1.2.3. Некроз (necrosis)

Некроз(гр.nekros- мертвий) або місцева смерть – змертвіння частини тіла за життя всього організму. Відмирати можуть окремі клітини або їх частини (напр., органели, мембрани), групи клітин, ділянки тканин, органів, чи навіть цілі органи й частини тіла (напр., вухо, гребінь). Тому, в одних випадках некроз добре видно неозброєним оком, в інших він визначається лише за допомогою мікроскопічних досліджень. Суть змертвіння клітин чи тканин полягає у повному і неповоротному припиненні їх життєдіяльності. Некроз спостерігають як у нормальних тканинах, так і у тканинах, що перебувають у патологічному стані (дистрофія, запалення, пухлини тощо). Однак відмирання тканинних елементів (клітин) у живому організмі не є виключно патологічним явищем. У живому організмі постійно і безперервно проходить відмирання (фізіологічна деструкція) спрацьованих клітин та заміна їх новими, молодими клітинами, що утворилися в процесі фізіологічної регенерації. Тривалість життя клітинних елементів різних тканин чітко запрограмована на генетичному рівні. Прикладом такої фізіологічної смерті може служити відмирання покривного епітелію шкіри у вигляді злущування або епітелію слизової оболонки травного апарату, чи дихальних шляхів. Так, у кроля, за 5-6 днів повністю обновляється епітелій кишок. Відносно швидко проходить відмирання і оновлення клітинних елементів крові. Наприклад, за даними О.О. Богомольця у людини щодобово гине біля 300-350млрд еритроцитів і стільки ж їх утворюється заново.

Отже некроз це таке змертвіння, яке виходить за межі фізіологічної норми, не зв'язане з функціональною діяльністю організму, розвивається і в кількісному і в якісному відношенні, не так як у нормі і в місцях де його в нормі не буває.

В одних випадках некроз клітин, тканин настає дуже швидко, в інших – цей процес затяжний і нам вдається спостерігати динаміку переходу від життя до смерті. Процес відмирання тканини, тобто зміни, що розвиваються між початком дії причинного агента і остаточною смертю тканини називають некробіозом або некробіотичним процесом. При цьому в клітинах, тканинах розвиваються різноманітні дистрофічні зміни, які весь час прогресують і завершуються некрозом. Стан живої тканини, що межує між життям і смертю називають парабіозом.

Морфологічні ознаки некрозу. При огляді тканин і органів видно, що некротизовані ділянки своїм зовнішнім виглядом відрізняються від навколишніх нормальних тканин. Вони змінюють свій природний колір, консистенцію і майже завжди чітко відмежовані від сусідніх тканин. За своїми розмірами бувають від ледве помітних до великих уражень тканин, органів чи навіть частин тіла (рис. 1.2.3.1). У паренхіматозних органах вогнища некрозу, що виникли внаслідок припинення кровопостачання, стають бліднішими, світло-сірого чи сіро-жовтого (глинистого) кольору. Якщо некроз розвинувся в умовах венозного застою то змертвілі тканини внаслідок просякання їх кров'ю, набувають червоного або сіро-червоного забарвлення. Змертвіння шкіри, кишок, матки найчастіше брудно-сірого чи сіро-коричневого кольору. Консистенція мертвих тканин в одних випадках щільна, в інших навпаки – розрихлена, м'яка, кашкоподібна. Структура на початку змертвіння може бути збережена але скоро вона стирається.

