Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Международный государственный экологический университет имени А. Д. Сахарова»

Факультет заочного обучения

Кафедра биологии человека и экологии

Конспект лекций

по дисциплине «Патологическая анатомия»

Минск, 2009

ВВЕДЕНИЕ

Греческий термин pathos – страдание – родился еще в глубокой древности и первоначально отражал сугубо субъективные переживания человека, почему-либо испытывающего страдания. Постепенно этим термином стали обозначать болезнь. И наука, изучающая проявления измененной или нарушенной жизнедеятельности организма, получила название “патология”.

Патология представляет собой обширную область биологии и медицины, которая изучает различные аспекты болезни.

Патологическая анатомия человека – это составная часть патологии, ветвь медицины, которая фокусирует внимание на структурных (морфологических) изменениях в организме при заболеваниях, на причинах болезни, на влиянии болезни на организм, на механизмах развития болезнетворного процесса. При этом патологическая анатомия обязательно связывает эти изменения с клиническими проявлениями заболевания и потому основным направлением ее развития является клинико-анатомическое.

Патологическая анатомия является мостом между базисными биологическими науками и практической медициной. Она изучает изменения структуры и функции, которые возникают в результате повреждений или врожденных нарушений.

Человек биологически и социально обладает высочайшей способностью к приспособлению. Это позволяет ему испытывать на себе воздействие весьма интенсивных “патогенных” факторов, часто им же создаваемых во внешней среде. Но отсутствие естественного отбора, т.е. элиминации слабых и больных индивидуумов, делает человека наиболее предрасположенным к развитию патологических процессов и болезней. Не случайно человек является основным носителем болезней при их чрезвычайном разнообразии.

Необходимо отметить, что реакция клеток и тканей имеет определенную ограниченность, то есть, существует небольшой, ограниченный набор таких стереотипных реакций. Это значит, что идентичные структурные изменения можно обнаружить и при физиологических, и при патологических состояниях. Морфология per se не является четким доказательством определенной причины. Например, гладкомышечные клетки матки увеличиваются в норме при беременности, которая является нормальным физиологическим состоянием. Однако при затруднении нормального оттока мочи происходит значительное увеличение гладкомышечных клеток мочевого пузыря, что является признаком патологии мочевыводящих путей.

Даже повреждение и смерть клетки могут быть физиологическими, так же как и патологическими, а запрограммированная смерть клетки (апоптоз) является важным процессом, участвующим в эмбриогенезе и защите против опухолей путем удаления клеток с мутациями ДНК. Местный тканевой ответ на “патологическое” повреждение клеток может наблюдаться в физиологических условиях. Например, структурные изменения, характерные для острого воспаления, являются неизбежными при различных повреждениях, однако эти же гистологические изменения могут возникать и при физиологических событиях, например, при отторжении эндометрия в конце менструального цикла.

Существует множество определений термина “заболевание”. Некоторые авторы утверждают, что это состояние, при котором нарушается нормальная функция каких-либо органов. Другие считают, что болезнь не является простой реакцией на повреждение. Оба определения правильны. Болезнь представляет собой жизнь, которая нарушена в своем поступательном движении повреждением структуры и функции организма под влиянием внешних и внутренних факторов. При любом заболевании следует выделять три важных пункта:

- тип повреждающего агента;

- место его действия;

- тип реакции организма на повреждение.

Развивающиеся реакции организма иногда могут полностью определяться повреждающим агентом (что характерно для многих химических веществ) или, в большинстве случаев, складываться из прямого эффекта повреждающего агента и реакции организма на него.

В результате структурных и функциональных изменений в организме возникают симптомы заболевания. Очень важным является тот факт, что структурные изменения возникают раньше выраженных клинических проявлений болезни и сохраняются дольше. В свою очередь, тяжелые функциональные нарушения не обязательно сопровождаются значительными видимыми структурными повреждениями. Наиболее показательным примером является холера. При этом заболевании, унесшем жизни миллионов людей, практически не наблюдается ни деструкции кишечного эпителия, ни инвазии в него возбудителя Vibrio cholerae. При гистологическом исследовании не обнаруживается никаких признаков структурного повреждения кишечного эпителия. Однако при отсутствии лечения половина больных погибает от дегидратации и электролитных расстройств, возникающих в результате профузной диареи. Это происходит в результате того, что возбудитель выделяет токсин, под действием которого усиливается секреция жидкости энтероцитами в просвет кишечника.

Иногда морфологические изменения могут существовать без каких-либо видимых функциональных нарушений. Например, некоторые большие доброкачественные опухоли могут не влиять на функционирование органа.

Болезнью называют все явные отклонения общего функционального и анатомического состояния от показателей, принятых в качестве нормальных. Однако граница между нормой и патологическим состоянием не всегда четко обозначена. Эта граница варьирует в зависимости от различных факторов, таких как возраст, пол, климатические и другие условия.

Понимание основ общей патологии невозможно без глубоких знаний анатомии, гистологии, физиологии, эмбриологии, биохимии, микробиологии, иммунологии и т.д. Общая патология синтезирует и по-своему интерпретирует факты, полученные этими дисциплинами, сопоставляя их с данными клинической практики.

Патологическая анатомия включает два больших раздела: общую и частную патологию человека.

Общая патологическая анатомия изучает структурные и функциональные изменения, которые возникают в клетках и тканях под прямым воздействием болезнетворных агентов или в результате развития ответа организма на них.

Она включает два основных раздела: учение о причинах (этиологии) болезней человека и основных закономерностях их возникновения и развития (патогенез).

Причинами болезни являются различные патогенные факторы, в первую очередь воздействия внешней среды. Эти факторы могут приводить к развитию болезни либо непосредственно, либо изменять внутренние свойства организма (хромосомные аберрации, генные мутации), которые, в свою очередь, будучи стойко закрепленными, могут играть ведущую роль в развитии болезни. Не меньшее значение в развитии заболевания имеет степень выраженности защитных и компенсаторно-приспособительных (адаптационных) механизмов.

Каждая болезнь является страданием всего организма, независимо от распространенности повреждения органов и тканей, однако взаимоотношения местных и общих проявлений болезни могут быть различными. Для получения правильного представления о болезни необходимо особенно тщательно изучать местные органные поражения, которые обычно проявляются наиболее ярко. Очень важным является морфологическое изучение болезненного процесса в динамике – от начала его возникновения до завершения, что обозначается термином морфогенез патологического процесса (болезни).

Наряду со структурными изменениями, постоянно возникают биохимические и физиологические (функциональные), объединяемые общим понятием – патогенез. Термин “патогенез” используется для обозначения:

- учения об общих закономерностях развития, течения и исхода болезни;

- механизма развития конкретной болезни или патологического процесса.

Под воздействием самых разнообразных причин в организме могут развиваться качественно однотипные общие и местные изменения, включающие нарушения кровообращения, альтеративные изменения, воспаление, компенсаторные и приспособительные процессы, нарушения тканевого роста (опухоли). Все эти изменения изучаются в первом разделе – общей патологии человека.

Вместе с тем, степень выраженности этих изменений и их соотношение в каждом случае существенно отличаются, что и определяет морфологические и клинические проявления отдельных болезней. Эти отличия и являются предметом изучения частной патологической анатомии или патологической анатомии болезней.

В большинстве случаев болезнь заканчивается выздоровлением, этот процесс называется саногенезом.

Однако наряду с этим, болезнь может принять хроническое течение или закончиться смертью. Динамику клинических, биохимических и морфологических изменений в процессе умирания обозначают термином танатогенез.

Условно принято считать, что смерть является состоянием, которое вызвано прекращением деятельности жизненно важных органов – центральной нервной системы, сердца, легких и почек. С философской точки зрения, смерть можно рассматривать как мгновение жизни, остановившееся в развитии. Практически наступление смерти определяется по прекращению кровообращения и дыхания. В действительности прекращение работы этих органов свидетельствует не о смерти, а лишь о том, что она наступает и макроорганизм в целом находится в стадии умирания. Это состояние обозначается как клиническая смерть.

Смерть организма – это постепенно протекающий процесс, который начинается в одном месте и распространяется затем на весь организм. Ведущая роль в этом процессе принадлежит гипоксии, поэтому органы, наиболее чувствительные к ней, например, головной мозг, погибают первыми.

