Insieme agli organelli di membrana e non di membrana, il citoplasma contiene inclusioni cellulari, che sono elementi non permanenti della cellula. Appaiono e scompaiono durante il suo ciclo di vita.

Cosa sono le inclusioni cellulari, qual è il loro ruolo nella cellula?

In sostanza, le inclusioni sono prodotti metabolici che possono accumularsi sotto forma di granuli, granelli o goccioline con dimensioni diverse struttura chimica. Raramente si trova nel nucleo.

Si formano principalmente nel complesso lamellare e nel reticolo endoplasmatico. Una parte è il risultato di una digestione incompleta (emosiderina).

Il processo di scissione e rimozione dipende dall'origine. Le inclusioni secretorie vengono escrete attraverso i dotti, le inclusioni di carboidrati e lipidi vengono scomposte dagli enzimi, la melanina viene distrutta dalle cellule di Langerhans.

Classificazione delle inclusioni cellulari:

• Trofico (amido, glicogeno, lipidi);
• secretorio (inclusioni del pancreas, organi endocrini);
• escretore (granuli di acido urico);
• pigmento (melanina, bilirubina);
• casuale (medicinali, silicio);
• minerali (sali di calcio).

Struttura e funzioni

Grasso le inclusioni spesso si accumulano nel citoplasma sotto forma di piccole goccioline. Sono caratteristici degli organismi unicellulari, ad esempio i ciliati. Negli animali superiori, le goccioline lipidiche si trovano nel tessuto adiposo. Porta a un eccessivo accumulo di inclusioni grasse cambiamenti patologici negli organi, ad esempio, le cause degenerazione grassa fegato.

Polisaccaride hanno una struttura granulare varie forme e dimensioni. I loro maggiori accumuli si trovano nelle cellule dei muscoli striati e del tessuto epatico.

Inclusioni proteiche non si trovano spesso, sono principalmente una sostanza nutritiva nelle uova (all'esame microscopico si possono vedere vari tipi di placche e bastoncini).

Pigmento lipofuscina - Si tratta di inclusioni gialle o marroni che si accumulano nelle cellule durante la vita. