Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора -Ясенецкого» Министерства здравоохранения
Российской Федерации
ГБОУ ВПО КрасГМУ им. проф. -Ясенецкого Минздрава России
Кафедра патологической физиологии с курсом клинической патофизиологии
им. профессора
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ОБУЧАЮЩИХСЯ
по дисциплине «Общая патология: патологическая анатомия. Патофизиология»
для специальности 060609 – Медицинская кибернетика (очная форма обучения)
К ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ № 2
ТЕМА: «Патология клетки »
Утверждены на кафедральном заседании
протокол от « 30 » августа 2012 г.
Заведующая кафедрой
д. м.н.
Составитель
Старший преподаватель
Красноярск
2012
Занятие № 2.
1. Тема: «Патология клетки».
2. Форма организации занятия: практическое.
3. Значение изучения темы: Любое заболевание связано с нарушением нормальной работы тех или иных клеток организма, поэтому так важно понимание развития патологических процессов на клеточном уровне.
4. Цели обучения:
- общая: обучающийся должен обладать :
- способностью и готовностью анализировать социально-значимые проблемы и процессы, использовать на практике методы гуманитарных, естественнонаучных, медико-биологических и клинических наук в различных видах профессиональной и социальной деятельности (ОК-1);
- способностью и готовностью к логическому и аргументированному анализу, к публичной речи, ведению дискуссии и полемики, к редактированию текстов профессионального содержания, к осуществлению воспитательной и педагогической деятельности, к сотрудничеству и разрешению конфликтов, к толерантности (ОК-5);
- способностью и готовностью анализировать результаты естественнонаучных, медико-биологических, клинико-диагностических исследований, использовать знания основ психологии человека и методов педагогики в своей профессиональной деятельности, совершенствовать свои профессиональные знания и навыки, осознавая при этом дисциплинарную, административную, гражданско-правовую, уголовную ответственность (ПК-1);
- способностью и готовностью использовать полученные теоретические, методические знания и умения по фундаментальным естественнонаучным, медико-биологическим, клиническим и специальным, в том числе медико-кибернетическим дисциплинам, в научно-исследовательской, научно-методической, лечебно-диагностической, педагогической и других видах работ (ПК-2);
- способностью и готовностью к формированию системного подхода к анализу медицинской информации, опираясь на всеобъемлющие принципы доказательной медицины, основанной на поиске решений с использованием теоретических знаний и практических умений в целях совершенствования профессиональной деятельности (ПК-3);
- учебная: : Изучить виды клеточной патологии и процессах, приводящих к ним, изучить виды и патогенез гипоксии
знать:
- основные понятия и термины патологии клетки;
- основные закономерности общей этиологии (роль причин, условий в повреждении клетки);
- общие закономерности патогенеза повреждения клеток;
уметь:
- измерять и оценивать нарушения основных функциональных показателей клетки при патологии;
владеть:
- навыками санитарно-просветительской работы;
- навыками дифференциации причин и условий возникновения патологических процессов и болезней, общими принципами терапии и профилактики.
5. План изучения темы:
5.1.Проверка альбомов. Контроль исходного уровня знаний.
Тестовые задания по теме:
001. КЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ, КОТОРЫЕ, КАК ПРАВИЛО, В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ И В НАИБОЛЬШЕЙ МЕРЕ РЕАГИРУЮТ НА ПОВРЕЖДАЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ
