Внимание! Многие материалы на данном сайте написаны студентами.
В любом случае материалы на сайте выражают точку зрения автора и могут содержать добросовестные заблуждения, ошибки, устаревшие данные. Данные материалы представлены для использования студентами медицинских ВУЗов, медицинскими работниками в ознакомительных целях. Ни один материал, представленный на данном сайте, не можент служить руководством или причиной к действию

ПАТОЛОГИЯ КЛЕТОЧНОГО ЯДРА

реферат

Патология органа или части органа можно рассматривать двояким образом - описывать и анализировать детали морфологических изменений, чем, собственно, и занимается патоморфология, или же сравнивать его функцию с нормальной функцией, чтобы как можно лучше понять механизмы наблюдаемых расстройств, т.е. заняться патофизиологией. К сожалению, довольно часто из-за недостатка наших знаний о нормальной функции нам не удается понять патогенез повреждений и приходится довольствоваться морфологическим описанием.
Такое положение создается при изучении патологии клеточного ядра.

Патология ядра в целом.

Общие сведения

Под световым микроскопом ядро живой клетки представляется гомогенным тельцем в состоянии геля с небольшим пятнышком внутри - ядрышком. После фиксации появляются неправильные резко базофильные массы (хроматин), погруженные в светлый ядерный сок (нуклеоплазма). В нуклеоплазме иногда различается неясная сеточка тонких нитей - сеть линина.
Электронная микроскопия внесла ценный вклад в изучение ультраструктуры ядерной мембраны (которая оказалась двойной) и хроматина - сложного сочетания тончайших нитей с плотными гранулами.
Первые исследования патологических изменений ядра были проведены давно. Они относятся к тому времени, когда впервые в микроскопическую технику были введены красители, в частности кармин и гематоксилин. При такой примитивной обработке ядро казалось гомогенным; исключение составляла более темная область ядрышка. Первые данные об изменениях ядра совпадают с первыми, исторически очень важными сведениями об аутолизе клетки.
В 1871 г. химик Хоппе-Зейлервпервые заметил, что ткани трупа могут разжижаться, не загнивая. Несколькими годами позже Сальковский показал, что раздражение происходит под влиянием ферментов такого же типа, как и пищеварительные. В 1900 г. Якоби назвал этот процесс посмертного разжижения аутолизом.
Исследования хода аутолиза показали, что разжижаться могут все ткани тела довольно быстро, но при условии, что внутриклеточные ферменты не подверглись разрушению в результате денатурации, например в связи с коагуляцией. Внимательное изучение развития посмертного аутолиза показало, что один из его первых морфологических признаков обнаруживается в ядре. Он выражается в своеобразном процессе - пикнозе, который большей частью сопровождается вакуолизацией ядра. Заканчиваются эти явления кариолизом, т.е. полным исчезновением ядра.

Некроз ядра: пикноз, вакуолизация, кариолиз.