Мікроскопічні ознаки некрозу характеризуються певними змінами клітин і міжклітинної речовини. Некроз клітини може бути тотальним, коли поширюється на всю клітину або частковим (парціальним), коли захоплює лише якусь частину клітини, окремі органели чи їх комплекси. Основними ознаками некрозу клітин є зміни в їх ядрах: каріопікноз, каріорексис і каріолізис. Каріопікноз (гр. karyon - ядро, pyknos - щільний) - ядро зменшується в об'ємі, зморщується і ущільнюється, його контури нерівні. Внаслідок конденсації хроматину воно інтенсивно забарвлюється ядерними барвниками. Вважається, що пікноз ядра є ознакою початку відмирання клітини. Каріорексис (гр. rhexis - розрив) – фрагментація й розпад ядра на окремі грудочки і частинки різної форми та величини (рис. 1.2.3.2). Каріолізис (гр. lysis - розчинення) – в результаті розчинення хроматину і всієї субстанції ядра, в т.ч. ядерної оболонки, воно втрачає здатність забарвлюватися і цілком зникає (рис. 1.2.3.3). Каріопікноз, каріорексис і каріолізис можуть бути як самостійними формами змін ядра так і часто послідовними стадіями процесу, в основі якого лежить підвищення активності гідролітичних ферментів (рибонуклеази і дезоксирибонуклеази). Під їх впливом від нуклеотидів відщеплюються фосфатні групи, вивільнюються нуклеїнові кислоти, які деполімеризуються. Каріолізис вважається завершальним етапом, при якому нуклеїнові кислоти розпадаються на фосфорну кислоту і пуринові основи, які вже не забарвлюються ядерними барвниками.

У цитоплазмі, подібно як в ядрі, під впливом активізації гідролітичних ферментів лізосом, настає денатурація і зсідання (коагуляція) білків, деструкція і загибель органел. Цитоплазма втрачає свою структуру, ущільнюється (плазмопікноз і гіалінізація) і, далі, розпадається на окремі частинки та грудочки (плазморексис). Кінцевий етап розпаду мембранних структур клітини завершується гідролітичним розчиненням цитоплазми (плазмолізис). У тканинах, багатих рідиною переважають процеси коліквації (лат. colliquatio - розрідження, розплавлення) цитоплазми, у ній часто з'являються вакуолі. Розплавлення в одних випадках захоплює зразу всю клітину (каріоцитоліз), в інших - лише якусь її частину (фокальний некроз клітини).

При змертвінні клітин, тканин процеси коагуляції і коліквації можуть змінюватись але частіше спостерігається переважання одного з них, що залежить як від структурних особливостей органу чи тканини так і від причини, що викликала некроз та від механізму його розвитку.

Основна міжклітинна речовина, внаслідок деполімеризації її глікозаміногліканів і просякання білками плазми крові, набухає й розчиняється. Взаємозв'язки між клітинами в цих ділянках втрачаються, настає дискомплексація тканинних структур (комплексів). Колагенові й еластичні волокна набухають, просякають білками плазми в т.ч. і фібриногеном, стають однорідними, гомогенними і, під впливом колагенази та еластази, розпадаються та розчиняються. Ретикулярні волокна розпадаються на окремі фрагменти і зерна. Поєднання змін колагенових волокон і міжклітинної речовини та просякання їх білками плазми і, зокрема, фібриногеном надає некротичним тканинам характерного волокнистого вигляду і певних тинкторіальних властивостей (базофілія), властивих для фібрину, що називають фібриноїдним некрозом. Фібриноїдний некроз крім сполучної тканини зустрічається ще у стінках судин. При некрозі жирової тканини жир розщеплюється, утворюються жирні кислоти і мила.

Кінцевим результатом змін тканин (паренхіми, строми, судин, нервів) при некрозі є перетворення їх у тканинний детрит – безструктурну зернисту масу, що складається з білкових і жирових частинок та залишків розпаду ядер.