1) эндоплазматический ретикулум
2) комплекс Гольджи
3) митохондрии
002. К АКТИВНОМУ МЕХАНИЗМУ ЗАЩИТЫ, КОМПЕНСАЦИИ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕННЫХ КЛЕТОК ОТНОСИТСЯ
1) снижение продукции и эффективности действия защитных белков
2) активизация генетического аппарата
3) повреждение антимутационных систем
4) гипоксия
003. ПРАВИЛЬНОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ ПЕРЕХОДА ДИСТРОФИЙ В НЕОБРАТИМЫЕ СОСТОЯНИЯ ЯВЛЯЕТСЯ
1) некробиоз → обратимая дистрофия → паранекроз → некроз
2) обратимая дистрофия → паранекроз → некробиоз → некроз
3) обратимая дистрофия → некробиоз → паранекроз → некроз
4) некроз→ обратимая дистрофия → некробиоз → паранекроз
004. ПРОДУКТЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ (ПОЛ) ОБРАЗУЮТСЯ В КЛЕТКАХ
1) постоянно (и в норме, и при патологии)
2) только в условиях патологии
3) только в условиях нормы
005. ПОЛ В НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ОБЫЧНО ПРИВОДИТ К
1) активизации антиоксидантов
2) стабильному функционированию мембран
3) ингибированию опухолевого роста
4) возникновению всех перечисленных состояний
006. НАРУШЕНИЯ ДЕПОНИРОВАНИЯ И ОСВОБОЖДЕНИЯ КАЛЬЦИЯ ИЗ КЛЕТОК СВЯЗАНЫ С ПАТОЛОГИЕЙ
1) аппарата Гольджи
2) эндоплазматического ретикулума
3) лизосом
4) рибосом
007. АНТИОКСИДАНТНОЙ АКТИВНОСТЬЮ ОБЛАДАЮТ
1) свободные радикалы
2) супероксиддисмутаза (СОД)
3) ультрафиолетовое облучение
4) катехоламины
008. ВОЗМОЖНАЯ ПРИЧИНА ГИПОКСИИ ТКАНЕВОГО ТИПА
1) отравление метгемоглобинообразователями
2) отравление цианидами
3) острая кровопотеря
4) увеличение образования простагландина Е
5) повышение активности ферментов тканевого дыхания
009. ПЕРЕЧИСЛИТЕ СОСТОЯНИЯ, ПРИ КОТОРЫХ УМЕНЬШАЕТСЯ СРОДСТВО ГЕМОГЛОБИНА К КИСЛОРОДУ
1) ацидоз, гиперкапния
2) алкалоз, гиперкапния
3) ацидоз, гипокапния
4) алкалоз, гипокапния
010. КАК ИЗМЕНЯЕТСЯ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА ТКАНЯМИ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗОБЩИТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) без изменений
011. ЧТО ИЗ ПРИВЕДЁННЫХ НИЖЕ ФАКТОРОВ ОБУСЛОВЛИВАЕТ ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК ПРИ НОРМО - И ГИПЕРБАРИЧЕСКОЙ ГИПЕРОКСИГЕНАЦИИ
1) гиперкапния
2) гипокапния
3) избыток "активных" форм кислорода в клетках
4) избыток ионов калия в цитоплазме
012. ИЗМЕРЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ СВОБОДНОГО ИОНИЗИРОВАННОГО КАЛЬЦИЯ В ДВУХ СОСЕДНИХ КЛЕТКАХ ПОЧЕЧНОГО ЭПИТЕЛИЯ ДАЛИ СЛЕДУЮЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ:
КЛЕТКА А -М, КЛЕТКА Б –10 -7 М. КАКАЯ КЛЕТКА ПОВРЕЖДЕНА?
1) клетка А
2) клетка Б
013. КАК ИЗМЕНЯЕТСЯ ПОКАЗАТЕЛЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ ПОВРЕЖДЕНИИ КЛЕТКИ
1) уменьшается
2) не изменяется
3) увеличивается
014. ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРИКЛЕТОЧНОЙ КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ НАТРИЯ И КАЛИЯ В ДВУХ СОСЕДНИХ МИОКАРДИАЛЬНЫХ КЛЕТКАХ ДАЛИ СЛЕДУЮЩИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: КЛЕТКА А: K+ – 100 ММ, NA+ – 40 ММ, КЛЕТКА Б: К+–155 ММ, NA+ –12 ММ. В КАКОЙ КЛЕТКЕ ДОЛЖНЫ ОБНАРУЖИВАТЬСЯ ПРИЗНАКИ ОТЕКА
1) в клетке А
2) в клетке Б
015. ПРИЧИНЫ ГИПЕРГИДРАТАЦИИ КЛЕТКИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ
1) уменьшение активности Na+/К+ - АТФазы
2) уменьшение активности гликогенсинтетазы
3) увеличение активности фосфофруктокиназы
4) уменьшение активности фосфолипазы С
016. ЧЕМ СОПРОВОЖДАЕТСЯ УВЕЛИЧЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СВОБОДНОГО ИОНИЗИРОВАННОГО КАЛЬЦИЯ В КЛЕТКЕ?