Смерть как биологическое понятие (биологическая смерть) является выражением необратимого прекращения жизнедеятельности организма. С наступлением смерти человек превращается в мертвое тело, труп (cadaver). С юридической точки зрения в большинстве стран организм считается мертвым, когда наступает полное и необратимое прекращение деятельности мозга. Но при этом большое количество клеток и тканей в юридически мертвом организме остаются жизнеспособными в течение некоторого времени после смерти. Если организм подвергается гипотермии, при которой резко снижается потребность в кислороде, процесс гибели клеток и тканей может быть значительно задержан. Эти органы и ткани составляют главный источник для трансплантации.

Различают следующие виды смерти:

- естественная («физиологическая» смерть), которая реально не существует;

- патологическая (преждевременная) смерть, обусловленная болезнью;

- насильственная смерть (убийство, самоубийство, травма и т.д.).

Предметом изучения патологической анатомии является смерть, обусловленная болезнью, которая обычно наступает относительно медленно, проходя ряд этапов. Наряду с этим возможно внезапное, в течение минут и даже долей минуты, наступление смерти, но все же при достаточно выраженных клинико-морфологических проявлениях болезни. В этом случае используют термин скоропостижная смерть. Однако возможно также неожиданное наступление смерти на фоне видимого клинического благополучия и минимальных или даже отсутствующих морфологических проявлениях болезни. Такое состояние встречается у детей грудного возраста и его обозначают термином синдром внезапной смерти.

После смерти в определенной последовательности возникают посмертные изменения. К ним относятся:

- трупное окоченение;

- перераспределение крови;

- трупные пятна;

- трупное высыхание;

- трупное разложение.

Знание механизмов и скорости развития этих признаков позволяет специалистам определить время наступления смерти.

Охлаждение трупа связано с прекращением после смерти выработки в теле тепла и последующего выравнивания температуры с окружающей средой.

Трупное окоченение заключается в уплотнении мышц в результате исчезновения аденозинтрифосфорной кислоты и накопления молочной кислоты. Трупное окоченение наиболее сильно выражено у лиц с хорошо развитыми мышцами и в тех случаях, когда смерть наступила при судорогах.

Перераспределение крови выражается в переполнении вен и в снижении кровенаполнения артерий. В полостях сердца и сосудов возможно образование посмертных свертков крови. Число их максимально при медленном наступлении смерти и минимально – при быстром. При смерти в состоянии асфиксии кровь не свертывается, со временем происходит гемолиз.

Трупные пятна обусловлены перераспределением крови, стеканием ее под влиянием тяжести в нижерасположенные участки тела. Эти трупные гипостазы красно-фиолетового цвета бледнеют при надавливании (в отличие от кровоизлияний). Однако, в более поздние сроки при диффузии плазмы крови, окрашенной лизированным гемоглобином, в окружающие ткани, пятна становятся более бледными и при надавливании не исчезают.

Трупное высыхание возникает в результате испарения влаги с поверхности тела. Оно начинается с высыхания роговицы, что проявляется ее помутнением на участках, соответствующих открытой глазной щели. Слизистые становятся сухими, буроватого цвета. Такие же пятна, напоминающие пергамент, появляются и в коже, прежде всего в участках повреждения эпидермиса.

Трупное разложение обусловлено аутолизом и гниением трупа. Посмертный аутолиз возникает под действием внутриклеточных гидролитических (лизосомных) ферментов. К посмертному аутолизу быстро присоединяются гнилостные процессы, обусловленные бактериальной флорой. Они начинаются с кишки. Такое разложение сопровождается сильным гнилостным запахом. В случае газообразования размножающимися бактериями газ раздувает пораженные ткани и органы, которые приобретают пенистый вид (трупная эмфизема).

Объекты и методы исследования:

Объектами изучения патологической анатомии являются:

- трупы лиц, умерших от болезней, а в военное время – и от боевой травмы;

- ткани, взятые от живых лиц при хирургических вмешательствах и пункциях (сюда относят исследования материала, взятого с диагностической целью – диагностические биопсии, а также исследования операционного материала с целью проверки и уточнения клинического диагноза);

- ткани, взятые от животных с экспериментально вызванным патологическим процессом.

Методы изучения патологической анатомии можно разделить на две группы: основные и дополнительные.

К основным морфологическим методам исследования относятся:

- макроскопический (осмотр и изучение невооруженным глазом);

- микроскопический.

Дополнительными методами исследования являются химический (гистохимия, иммуногистохимия и др.), физический (гистоауторадиография, рентгенография, рентгенструктурный анализ, УЗИ и др.), биологический (бактериологические, гематологические методики, метод тканевых культур и др.).

К наиболее древним методам морфологического познания болезни следует отнести исследование умерших как источник знаний об анатомии человека, которое начали выполнять еще в древние времена, а затем возродили во времена ренессанса. Первые анатомические атласы создавались великими художниками того времени, например, Рембрандт создал “Атлас анатомии доктора Тульпа”. Этих художников, в какой-то мере следует рассматривать и как первых патологоанатомов, поскольку в их зарисовках нередко встречаются и патологически измененные органы и ткани.

Аутопсия (вскрытие умерших)

Слово "аутопсия" означает в переводе "смотреть кого-либо". Аутопсия позволяет познавать не только болезнь, но некоторые тайны жизни. Недаром на фронтоне секционного зала Сорбонны в Париже еще в ХIV веке было начертано "Hic locus est, ubi mors gaudet succurrere vitae" ("Здесь место, где смерть позволяет познать жизнь").

Значение вскрытий велико и они используются для:

- научно-познавательного процесса. Именно благодаря вскрытиям был выявлен морфологический субстрат и динамика развития большинства заболеваний, созданы предпосылки для современных классификаций заболеваний;

- контроля качества постановки диагноза и лечения. Благодаря увеличению количества и качества прижизненной диагностики, расхождений клинического и патологоанатомического диагнозов с каждым годом в развитых странах становиться все меньше и меньше. Аутопсия также используется для определения эффективности новых лекарств, новых диагностических процедур, новых хирургических приемов, новых протезов, например, клапанов сердца;

- обучения студентов и клиницистов;

- выявления инфекционных заболеваний и проведения соответствующих санитарно-эпидемиологических мероприятий;

- определения танатогенеза: в случаях обнаружения признаков насильственной смерти вскрытие приобретает значение судебно-медицинского;

- обнаружения и изучения впервые выявленных заболеваний. Наиболее яркими примерами является описание семейной гипертрофической кардиомиопатии и, более свежий пример, выявление нового варианта болезни Крейтцфельда-Якоба (прионовой энцефалопатии).

Изучение хирургического материала

Считается, что современная описательная гистопатология возникла в 40-х годах XIX столетия. Большим шагом вперед было осознание не только того, что клетка является составной частью тканей, но и того, что макроскопические изменения органов являются отражением изменений в клетках тканей. Данные положения были определены Рудольфом Вирховым (1821-1905), который считается отцом современной гистопатологии.

Следующим шагом вперед стало развитие хирургической патологии, то есть изучение тканей живых людей, получаемых в основном после хирургических операций и биопсий.

Хирургическая патология играет огромную роль в диагностике и лечении многих заболеваний. Исследование биопсийного материала, в том числе цитологического, обеспечивает:

- точное установление диагноза, например, определение доброкачественности или злокачественности опухолей, определение причины увеличения лимфоузлов: реактивное или опухолевое.

- прогностическую информацию, что особенно необходимо для опухолевых заболеваний, где важны распространенность и степень дифференцировки опухоли.

- изучение новых аспектов патогенетических процессов, лежащих в основе заболевания. Например, специализированные методики могут показать наличие иммунных комплексов при различных заболеваниях почек и воспалительных заболеваниях кровеносных сосудов или позволить выявить нарушения в генах регуляции клеточного роста.

Для высококачественного установления диагноза патологоанатом должен иметь информацию о клинических проявлениях заболевания. Клинические данные могут повлиять на выбор методов гистологического исследования и на интерпретацию результатов макро- и микроскопических исследований.

Интраоперационная консультативная диагностика

В результате значительного улучшения технологии гистологических исследований сегодня намного сократилось время между взятием гистологического материала и патологоанатомическим ответом, что определило возможность установления точного гистологического диагноза во время операции. В данном случае используются следующие методики:

- изготовление "замороженных" срезов, при этом блоки тканей быстро замораживаются, что дает возможность быстрого изготовления тонких срезов;

- изготовление "контактных отпечатков" среза ткани на стекле;

- взятие мазков;

- исследование аспирационной жидкости.

В руках экспертов эти методы, по отдельности или вместе, имеют высокую точность. Очень важно для диагностического процесса, чтобы взаимоотношения между клиницистами и патологоанатомами носили консультативный, а не инструктивный характер.

Гистопатология: изучение пораженных тканей и органов

Гистопатология как практическая дисциплина существует чуть менее 250 лет. Основным мотивом для всех гистопатологических исследований является изучение:

- структурных изменений в тканях в сопоставлении с клиническими проявлениями болезни;

- структурных изменений в тканях в сопоставлении с нарушением физиологических процессов;

- последовательности изменений, приводящих к развитию развернутой клинической картины заболевания;

- изменений тканей под воздействием какого-либо установленного агента, живого или нет;

- генетических и молекулярных нарушений, приводящих к увеличенной восприимчивости к действию различных повреждающих агентов.

Цитопатология

Этот раздел диагностической патологии основан на том, что морфологические изменения клеток коррелируют с патологическими процессами в органах или тканях. Для исследований могут использоваться:

- клетки, которые в норме слущиваются с эпителиальных покровов, например в мокроте или моче;

- клетки, соскребаемые со слизистых оболочек, например, при взятии мазков с шейки матки;

- клетки, которые берут при тонкоигольной аспирации из органов, таких как молочная железа, лимфоузлы, печень, почки, легкие или поджелудочная железа.

Возможность взятия материала из глубоко расположенных внутренних органов практически безопасным образом определяет широкое распространение этих методов диагностики.

Из-за относительной простоты данного метода он может применяться как для постановки диагноза, так и для рутинного широкомасштабного профилактического обследования людей. В результате широкого внедрения в США профилактического исследования цервикальных мазков, предложенного Папаниколау, резко снизилась заболеваемость инвазивным раком шейки матки и, соответственно, смертность от данной патологии.

Необходимо отметить, что прогресс в области патологической анатомии как науки связан со следующими изобретениями:

- появлением микроскопа во второй половине XIX века;

- введением в исследования методик, возникших из не морфологических дисциплин: микробиологии, иммунологии, биохимии, генетики, физики, молекулярной биологии.

Микроскопия

В XIX веке произошло не только значительное улучшение примитивного микроскопа, который создал в конце XVII века Антоний Левенгук, но и появились более качественные ножи, позволявшие делать достаточно тонкие срезы, и красители, окрашивающие различные компоненты тканей.

Электронная микроскопия

Световая микроскопия имеет ограничения: при увеличении более 1200 проявляется эффект деформации преломления для световых волн различной длины, в результате чего изображение теряет четкость и становиться размытым. Большее увеличение можно получить только с помощью электронного микроскопа.

Различают три основных типа электронной микроскопии:

Трансмиссионная электронная микроскопия, при которой пучок электронов проходит через ультратонкий срез исследуемого материала. Исследуемый срез “окрашивается” путем импрегнации солями тяжелых металлов, например, осмием, которые избирательно связываются с некоторыми компонентами клетки.

Сканирующая электронная микроскопия, при которой исследуются различные поверхности. Она выполняется путем сканирования точно сфокусированного пучка электронов поверхности тканей или других материалов. Это приводит к формированию вторичного потока электронов, которые затем “суммируются” и формируют изображение просканированной поверхности.

Аналитическая электронная микроскопия, при которой можно определить химический состав компонентов ткани или внешних материалов в ткани.

Трансмиссионная электронная микроскопия дает много полезной информации о микроанатомии клеток и тканей. Однако она имеет свои недостатки:

- сами микроскопы и используемые микротомы для изготовления ультратонких срезов имеют высокую стоимость; их обслуживание тоже является дорогим;

- подготовка материала для исследования и само исследование отнимает много времени;

- размеры исследуемого материала очень малы.

Несмотря на это, при некоторых исследованиях трансмиссионная электронная микроскопия используется довольно широко как дополнение к световой микроскопии и иммуногистохимическим исследованиям. Наиболее часто она используется при исследовании:

- биопсий почек у больных с гломерулонефритом;

- опухолей, гистогенез которых сложно определить;

- биопсии нервов и мышц;

- у больных с некоторыми болезнями накопления, при которых наблюдаются специфические внутриклеточные включения.

Иммуногистохимия

Ценность иммуногистохимии заключается в том, что она базируется на строго специфических реакциях между диагностическими антителами и комплементарными им антигенами. При иммуногистохимическом исследовании ткань обычно обрабатывают антителами к антигену, который хотят в ней выявить. Затем ткань обрабатывают антителами к диагностическим антителам. Эти антитела содержат либо краситель, либо энзим, которые затем могут быть легко выявлены.

С помощью данной технологии можно определять:

- гормоны;

- рецепторы;

- молекулы адгезии клеток;

- белки матрикса соединительной ткани;

- белки плазмы;

- онкофетальные антигены;

- ферменты;

- компоненты цитоскелета;

- лейкоцитарные антигены;

- компоненты иммуноглобулинов (различные легкие и тяжелые цепи, секреторный компонент и J-цепи);

- онкогены и их производные;

- ядерные гены пролиферации;

- большое количество инфекционных агентов, включая бактерии, вирусы, простейшие и грибы.

Использование иммуногистохимии в диагностике опухолей. Одной из наиболее важных областей применения иммуногистохимии является дифференциальная диагностика опухолей. Наиболее часто встречаются следующие ситуации:

В биопсии определяется вторичная опухоль, однако отсутствуют клинические проявления первичного очага. Например, в биопсии может определяться аденокарцинома без морфологических признаков дифференцировки, что не позволяет определить место ее происхождения. Однако, используя иммуногистохимию, можно определить наличие в клетках маркеров, характерных для определенного эпителия той или иной локализации. Например, если аденокарцинома образовалась в предстательной железе, то во вторичном очаге (метастазе) будет наблюдаться положительная реакция на специфический простатический антиген;

Определяется низкодифференцированная опухоль, гистогенез которой выяснить не представляется возможным. Используя определенный набор антител, в большинстве случаев удается установить принадлежность опухоли к тому или иному классу, особенно это важно для эпителиальных опухолей, сарком, нейроэндокринных опухолей, меланом, лимфом и опухолей из репродуктивных органов. После установления принадлежности к определенному типу ткани применяют другие наборы антител для постановки более точного диагноза;

Опухоль имеет морфологическое строение, при котором невозможно определить, эпителиальная она или лимфоидная. Диагноз легко поставить, если применить антитела против цитокератинов (присутствуют на эпителиальных клетках) или общего лейкоцитарного антигена (LCA) (присутствует на всех лимфоцитах). При лимфоцитарном происхождении опухоль исследуют с помощью антител, позволяющих определить источник: В-клеточная, Т-клеточная или моноцитарно-макрофагальная;

Обнаружение микрометастазов в костном мозге или лимфатических узлах, если явные признаки диссеминации опухоли не определяются. Использование соответствующих антител позволяет выявить скрытые (дремлющие) метастазы. Например, у 20-30% больных клинически локализованным раком молочной железы определяются дремлющие метастазы в костном мозге. У 80% этих больных после удаления первичной опухоли наблюдается развитие вторичных метастазов. У больных без микрометастазов, вторичные очаги появляются в 33% случаев;

Уровень экспрессии некоторых антигенов может давать прогностическую информацию и влиять на выбор терапии. Определено, что злокачественность рака молочной железы прямо коррелирует со степенью экспрессии опухолевыми клетками рецепторов к эпидермальному фактору роста. Для опухолей гормонально зависимых органов отмечена прямая зависимость агрессивности и количества рецепторов к соответствующим гормонам.

Гистохимия

Гистохимические исследования используются для определения в тканях различных веществ. На самом деле обычная окраска гематоксилином и эозином является также гистохимическим методом. В настоящий момент разработано огромное количество красителей, специфически окрашивающих различные компоненты, входящие в состав клеток: ферменты, различные классы жиров, белки и гликопротеины, металлы, углеводы. Некоторые гистохимические методы, используемые для окраски замороженных срезов, могут применяться для экспресс диагностики, например, для внутриоперационной диагностики болезни Гиршпрунга, в основе которой лежит сегментарное отсутствие нервных клеток в толстой кишке, что сопровождается повышением количества ацетилхолинэстеразо-позитивных нервных волокон в подслизистом слое кишечника. В миокарде прекращение ферментативной активности клеток наблюдается намного раньше появления морфологических признаков некроза.

Молекулярные технологии

К данному классу относятся две технологии: гибридизация in situ и полимеразная цепная реакция (ПЦР).

Гибридизация in situ

Гибридизационные технологии всех типов основаны на том, что основания нуклеиновых кислот в одной цепи ДНК и РНК комплиментарны друг другу. Использование меченых проб нуклеиновых кислот позволяет выявить в клетках комплиментарные нуклеиновые кислоты. Эти комплиментарные кислоты могут быть частью нативной ДНК клетки, частью иРНК, несущей информацию с определенных генов, или частью генома вирусов. По технологии гибридизации in situ последовательность-мишень может быть определена в интактной клетке, т.е. не требуется предварительной экстракции этих генов из клетки, как, например, при использовании таких методов, как фильтрационная гибридизация (западный и восточный блоттинг) и полимеразная цепная реакция. Также важно то, что при данном исследовании последовательность-мишень микроскопически определяется именно там, где она локализуется в клетке, тогда как другие методы только определяют ее наличие или отсутствие.

Гибридизация in situ наиболее широко используется в изучении роли вирусов в различных заболеваниях человека, с ее помощью могут быть определены:

- вирус папилломы человека, вызывающий различные пролиферативные поражения эпителия шейки матки, влагалища, пениса и прямой кишки;

- цитомегаловирус в различных тканях, особенно у больных СПИДом;

- вирус Эпштейна-Барра, герпесвирус, который играет огромную роль в развитии инфекционного мононуклеоза, лимфомы Беркитта, назофарингеального рака.

- JC-вирус, являющийся причиной прогрессирующей мультифокальной лейкоэнцефалопатии. Это редкое демиелинизирующее заболевание головного мозга, связанное с иммунодефицитом, стало широко распространенным у больных СПИДом.

Полимеразная цепная реакция

С появлением ПЦР появилась возможность определения небольших количеств ДНК-мишеней, однако, для окончательного исследования используются гибридизационные технологии. Последовательность-мишень должна быть известна и существовать в форме двухнитевой ДНК.

ПЦР состоит из трех фаз:

- денатурация двойной спирали ДНК при 94°С в течение 30-90 секунд для разъединения нитей;

- введение олигонуклеотидного праймера, который соединяется с последовательностью-мишенью; этот праймер соединяется с тремя концами обеих цепей ДНК. Этот процесс длится 30-120 секунд при температуре 55°С;

- удлинение праймера путем добавления свободных нуклеотидов. Данный процесс происходит при действии фермента tag-полимеразы (ДНК-полимераза, выделяемая из микроорганизма Thermus aquaticus, который живет при высокой температуре, например, в горячих гейзерах). Увеличение длится около 60-180 секунд при температуре 72°С. Увеличение праймера приводит к формированию дополнительных последовательностей-мишеней, которые действуют как шаблоны для последующих циклов. При выполнении 30 циклов, теоретически, последовательность-мишень увеличивается в биллион раз.

ПЦР можно применять и для определения РНК, однако, РНК предварительно конвертируют в ДНК с помощью фермента обратной транскриптазы. Существует большое количество модификаций ПЦР: in situ ПЦР, гнездовая ПЦР. Полимеразная цепная реакция используется для:

- определения генетической характеристики опухолей из кроветворной ткани;

- определения транслокаций в опухолях из кроветворной ткани и опухолях мягких тканей;

- определения различных микроорганизмов в тканях, таких как бактерии, вирусы, простейшие и грибы. С помощью ПЦР недавно были открыты микроорганизмы Tropheryma whipplei и Rochalimaea henselae, являющиеся причиной развития бациллярных ангиоматозов.

Новые возможности морфологического исследования открыли методы морфометрии и ее разделов – стереологии и стереометрии, изучающие пространственные свойства структур и их взаимосвязи. Морфометрическая характеристика нормальной и патологической морфологии человека благодаря применению современной компьютерной техники позволяет использовать весь комплекс современного математического анализа объектов и явлений, что способствует поднятию изучения морфологии человека на качественно новый уровень, развитию теоретической (математической) патологии, распознаванию морфологических образов, улучшению диагностического процесса и решению многих проблем медицины.

Таким образом, патологическая анатомия как наука представляет собой уникальное единение клинического (прикладного) и фундаментального (теоретического) аспектов медицины. Благодаря применению широкого спектра современных методов исследования, объективность которых неизмеримо возрастает при применении количественной оценки результатов исследования, патологическая анатомия является действенным инструментом познания причин и механизмов развития, диагностики и прогнозирования патологических процессов. Такие особенности делают ее одной из наиболее всеобъемлющих и логичных среди всех медицинских дисциплин.

ТЕМА«ПОВРЕЖДЕНИЕ. ПАРЕНХИМАТОЗНЫЕ ДИСТРОФИИ»

ПОВРЕЖДЕНИЕ

Под термином повреждение или альтерация (от лат. alteratio — изменение) в патологической анатомии принято понимать изменения структуры клеток, межклеточного вещества, тканей и органов, которые сопровождаются снижением уровня их жизнедеятельности или ее прекращением. В группу повреждений включены такие общепатологические процессы как дистрофии и некроз, а также атрофия. Последняя, представляя собой один из вариантов адаптации организма к изменившимся условиям жизнедеятельности под влиянием неблагоприятных факторов, отнесена в эту группу на основании того, что по сути является гипобиотическим процессом.

Причины, способные вызвать повреждение, могут действовать непосредственно или опосредованно (через гуморальные и рефлекторные влияния). Они очень разнообразны. Характер и степень повреждения зависят от природы и силы повреждающего фактора, структурно-функциональных особенностей органа или ткани, а также от реактивности организма. В одних случаях возникают поверхностные и обратимые изменения, касающиеся обычно лишь ультраструктур, в других — глубокие и необратимые, которые могут завершиться гибелью не только клеток и тканей, но иногда и целых органов.

Большое количество экзогенных повреждающих факторов, включая инфекционные и токсические (алкоголь, наркотики, тяжелые металлы) агенты, вмешиваясь непосредственно в различные биохимические процессы клетки и межклеточных структур, вызывают в них как морфологические, так и функциональные изменения (стереотипные ответные реакции).

Точный момент, при достижении которого повреждение (дистрофия) становится необратимым, приводящим к смерти клетки (некрозу), является неизвестным.

Некроз — это местная смерть, то есть гибель клеток и тканей при жизни организма. Он сопровождается необратимыми биохимическими и структурными изменениями. Некротизированные клетки прекращают функционировать. Если некроз достаточно обширный, то он клинически проявляется в виде болезни (инфаркт миокарда, ишемический инсульт).

К несмертельным повреждениям клетки можно отнести дистрофии.

ДИСТРОФИЯ

Под трофикой понимают совокупность механизмов, определяющих метаболизм и структурную организацию ткани (клетки), которые необходимы для выполнения специализированной функции.

Дистрофия (от греч. dys — нарушение и trophо — питаю) — это количественные и качественные структурные изменения в клетках и/или межклеточном веществе органов и тканей, обусловленные нарушением обменных процессов. При дистрофиях в результате нарушения трофики в клетках или в межклеточном веществе накапливаются различные продукты обмена (белки, жиры, углеводы, минералы, вода). Морфологическая сущность дистрофий выражается в:

1) увеличении или уменьшении количества каких-либо веществ, содержащихся в организме в норме (например, увеличение количества жира в жировых депо); 2) изменение качества, то есть физико-химических свойств веществ, присущих организму в норме (например, изменение тинкториальных свойств коллагеновых волокон при мукоидном набухании и фибриноидных изменениях); 3) появление обычных веществ в необычном месте (например, накопление жировых вакуолей в цитоплазме клеток паренхиматозных органов при жировой дистрофии); 4) появление и накопление новых веществ, которые не присущи для него в норме (например, белка амилоида). Таким образом, дистрофия является морфологическим выражением нарушений метаболизма клеток и тканей.

Среди механизмов поддержания нормальной трофики выделяют клеточные и внеклеточные. Клеточные механизмы обеспечиваются структурной организацией клетки и ее ауторегуляцией, обеспечивающейся генетическим кодом. Внеклеточные механизмы трофики обеспечиваются транспортными (кровь, лимфа) и интегративными (нервная, эндокринная, гуморальная) системами ее регуляции.

