Слайд 2Рудольф Вирхов — основатель целлюлярной (клеточной) патологии
1821-1902
"omnis ceilula е cellula" (клетка
происходит только от клетки)
Слайд 31858 год
«Целлюлярная патология как учение, основанное на физиологической и
патологической гистологии»
Слайд 4Основной постулат труда Р.Вирхова -
Всякое болезненное изменение организма связано
с патологическим процессом в клетках
Слайд 5Причины повреждения клеток
Физические факторы:
-Механические
-Температура
-Ионизирующая радиация
-Ультрафиолетовое излучение
-Электромагнитные
Слайд 6Химические факторы
органические и неорганические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты
нарушенного метаболизма, лекарственные препараты и др.
Слайд 7Биологические факторы
Наибольшее значение среди них имеют вирусы, риккетсии, бактерии, паразиты,
грибы
Слайд 8И другие факторы повреждения
Гипоксия
Гипероксия
Иммунологические
Нарушение КОС
Нарушение водно-электролитного обмена
Нарушение углеводного обмена
Генетические дефекты
Дисбаланс
питания
Старение
Слайд 9Реакция клеток на повреждение
нарушение функции клеток
нарушение клеточных защитных реакций –
(активация или ингибиция)
изменение метаболизма,
изменение формы
Слайд 10Изменение метаболизма
- нарушение функции транспортных систем клеточной мембраны
- повышение проницаемости
внутриклеточных мембран и плазмалеммы
- нарушение циркуляции внутриклеточной жидкости, отек
-
клеточный энергодефицит
активация свободно-радикального окисления
- внутриклеточный ацидоз
- выход К из клетки и поступление Na в клетку
Слайд 11-нарушение дифференцировки и роста клеток (опухолевый рост)
-патология репродукции клеток
-патология движения
клеток
-патология ядра и генетического аппарата клеток
-нарушение связи между клетками
-патология сигнальных
клеточных систем
Нарушение функции
Слайд 12Вывод: повреждение клетки - это нарушение клеточного обмена веществ, внутриклеточного
гомеостазиса.
Слайд 13Повреждения
летальные
сублетальные
Специфические и неспецифические
Слайд 14Основные механизмы острого летального повреждения
- чрезмерное подавление синтеза АТФ
- разрушение митохондрий
- нарушение работы мембранных транспортных систем
- разрушение
ядра клетки
Слайд 15Специфическое повреждение -определяется этиологическим фактором
Иммунный гемолиз, радиационное повреждение свободными радикалами,
повреждение дыхательных ферментов цианистыми соединениями, образование карбоксигемоглобина при действии угарного
газа, действие инфекционных агентов.
Слайд 16Неспецифическое повреждение
Утрата принципа неравновесности
К в клетке в 20-30 раз выше,
чем вне клетки (в норме)
Nа в клетке в 10 раз
меньше, чем вне клетке (в норме)
К
Nа
Интерстициальная жидкость
K
Nа
Слайд 17- Внутриклеточный ацидоз
- Появление свободных радикалов
- Дефицит макроэргов
Выделение энергии (тепловой,
электрической – потенциал повреждения, химической –падение редокс - потенциала)
Наличие
в клетке свободного Са
Повреждение клеточной мембраны, мембран внтруклеточных образований и др
Электрический пробой клеточной мембраны
Слайд 19Основные функции мембран
Контролируют состав внутриклеточной среды
Обеспечивают и облегчают межклеточную и
и внутриклеточную передачу информации
Обеспечивает образование тканей с помощью межклеточных
контактов
Слайд 20Перенос веществ через мембраны
Трансмембранный транспорт мелких молекул
-фильтрация
фагоцитоз и пиноцитоз
наличие аквапоринов,
или "водных каналов"
Слайд 21Аквапорины
избирательно пропускают молекулы воды, позволяя ей поступать в клетку и
покидать ее, в то же время препятствуя протоку ионов и
других растворимых веществ.
За открытие аквапоринов Питер Эгр получил в 2003 году Нобелевскую премию по химии, совместно с Родриком Маккинноном, удостоившимся награды за изучение структуры и механизмов работы калиевых каналов
Слайд 23Функции аквапоринов
Аквапорин - 1 в эритроцитах способствует регидратации эритроцитов, обезвоженных
в гипертонической среде капилляров мозговой части почки: в почке обеспечивает
способность почки концентрировать мочу: в глазу обеспечивает гомеостаз внутриглазной жидкости.
