластинчасті структури або навпаки. Число крист у мітохондріях також відображає інтенсивність енергетичних процесів. У клітинах зі значними енергетичними затра­тами (наприклад, в м'язевих) мітохондріальні кристи численніші ніж, наприклад, в гепатоцитах.

При патологічних процесах зміни мітохондрій досить стерео­типні, хоча деякі патологічні стани несуть специфічні ознаки пошкодження. Серед змін структури мітохондрій найбільше значення має їх набухання та конденсація матриксу. Подібні зміни можуть відобра­жати функціональне напруження клітини в умовах гіпоксії. Як правило, вони носять зворотний характер, але якщо прогресують, то приводять до загибелі мітохондрій. У цих випадках до набухання органел приєднується ущільнення їх матриксу, деформація крист, втрата мітохондріальних гранул, гомогенізація матриксу і розрив зовнішньої мітохондріальної мембрани (мал.8).

Мол. 8. Пошкодження мітохондрій

Набухання.мітохондрій, деструкція крист, лізис зовнішньої мембрани, гомогенезація матрикса мітохондрій в кардіоміоциті при вродженій ваді серця (стеноз легеневого стовбура). Електронограма.

Мітохондрії є досить лабільними структурами і першими реа­гують на зміни при гіперфункції клітини та її пошкодженнях.

При гіпертрофії розміри мітохондрій збільшуються, можуть утворюватись велетенські мітохондрії за рахунок збільшення розмірів однієї органели або злиття кількох. Такі органели часто мають кристалічні включення і спостерігаються в гепатоцитах при алкоголізмі.

Збільшення числа мітохондрій (гіперплазія) відображає поси­лення процесів окислювального фосфорування, що характерно для клітин з активацією спеціалізованих функцій і спостерігається при проліферації або трансформації клітин, особливо після пошкодження тканини. Збільшення кількості мітохондрій характерне для злоякіс­них пухлин, зменшення - для регресивних процесів, зокрема, старіння клітин, їх атрофії.

Зміни крист, як і самих мітохондрій, можуть стосуватись їхньої структури, розмірів, форми та числа. Деформація і агрегація крист є проявом зниження активності мітохондрій.

Однією з важливих функцій мітохондрій є транспортування кальцію. Ультраструктурно цей процес характеризується відкла­данням у мітохондріальному матриксі електроннощільних гранул, які, можливо, є місцем акумуляції двовалентних іонів. При деяких захворюваннях (ішемічна хвороба серця), синдромах (хронічна недостатність нирок) і патологічних станах (отруєння тіоацетат-амідом, папаїном, йодоформом та ін.) клітини у відповідь на пошкод­ження нагромаджують у мітохондріальному матриксі велику кіль­кість осміофільних гранул кальцію. При цьому, кальцифікація міто­хондрій може мати зворотний характер або ж передувати некрозу клітини. Кальцифікація мітохондрій може бути пов'язана як із надлишковим надходженням кальцію в клітину, в зв'язку з первин­ним пошкодженням плазматичної мембрани, так і з первинним пошкодженням транспорту кальцію мітохондріями. У цьому випадку накопичення кальцію в мітохондріях "забирає" енергію АТФ і пошкоджує саму систему генерації енергії — мітохондрії. Первинне пошкодження мітохондріального транспорту кальцію зустрічається при хворобах скелетних м'язів (хвороба Люфта, синдром Кернса-Сайра). При цих захворюваннях мітохондрії, незважаючи на високий рівень ендогенного кальцію, можуть ще додатково накопичувати значну його кількість. У таких випадках можна говорити про "хворо­би пошкодження" мітохондріального транспорту.

Таким чином, до основних ознак пошкодження мітохондрій слід віднести: набухання мітохондрій, просвітлення матриксу, його вакуолізацію, вогнищеву гомогенізацію, деструкцію та фрагмен­тацію крист, дифузну гомогенізацію мітохондрій, появу вакуолей та включень кальцію, руйнування зовнішньої мембрани мітохондрії.

Дата добавления: 2015-07-19