лекции по пф / Patofiziologia_tkanevogo_rosta

9

Патофизиология тканевого роста

Среди различных механизмов, обеспечивающих жизнеспособность организма в экстремальных условиях, одно из ведущих мест занимает активность клеточных процессов, происходящих в отдельных органах и тканях. В здоровом организме происходит постоянное обновление клеток. На cмену погибшим клеткам образуются новые клетки. Если воспроизводство клеток соответствует функциональной нагрузке органов и тканей, то это свидетельствует о нормальном адаптивном ответе на действие раздражителя. Часто ответная реакция клетки или ткани не соответствует функциональному запросу. Тогда нарушаются адаптивные реакции, происходят функциональные и структурные изменения в виде нарушения тканевого роста.

Рост всего организма или отдельных его клеток, тканей или органов является патологическим, если он перестает способствовать существованию организма в окружающей его среде и становится вредным для него, приводя к метаболическим, функциональным и структурным нарушениям. Это изменения могут проявляться в виде двух процессов: 1) гипербиотических и 2) гипобиотических процессов.

1. Гипербиотические процессы: а) гипертрофия, б) гиперплазия, в) регенерация, г) опухолевый рост.

2. Гипобиотические процессы: а) дистрофия, б) атрофия, в) кахексия.

Коснемся общих понятий этих процессов, механизмов их развития и регуляции.

Гипербиотические процессы

Гипербиотические процессы - это повышение жизнедеятельности тканей, органов, отдельных клеток, сопровождающееся их избыточным ростом и преобладанием анаболических реакций.

Гипертрофия - это процесс увеличения объема органа или его части без увеличения числа клеток.

Виды гипертрофий

Различают ложную и истинную гипертрофию. Ложная гипертрофия - это увеличение органа, вызванное чрезмерным разрастанием межуточной и жировой ткани при атрофии его паренхиматозных элементов (например, разрастание в мышце жировой ткани при одновременной атрофии мышечных волокон).

Истинная гипертрофия - это увеличение объема специфически функционирующих паренхиматозных элементов органа.

Ложная ГИПЕРТРОФИЯ

Истинная

Компенса- Викарная Регенера- Гормональная

торная ционная

Физиоло- Патологи-

гическая ческая

К истинной гипертрофии относится компенсаторная гипертрофия, обусловленная увеличением функции ткани или органа физиологического характера (рабочая гипертрофия) или при каком-либо патологическом процессе (гипертрофия миокарда при пороках сердца). Викарная гипертрофия - это гипертрофия при гибели или выключении одного из парных органов (например, почки, легкого). Регенерационная гипертрофия развивается после повреждения органа или его частичной резекции (например, печени). Гормональная гипертрофия возникает в результате нарушения функции эндокринной системы (гипертрофия конечностей при гиперпродукции СТГ - акромегалия).

Гиперплазия - увеличение объема органа или ткани за счет увеличения числа клеток и внутриклеточных структур вследствие повышенной функции органа или в результате патологического новообразования. Примером может служить гиперплазия ряда эндокринных желез: тимуса, надпочечников.

Регенерация - это восстановление организмом участков органов или тканей, поврежденных или погибших в результате какого-либо патологического процесса.

Регенерация может быть физиологическая, репаративная и патологическая.

Регенерация

Физиологическая Репаративная Патологическая

Клеточная Внутрикле-

точная

Физиологическая регенерация - это непрерывное обновление структур на клеточном (смена клеток крови, эпидермиса) и внутриклеточном (обновление клеточных органелл) уровнях, которые обеспечивают нормальное функционирование органов и тканей.

Репаративная регенерация - это полная или неполная восстановление внутриклеточных структур, участков ткани или органа, поврежденных в результате какого-либо патологического процесса.

В силу различных причин (гиповитаминозы, истощение) течение регенерации может принимать затяжной характер, качественно извращаться, сопровождаясь образованием грануляций. В таких случаях регенерация становится патологической.

Таким образом, процессы гипертрофии, гиперплазии и регенерации взаимосвязаны, хотя имеют свои особенности.