1) увеличением выхода ионов калия из клетки
2) инактивацией протеаз
3) активацией перекисного окисления липидов
017. САМЫМ РАННИМ ПРИЗНАКОМ АПОПТОЗА, ВЫЯВЛЯЕМОМ НА ЭЛЕКТРОННО-МИКРОСКОПИЧЕСКОМ УРОВНЕ ЯВЛЯЮТСЯ
1) разрушение мембран и дезинтеграция клетки
2) резко очерченные уплотнения ядерного хроматина в виде гомогенной массы
3) разрушение митохондрий
4) фагоцитоз апоптотических телец соседней клеткой
5) распад ядра на фрагменты
018. КАК ИЗМЕНЯЕТСЯ ПОТРЕБЛЕНИЕ КИСЛОРОДА ТКАНЯМИ ПРИ ДЕЙСТВИИ РАЗОБЩИТЕЛЕЙ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
1) увеличивается
2) уменьшается
3) без изменений
019. НАИБОЛЕЕ ПРАВИЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОНЯТИЯ «ГИПОКСИЯ»
1) патологический процесс, который развивается в связи с уменьшением содержания кислорода в артериальной крови или тканях
2) патологический процесс, характеризующийся недостаточностью процессов биологического окисления
3) патологический процесс, возникающий при нарушениях кровоснабжения отдельных тканей или органов
020. ГИПОКСИЯ СУБСТРАТНОГО ТИПА ВОЗНИКАЕТ В КЛЕТКАХ ПРИ СЛЕДУЮЩИХ ФОРМАХ ПАТОЛОГИИ
1) острая дыхательная недостаточность
2) инфаркт миокарда
3) гипогликемия
4) отравление окисью углерода
5) СД
021. ДЛЯ ГИПОКСИИ КАКОГО ТИПА ХАРАКТЕРНО НОРМАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ КИСЛОРОДА В АРТЕРИАЛЬНОЙ КРОВИ, СОЧЕТАЮЩЕЕСЯ С ГИПОКАПНИЕЙ, ПРИ ОДНОВРЕМЕННОЙ ГИПОКСЕМИИ ВЕНОЗНОЙ КРОВИ, СОЧЕТАЮЩЕЙСЯ С ЛАКТАТАЦИДЕМИЕЙ
1) респираторного
2) циркуляторного
3) гемического
4) тканевого
022. НОРМАТИВНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ НАСЫЩЕНИЯ КРОВИ КИСЛОРОДОМ ДЛЯ ВЗРОСЛОГО ЧЕЛОВЕКА СООТВЕТСТВУЮТ
1) 50–60%
2) 60–80%
3) 80–95%
4) 95–97%
023. ОСНОВНЫМ ВИДОМ ЭКЗОГЕННОЙ ГИПЕРОКСИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ ЯВЛЯЕТСЯ
1) гипербарическая
2) нормобарическая
3) гипобарическая
4) дыхательная
024. ЭНДОГЕННАЯ РЕСПИРАТОРНАЯ ГИПОКСИЯ РАЗВИВАЕТСЯ ПРИ РАССТРОЙСТВАХ
1) центральных механизмов регуляции дыхания
2) гемоглобинопатиях
3) кровоснабжениях тканей и органов
4) гиповолемии
025. ДЛИТЕЛЬНОЕ НАХОЖДЕНИЕ ЧЕЛОВЕКА В ГОРНОЙ МЕСТНОСТИ ПРИВОДИТ К
1) снижению сердечного выброса
2) уменьшению количества митохондрий
3) увеличению объема кардиомиоцитов и всего миокарда
4) брадикардии
026. ГИПОКСИЯ ЦИРКУЛЯТОРНОГО ТИПА ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ
1) увеличением рН
2) повышением парциального напряжения кислорода в венозной крови (РVО2)
3) отсутствием изменения парциального напряжения кислорода в артериальной крови (РaО2)
4) снижением эффективной кислородной ёмкости крови
027. ГИПОКСИЯ ЦИРКУЛЯТОРНОГО ТИПА ХАРАКТЕРИЗУЕТСЯ
1) снижением линейной скорости капиллярного кровотока
2) увеличением объемной скорости капиллярного кровотока
3) уменьшением артерио-венозной разницы по кислороду
4) нарушением диффузии кислорода через аэрогематический барьер
028. Гипоксия тканевого типа характеризуется
1) угнетением активности ферментов тканевого дыхания
2) повышением активности ферментов тканевого дыхания
3) увеличением метгемоглобина
4) снижением оксигемоглобина
029. Сродство гемоглобина к кислороду уменьшается при
1) метаболическом ацидозе
2) дыхательном алкалозе
3) метаболическом алкалозе
4) выделительном алкалозе
030. Сродство гемоглобина к кислороду повышается при
1) метаболическом алкалозе
2) дыхательном ацидозе
3) метаболическом ацидозе
4) выделительном ацидозе
031. К важнОМУ патогенетическОМУ факторУ гипоксического повреждения клеток относИтся
1) снижение в клетках Na+ и Ca2+
2) активизация фосфолипазы А2
3) стабилизация мембран лизосом
4) гипергидратация
032. Гипоксия – это
1) ощущение недостатка воздуха
2) недостаток кислорода в воздухе
3) уменьшение доставки и использования кислорода в тканях
4) уменьшение концентрации кислорода в крови
033. Асфиксия – это
1) прекращение дыхательных движений
2) гипоксия вследствие нарушения дыхания
3) респираторная гипоксия, сопровождающаяся гиперкапнией
4) любая гиперкапния
034. Какой тип гипоксии наблюдается при острой массивной кровопотере
1) гемическая
2) циркуляторная
3) тканевая
4) респираторная
5.2. Основные понятия и положения темы.