Первоначальные изменения при некрозе ядра сводятся к следующим процессам: вакуолизации центральной части ядра, коагуляции хроматина с превращением в резко базофильную гомогенную массу (пикноз) и последующему отчетливому сокращению всего ядерного вещества (кариорексис). Видимое количество хроматина уменьшается (хроматолиз), что предшествует исчезновению ядра (кариолиз). Особенно отчетливо наблюдается конденсация хроматина в плотные массы. Этот процесс состоит в том, что нити различных дезоксирибонуклеотидов уплотняются и превращаются в гомогенные округлые образования. Они резко базофильны. Одновременно образующиеся в ядре вакуоли постепенно увеличиваются. Заканчиваются эти процессы исчезновением ядра; при этом остается несколько мелких гранул хроматина (тельца Флемминга).
Сохранение хроматина в некоторых клетках даже после аутолиза послужило основанием определять его как "структуру, резистентную к аутолизу". Эту кажущуюся резистентность объясняют тем, что главные компоненты хроматина, нуклеиновые кислоты, устойчивы к действию протеолитических ферментов клетки. Растворение нуклеиновых кислот требует присутствия нуклеаз - специфических ферментов, высвобождение которых происходит позднее.
В живой клетке пикноз характеризуется сильным потемнением ядра, что связано с осаждением ядерных белков. За этим необратимым процессом следует вторая фаза клеточного некроза - некрофанероз. Пикноз развивается почти сразу же после прекращения в органе кровообращения - в почечных клетках, например, через 90 минут.
Высказывалось предположение, что пикноз якобы точно соответствует моменту смерти ядра. В действительности же в основном он указывает на нарушение проницаемости ядерной мембраны. Вряд ли это можно считать критерием смерти ядра.
Уэлс (1915) связывает явление пикноза с физическим рассеиванием ядерных компонентов, т.е. с распадом нуклеопротеидов и высвобождением нуклеиновых кислот. Можно воспрепятствовать этому распаду различной обработкой, ведущей к необратимой денатурации ядерных белков (Майерс, 1965). Такая денатурация связана с прекращением активности внутриклеточных ферментов. Наоборот, когда клетка подвергается медленному замораживанию, пикноз обнаруживается чаще (Шерман, 1963).
Кроме этих достоверных фактов, связанных с общим аутолизом клетки, старые исследования с применением светового микроскопа выявили различные другие повреждения ядра. Однако многие из них представляют собой частные случаи и встречаются только в некоторых клетках; патогенез многих из них остается невыясненным.
Среди фактов этого рода надо отметить присутствие аномальных включений в ядре, его патологические деформации, и в особенности повреждения его мембраны.

Патологические включения в ядре.

В патологически измененных клетках поврежденные ядра зачастую образуют включения различного типа, в том числе гранулы, кристаллоидные палочки и т.д. применение электронного микроскопа позволило расширить перечень таких включений. Форма их крайне разнообразна. Гистохимическую природу и происхождение таких включений точно установить не удалось (исключение составляют включения вирусной природы). Их описание носит чисто морфологических характер. Морфологически они весьма любопытны, но, как правило, природа их неизвестна.

Патологические деформации ядра.

В патологически измененных клетках ядро часто бывает деформировано. Цоллингер (1948), а также Фелл и Хьюз (1960) исследовали такие деформации и их судьбу в живых клетках, используя метод микрокиносъемки в фазовом контрасте после воздействия различных агентов.
В норме ядро обычно довольно мягкое. Его можно деформировать экспериментально с помощью микроиглы. Твердая центросфера образует на нем вдавление.
Ядро, набухшее при отеке, становится напряженным и деформируется в меньшей степени.

Патологические изменения ядерной мембраны.