Непосредственной причиной развития дистрофий могут служить:

1. Различные факторы, повреждающие ауторегуляцию клетки, среди них:

А. Токсические вещества (в том числе токсины микроорганизмов). В. Физические и химические агенты: высокая и низкая температуры, определенные химические вещества (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, многие органические вещества), ионизирующая радиация. С. Приобретенная или наследственная ферментопатия (энзимопатия). D. Вирусы. Цитопатогенные вирусы могут вызывать лизис клетки путем непосредственного прямого включения в клеточные мембраны. Другие вирусы могут встраиваться в клеточный геном и вызывать соответствующее нарушение белкового синтеза в клетке. Некоторые вирусы могут вызывать лизис клеточных мембран опосредованно путем иммунного ответа, вызванного вирусными антигенными детерминантами на поверхности инфицированной клетки.

2. Нарушения функции энергетических и транспортных систем, обеспечивающих метаболизм и структурную сохранность тканей (клеток), при которых имеет место:

A. Гипогликемия: Макроэргические связи АТФ представляют собой наиболее эффективный источник энергии для клетки. АТФ производится путем окислительного фосфорилирования АДФ; эта реакция связана с окислением восстановленных веществ в дыхательной цепи ферментов. Глюкоза — основной субстрат для производства энергии в большинстве тканей и единственный источник энергии в мозговых клетках. Низкий уровень глюкозы в крови (гипогликемия) приводит к недостаточному производству молекул аденозинтрифосфата (АТФ), что наиболее выражено в головном мозге. B. Гипоксия: Недостаток кислорода в клетках (гипоксия) может возникать при: (1) обструкции дыхательных путей или болезни, предотвращающей оксигенацию крови в легких; (2) ишемии, или нарушении тока крови в тканях в результате общих или местных нарушений циркуляции крови; (3) анемии (то есть, при снижении уровня гемоглобина в крови), что приводит к снижению транспорта кислорода кровью; (4) нарушении структуры гемоглобина (например, при отравлении угарным газом (СО)), при этом образуется метгемоглобин, не способный к переносу кислорода; это приводит к такому же результату, что и при анемии.

3. Нарушения эндокринной и нервной регуляции:

А. Заболевания эндокринных органов (тиреотоксикоз, диабет, гиперпаратиреоз и т.д.) В. Болезни центральной и периферической нервной систем (нарушенная иннервация, опухоли головного мозга).

Морфогенез дистрофий. Среди механизмов, ведущих к развитию характерных для дистрофий изменений, различают инфильтрацию, декомпозицию (фанероз), извращенный синтез и трансформацию.

Инфильтрация — избыточное проникновение продуктов обмена из крови и лимфы в клетки или межклеточное вещество и/или нарушение включения их в метаболизм с последующим накоплением. Например, инфильтрация белком эпителия проксимальных канальцев почек при нефротическом синдроме, инфильтрация липопротеидами интимы аорты и крупных артерий при атеросклерозе.

Декомпозиция (фанероз) — распад сложных в химическом отношении веществ. Например, распад липопротеидных комплексов и накопление в клетке жира в свободном состоянии (жировая дистрофия кардиомиоцитов при дифтерийной интоксикации). Распад полисахаридно-белковых комплексов лежит в основе фибриноидных изменений соединительной ткани при ревматических болезнях.

Трансформация — переход одного вещества в другое. Такова, например, трансформация углеводов в жиры при сахарном диабете, усиленная полимеризация глюкозы в гликоген и др.

Извращенный синтез — это синтез в клетках или в тканях веществ, не встречающихся в них в норме. К ним относятся: синтез аномального белка амилоида в клетке и образование аномальных белково-полисахаридных комплексов амилоида в межклеточном веществе, синтез белка алкогольного гиалина гепатоцитом, синтез гликогена в эпителии узкого сегмента нефрона при сахарном диабете.

Характерная морфология дистрофий выявляется, как правило, на тканевом и клеточном уровнях, причем для доказательства связи дистрофии с нарушениями того или иного вида обмена требуется применение гистохимических методов. Без установления качества продукта нарушенного обмена нельзя верифицировать тканевую дистрофию, т.е. отнести ее к белковым, жировым, углеводным или другим дистрофиям. Изменения органа при дистрофии (размер, цвет, консистенция, структура на разрезе) в одних случаях представлены исключительно ярко, в других — отсутствуют и лишь микроскопическое исследование позволяет выявить их специфичность.

В классификации дистрофий придерживаются нескольких принципов. Выделяют дистрофии:

I. В зависимости от локализации нарушений обмена:

1) паренхиматозные; 2) стромально-сосудистые; 3) смешанные.

II. По преобладанию нарушений того или иного вида обмена:

1) белковые; 2) жировые; 3) углеводные; 4) минеральные.

III. В зависимости от влияния генетических факторов:

1) приобретенные; 2) наследственные.

IV. По распространенности процесса:

1) общие; 2) местные.

ПАРЕНХИМАТОЗНЫЕ ДИСТРОФИИ

Паренхиматозные дистрофии — это структурные изменения в высокоспециализированных в функциональном отношении клетках, связанные с нарушением обмена веществ. Поэтому при паренхиматозных дистрофиях преобладают нарушения клеточных механизмов трофики. Различные виды паренхиматозных дистрофий отражают недостаточность определенного физиологического (ферментативного) механизма, обеспечивающего выполнение клеткой специализированной функции (гепатоцит, нефроцит, кардиомиоцит и т.д.). В связи с этим в разных органах (печень, почки, сердце и т.д.) при развитии одного и того же вида дистрофии участвуют различные пато- и морфогенетические механизмы.

Механизм повреждений клетки сводится к следующему:

A. Вначале происходят внутриклеточное накопление воды и электролиз, обусловленные нарушением функции энергозависимой К⁺-Na⁺-АТФазы в клеточной мембране. В результате приток К⁺, Na⁺ и воды в клетку ведет к “облачному” или “мутному” набуханию, что является ранним и обратимым (реверсивным) результатом повреждения клетки (этот эффект обусловлен набуханием цитоплазматических органелл, рассеянных в клетке). Происходят также изменения во внутриклеточных концентрациях других электролитов (особенно K⁺, Ca²⁺ и Mg²⁺), поскольку их концентрации также поддерживаются активностью энергозависимых процессов в клеточной мембране. Эти нарушения концентрации электролитов могут вести к беспорядочной электрической активности (например, в миокардиоцитах и нейронах) и ингибированию ферментов.

B. За притоком ионов натрия и воды следует набухание цитоплазматических органелл. При набухании эндоплазматического ретикулума происходит отделение рибосом, что приводит к нарушению синтеза белка. Митохондриальное набухание, которое является общим признаком для большого количества различных типов повреждений, вызывает физическое разобщение окислительного фосфорилирования. С. В условиях гипоксии клеточный метаболизм изменяется от аэробного к анаэробному гликолизу. Преобразование ведет к производству молочной кислоты и вызывает уменьшение внутриклеточной pH. Хроматин конденсируется в ядре, происходит дальнейшее разрушение мембран органелл. Разрушение лизосомальных мембран ведет к выходу лизосомальных ферментов в цитоплазму, которые повреждают жизненно важные внутриклеточные молекулы.

В зависимости от нарушений того или иного вида обмена паренхиматозные дистрофии делят на белковые (диспротеинозы), жировые (липидозы) и углеводные.

ПАРЕНХИМАТОЗНЫЕ БЕЛКОВЫЕ ДИСТРОФИИ (ДИСПРОТЕИНОЗЫ)

Большая часть белков цитоплазмы (простых и сложных) находится в соединении с липидами, образуя липопротеидные комплексы. Эти комплексы составляют основу мембран митохондрий, эндоплазматической сети, пластинчатого комплекса и других структур. Помимо связанных белков в цитоплазме клетки содержатся и свободные белки.

Сущность паренхиматозных диспротеинозов состоит в изменении физико-химических и морфологических свойств белков клетки: они подвергаются либо коагуляции, то есть свертыванию с увеличением количества химических связей (например, S—S мостиков между полипептидными цепями), либо, наоборот, колликвации (разжижению) (от слова liquor — жидкость), то есть распаду полипептидных цепей на фрагменты, что ведет к гидратации цитоплазмы. После повреждения любой этиологии в клетке сразу увеличивается синтез белков целого семейства — это, так называемые белки температурного шока. Среди белков температурного шока наиболее изучен убиквитин, который, как предполагается, защищает другие белки клетки от денатурации. Убиквитин играет роль "домашней хозяйки" по наведению порядка в клетке. Соединяясь с поврежденными белками он способствует их утилизации и восстановлению структурных компонентов внутриклеточных органелл. При тяжелом повреждении и избыточном накоплении комплексы убиквитин—белок могут формировать цитоплазматические включения (например, тельца Маллори в гепатоцитах — убиквитин/кератин; тельца Луи в нейронах при болезни Паркинсона — убиквитин/нейрофиламенты).