Повреждение клетки это такие изменения ее структуры, метаболизма, физико-химических свойств и функции, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.
Причины повреждения клетки классифицируют по природе патогенных факторов, их происхождению и эффектам. Природа повреждающего фактора может быть физической, химической и биологической. Причины повреждения клеток классифицируют также в зависимости от их происхождения на экзогенные или эндогенные, инфекционные или неинфекционные. Действие повреждающих факторов на клетки осуществляется прямо (первичные факторы повреждения) или опосредованно. В последнем случае речь идет о формировании цепи вторичных, нередко многоступенчатых, реакций, реализующих повреждающее влияние первичных патогенных факторов.
Основные механизмы повреждения клетки
Расстройства энергетического обеспечения клетки · Снижение интенсивности и/или эффективности ресинтеза АТФ · Нарушение транспорта энергии АТФ · Нарушение использования энергии АТФ Повреждение мембран и ферментов клетки · Чрезмерное образование активных форм кислорода, интенсификация свободнорадикальных реакций и СПОЛ · Значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных). · Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие · Торможение ресинтеза повреждённых компонентов мембран и/или синтеза их denovo · Нарушение конформации макромолекул белка, ЛП, фосфолипидов · Перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и/или их органелл Дисбаланс ионов и воды в клетке · Изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле · Нарушение трансмембранного соотношения ионов · Гипергидратация клеток · Гипогидратация клеток · Нарушения электрогенеза Нарушения в геноме и/или механизмов экспрессии генов · Мутации · Дерепрессия патогенных генов · Репрессия жизненно важных генов · Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК) · Дефекты транскрипции, процессинга, трансляции, посттрансляционной модификации · Дефекты репликации и репарации · Нарушение митоза и мейоза Расстройства регуляции функций клеток · Нарушение рецепции регулирующих воздействий · Образование вторых посредников · Расстройства регуляции метаболических процессов в клетке |
Повреждение клеточных мембран и ферментов играет существенную роль в расстройстве жизнедеятельности клетки, а также в переходе обратимых изменений в ней в необратимые.
Свободнорадикальные процессы и реакции. СПОЛ — необходимое звено таких жизненно важных процессов, как транспорт электронов в цепи дыхательных ферментов, синтез Пг и лейкотриенов, пролиферация и дифференцировка клеток, фагоцитоз, метаболизм катехоламинов и др. В реакции СПОЛ могут вовлекаться белки, нуклеиновые кислоты, липиды, в особенности фосфолипиды. СПОЛ важна для регуляции липидного состава биомембран и активности ферментов. Последнее является результатом как прямого действия продуктов липопероксидных реакций на ферменты, так и опосредованного — через изменение состояния мембран, с которыми ассоциированы молекулы многих ферментов. Интенсивность СПОЛ регулируется соотношением факторов, активирующих (прооксидантов) и подавляющих (антиоксидантов) этот процесс. К числу наиболее активных прооксидантов относятся легко окисляющиеся соединения, индуцирующие появление свободных радикалов, в частности нафтохиноны, витамины A и D, восстановители — НАДФН2, НАДН2, липоевая кислота, продукты метаболизма Пг и катехоламинов.
Этапы. Процесс СПОЛ можно условно разделить на три этапа:
1) кислородная инициация («кислородный» этап — образование активных форм кислорода);
2) генерация свободных радикалов органических и неорганических веществ (свободнорадикальный этап);
3) продукция перекисей и гидроперекисей липидов (перекисный этап).
Начальным звеном СПОЛ при повреждении клетки является, как правило, образование так называемых активных форм кислорода:
• синглетного (1O2);
• супероксидного радикала (O2–);
• перекиси водорода (Н2О2);
• гидроксильного радикала (OH–).
Антиоксидантная защита клеток. В клетках протекают процессы и действуют факторы, которые ограничивают или даже прекращают свободнорадикальные и перекисные реакции, т. е. оказывают антиоксидантный эффект. Одним из таких процессов является взаимодействие радикалов и гидроперекисей липидов между собой, что ведёт к образованию «нерадикальных» соединений. Ведущую роль в системе антиоксидантной защиты клеток играют механизмы ферментной, а также неферментной природы.