Аквапорин - 2 — активность этого канала регулирует антидиуретический гормон, увеличивая реабсорбцию воды из просвета трубочек в межклеточное пространство.
Аквапорин - 4 экспрессируется в клетках эпендимной выстилки сосудистого сплетения желудочков и водопровода мозга, в синтезирующих вазопрессин нейросекреторных нейронах гипоталамуса. Этот канал расценивают как осморецептор.
Аквапорин-5: принимает участие в формировании слезной жидкости, слюны, секретов желез воздухоносных путей.
Слайд 24Патология аквапоринов
Болезнь Девика (БД, оптический нейромиелит) — одновременное или последовательное
развитие неврита зрительных нервов и поперечного миелита — описана французским
врачом E. Devic в 1894 г. При БД имеет высокий титр антител к аквапорину4.
По данным S. Hinson et al., аквапорин4 входит в состав мембраны макромолекулярного комплекса астроцитов. Его поражение вызывает открытие водных каналов, что приводит к потере внутриклеточного Na+ и попаданию в клетку глутамата, что вызывает ее апоптоз.
Слайд 25Патология аквапоринов
С возрастом, а также под воздействием ультрафиолета количество аквапоринов
в клетках кожи сокращается. Объем поступающей в клетки воды снижается,
и происходит обезвоживание кожи. От целостности и количества аквапоринов также во многом зависят упругость и эластичность кожи, в эпидермисе нет кровеносных сосудов и все питательные вещества поступают в клетку только с водой.
Слайд 26
мембрана
Внутреннее пространство
Внешнее
пространство
Простая диффузия (СО2, мочевина)
Белок переносчик
Облегченная диффузия(аминокислоты, моносахара)
АТФ
Активный транспорт
– против градиента концентрации (К, Na)
Перенос веществ через мембраны
Трансмембранный транспорт
мелких молекул
диффузия (пассивная, облегченная)
активный транспорт
.
Слайд 27Облегченная диффузия
Канал всегда открыт, вещество проходит по градиенту концентрации или
электрохимическому градиенту
Слайд 28Связывание вещества белком-переносчиком специфично
и может быть конкурентно ингибировано
этот процесс
может быть лимитирован насыщением белка носителя (например при переносе железа
в желудочно-кишечном тракте)
Слайд 29Переносчики глюкозы — интегральные гликопротеины.
Известно 6 кодируемых генами GLUT -
трансмембранных переносчиков глюкозы из внеклеточной среды.
Точечная мутация гена GLUT
- 2 — одна из причин развития инсулиннезависимого диабета.
Слайд 31Перенос веществ через мембраны
Ионные каналы- это интегральные белки, найденные во
всех клетках, которые регулируют прохождение специфических ионов через мембрану. Наиболее
часто встречаются каналы для кальция, калия, натрия и хлора.
Слайд 32Выделяют 4 типа ионных каналов.
1. управляемые лигандом, который соединяется с
рецептором (каналы для кальция)
2. управляемые фосфолирированием, открытие каналы происходит благодаря
присоединению высокоэнергетического фосфата.
3. управляемые изменением электрического потенциала.
4 управляемые растяжением клеточной мембраны (механические).
Слайд 33Потенциалзависимый ионный канал.
Слайд 34Селективный ионный канал
Механочувствительный ионный канал
Слайд 35Активность разных каналов может изменяться
под воздействием различных факторов: метаболических реакций,
фосфолирирования, эффектов токсинов и лекарственных веществ. Некоторые иммунные заболевания, например,
злокачественная миастения, возникает в результате выработки антител против канальных белков.
Слайд 36В других случаях
лекарственные препараты могут регулировать внутриклеточные процессы, например, сердечные
глюкозиды влияют на характер сокращения кардиомиоцитов.
Слайд 37Обеспечивают межклеточную информацию, межклеточное взаимодействие
феномен контактного торможения у нормальных клеток
отсутствие этого феномена у опухолевых клеток
В основе феномена контактного
торможения лежит межклеточное взаимодействие, останавливающее деление клеток в тот момент, когда они полностью покрывают культуральную поверхность плотным слоем толщиной в одну клетку.