К паренхиматозным белковым дистрофиям со времен Р.Вирхова многие патологи причисляли и продолжают причислять так называемую зернистую дистрофию, которую сам Р.Вирхов обозначил как “мутное набухание”. Так принято обозначать процесс, при котором в цитоплазме клеток паренхиматозных органов появляется выраженная зернистость. При этом клетки имеют вид мутных, набухших. Сами органы увеличиваются в размерах, становятся дряблыми и тусклыми на разрезе, как бы ошпаренные кипятком. Предполагалось, что зернистость, наблюдаемая в клетках, обусловлена накоплением в клетке зерен белка. Однако электронномикроскопическое и гистоферментохимическое изучение «зернистой дистрофии» показало, что в ее основе лежит не накопление белка в цитоплазме, а либо гиперплазия (т.е. увеличение количества) ультраструктур клеток паренхиматозных органов как выражение функционального напряжения этих органов в ответ на различные воздействия; гиперплазированные ультраструктуры клетки выявляются при светооптическом исследовании как белковые гранулы, либо увеличение размеров ультраструктур за счет их набухания при повышенной проницаемости мембран. В одних паренхиматозных клетках (кардиомиоциты, гепатоциты) происходит гиперплазия и набухание митохондрий и эндоплазматического ретикулума, в других, например, в эпителии извитых канальцев, гиперплазия лизосом, поглощающих низкомолекулярные (в проксимальном отделе) и высокомолекулярные (в дистальном отделе) белки. Клиническое значение мутного набухания во всех его разновидностях различно. Но даже выраженные его морфологические проявления, что доказано при помощи биопсий паренхиматозных органов, обычно не влекут за собой недостаточности органа, а сопровождаются некоторым снижением функции органа. Это проявляется приглушенностью тонов сердца, появлением следов белка в моче, снижением силы сокращения мышц. В принципе это процесс обратимый. Вместе с тем необходимо помнить, что если причина, вызвавшая развитие зернистой дистрофии, не устранена, наступает деструкция липопротеидных комплексов мембранных структур клетки и развиваются более тяжелые паренхиматозные белковые и жировые дистрофии.

В настоящее время к паренхиматозным белковым дистрофиям (диспротеинозам) относят гиалиново-капельную, гидропическую и роговую. Однако, следует подчеркнуть, что роговая дистрофия по механизму своего развития не связана с предыдущими.

ГИАЛИНОВО-КАПЕЛЬНАЯ ДИСТРОФИЯ

При гиалиново-капельной дистрофии в цитоплазме появляются крупные гиалиноподобные белковые глыбки и капли, сливающиеся между собой и заполняющие тело клетки. В основе этой дистрофии лежит коагуляция белков цитоплазмы с выраженной деструкцией ультраструктурных элементов клетки — фокальный коагуляционный некроз.

Этот вид диспротеиноза часто встречается в почках, реже — в печени, и совсем редко — в миокарде. Внешний вид органов при этой дистрофии не имеет каких- либо характерных черт. Макроскопические изменения характерны для тех заболеваний, при которых встречается гиалиново-капельная дистрофия.

В почках при микроскопическом исследовании накопление крупных зерен белка ярко-розового цвета — гиалиновых капель — находят в нефроцитах. При этом наблюдается деструкция митохондрий, эндоплазматической сети, щеточной каемки. В основе гиалиново-капельной дистрофии нефроцитов лежит недостаточность вакуолярно-лизосомального аппарата эпителия проксимальных и дистальных извитых канальцев, в норме реабсорбирующего белки. Поэтому этот вид дистрофии нефроцитов очень часто встречается при нефротическом синдроме и отражает реабсорбционную недостаточность извитых канальцев в отношении белков. Этот синдром является одним из проявлений многих заболевании почек, при которых первично поражается гломерулярный фильтр (гломерулонефрит, амилоидоз почек, парапротеинемиическая нефропатия и др.).

В печени при микроскопическом исследовании в гепатоцитах находят глыбки и капли белковой природы — это алкогольный гиалин, представляющий собой на ультраструктурном уровне нерегулярные агрегаты микрофибрилл и гиалиновые неправильной формы включения (тельца Маллори). Образование этого белка и телец Маллори служит проявлением извращенной белково-синтетической функции гепатоцита и выявляется постоянно при алкогольном гепатите.

Исход гиалиново-капельной дистрофии неблагоприятен: она завершается необратимым процессом, ведущим к тотальному коагуляционному некрозу клетки.

Функциональное значение этой дистрофии очень велико — происходит резкое снижение функции органа. С гиалиново-капельной дистрофией эпителия почечных канальцев связаны появление в моче белка (протеинурия) и цилиндров (цилиндрурия), потеря белков плазмы (гипопротеинемия), нарушение ее электролитного баланса. Гиалиново-капельная дистрофия гепатоцитов нередко является морфологической основой нарушений многих функций печени.

ГИДРОПИЧЕСКАЯ (ВОДЯНОЧНАЯ) ИЛИ ВАКУОЛЬНАЯ ДИСТРОФИЯ

Гидропическая, или вакуольная, дистрофия характеризуется появлением в клетке вакуолей, наполненных цитоплазматической жидкостью. Жидкость накапливается в цистернах эндоплазматического ретикулума и в митохондриях, реже в ядре клетки.

Механизм развития гидропической дистрофии сложен и отражает нарушения водно-электролитного и белкового обмена, ведущие к изменению коллоидно-осмотического давления в клетке. Большую роль играет нарушение проницаемости мембран клетки, сопровождающееся их распадом. Это ведет к активации гидролитических ферментов лизосом, которые разрывают внутримолекулярные связи с присоединением воды. По существу такие изменения клетки являются выражением фокального колликвационного некроза.

Гидропическая дистрофия наблюдается в эпителии кожи и почечных канальцев, в гепатоцитах, мышечных и нервных клетках, а также в клетках коры надпочечников. Причины развития гидропической дистрофии в разных органах неоднозначны. В почках — это повреждение гломерулярного фильтра (гломерулонефрит, амилоидоз, сахарный диабет), что ведет к гиперфильтрации и недостаточности ферментной системы нефроцитов, в норме обеспечивающей реабсорбцию воды; отравление гликолями, гипокалиемия. В печени гидропическая дистрофия возникает при вирусном и токсическом гепатитах. Причинами гидропической дистрофия эпидермиса могут быть инфекции, аллергии.

Внешний вид органов и тканей мало изменяется при гидропической дистрофии. Микроскопическая картина: паренхиматозные клетки увеличены в объеме, цитоплазма их заполнена вакуолями, содержащими прозрачную жидкость. Ядро смещается на периферию, иногда вакуолизируется или сморщивается. Нарастание гидропии приводит к распаду ультраструктур клетки и переполнению клетки водой, появлению заполненных жидкостью баллонов, поэтому такие изменения называют баллонной дистрофией.

Исход гидропической дистрофии, как правило. неблагоприятный; она завершается тотальным колликвационным некрозом клетки. Поэтому функция органов и тканей при гидропической дистрофии резко снижена.

РОГОВАЯ ДИСТРОФИЯ

Роговая дистрофия, или патологическое ороговение, характеризуется избыточным образованием рогового вещества в ороговевающем эпителии (гиперкератоз, ихтиоз) или образованием рогового вещества там, где в норме его не бывает (патологическое ороговение на слизистых оболочках, например, в полости рта (лейкоплакия), пищеводе, шейке матки.

Роговая дистрофия может быть местной или общей, врожденной или приобретенной. Причины роговой дистрофии разнообразны: хроническое воспаление, связанное с инфекционными агентами, действием физических и химических факторов, авитаминозы, врожденное нарушение развития кожи и др.

Исход может быть двояким: устранение вызывающей причины в начале процесса может привести к восстановлению ткани, однако в далеко зашедших случаях наступает гибель клеток.

Значение роговой дистрофии определяется ее степенью, распространенностью и длительностью. Длительно существующее патологическое ороговение слизистой оболочки (лейкоплакия) может явиться источником развития раковой опухоли. Врожденный ихтиоз резкой степени, как правило, несовместим с жизнью.