Звенья антиоксидантной системы и её некоторые факторы
Звенья | Факторы | Механизмы действия |
Антикислородное | Ретинол, каротиноиды, рибофлавин | Уменьшение содержания O2 в клетке, например путём его повышенной утилизации, повышения сопряжения процессов окисления и фосфорилирования |
Антирадикальное | СОД, токоферолы, маннитол | Перевод активных радикалов в «нерадикальные» соединения; «гашение» свободных радикалов органическими соединениями |
Антиперекисное | Глутатионпер-оксидазы, каталаза, серотонин | Инактивация гидроперекисей липидов, например, при их восстановлении |
Чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций — один из главных факторов повреждения клеточных мембран и ферментов. Увеличение образования продуктов СПОЛ и параллельно с этим — кластеров может привести к фрагментации мембран (этот процесс получил название детергентного действия продуктов СПОЛ) и к гибели клетки.
Дисбаланс ионов и воды в клетке, как правило, развивается вслед за или одновременно с расстройствами энергетического обеспечения и повреждением мембран и ферментов. В результате существенно изменяется трансмембранный перенос многих ионов. В наибольшей мере это относится к K+, Na+, Ca2+, Mg2+, Cl–, т. е. ионам, которые принимают участие в таких жизненно важных процессах, как возбуждение, проведение потенциалов действия (ПД), электромеханическое сопряжение и др.
Ионный дисбаланс характеризуется изменением соотношения отдельных ионов в цитозоле и нарушением трансмембранного соотношения ионов как по обе стороны плазмолеммы, так и внутриклеточных мембран.
Генетические нарушения. Повреждения генома и/или механизмов экспрессии генов, репликации и репарации ДНК, клеточного цикла — существенные механизмы альтерации, имеющие фатальные последствия. Эти повреждения играют существенную роль при малигнизации клеток и процессах онкогенеза.
Механизмы. К числу наиболее существенных механизмов нарушения генетической информации клетки относятся:
• мутации;
• неконтролируемая дерепрессия генов (например, онкогенов или генов апоптоза);
• репрессия - подавление экспрессии жизненно важных генов (например, программирующих синтез ферментов);
• трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК, например ДНК вируса герпеса или опухоли);
• нарушения репарации ДНК.
Последствия. Наибольшее значение в патологии человека имеют:
• Энзимопатии
• Нарушения клеточного цикла.
• Активация онкогенов.
• Неконтролируемая активация апоптоза .
Расстройства регуляции внутриклеточных процессов. Нарушения жизнедеятельности клетки могут быть результатом расстройств одного или нескольких уровней реализации регуляторных механизмов.
Расстройства взаимодействия БАВ с рецепторами
Межклеточные сигналы в виде БАВ информационного характера (гормоны, нейромедиаторы, цитокины, хемокины и др.) реализуют регуляторные эффекты после взаимодействия БАВ с клеточными рецепторами.
Причины искажения регуляторного сигнала многообразны. Наибольшее значение имеют:
• изменение чувствительности рецепторов;
• отклонения количества рецепторов;
• нарушения конформации рецепторных макромолекул;
• изменения липидного окружения мембранных рецепторов.
Указанные отклонения могут существенно модифицировать характер клеточного ответа на регулирующий стимул. Так, накопление токсичных продуктов СПОЛ при ишемии миокарда изменяет физико‑химические свойства мембран. Это сопровождается нарушением реакций сердца на норадреналин и ацетилхолин, воспринимающихся соответствующими рецепторами плазматической мембраны кардиомиоцитов.
Расстройства на уровне вторых посредников
На уровне внутриклеточных вторых посредников (мессенджеров) — циклических нуклеотидов: аденозинмонофосфата (цАМФ) и гуанозинмонофосфата (цГМФ) и других, образующихся в ответ на действие первых посредников — гормонов и нейромедиаторов, возможны многочисленные расстройства. Примером может служить нарушение формирования МП в кардиомиоцитах при накоплении в них избытка цАМФ. Это является одной из возможных причин развития сердечных аритмий.
Расстройства на уровне ответа на сигнал
На уровне метаболических процессов, регулируемых вторыми посредниками или другими внутриклеточными факторами, также возможны многочисленные расстройства. Так, нарушение активации клеточных ферментов, например в связи с дефицитом цАМФ или цГМФ, может существенно изменить интенсивность метаболических реакций и как следствие — привести к расстройству жизнедеятельности клетки.
ТИПОВЫЕ ФОРМЫ ПАТОЛОГИИ
К типовым формам патологии клеток относят дистрофии, дисплазии, некроз, патологические формы апоптоза, нарушения отдельных субклеточных структур и компонентов.
Клеточные дистрофии — нарушения обмена веществ, сопровождающиеся расстройством функций клеток, пластических процессов в них, а также структурными изменениями, ведущими к нарушению жизнедеятельности клеток.