Слайд 38Группа ученых университета Рочестера
под руководством молекулярного биолога Веры Горбуновой выяснили
механизм необычной устойчивости к развитию злокачественных заболеваний голого землекопа (Heterocephalus
glaber) – роющего норы грызуна-долгожителя, обитающего в пустынях
(Нью-Йорк)
Слайд 39Их возраст может превышать 30 лет – однако даже у
самых «взрослых» особей не происходит спонтанного развития злокачественных опухолей. У
этих животных клеточное деление блокирует белок р16. Увеличение площади межклеточных контактов стимулирует синтез р16.
Слайд 40Коннекси́ны — «двойные» поры,
получающиеся за счёт совмещения друг с другом пор,
принадлежащих контактирующим мембранам двух клетокполучающиеся за счёт совмещения друг с
другом пор, принадлежащих контактирующим мембранам двух клеток. Участвуют в формировании щелевых контактов. Коннексины найдены практически во всех видах клеток.
Слайд 41Коннексины —интегральные мембранные белки
образуют в мембранахобразуют в мембранах контактирующих клетокобразуют в
мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналыобразуют в мембранах контактирующих клеток
сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клеткамиобразуют в мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клетками. Через коннексоны передаются электрические сигналы, аминокислотыобразуют в мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клетками. Через коннексоны передаются электрические сигналы, аминокислоты и небольшие молекулы управляющих веществ: цАМФобразуют в мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клетками. Через коннексоны передаются электрические сигналы, аминокислоты и небольшие молекулы управляющих веществ: цАМФ, InsP3, аденозинобразуют в мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клетками. Через коннексоны передаются электрические сигналы, аминокислоты и небольшие молекулы управляющих веществ: цАМФ, InsP3, аденозин, АДФобразуют в мембранах контактирующих клеток сквозные непрерывные каналы, проходящие сразу через две мембраны в зоне щелевых контактов. Служат для взаимного обмена веществами между этими клетками. Через коннексоны передаются электрические сигналы, аминокислоты и небольшие молекулы управляющих веществ: цАМФ, InsP3, аденозин, АДФ и АТФ.
Слайд 42Патология коннексинов
Соматические мутации в гене, кодирующем gap-junction protein connexin 40
(GJA5), миокардиальный белок, участвующий в координации электрической деятельности предсердий, могут
в некоторых случаях служить причиной идиопатической фибрилляции предсердий, предполагают канадские ученые
Слайд 43Патология коннексинов
КОННЕКСиН-26.
Ген коннексина-26 находит Ген коннексина-26 находится на 13-й
хромосоме. Делеционная мутация мутация гена приводит к полному отсутствию
этого коннексина,
что выражается в рецессивной форме сенсориневральной
(поражение чувствительного нерва) глухоты.
Слайд 44Обеспечивают передачу информации
Через поверхностные клеточные рецепторы
Через интернализацию сигнала (рецептор-лиганд,
инсулин)
Перенос к внутриклеточным рецепторам (стероидные гормоны)
Слайд 46Клеточные мембранные антигены используются иммунной системой для разделения клеток на
«свой» и «чужой»
Антигены гистосовместимости
Слайд 47Антигены групп крови
Модель мембраны эритроцита со встроенными молекулами групп крови
разных систем. Таких систем на сегодняшний день известно 25 (АВ0,
резус, Кромер, Диего, Даффи, MNS, Льюис и т.п.), и они включают в себя более 300 различных антигенов
Слайд 48Три важных принципа строения мембраны
Мембраны не однородны
Многие компоненты мембран находятся
в непрерывном движении
Компоненты мембран асимметричны
Слайд 49Липиды и белки формируют подвижную мозаичную мембрану.
- молекулы липидов могут
перемещаться
параллельно поверхности мембраны, определяя текучие ее текучие свойства,
- могут выходить
из одного слоя
- перемещаться в другой (феномен флип-флоп)
- могут ориентироваться под углом к поверхности мембраны (1200).
Слайд 50Текучие свойства мембраны определяются
составом мембраны, так ненасыщенные жирные кислоты повышают
текучесть
холестерол ограничивает подвижность соседних молекул, что приводит к образованию
зон с высокой и низкой текучестью.