Причинами некрозу можуть бути механічні пошкодження (травми), дія фізичних факторів (висока і низька температури, електричний струм, іонізуючі випромінювання тощо), хімічні речовини (кислоти, луги, солі важких металів тощо) і біологічні фактори (бактерії, віруси, гриби, паразити та їх токсини, а також алергени). Усі вони за певної інтенсивності можуть спричиняти змертвіння, тобто ушкодження клітин і неклітинних компонентів тканин, безпосередньо в місці їх дії на клітини, тканини – прямий некроз (травматичний, токсичний). Некрози, які виникають при дії патогенного фактора, через судинну чи нервово-ендокринну системи називають непрямими. Сюди відносять ангіогенні або циркуляторні некрози, що розвиваються внаслідок припинення кровопостачання окремих ділянок органів через довготривалий спазм артеріальних судин, чи закупорку просвіту судин тромбом, емболом тощо. Прикладом такого некрозу може бути інфаркт. При ураженні центральної і перифечної нервової системи, у результаті розладів нейротрофічної функції тканин, може виникати нейрогенний некроз. При інфекційно-алергічних і автоімунних хворобах спостерігаються алергічні некрози. Алергічний некроз найчастіше виникає в сенсибілізованому організмі як прояв реакції гіперчутливості негайного типу. Класичним прикладом алергічного некрозу може бути змертвіння тканини при феномені Артюса. Некрози шкіри при хронічній формі бешихи свиней, при туберкульозі, сапі також відносять до алергічних але вже як прояв реакцій гіперчутливості уповільненого типу.

Виникнення і розвиток некрозу досить складний процес, який залежить від характеру патогенного фактора, тривалості його дії, структурно-функціональних особливостей органа чи тканини де розвивається некроз, реактивності організму, віку, годівлі, умов утримання і експлуатації тварин. При цьому слід також пам'ятати, що різні тканини по-різному реагують на дію одного і того ж патогенного чинника. Наприклад, до порушень кровообігу дуже чутлива нервова тканина. Нервові клітини гинуть при досить короткочасному припиненні кровопостачання (асфіксія тканини), тоді як, наприклад, епітелій нирок або печінки менш чутливий до цього. А сполучнотканинний каркас цих органів ще довго зберігається при змертвінні паренхіми (епітелію).

Визначити момент смерті клітини при її пошкодженні досить важко. Відмирання – процес, який проходить ряд стадій. На самому початку зміни можуть бути зворотніми (паранекроз) але характерною ознакою їх при некрозі є те, що після припинення дії патогенного фактора, ці зміни не зникають, а прогресують у неповоротні зміни, коли катаболічні процеси переважають над анаболічними (некробіоз), що завершуються смертю (некроз).

Явною ознакою загибелі клітини є активізація внутріклітинних гідролітичних ферментів під впливом яких настає розщеплення білків, ліпідів та інших сполук, руйнування органел і розчинення клітини (автоліз). Тривалість усіх цих процесів може бути дуже різною від моментальних до затяжних, хронічних.

Своєрідною формою відмирання клітин є апоптоз (гр. аро - відокремлення, ptosis - падіння), тобто розпад клітин на окремі частинки – апоптозні тільця (оточені мембраною фрагменти клітини, що деякий час залишаються життєздатними), які фагоцитуються макрофагами та іншими клітинами. Руйнування клітини при апоптозі супроводжується фрагментацією ДНК (під впливом ендонуклеази), згущенням та ущільненням хроматину ядра, який скупчується грудочками під каріолемою. У цитоплазмі таких клітин, на відміну від некрозу, не спостерігають активізації гідролітичних ферментів, органели довший час зберігаються та ущільнюються. Під впливом особливих селективних ферментних транспортних систем, що регулюють обмін йонів калію, натрію і води, клітини обезводнюються. У них зникають мікроворсинки та інші структури клітинної поверхні і вони втрачають зв'язок із сусідніми клітинами. Клітини в стані апоптозу зменшені в об'ємі, заокруглені та інтенсивно забарвлені; вони часто розпадаються на декілька дрібніших, з'єднаних між собою цитоплазматичними відростками, апоптозних тілець, кожне з яких має свій фрагмент ядра, оболонку, збережені органели. Апоптозні тільця і клітини досить швидко фагоцитуються макрофагами, а також сусідніми стромальними і паренхіматозними клітинами.