Механизмы дистрофий:
• синтез аномальных, в норме не встречающихся в клетке, веществ (например, белково‑полисахаридного комплекса — амилоида);
• избыточное превращение одних соединений в другие (например, жиров и углеводов в белки, углеводов в жиры);
• декомпозиция (фанероз): распад субклеточных структур и/или веществ (например, белково‑липидных комплексов мембран);
• инфильтрация клеток и межклеточного вещества органическими и неорганическими соединениями (например, ЛПНП и Ca2+ клеток интимы артерий при атеросклерозе).
Виды клеточных дистрофий. Основным критерием классификации клеточных дистрофий является преимущественное нарушение метаболизма отдельных классов веществ. Согласно этому, различают диспротеинозы (белковые дистрофии), липидозы (жировые дистрофии), диспигментозы (пигментные дистрофии), углеводные и минеральные дистрофии. Отдельную группу составляют тезаурисмозы (болезни накопления).
Гибель клетки
Некроз — смерть повреждённой клетки, сопровождающаяся необратимым прекращением её жизнедеятельности. Некроз является завершающим этапом клеточных дистрофий или следствием прямого действия на клетку повреждающих факторов значительной (разрушающей) силы. Некроз, как правило, сопровождается воспалительной реакцией.
Некрозу предшествуют паранекроз (метаболические и структурные изменения ещё обратимы) и некробиоз. На этапе некробиоза патогенные изменения приобретают необратимый характер и приводят к некрозу.
Основные звенья патогенеза некроза те же, что и при повреждении клеток, но при развитии некроза они максимально интенсифицированы и развиваются на фоне недостаточности адаптивных механизмов (защиты и регенерации повреждённых структур, компенсации нарушенных процессов в клетке).
Апоптоз – форма гибели отдельных клеток, возникающая под действием вне - или внутриклеточных факторов. Осуществляется путем активации специализированных внутриклеточных процессов, регулируемых определенными генами. Апоптоз — программируемая гибель клетки. В этом его принципиальное отличие от некроза.
Другое важное отличие апоптоза от некроза состоит в том, что программу апоптоза запускает информационный сигнал, тогда как некроз клеток развивается под непосредственным влиянием повреждающего агента.
В финале некроза происходит лизис клеток и освобождение их содержимого в межклеточное пространство. В связи с этим, в зоне некроза развивается воспаление. Апоптоз же завершается фагоцитозом фрагментов разрушенной клетки и признаки воспаления, как правило, отсутствуют.
Некроз — всегда результат действия патогенного фактора значительной силы. Апоптоз, в отличие от этого, наблюдается в ходе многих физиологических процессов, а также при адаптации клетки к факторам среды.
Апоптоз — в отличие от некроза — энергозависим, требует синтеза РНК и белков.
Проявления апоптоза. При апоптозе цитоплазма клетки уплотняется, конденсируется хроматин, ядро подвергается пикнозу с последующим кариорексисом.
Клетки, вошедшие в апоптоз, и апоптозные тельца фагоцитируются макрофагами и гранулоцитами; фагоцитоз при этом не сопровождается местным воспалением.
Механизм апоптоза.
Стадия инициации
На этой стадии информационные сигналы рецептируются клеткой. Патогенный агент либо сам является сигналом, либо обусловливает генерацию сигнала в клетке и его проведение к внутриклеточным регуляторным структурам и молекулам. Инициирующие апоптоз стимулы могут быть трансмембранными или внутриклеточными. Трансмембранные сигналы подразделяют на отрицательные, положительные и смешанные.
Стадия программирования
На этой стадии специализированные белки либо реализуют сигнал к апоптозу путём активации исполнительной программы (её эффекторами являются цистеиновые протеазы — каспазы и эндонуклеазы), либо блокируют потенциально летальный сигнал.
Выделяют два варианта реализации стадии программирования: 1. Прямая активация эффекторных каспаз и эндонуклеаз (минуя геном клетки) и 2. Опосредованная их активация через экспрессию определенных генов.
Прямая передача сигнала осуществляется через адапторные белки, гранзимы и цитохром С
Белки‑ингибиторы апоптоза (например, продукты экспрессии антиапоптозных генов Bcl–2, Bcl‑XL) блокируют апоптоз (например, путём уменьшения проницаемости мембран митохондрий, тем самым уменьшая вероятность выхода в цитозоль одного из пусковых факторов апоптоза — цитохрома C).
Белки‑промоторы апоптоза (например, белки, синтез которых контролируется генами Bad, Bax, антионкогенами Rb или p53) активируют эффекторные каспазы и эндонуклеазы.
Стадия реализации программы
Стадия реализации программы апоптоза (исполнительная, эффекторная) состоит в собственно гибели клетки, осуществляемой посредством активации протеаз и эндонуклеаз.