Слайд 51От текучести мембраны
зависит проникновение воды, кислорода, углекислого газа, наркотических средств
и т.д.
Слайд 52Компоненты мембран асимметричны
фосфолипиды распределены асимметрично между внутренним и наружным монослоями
цитоплазматической мембраны:
в наружном монослое отсутствует фосфатидилсерин и фосфатидилэтаноламин. Асимметрия
поддерживается особым АТФ-зависимым ферментом, переносящим аминофосфолипиды снаружи внутрь.
при повреждении мембраны это свойство утрачивается и служит сигналом для фагоцитарных клеток.
Слайд 53В мембранах содержатся липиды трех классов: фосфолипиды, холестерин и гликолипиды.
Наиболее важная группа, фосфолипиды, включает фосфатидилхолин (лецитин), фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин, фосфатидилинозит
и сфингомиелин.
Холестерин присутствует во внутриклеточных мембранах животных клеток (за исключением внутренней мембраны митохондрий).
Гликолипиды входят в состав многих мембран (например, во внешний слой плазматических мембран). В состав гликолипидов входят углеводные функциональные группы.
Слайд 54Нарушение метаболизма сфинголипидов (пример)
Болезнь Тея — Сакса —наследственное заболевание нервной системы.
Названо в честь британского —наследственное заболевание нервной системы. Названо в
честь британского офтальмолога Уоррена Тея (англ. Warren Tay, 1843—1927), и американского невролога Бернарда Сакса (англ. Bernard Sachs, 1858—1944).
Вызывается мутацией гена HEXA, ответственного за синтез фермента гексозоаминидазы A — фермента, принимающего участие в метаболизме ганглиозидов. В результате, ганглиозиды накапливаются в нервных клетках, нарушая их работу. Наследуется по аутосомно-рецессивному типу наследования.
Слайд 55Новорожденные с данным заболеванием развиваются нормально в первые месяцы жизни.
В
возрасте около полугода возникает регресс в психическом и физическом развитии.
Ребенок теряет зрение, слух, способность глотать. Появляются судороги. Мышцы атрофируются и наступает паралич. Заканчивается летальным исходом в возрасте до 4 лет. Существует редкая форма позднего проявления болезни, когда синдромы появляются в возрасте 20-30 лет
Слайд 56Для Болезни Тея—Сакса характерно
наличие красного пятна, расположенного на сетчатке напротив
зрачка. Это пятно можно увидеть с помощью офтальмоскопа.
Слайд 57Некоторые токсины (холера, столбняк)
способны вступать во взаимодействие с ганглиозидами мембран,
пространственно или химически блокируя функции рецепторов.
Слайд 58Повреждение мембраны
Хлорированные углеводороды могут приводить к фрагментации мембран
адсорбция холестерола может
привести к изменению текучих свойств мембраны, что скажется на скорости
диффузии кислорода, метаболизме, клеточной дифференцировки
частицы, проникшие в клетку путем эндоцитоза, могут быть первым звеном патологического процесса – асбестоза, силикоза
Слайд 59Нарушения мембраны могут быть обусловлены
свободно-радикальным (перекисным) окислением ненасыщенных жирных
кислот в мембранных фосфолипидах.
- действием мембранных фосфолипаз
- механическим, осмотическим растяжениеМ
мембраны
- связыванием белков мембранной поверхности или изменение конформации белков
дефектами липидного состава мембраны
снижением электрической прочности мембраны, (пробой собственным электрическим током).
Слайд 60Следствием активации СРО:
окисление сульфигидрильных групп мембранных белков, что может привести
к помутнению хрусталика глаза;
инактивация ион-транспортных систем, в первую очередь
Са-АТФаз
появляются дефекты в мембране клетки, мембранах митохондрий, мембранах лизосом
Повышение проницаемости мембран
Слайд 61Увеличение проницаемости мембраны клетки и выключение насосов
приводит к утечке Са
из митохондрий, возрастанию его в свободной форме в цитоплазме. Это
пусковой механизм активации мембранных фосфолипаз и дальнейшего разрушения мембранных фосфолипидов.
Как следствие нарушения стабильности мембраны, возникает электрический пробой.