Апоптоз (apoptosis) – генетично запрограмована смерть клітин у живому організмі і постійно зустрічається як у нормі, так і при патології. У нормі апоптоз має велике значення при регуляції процесів проліферації і відмирання клітин. Запрограмоване відмирання клітин у процесі ембріогенезу чи інволюції тканин і органів у дорослих організмів (напр., вікова інволюція тимуса, молочної залози після припинення лактації) відбувається, в основному, шляхом апоптозу. Патологічна атрофія тканин і органів, що спричиняється різними факторами (напр., атрофія нирки внаслідок порушення прохідності сечовода і скупчення сечі в нирковій мисці, або атрофія простати після кастрації) в своїй основі має апоптоз. Апоптоз клітин запального інфільтрату спостерігається у вогнищах запалення, В- і Т-лімфоцитів (напр., у лімфатичних вузлах) після завершення імуногенезу і зникнення з організму антигена, Т- лімфоцитів при акцидентній інволюції тимуса, клітин опухів тощо. На відміну від некрозу, апоптоз розповсюджується лише на окремі клітини або їх групи і при цьому відсутня запальна реакція.

В основі природної смерті клітини (некроз, апоптоз) лежить старіння, яке супроводжується певними змінами метаболізму (згасання метаболічних процесів, порушення метаболічної рівноваги між клітиною і навколишнім середовищем), дезинтеграцією клітинних структур і фізіологічним автолізом.

Різновиди некрозів. Залежно від причин і умов при яких виник некроз, від структурно-функціональних особливостей тканин й органів та від усіх цих змін, що розвиваються в тканинах при їх відмиранні, розрізняють три основні клініко-анатомічні форми змертвінь: сухий і вологий некрози та ґанґрена.

Сухий або коагуляційний (лат. coagulatio - зсідання) некроз. В основі сухого некрозу лежать процеси зсідання білків змертвілої тканини. Коагуляція супроводжується віддачею рідини навколишнім тканинам та припиненням припливу крові. Через те мертві ділянки сухі, щільні, сіро-жовтого або глинистого кольору. Архітектоніка тканини на початку ще може зберігатися але поступово стирається. При гістологічному дослідженні добре видно пікноз і рексис ядер, розпад цитоплазми клітин на грудки і зерна. У міжклітинній речовині інколи виявляють волокна фібрину. У подальшому некротизована тканина перетворюється у безструктурну зернисту масу, що складається з білкових та жирових грудок, зерняток та залишків ядерної субстанції. Електронномікроскопічно найперше виявляють, крім змін ядра, зміни мітохондрій (просвітління матриксу, фрагментація і гомогенізація крист, лізис зовнішньої мембрани) та ендоплазматичної сітки (фрагментація і розпад канальців, утворення окремих вакуолей), збільшення кількості вторинних лізосом тощо. Завершується процес загибеллю всіх органел.

Сухий некроз розвивається найчастіше в тканинах багатих білками але бідних на вологу, коли припиняється доступ вологи з кров'ю та лімфою. Типовим прикладом сухого некрозу можуть бути анемічні інфаркти нирок, селезінки, серця та інших органів, воскоподібний (ценкерівський) некроз скелетних м'язів при деяких незаразних (білом'язева хвороба жуйних і птиці, паралітична міоглобінурія коней) та інфекційних (ящур) хворобах. При цьому змертвілі м'язи стають щільними, сіро-червонуватого або блідо-сіруватого кольору і, за своїм зовнішнім виглядом, нагадують віск. До сухого некрозу відноситься і казеозний (сирнистий) некроз, де мертві ділянки мають вигляд сухих і крихких безструктурних мас жовтувато-сірого кольору, чим нагадують собою сир. Цей вид некрозу найчастіше трапляється при туберкульозі тварин, сапі коней, у саркомах тощо.