ПАРЕНХИМАТОЗНЫЕ ЖИРОВЫЕ ДИСТРОФИИ (ЛИПИДОЗЫ)

В цитоплазме клеток содержатся в основном липиды, которые образуют с белками сложные лабильные жиробелковые комплексы — липопротеиды. Эти комплексы составляют основу мембран клетки. Липиды вместе с белками являются составной частью и клеточных ультраструктур. Помимо липопротеидов, в цитоплазме встречаются в небольшом количестве жиры в свободном состоянии.

Паренхиматозная жировая дистрофия — это структурные проявления нарушения обмена цитоплазматических липидов, которые могут выражаться в накоплении жира в свободном состоянии в клетках, где он обнаруживаются и в норме.

Причины жировой дистрофии разнообразны:

—кислородное голодание (тканевая гипоксия), поэтому жировая дистрофия так часто встречается при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, хронических заболеваниях легких, анемиях, хроническом алкоголизме и т. д. В условиях гипоксии страдают в первую очередь отделы органа, находящиеся в функциональном напряжении; —тяжелые или длительно протекающие инфекции (дифтерия, туберкулез, сепсис); —интоксикации (фосфор, мышьяк, хлороформ, алкоголь), ведущие к нарушениям обмена; —авитаминозы и одностороннее (с недостаточным содержанием белков) питание, сопровождающееся дефицитом ферментов и липотропных факторов, которые необходимы для нормального жирового обмена клетки.

Паренхиматозная жировая дистрофия характеризуется, главным образом, накоплением триглицеридов в цитоплазме паренхиматозных клеток. При нарушении связи белков с липидами — декомпозиции, которая возникает под действием инфекций, интоксикаций, продуктов перекисного окисления липидов — возникает деструкция мембранных структур клетки и в цитоплазме появляются свободые липоиды, являющиеся морфологическим субстратом паренхиматозной жировой дистрофии. Наиболее часто она наблюдается в печени, реже в почке и миокарде, и расценивается как неспецифический ответ на большое количество типов повреждения.

Нормальный метаболизм триглицеридов в печени играет центральную роль в метаболизме жиров. Свободные жирные кислоты током крови приносятся в печень, где они преобразовываются в триглицериды, фосфолипиды и сложные эфиры холестерина. После того, как эти липиды формируют комплексы с белками, которые также синтезируются в клетках печени, они секретируются в плазму как липопротеины. При нормальном метаболизме количество триглицеридов в клетке печени невелико и не может быть замечено при обычных микроскопических исследованиях.

Микроскопические признаки жировой дистрофии: любой жир, находящийся в тканях, растворяется в растворителях, которые используются при окраске образцов ткани для микроскопического исследования. Поэтому при обычной проводке и окраске ткани (окраска гематоксилином и эозином) клетки в самых ранних стадиях жировой дистрофии имеют бледную и пенистую цитоплазму. По мере увеличения жировых включений в цитоплазме появляются небольшие вакуоли.

Специфическая окраска на жиры требует использования замороженных срезов, сделанных из свежей ткани. В замороженных срезах жир остается в цитоплазме, после чего срезы окрашиваются специальными красителями. Гистохимически жиры выявляются с помощью ряда методов: судан IV, жировой красный О и шарлах рот окрашивают их в красный цвет, судан Ш — в оранжевый, судан черный B и осмиевая кислота — в черный, сульфат нильского голубого окрашивает жирные кислоты в темно-синий цвет, а нейтральные жиры — в красный. С помощью поляризационного микроскопа можно дифференцировать изотропные и анизотропные липиды. Анизотропные липиды, такие как холестерин и его эфиры, дают характерное двойное лучепреломление.

Жировая дистрофия печени проявляется резким увеличением содержания и изменением состава жиров в гепатоцитах. В клетках печени вначале появляются гранулы липидов (пылевидное ожирение), затем мелкие капли их (мелкокапельное ожирение), которые в дальнейшем сливаются в крупные капли (крупнокапельное ожирение) или в одну жировую вакуоль, которая заполняет всю цитоплазму и отодвигает ядро на периферию. Измененные таким образом печеночные клетки напоминают жировые. Чаще отложение жиров в печени начинается на периферии, реже — в центре долек; при значительно выраженной дистрофии ожирение клеток печени имеет диффузный характер.

Макроскопически печень при жировой дистрофии увеличена, малокровна, тестоватой консистенции, имеет желтый или охряно-желтый цвет, с жирным блеском на разрезе. При разрезе на лезвии ножа и поверхности разреза виден налет жира.

Причины жировой дистрофии печени (рис. 1): накопление триглицеридов в цитоплазме клеток печени возникает в результате нарушения метаболизма при следующих условиях:

1) когда увеличивается мобилизация жиров в жировой ткани, что приводит к увеличению количества жирных кислот, достигающих печени, например, при голодании и сахарном диабете;

2) когда скорость преобразования жирных кислот в триглицериды в клетке печени увеличена из-за повышенной активности соответствующих ферментных систем. Это — главный механизм влияния алкоголя, который является мощным стимулятором ферментов.

3) когда уменьшено окисление триглицеридов до ацетил-КоА и кетоновых тел в органах, например, при гипоксии, и приносимый током крови и лимфы жир не окисляется — жировая инфильтрация;

4) когда синтез белков-акцепторов жиров недостаточен. Таким путем возникает жировая дистрофия печени при белковом голодании и при отравлении некоторыми гепато-токсинами, например, четыреххлористым углеродом и фосфором.

Типы жировой дистрофии печени:

1. Острая жировая дистрофия печени — редкое, но серьезное состояние, связанное с острым поражением печени. При острой жировой дистрофии печени триглицериды накапливаются в цитоплазме как маленькие, ограниченные мембраной вакуоли (мелкокапельная жировая дистрофия печени).

2. Хроническая жировая дистрофия печени может возникать при хроническом алкоголизме, недоедании и при отравлении некоторыми гепатотоксинами. Жировые капли в цитоплазме соединяются, формируя значительно большие вакуоли (крупнокапельная жировая дистрофия печени). Локализация жировых изменений в дольке печени различается в зависимости от различных причин. Даже при тяжелой хронической жировой печени редко имеются клинические проявления дисфункции печени.

Жировая дистрофия миокарда характеризуется накоплением триглицеридов в миокарде. Причины жировой дистрофии миокарда:

—хронические гипоксические состояния, особенно при выраженной анемии. При хронической жировой дистрофии желтые полосы чередуются с красно-коричневыми участками («тигровое сердце»). Клинические признаки обычно не сильно выражены.

—токсическое поражение, например, дифтеритический миокардит, вызывает острую жировую дистрофию. Макроскопически сердце дряблое, имеется диффузное желтое окрашивание, сердце выглядит увеличенным в объеме, камеры его растянуты; в клинической картине появляются признаки острой сердечной недостаточности.

Жировая дистрофия миокарда рассматривается как морфологический эквивалент его декомпенсации. Большинство митохондрий при этом распадается, поперечная исчерченность волокон исчезает. Развитие жировой дистрофии миокарда чаще всего связывают не с разрушением комплексов клеточных мембран, а с деструкцией митохондрий, что ведет к нарушению окисления жирных кислот в клетке. В миокарде жировая дистрофия характеризуется появлением в мышечных клетках мельчайших жировых капель (пылевидное ожирение). При нарастании изменений эти капли (мелкокапельное ожирение) полностью замещают цитоплазму. Процесс имеет очаговый характер и наблюдается в группах мышечных клеток, расположенных по ходу венозного колена капилляров и мелких вен, чаще субэндо- и субэпикардиально.

В почках при жировой дистрофии жиры появляются в эпителии проксимальных и дистальных канальцев. Обычно это нейтральные жиры, фосфолипиды или холестерин, который обнаруживают не только в эпителии канальцев, но и в строме. Нейтральные жиры в эпителии узкого сегмента и собирательных трубок встречаются как физиологическое явление. Внешний вид почек: они увеличены, дряблые (при сочетании с амилоидозом плотные), корковое вещество набухшее, серое с желтым крапом, заметным на поверхности и разрезе.

Механизм развития жировой дистрофии почек связан с инфильтрацией эпителия почечных канальцев жиром при липемии и гиперхолестеринемии (нефротический синдром), что ведет к гибели нефроцитов.