Если увеличение массы органа, числа клеток или внутриклеточных структур способствует нормальному росту тканей и их функции, то эти процессы имеют защитно-приспособительный, адаптивный характер. Они подчиняются нейрогуморальной регуляции. При нарушении регуляторного механизма начинается безудержное деление клеток. Изменение роста по такому типу представляет собой опухоль.

Опухоль - это типовая форма нарушения тканевого роста, проявляющаяся патологическим разрастанием структурных элементов ткани и характеризующаяся атипичным ростом, нарушением обмена веществ, структуры и функции.

Остановимся на краткой характеристике доброкачественных опухолей и их отличии от злокачественных опухолей, гипертрофии и гиперплазии.

В отличие от гипертрофии и гиперплазии опухоль всегда превышает объем ткани или органа, где развивается. Эти опухоли не имеют никакого приспособительного значения. Особенностями доброкачественных опухолей является экспансивный и медленный рост без метастазирования. При доброкачественных опухолях в отличие от злокачественных слабо выражен тканевой атипизм, характерно преобладание аэробных процессов. По строению доброкачественные опухоли напоминают зрелую, дифференцированную ткань. Они очень часто представлены одним видом ткани (миома, липома, эпителиома), хотя иногда могут включать различные ткани (например, тератома). Наличие разных видов тканей в тератоме связано с нарушением формирования тканей в процессе эмбриогенеза. Влияние доброкачественной опухоли на организм носит местный характер, однако в ряде случаев могут оказывать общее влияние и стать опасным для жизни (опухоли в головном мозге, полостных органах).

Следовательно, в зависимости от особенностей проявления тканевого роста (гипертрофия, гиперплазия, регенерация или опухоль) могут преобладать патологические или защитно-приспособительные, саногенетические реакции.

Это касается гипертрофии, гиперплазии и, особенно, процессов регенерации. Ткани организма обладают различной регенераторной способностью. Для анализа различий регенераторной способности тканей важно использовать эволюционный подход. Более выраженная регенераторная способность у низкоорганизованных животных по сравнению с высокоорганизованными обусловлена особыми межклеточными и межтканевыми взаимодействиями, в основе которых лежат законы гомологичных и гетерогенных тканей. У низкоорганизованных животных преобладают межклеточные взаимодействия, в которых участвуют гомологичные ткани (эпителий-эпителий), поэтому регенерация у них наиболее выражена. По мере эволюционного развития организма присоединяются межтканевые взаимодействия (например, эпителий-мышечная ткань). В этом случае участвуют гетерогенные ткани, что снижает их регенераторную способность.

Механизмы развития гипербиотических процессов

Большую роль в процессах адаптации организма к действию повреждающего фактора в первую очередь играют гипертрофия, гиперплазия и регенерация. На примере процесса регенерации проанализируем общие механизмы гипербиотических процессов.

Процессы регенерации тесно связаны с обменом веществ. С другой стороны, изменения метаболизма непосредственно влияют на скорость регенерации. Продукты повреждения тканей являются регенераторными стимулами размножения клеточных элементов. Среди этих продуктов большую роль играет тромбоцитарный фактор роста, а также раневые гормоны (протеазы, полипептидазы), трефоны - продукты распада лейкоцитов, десмоны - тканевые специфические вещества. Они появляются в начальной стадии повреждения, когда стимулируются процессы протеолиза, липолиза, развивается ацидоз, наблюдаются явления гидратации тканей. Под влиянием этих факторов происходит пролиферация гистиоцитов и фибробластов. Этому способствует активация таких ферментов как 5-нуклеозидаза, аденозинтрифосфатаза. В механизмах заживления ран первичным натяжением играет роль разрастание клеток эпидермиса. Стимулом для размножения этих клеток является реакция фибробластов с фибрином при участии тромбоцитарного фактора роста. Происходит эпителизация раны, повреждения.