Стадия удаления фрагментов погибших клеток
На поверхности апоптозных телец экспрессируются лиганды, с которыми взаимодействуют рецепторы фагоцитирующих клеток. Фагоциты обнаруживают, поглощают и разрушают апоптозные тельца. Благодаря этому, содержимое разрушенной клетки не попадает в межклеточное пространство, а при апоптозе отсутствует воспалительная реакция. Этот признак отличает апоптоз от некроза, который сопровождается развитием перинекротического воспаления.
Адаптация клеток. Действие на клетку патогенных факторов сопровождается активацией (или включением) различных реакций и процессов, направленных на устранение либо уменьшение степени повреждения и его последствий, а также обеспечивающих устойчивость клеток к повреждению. Совокупность этих реакций обеспечивает приспособление (адаптацию) клетки к изменившимся условиям её жизнедеятельности.
Комплекс адаптивных реакций клеток условно подразделяют на внутриклеточные и межклеточные.
К внутриклеточным адаптивным механизмам относят следующие реакции и процессы.
Компенсация нарушений энергетического обеспечения клетки; Защита мембран и ферментов клетки; Уменьшение выраженности или устранение дисбаланса ионов и воды в клетке; Устранение дефектов генетической программы клетки и механизмов её реализации; Компенсация расстройств механизмов регуляции внутриклеточных процессов; Снижение функциональной активности клеток; Регенерация; Гипертрофия; Гиперплазия. |
Для межклеточных (системных) механизмов адаптации к повреждению характерно взаимодействие клеток друг с другом. Такое взаимодействие осуществляется несколькими путями:
• Обмен метаболитами, местными БАВ — цитокинами, ионами.
• Реализация реакций системы ИБН.
• Изменения лимфо‑ и кровообращения.
• Эндокринные влияния.
• Нервные воздействия.
Ответом клетки на повреждение не всегда является ее гибель и существует несколько форм обратимых изменений клетки, не сопровождаемых прекращением жизнедеятельности клетки.
К обратимым формам повреждения клетки относят гипертрофию, гипотрофию, атрофию, дисплазию, дистрофию и метаплазию.
Гипертрофия – увеличение размеров и массы клеток. В основе развития гипертрофии лежит повышенная продукция белка.
Гипотрофия – уменьшение размеров и массы клетки. Атрофия – прижизненное выраженное уменьшение размеров и массы клеток, сопровождающееся нарушением их функционирования. Атрофия является следствием сниженного синтеза белка и повышенной его внутриклеточной деградации.
Дисплазия – нарушение дифференцировки клеток, сопровождающееся стойкими изменениями структуры, метаболизма и функционирования клеток.
Дистрофия – нарушение обмена веществ, сопровождающееся расстройством функции клеток. В возникновении дистрофий могут играть роль энзимопатии, избыточное поступление веществ в клетку из межтканевой жидкости, активная резорбция веществ в клетку. Нарушения физико-химических свойств субклеточных структур.
Метаплазия – замещение клеток, свойственных данному органу, нормальными клетками другого типа. Основу развития метаплазии составляет репрограммирование стволовых клеток или недифференцированных мезенхимальных клеток.
5.3. Самостоятельная работа по теме:
- решение ситуационных задач.
5.4. Итоговый контроль знаний:
- ответы на вопросы по теме занятия;
- решение ситуационных задач:
Задача №1.
При иммуноцитохимическом исследовании биоптата костного мозга у больного острым лейкозом обнаружено значительное количество клеток с признаками специфической для апоптоза фрагментации ДНК. Этот показатель возрастает в динамике курса химиотерапии.
1. Объясните патогенетическую роль апоптоза в развитии злокачественного заболевания.
2. Перечислите основные отличия апоптоза от некроза.
3. Положительным или отрицательным прогностическим маркером является прогрессивное увеличение количества клеток, подвергающихся апоптозу, в процессе химиотерапии лейкоза.
Задача №2.
У больного ишемической болезнью сердца проведена операция аорто-коронарного шунтирования. В раннем послеоперационном периоде обнаружено значительное повышение в крови активности МВ-фракции креатинфосфокиназы, аспартатаминотрансферазы, концентрации тропонина I, миоглобина. В биоптате миокарда, полученном в интраоперационном периоде, гистологически обнаружено большое количество клеток в состоянии некроза. В биоптате миокарда, полученном в послеоперационном периоде (5 дней после операции), обнаружено увеличение зоны повреждения за счет апоптотической гибели клеток.
1. Объясните причину изменения биохимических параметров крови у больного.
2. Объясните возможный патогенез указанных реакций в период ишемии миокарда и в период реперфузии миокарда.