Вологий або колікваційний (лат. colliquatio – розрідження, розплавлення) некроз характеризується розм'якшенням або розрідженням змертвілої тканини. Цей некроз розвивається в органах і тканинах, багатих рідиною або й ще тоді, коли затруднена віддача вологи. Підвищена кількість вологи призводить до швидкого розвитку автолітичного розм'якшення і пертворення тканини в кашкоподібну або рідку непрозору масу, сіро-жовтуватого чи буруватого кольору. Мікроскопічно спостерігається повне розчинення клітинних структур (плазмоліз). Колікваційний некроз супроводжується значною гідратацією цитоплазми з лізисом її мембранних структур, що завершується повним плазмолізом. Такі некрози, як правило, розвиваються в головному мозку, де тканина ще й багата ліпоїдами, які частково затримують коагуляцію. Нервова тканина в фокусі некрозу швидко розм'якшується та розріджується (енцефаломаляція) й перетворюється у порожнину, наповнену кашкоподібною чи напіврідкою безструктурною масою. Називається таке явище розм'якшенням мозку. В інших органах і тканинах вологий некроз зустрічається рідше. Цей вид некрозу має місце при віспі, ящурі в місцях ураження шкіри і слизових оболонок (везикули, афти), у вогнищах гнійного запалення (абсцес). Прикладом вологого некрозу може бути розплавлення (мацерація) м'яких тканин плоду, що загинув у матці.

Інколи вогнища сухого некрозу, під впливом протеолітичних ферментів лейкоцитів, розріджуються, тобто настає коліквація сухого некрозу (вторинна коліквація).

Ґанґрена (gangraеna) – особлива форма змертвіння. Ґанґреною називають некроз тканини, органа, частини тіла з послідуючими змінами їх під впливом навколишнього середовища (повітря, температурний фактор, волога, мікроорганізми тощо). Змертвілі тканини змінюють свій зовнішній вигляд, колір, запах, консистенцію. Ґанґрена може розвиватись як у зовнішніх частинах тіла (шкіра, кінцівки, хвіст, вухо, молочна залоза у ссавців, гребінь, сережки у птиці), так і у внутрішніх органах, які мають контакт із зовнішнім середовищем (легені, матка, відділи шлунково-кишкового тракту). Ґанґрени, як і некрози, поділяють на сухі і вологі.

Суха ґанґрена розвивається в тих випадках, коли змертвіла тканина, завдяки віддачі вологи, висихає, твердне, зменшується в об'ємі, зморщується, деформується й набирає буро-коричневого чи буро-чорного кольору. Такий колір гангрени обумовлюється тим, що кров із судин дифундує в навколишню мертву тканину, де гемоглобін розпадається й перетворюється у свої деривати, в т.ч. сірчане залізо, від якого залежить забарвлення. Швидке висихання мертвих тканин припиняє розвиток мікроорганізмів. А що суха ґанґрена часто подібна до тканини мумій то цей процес ще називають муміфікацією. Прикладом сухої ґанґрени може служити гангрена кінцівок худоби при хронічному отруєнні маточними ріжками, ґанґрена різних частин тіла при відморожуванні, гангрена шкіри свиней при бешисі або муміфікація пупкового канатика у новонароджених, чи плода при позаматковій вагітності тощо. Певною різновидністю сухої ґанґрени є пролежні, що виникають у поверхневих ділянках тіла (шкіра, підшкірна клітковина, м'язи тощо) від тиску на тканини при залежуванні ослаблених, виснажених і хворих тварин.

Волога (гнильна, септична) ґанґрена виникає в результаті проникнення в змертвілі тканини гнильних мікроорганізмів. Гнильні мікроорганізми в продуктах розпаду мертвої тканини знаходять сприятливі умови для швидкого розмноження, чим викликають ще енергійніший розпад некротизованих частин. У результаті цього ділянка некрозу перетворюється в мазку смердючу масу брудно-сірого, брудно-зеленого чи буро-чорного кольору. Волога ґанґрена розвивається найчастіше у тканинах багатих рідиною, ускладнюючи запальні процеси в легенях (напр., аспіраційну бронхопневмонію) чи матці, інфаркти кишок, а також може уражати зовнішні частини тіла (напр., при обмороженні чи розтрощенні кінцівок).

Деякі гнильні бактерії мають здатність утворювати в тканинах гази, міхурці яких просякають як мертві так і сусідні живі тканини. При пальпації таких ділянок відчувається характерне потріскування (крепітація). Таку ґанґрену називають газовою. Газова ґанґрена частіше зустрічається в м'язах і м'яких покривних тканинах при деяких інфекційних хворобах, що викликаються анаеробами (емкар, злоякісний набряк).