В фазовом контрасте ядерная мембрана нормальной клетки выглядит темной и толстой. Ее поверхность гладкая, иногда с несколькими выступами. Электронный микроскоп показывает, что мембрана эта состоит из двух листков с промежутком между ними. В целом она представляет собой перинуклеарный мешок, связанный с системой эндоплазматической сети. Местами они образуют складки и впячивания. Роз (1965) полагает, что эти образования связаны с вращательными движениями ядра, свойственными некоторым клеткам..
С помощью светового и электронного микроскопов нередко удается выявить изменения ядерной мембраны, которые иногда сопровождаются выхождением (экструзией) ядерного вещества и эмиссией пузырьков различного типа. Людфорд (1925) описал выделение пузырьков на поверхность ядра уже давно, изучая его в световом микроскопе. Оно, по-видимому, соответствует перемещению ядерного вещества в цитоплазму. Позднее Кайт (1964) наблюдал эти экструзии с помощью микрокиносъемки и описал образование весьма любопытных фигур. Ризуэно и его сотрудники (1966) высказали предположение о наличии связи между хроматином и мелкими впячиваниями ядерной мембраны. Было показано, что в некоторых случаях (яйца беспозвоночных) перенос нуклеопротеидов через ядерную мембрану замедляется при изменении температуры окружающей среды.
Существование перинуклеарного пространства в форме мешка с очень жидким содержимым позволяет понять понять любопытные вращательные движения ядра в живой клетке. Ядерная масса довольно свободна в своем жидком "футляре". Между стенками перинуклеарного пространства иногда можно обнаружить тонкие соединительные нити, которые в какой-то мере обеспечивают согласованность движений ядерной массы с циклозом цитоплазмы. Во многих клетках эти мембраны подвижны и способны передавать движение ядру. Беннет (1956) назвал эту область передаточным поясом.
С изменением ядерной мембраны связан вопрос о последствиях колебаний проницаемости ядра. В живой клетке ядро непроницаемо для так называемых вытальных красителей. Наоборот, в умирающей клетке эти красители частично проникают в ядро. Они могут при этом восстанавливаться, вызывая изменение окраски. Чемберс (1923) показал, что в мертвой клетке способность восстанавливать красители исчезает.
Рассматривая проблему проницаемости, следует отметить, что в нуклеоплазму крупные молекулы проникают легко, что не характерно для цитоплазмы. Медленно действующие химические агенты способны вызвать поражение ядра еще до появления признаков повреждения в цитоплазме. Этот факт, проверенный на животных и растительных клетках, чрезвычайно важен с фармакодинамической точки зрения.
В жизнедеятельности клетки - как в норме, так и в патологии - отношения между ядром и цитоплазмой играют весьма важную роль. Через ядерную мембрану совершается обмен между ядерными веществами, находящимися под контролем генов, и веществами цитоплазмы, находящимися в зависимости от внешней среды. Регуляция этого обмена связана с особыми свойствами ядерной мембраны. Перемещение веществ через барьер "ядро-цитоплазма". Было объектом многочисленных исследований, проведенных м применением различных методов - изотопного метода (Na , P , K , Cl , H ), метода микроинъекций цитоплазмы других видов, метода погружения изолированных клеток в жидкую среду, ведущего к волюметрическим изменениям. Регулирующая функция цистерн эндоплазматической сети, образующих мембрану, основана на принципе избирательной проницаемости. Свойство это исчезает со смертью клетки, что, по-видимому, согласуется со структурными изменениями, которые выявляются при помощи фазово-конрастного и электронного микроскопа.

Патология интерфазного ядра.

В жизнедеятельности ядра следует различать две фазы - фазу размножения и фазу покоя. Каждой из них присущ особый характер функции. В фазе размножения преобладают генетические процессы ("генетическое" ядро); в интервале между митозами (интерфазе) доминирует влияние ядра на цитоплазму ("соматическое" ядро); соматическое ядро и генетическое ядро - это 2 стороны физиологии, а стало быть, и патологии ядра. Прескот и Бендер (1962), Сальб и Маркус (1965), Шарф и Робинс (1966), а также Джонсон и Холэнд (1966) установили на культуре клеток млекопитающих, что синтез белка прекращается в начале митоза, на стадии метафазы; они предположили, что остановка эта связана с убылью информационной РНК. Однако остановка белкового синтеза в начале митоза, как видно, не является ни универсальной, ни обязательной. Действительно, как показали Гросс и Фри (1966), в других условиях, например, во время первого дробления яйца морского ежа, интенсивность белкового синтеза не снижается.
Нельзя описывать патологию ядра в соматической и генетической фазах с чисто морфологической точки зрения. Современные биохимические и биофизические методы исследования по своим возможностям намного определили морфологические. В этих условиях патология сводится к рассмотрению физиологии под углом зрения возможных расстройств. Она описывает не столько то, что обнаруживается, сколько то, что могло бы произойти при нарушении нормальных процессов. Речь идет о предвидении будущей патологии. Выдвигается предположение о первичном повреждении какого-либо процесса и затем на основании того, что нам известно, делается попытка вывести из этого заключение о характере патологических изменений.
Патология клеточного ядра морфологически проявляется в изменении структуры, размеров, формы и количества ядер и ядрышек, в появлении разнообразных ядерных включений и изменений ядерной оболочки.

Структура и размеры ядер.