Слайд 62Исходы повреждения
Некроз- смерть поврежденной клетки, как завершающий этап клеточной
дистрофии или как следствие действия повреждающего фактора значительной силы. Некроз,
как правило, заканчивается лизисом клетки и сопровождается воспалительной реакцией.
Слайд 63Когда в делящихся клетках регенерирующих тканей накапливаются необратимые повреждения
клетки прибегают
к двум основным механизмам - навсегда остановить клеточный цикл (войти
в состояние покоя, «сенесценцию») или запустить механизмы запрограммированной смерти - апоптоза и (или) аутофагии.
Слайд 64Зачем клетка погибает
Конечное
дифференцирование
Клетка исчерпала
"лимит Хейфлика"
(состарилась)
Апоптоз,
аутофагия
Клетка стала
ненужной
организму
Уровень воздействия
ниже порогового
Некроз
Уровень воздействия
выше
порогового
Клетка подверглась
внешнему
воздействию
Гибель клетки
Слайд 65Навсегда остановить клеточный цикл и войти в состояние покоя -
сенесценцию
Запустить механизмы запрограммированной смерти
Следствия накопления повреждений в клетке
Слайд 66Стимулы способствующие переходу клетки в состояние покоя –
укорочение теломер, повреждение
ДНК, оксидативный стресс и другие. Но все пути сходятся на
двух основных эффекторных путях: на р53 (сторож генома) и рRB
Слайд 67Теломеры (от др.-греч. τέλος — конец и μέρος — часть) концевые участки
хромосом.
В каждом цикле деления теломеры клетки укорачиваются из-за неспособности
ДНК-полимеразы синтезировать копию ДНК с самого конца.
Слайд 68Аутофагия – самопоедание
Аутофагия - механизм ликвидации поврежденных органелл, долгоживущих и
аномальных белков, излишних объёмов цитоплазмы.
Слайд 70Апоптоз-
генетически активная программа клеточного суицида альтернативная клеточному делению.
Морфологические признаки апоптоза
– сморщивание и конденсация хроматина.
Биохимические признаки апоптоза – активация протеаз-каспаз.
Слайд 71Апоптоз
- форма гибели клетки, проявляющаяся в уменьшении ее размера, конденсации
(уплотнении) и фрагментации хроматина - форма гибели клетки, проявляющаяся в уменьшении
ее размера, конденсации (уплотнении) и фрагментации хроматина, уплотнении наружной и цитоплазматической мембран без выхода содержимого клетки в окружающую среду
Слайд 72Апаптоз завершается фагоцитозом клеточных фрагментов.
Главное значение апоптоза в норме удаление
поврежденных, старых клеток. Уничтожение лишних клеток при формировании органов.
Слайд 74Усиление апоптоза
Дефекты развития.
.Дегенерация коронарной и легочной артерий, аномальная инволюция правого
желудочка через усиление апоптоза миоцитов и нервных клеток
Установлена роль апоптоза
в формировании врожденного поликистоза почек, нервной системы, системы крови , уродств с преобладанием минус-ткани.
Слайд 76Программа апоптоза включается
через эндогенные сигналы - при невозможности репарации ДНК
повреждении
митохондрий
выходу из митохондрий цитохрома С
при наличии в клетке активных
форм кислорода
Слайд 77Сенсором повреждения является Р53
ген кодирущий этот белок, находится в коротком
плече 17 хромосомы. Его называют «хранитель генома», «господин ночной сторож».
Р53 находится в цитоплазме в латентном состоянии, активируется при поражении ДНК, активации онкогенов, дефиците питания, старении, гипоксии и т.д.
Слайд 78Мутации гена р53 приводят к заболеваниям, например,
мутации гена Р53 обнаруживаются
в 50% раковых опухолей, что способствует пролиферации измененных клеток.
У
детей мутации Р53 обнаруживаются при Т-лимфобластном лейкозе (12%), что является неблагоприятным прогностическим фактором.
Слайд 79Программу апоптоза запускает
экзогенный сигнал, например ФНО или Т- киллеры.
дефицит веществ необходимых для клетки. При дефиците железа или
эритропоэтина эритроидные клетки в костном мозге погибают путем апоптоза. В результате развивается анемия.
Слайд 80Информационный сигнал
способствует активации протеолитических ферментов – каспаз
Каспазы расщепляют белки в
местах расположения аспарагиновых оснований.