При заживлении ран вторичным натяжением на фоне пролиферации гистиоцитов и фибробластов образуется грануляционная ткань. Из фибробластов освобождается коллагеназа. Сначала она способствует новообразованию нежных коллагеновых и эластических волокон благодаря накоплению сульфгидрильных групп. В дальнейшем происходит лизис волокон с образованием грубых коллагеновых волокон. Это сопровождается угнетением окислительно-восстановительных процессов. На последней стадии происходит дегидратация тканей, снижение биосинтетических процессов, образование рубца (см. схему).

Гипобиотические процессы

Гипобиотические процессы - это процессы, характеризующиеся снижением жизнедеятельности тканей, обусловленные преобладанием катаболических процессов. К ним относятся дистрофия, атрофия и кахексия.

Дистрофия - это типовой патологический процесс, в основе которого лежит нарушение тканевого метаболизма. При развитии дистрофии преобладают расстройства регуляторных механизмов: 1) ауторегуляция клетки при воздействии токсических веществ, ионизирующей радиации с развитием энергетической недостаточности; 2) нарушение транспортных систем и развитие гипоксии; 3) нарушение функции нейроэндокринной системы

Дистрофия

Ауторегуляция Нарушение Нейроэндокринная

клетки транспортных система

систем

Энергетический Эндокрино- Нейротрофическая

дефицит Гипоксия патии и церебральная

дистрофия

Атрофия - типовой патологический процесс, сопровождающийся значительным нарушением метаболизма, уменьшением массы и объема органа или ткани и ослаблением или прекращением их функции.

В основе атрофии лежит преобладание процессов дисссимиляции над процессами ассимиляции. Это связано со снижением активности цитоплазматических ферментов. Основные механизмы развития атрофии.

Атрофия

От недостатка От бездействия Сдавление органов Денервационный

питания и тканей синдром

Дефицит в пище Почки (затрудненность- Эндокринной

белка, гиповита- мочеиспускания) железы

минозы А и С

Снижение Гипофизарная

функции кахексия

Денервационный синдром характеризуется изменениями в органах и тканях после их денервации. Степень нарушения функций различных тканей и органов после денервации различная. В покровных тканях (эпителий, слизистые, кожа) наблюдаются глубокие расстройства метаболизма с образованием трофических язв. В то же время деятельность ряда внутренних органов (сердца, желудочно-кишечного тракта) через некоторое время восстанавливается. Однако теряется способность этого органа приспособляться к новым условиям существования. Денервированное сердце в условиях покоя работает почти без изменения по сравнению с интактным сердцем. Но любая незначительная нагрузка вызывает заметные изменения функции сердца.

Кахексия - крайняя степень истощения организма, характеризующаяся глубокими нарушениями обмена веществ, резким исхуданием, физической слабостью, снижением физиологических функций. По происхождению. кахексия бывает:

Кахексия

Алиментарная Раневая Раковая При лучевой болезни

Дефицит белка, Гипопро- Отрицательный Блокада тиоловых

авитаминозы теинемия азотистый баланс ферментов

Распад тканевых белков Нарушение синтеза ДНК

Несмотря на ряд различий развития гипербиотических и гипобиотических процессов, выделяют общие механизмы их регуляции.

Патофизиологические механизмы регуляции гипербиотических

и гипобиотических процессов

Нейрогенные механизмы

Эти механизмы связаны с трофической функцией нервной системы. Возбуждение ЦНС снижает активность процессов клеточной пролиферации и регенерации. Десимпатизация органа, уменьшает содержание в нем катехоламинов и усиливает митоз. Экспериментальное повреждение коры головного мозга, особенно, вентромедиальных ядер гипоталамуса, задерживает процессы заживления ран. Денервация ткани тормозит репаративную регенерацию, способствует переходу ее в патологическую, ведет к образованию трофических язв.

Гормональные механизмы

Установлено, что гиперфункция щитовидной и половых желез, гиперсекреция СТГ и минералокортикоидов стимулирует развитие компенсаторной гипертрофии и регенерации, митотическую активность клеток. Недостаток СТГ после гипофизэктомии, тиреоидэктомия, снижение функции половых желез, гиперсекреция глюкокортикоидов подавляют гипертрофию и регенерационные процессы, снижает синтез ДНК. При воздействии кортизола задерживается заживление ран, происходит развитие грануляционной ткани, подавляется пролиферация фибробластов.