Структура и размеры ядра (интерфазное, митозное ядро) зависят в первую очередь от плоидности, в частности от содержания в ядре ДНК, и от функционального состояния ядра. Тетраплоидные ядра имеют диаметр больше, чем диплоидные, октоплоидные - больше, чем тетраплоидные.
Большая часть клеток содержит диплоидные ядра. В пролиферирующих клетках в период синтеза ДНК (S-фаза) содержание ДНК в ядре удваивается, в постмитотический период, напротив, снижается. Если после синтеза ДНК в диплоидной клетке не происходит нормального митоза, то появляются тетраплоидные ядра. Возникает полиплоидия - кратное увеличение числа наборов хромосом в ядрах клеток, или состояние плоидности от тетраплоидии и выше.
Полиплоидные клетки выявляют различными способами: по размеру ядра, по увеличенному количеству ДНК в интерфазном ядре или по увеличению числа хромосом в митотической клетке. Они встречаются в нормально функционирующих тканях человека. Увеличение числа полиплоидных ядер во многих органах отмечается в старости. Особенно ярко полиплоидия представлена при репаративной регенерации (печень), компенсаторной (регенерационной)гипертрофии (миокард), при опухолевом росте.
Другой вид изменений структуры и размеров ядра клетки встречается при анеуплоидии, под которой понимают изменения в виде неполного набора хромосом. Анеуплоидия связана с хромосомными мутациями. Ее проявления (гипертетраплоидные, псевдоплоидные, "приблизительно" диплоидные или триплоидные ядра) часто обнаруживаются в злокачественных опухолях.
Размеры ядер и ядерных структур независимо от плоидии определяются в значительной мере функциональным состоянием клетки. В связи с этим следует помнить, что процессы, постоянно совершающиеся в интерфазном ядре, разнонаправлены: во-первых, это репликация генетического материала в S-периоде )"полуконсервативный" синтез ДНК); во-вторых, образование РНК в процессе транскрипции, транспортировка РНК из ядра в цитоплазму через ядерные поры для осуществления специфической функции клетки и для репликации ДНК. Функциональное состояние ядра находит отражение в характере и распределении его хроматина. В наружных отделах диплоидных ядер нормальных тканей находят конденсированный (компактный) хроматин - гетерохроматин, в остальных ее отделах - неконденсированный (рыхлый) хроматин - эухроматин. Гетеро- и эухроматин отражают различные состояния активности ядра; первый из нисчитается "малоактивным" или "неактивным", второй - "достаточно активным". Поскольку ядро может переходить из состояния относительно функционального покоя в состояние высокой функциональной активности и обратно, морфологическая картина распределения хроматина, представленная гетеро- и эухроматином, не может считаться статичной.

Форма ядер и их количество

Изменения формы ядер - существенный диагностический признак: деформация ядер цитоплазматиескими включениями при дистрофических процессах, полиморфизм ядер при воспалении (гранулематоз) и опухолевом росте (клеточный атипизм).
Форма ядра может меняться также в связи с образованием множественных выпячиваний ядра в цитоплазму, которое обусловлено увеличением ядерной поверхности и свидетельствует о синтетической активности ядра в отношении нуклеиновых кислот и белка.
Изменения количества ядер в клетке могут быть представлены многоядерностью, появлением "спутника ядра" и безъядерностью. Многоядерность возможна при слиянии клеток. Таковы, например, гигантские многоядерные клетки инородных тел и Пирогова-Лангханса, образующиеся при слиянии эпителиоидных клеток. Но возможно образование многоядерных клеток и при нарушениях митоза - деление ядра без последующего деления цитоплазмы, что наблюдается после облучения или введения цитостатиков, а также при злокачественном росте.
"Спутниками ядра", кариомерами (маленькими ядрами), называют мелкие подобные ядру образования с соответствующей структурой и собственной оболочкой, которые расположены в цитоплазме около неизмененного ядра. Причиной их образования считают хромосомные мутации. Таковы кариомеры в клетках злокачественной опухоли при наличии большого числа фигур патологических митозов.
Безъядерность в отношении функциональной оценки клетки неоднозначна. Известны безъядерные клеточные структуры, которые являются вполне жизнеспособными (эритроциты, тромбоциты). При патологических состояниях можно наблюдать жизнеспособность частей цитоплазмы, отдельных от клетки. Но безъядерность может свидетельствовать и о гибели ядра, которая проявляется кариопикнозом, кариорексисом и кариолизисом.

Список литературы:

1. А.И. Струков, В.В. Серов Патологическая анатомия. М.:Медицина. 1993г. стр.16-17, 91-93.
2. А. Поликар, М. Бесси Элементы патологии клетки. М.:Мир. 1970г. стр.167-192.

наверх | e-mail