Исход жировой дистрофии зависит от ее степени. Если она не сопровождается грубым поломом клеточных структур, то, как правило, оказывается обратимой. Глубокое нарушение обмена клеточных липидов в большинстве случаев заканчивается гибелью клетки. Функциональное значение жировой дистрофии велико: функционирование органов при этом резко нарушается, а в ряде случаев и прекращается. Некоторые авторы высказывали мысль о появлении жира в клетках в период реконвалесценции и начала репарации. Это согласуется с биохимическими представлениями о роли пентозофосфатного пути утилизации глюкозы в анаболических процессах, что сопровождается также синтезом жиров.

ПАРЕНХИМАТОЗНЫЕ УГЛЕВОДНЫЕ ДИСТРОФИИ

Углеводы, которые определяются в клетках и тканях и могут быть идентифицированы гистохимически, делят на полисахариды, из которых в животных тканях выявляются лишь гликоген, гликозаминогликаны (мукополисахариды) и гликопротеиды. Среди гликозаминогликанов различают нейтральные, прочно связанные с белками, и кислые, к которым относятся гиалуроновая, хондроитинсерная кислоты и гепарин. Кислые гликозаминогликаны как биополимеры способны вступать в непрочные соединения с рядом метаболитов и осуществлять их транспорт. Главными представителями гликопротеидов являются муцины и мукоиды. Муцины составляют основу слизи, продуцируемой эпителием слизистых оболочек и железами, мукоиды входят в состав многих тканей.

Гистохимические методы выявления углеводов

Полисахариды, гликозаминогликаны и гликопротеиды выявляются ШИК-реакцией. Сущность реакции заключается в том, что после окисления йодной кислотой (или реакции с перйодатом) образующиеся альдегиды дают с фуксином Шиффа красное окрашивание. Для выявления гликогена ШИК-реакцию дополняют ферментативным контролем — обработкой срезов амилазой. Гликоген окрашивается кармином Беста в красный цвет. Гликозаминогликаны и гликопротеиды определяют с помощью ряда методов, из которых наиболее часто применяют окраски толуидиновым синим или метиленовым синим. Эти окраски позволяют выявлять хромотропные вещества, дающие реакцию метахромазии. Обработка срезов ткани гиалуронидазами (бактериальной, тестикулярной) с последующей окраской теми же красителями позволяет дифференцировать различные гликозаминогликаны; это возможно также при изменении рН красителя.

Паренхиматозная углеводная дистрофия может быть связана с нарушением обмена гликогена или гликопротеидов.

Нарушение обмена гликогена

Основные запасы гликогена находятся в печени и скелетных мышцах. Гликоген печени и мышц расходуется в зависимости от потребностей организма (лабильный гликоген). Гликоген нервных клеток, проводящей системы сердца, аорты, эндотелия, эпителиальных покровов, слизистой оболочки матки, соединительной ткани, эмбриональных тканей, хряща является необходимым компонентом клеток и его содержание не подвергается заметным колебаниям (стабильный гликоген). Однако деление гликогена на лабильный и стабильный условно. Регуляция обмена углеводов осуществляется нейроэндокринным путем. Основная роль принадлежит гипоталамической области, гипофизу (АКТГ, тиреотропный, соматотропный гормоны), бета-клеткам островков поджелудочной железы (инсулин), надпочечникам (глюкокортикоиды, адреналин) и щитовидной железе.

Нарушения содержания гликогена проявляются в уменьшении или увеличении количества его в тканях и появлении там, где он обычно не выявляется. Эти нарушения наиболее ярко выражены при сахарном диабете и при наследственных углеводных дистрофиях — гликогенозах.

При сахарном диабете, развитие которого связывают с патологией бета-клеток островков поджелудочной железы, что обусловливает недостаточную выработку инсулина, происходит недостаточное использование глюкозы тканями, увеличение ее содержания в крови (гипергликемия) и выведение с мочой (глюкозурия). Тканевые запасы гликогена резко уменьшаются. Это в первую очередь касается печени, в которой нарушается синтез гликогена, что ведет к инфильтрации ее жирами — развивается жировая дистрофия печени; при этом в ядрах гепатоцитов появляются включения гликогена, они становятся светлыми («пустые» ядра).

С глюкозурией связаны характерные изменения почек при диабете. Они выражаются в гликогенной инфильтрации эпителия канальцев, главным образом узкого и дистального сегментов. Эпителий становится высоким, со светлой пенистой цитоплазмой; зерна гликогена видны и в просвете канальцев. Эти изменения отражают состояние синтеза гликогена (полимеризация глюкозы) в канальцевом эпителии при резорбции богатого глюкозой ультрафильтрата плазмы. При диабете страдают не только почечные канальцы, но и клубочки, их капиллярные петли, базальная мембрана которых становится значительно более проницаемой для сахаров и белков плазмы. Возникает одно из проявлений диабетической микроангиопатии — интеркапиллярный (диабетический) гломерулосклероз.

Наследственные углеводные дистрофии, в основе которых лежат нарушения обмена гликогена, называются гликогенозами. Гликогенозы обусловлены отсутствием или недостаточностью фермента, участвующего в расщеплении депонированного гликогена, и относятся потому к наследственным ферментопатиям, или болезням накопления. В настоящее время хорошо изучены 6 типов гликогенозов, обусловленных наследственной недостаточностью 6 различных ферментов. Это болезни Гирке (I тип), Помпе (II тип), Мак-Ардля (V тип) и Герса (VI тип), при которых структура накапливаемого в тканях гликогена не нарушена, и болезни Форбса-Кори (III тип) и Андерсена (IV тип), при которых она резко изменена.

Морфологическая диагностика гликогеноза того или иного типа возможна при исследовании биопсии с помощью гистоферментных методов, а также с учетом локализации накапливаемого гликогена.

Углеводные дистрофии, связанные с нарушением обмена гликопротеидов

При нарушении обмена гликопротеидов в клетках или в межклеточном веществе происходит накопление муцинов и мукоидов, называемых также слизистыми или слизеподобными веществами. В связи с этим при нарушении обмена гликопротеидов говорят о слизистой дистрофии.

Микроскопическое исследование. Оно позволяет выявить не только усиленное слизеобразование, но и изменения физико-химических свойств слизи. Многие секретирующие клетки погибают и десквамируются, выводные протоки желез обтурируются слизью, что ведет к развитию кист. Нередко в этих случаях присоединяется воспаление. Слизь может закрывать просветы бронхов, следствием чего является возникновение ателектазов и очагов пневмонии. Иногда в железистых структурах накапливается не истинная слизь, а слизеподобные вещества (псевдомуцины). Эти вещества могут уплотняться и принимать характер коллоида. Тогда говорят о коллоидной дистрофии, которая наблюдается, например, при коллоидном зобе.

Причины слизистой дистрофии разнообразны, но чаще всего это воспаление слизистых оболочек в результате действия различных патогенных раздражителей (катаральное воспаление).

Слизистая дистрофия лежит в основе наследственного системного заболевания, называемого муковисцидозом, для которого характерно изменение качества слизи, выделяемой эпителием слизистых желез: слизь становится густой и вязкой, она плохо выводится, что обусловливает развитие ретенционных кист и склероза (кистозный фиброз). Поражаются экзокринный аппарат поджелудочной железы, железы бронхиального дерева, пищеварительного и мочевого тракта, желчных путей, потовые и слезные железы (подробнее см. в лекции Пренатальная патология).

Исход в значительной мере определяется степенью и длительностью повышенного слизеобразования. В одних случаях регенерация эпителия приводит к полному восстановлению слизистой оболочки, в других — она атрофируется, в дальнейшем склерозируется, что, естественно, отражается на функции органа.

ТЕМА «СТРОМАЛЬНО-СОСУДИСТЫЕ ДИСТРОФИИ»

Стромально-сосудистые (мезенхимальные) дистрофии — это структурные проявления нарушений обмена веществ в соединительной ткани, выявляемые в строме органов и стенках сосудов. Эти изменения развиваются в гистионе, который образован отрезком микроциркуляторного русла с окружающими его элементами соединительной ткани (основное вещество, волокнистые структуры, клетки).

Эти структурные изменения могут развиваться либо в результате накопления в строме поступающих из крови и лимфы продуктов метаболизма путем ее инфильтрации, либо вследствие дезорганизации основного вещества и волокон соединительной ткани, либо - извращенного синтеза.

В зависимости от вида нарушенного обмена стромально-сосудистые дистрофии делят на:

—белковые (диспротеинозы); —жировые (липидозы); —углеводные.