Инсулин стимулирует транспорт аминокислот и глюкозы через мембраны мышечных клеток, активирует в них синтез белка, стимулирует переход фибробластов из периода клеточного деления G₁ (образование РНК) в период S (образование ДНК), ускоряет митоз.

Аминокислоты

Клетка Синтез белка

Глюкоза

Инсулин

Переход фибробластов

Стимуляция митоза

из периода G₁ в период S

Гуморальные механизмы

Гуморальные факторы могут как стимулировать, так и ингибировать процессы гипертрофии и пролиферации.

Длительное введение простагландина Е₂ приводит к гиперплазии слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.

Стимулируют размножение клеток и синтез ДНК тромбоцитарный фактор роста, продукты поврежденной ткани (протеазы, полипептиды, десмоны), группа регуляторных пептидов (гастрин, холецистокинин), интерлейкин 1 и 2, трефоны, колониеобразующий фактор, эндотоксины.

Большую роль в процессах тканевого роста играют циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ). Повышение активности цАМФ тормозит синтез нуклеозидкиназы, снижает синтез нуклеиновых кислот, ингибирует митотическую активность.

цАМФ нуклеозидкиназа синтез нуклеиновых кислот митоз

Увеличение содержания цГМФ способствует пролиферации.

Ряд гуморальных факторов тормозит процессы тканевого роста. В частности, в клетках, находящихся в состоянии митоза, вырабатываются специфические вещества - кейлоны. Их увеличение ведет к торможению синтеза ДНК и митоза.

Кейлоны Аденилатциклаза цАМФ Митоз

Функциональные механизмы

В условиях поврежденного органа скорость регенерации в значительной мере определяется количеством удаленной ткани и характером повреждения. Как это происходит? Увеличение функции органа, снижая концентрацию макроэргов (АТФ, креатинфосфата - КФ), активирует генетический аппарат (транскрипцию РНК, ДНК в ядрах клеток). В этом случае повышается синтез белка, увеличивается масса органа.

Функция Активация генома

АТФ, КФ (скорость транскрип- Синтез Регенерация, компен-

органа ции ДНК, РНК в белка саторная гипертрофия

ядрах клеток)

Иммунные механизмы

Показано, что лимфоциты способны переносить регенераторную информацию. С одной стороны, способны влиять на регенераторные процессы, а, с другой стороны, - травма, повреждение изменяют иммунное состояние организма. Преобладание В-лимфоцитов стимулирует регенерацию, преобладание Т-лимфоцитов тормозит ее.

В-лимфоциты Регенерация Т-лимфоциты

В то же время при травме органа снижается активность Т-супрессоров и повышается активность Т-эффекторов.

Т-супрессоры Травма Т-эффекторы

Генетические механизмы

Мутации гена под влиянием физических и химических факторов вызывают трансформацию генного аппарата и чаще приводят к преобладанию гипобиотических процессов.

Метаболические механизмы

При гипербиотических процессах преобладают анаболические процессы и активируется ферментативный синтез крупных молекул углеводов, белков, липидов. Вследствие этих процессов стимулируются компенсаторная гипертрофия и регенерация. Гипобиотические процессы характеризуются преобладанием катаболических процессов, активным разрушением биомолекул, распадом тканевых и клеточных структур.

Заживление ран

первичным натяжением

Фибрин + Фибробласты Эпидермис

Тромбоцитарный фактор роста

Раневые гормоны Гистиоциты Фибробласты Грануляционная ткань

Трефоны, десмоны

5-нуклеотидаза,

аденозинтрифосфатаза Новообразование нежных коллагеновых

Накопление и эластических волокон

Стимуляция протеолиза, липолиза; SH-групп

ацидоз, гидратация тканей

Коллагеназа

Лизис волокон

Угнетение окислительно- Образование грубых

восстановительных процессов коллагеновых волокон

Дегидратация тканей, снижение

биосинтетических процессов Рубец

Заживление ран вторичным

натяжением