3. Какой тип клеточной гибели кардиомиоцитов является более оптимальным с биологической точки зрения и почему.
Задача №3.
У больного с острым нарушением мозгового кровообращения удалось достичь снижения степени выраженности неврологической симптоматики путем применения препаратов, нормализующих функционирование митохондрий клеток и препятствующих активации каспаз.
1. Объясните, с какой целью проведено лечение указанными препаратами.
2. Объясните, какова роль митохондриальной дисфункции и повышения специфической активности протеаз (каспаз) в клетках в патогенезе клеточной гибели, индуцированной ишемией/реперфузией.
3. Как вы считаете, будет ли оправдано применение препаратов, регулирующих поступление в клетки кальция или его депонирование во внутриклеточных органеллах, и почему.
Задача №4.
В эксперименте кратковременная гипертермия гепатоцитов (+42оС, 30 мин) приводит к значительному снижению токсического действия гепатотропного яда (акриламида), регистрируемого по цитолизу гепатоцитов, накоплению продуктов перекисного окисления липидов мембран, продуктов окисления и агрегации белков гепатоцитов. Этот эффект развивается в период с 6 по 48 часы после гипертермии и блокируется препаратами-ингибиторами белкового синтеза.
1. Объясните, за счет каких механизмов осуществляется протекторное действие гипертермии в гепатоцитах.
2. Приведите примеры возможного использования этого эффекта в клинической практике.
3. Какова функция шаперонов?
Задача №5.
У ребенка с гемолитической анемией обнаружена склонность к частым инфекционным заболеваниям, отмечается задержка умственного развития. При комплексном обследовании обнаружен наследственный дефект гена, кодирующего глутатион-синтетазу.
1. Объясните патогенетическую связь между недостаточностью глутатион-синтетазы и обнаруженными клиническими симптомами.
2. Как называется состояние, характеризующееся развитием дисбаланса в окислительно-восстановительной системе клеток?
3. Перечислите основные компоненты системы поддержания окислительно-восстановительного гомеостаза клеток.
6. Домашнее задание для уяснения темы занятия
(тесты, ситуационные задачи по теме: «Болезнетворные факторы внешней среды. Патогенное действие атмосферного давления, электротока. Действие лучистой энергии. Гипертермия»).
7. Рекомендации по выполнению НИРС, в том числе список тем предлагаемых кафедрой:
- оформление альбома с учетом соответствующих заданий по теме, используя учебную и методическую литературу.
Примерная тематика докладов-презентаций по данной теме:
1. Окислительный стресс. Антиоксидантные системы клеток.
2. Виды клеточной гибели. Механизмы некроза и апоптоза.
3. Роль нарушения функции митохондрий в патогенезе клеточного повреждения.
4. Клеточные и молекулярные механизмы повреждения при гипоксии. Синдром реперфузионных осложнений.
5. Механизмы регуляции клеточных функций. Клеточные сигнальные системы.
6. Патология биологических мембран. Мембранотоксичность в действии повреждающих факторов внешней среды.
8. Рекомендованная литература по теме занятия:
Обязательная:
1. Патофизиология: учебник / под ред .- М.:ГЭОТАР-МЕД, 200с.
Дополнительная:
1.Руководство к практическому курсу патофизиологи: учебное пособие / и др.- Р-на-Дону: Феникс, 2007.
2.Барсуков физиология. Конспект лекций.- М.: ЭКСМО, 2007.
3.Гормональная регуляция основных физиологических функций организма и механизмы её нарушения: учебное пособие /ред. .-М.: ВУНМЦ, 2004.
4.Долгих патофизиология: учебное пособие.-Р-на-Дону: Феникс, 2007.
5.Ефремов . Основные понятия: учебное пособие.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
6.Патофизиология: руководство к практическим занятиям: учебное пособие /ред. .- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2011.
7.Патофизиология и физиология в вопросах и ответах / , и др.- М.: МИА, 2007.
8.Ставицкая старения: учебное пособие.- Красноярск: КрасГМА, 2004.
9.Тель физиология: интерактивный курс лекций.- М.: МИА, 2007.
10.Федюкович обмена витаминов микро-и макро-элементов: учебное пособие.- Красноярск: КрасГМА, 2004.
11.Robbins and Cotran pathologic basis of disease =Патологические основы болезней по Робинсону и Котрану / V. Kumar, F. Abbas, N. Fausto.-
Philadelphia: Elsevier Inc, 2010.
12. Секреты патологии: учебное пособие.- М.: МИА, 2006.
Электронные ресурсы:
1.Фролов патофизиология: Электронный курс по патофизиологии: учебное пособие [Электронный ресурс ].-М.: МИА, 2006.-