Завершення і наслідки некрозу. Завершення некрозу залежить від багатьох факторів. Мають значення умови виникнення і розвитку змертвіння, його локалізація і розміри, опірність організму, вік тварини тощо. Некроз – процес неповоротній. Мертва ділянка вже є стороннім тілом у живій тканині і в ній, під впливом продуктів розпаду змертвілих частин, виникають реактивні зміни. Навкруги некротичного вогнища розвивається запальний процес, що носить назву реактивне запалення. Залежно від реактивної здатності організму і характеру некрозу це запалення може бути різної сили. Інколи воно навіть цілком відсутнє (напр., ареактивні некрози при стахіботріотоксикозі). Реактивне запалення проявляється гіперемією судин, випотіванням з них серозного ексудату, еміграцією лейкоцитів. У результаті цього навкруги мертвого вогнища утворюється червона чи темно-червона смуга – демаркаційна лінія. Тому таке запалення ще називають демаркаційним. Під впливом ексудату та гідролітичних ферментів лейкоцитів настає розрідження й розплавлення мертвого субстрату, розсмоктування його макрофагами і лейкоцитами. На межі з мертвою тканиною з клітинних елементів сполучної тканини формується молода грануляційна тканина, що заміщає мертву масу і потім рубцюється.

Повне відновлення ушкодженої тканини зустрічається рідко. Процес заміщення мертвої ділянки сполучною тканиною називається організацією. Організації підлягають найчастіше невеликі некротичні вогнища (рис. 1.2.3.4). На місці дефекту залишається рубець. Якщо мертва маса не розріджується, швидко зсихаеться то вона обростає сполучною тканиною тобто навкруги утворюється сполучнотканинна капсула – інкапсуляція (рис. 1.2.3.5). Інколи в таку суху мертву масу випадають солі кальцію (вапно) – звапнення (петрифікація, кальцифікація). При вологих некрозах, що частіше буває в головному мозку, на місці змертвіння утворюються кісти тобто порожнини, оточені оболонкою з гліальної і сполучної тканин. Інколи, у процесі демаркаційного запалення, настає розплавлення тільки периферійної зони мертвого вогнища і цілковите відділення його від живої тканини. Такий процес називають секвестрацією, а мертва ділянка, що відділилась від живої тканини і лежить у порожнині – секвестром. У випадку, коли секвестр складається з твердої субстанції (напр., кістка), яка трудно розріджується і не розсмоктується, а процес набирає хронічного перебігу, то навколо секвестру утворюється з сполучної тканини капсула. При змертвінні зовнішніх частин тіла (вухо, хвіст, гребінь тощо) демаркаційне запалення може призводити до самовільного відпадання мертвих частин – мутиляція. Якщо в мертву масу потрапляють гнійні або гнильні бактерії то автолітичний процес відповідно ускладнюється гнійним розплавленням чи гнильним розпадом.

Значення некрозів для організму. Функція (життєдіяльність) змертвілих частин цілком припиняється, тому має значення в якому органі і яких розмірів некроз. Наприклад, змертвіння навіть невеликої ділянки головного мозку чи міокарда призводить часто до швидкої смерті або до тяжких порушень функції цих органів. Крім цього, всмоктування продуктів автолітичного розпаду мертвих тканин викликає отруєння організму (автоінтоксикація); ґанґрена, наприклад, внаслідок резорбції продуктів розпаду і мікроорганізмів, може ускладнитись сепсисом.

Контрольні питання

1. Що таке некроз і некробіоз?

2. Макроскопічні ознаки некрози.

3. Які мікроскопічні зміни виникають в ядрі і цитоплазмі клітин при некрозі?

4. Класифікація некрозів залежно від причин.

5. Назвіть клініко-анатомічні форми змертвінь.

6. Що таке гангрена? Які її різновиди?

7. Дайте визначення поняття апоптоз.

8. Завершення некрозу.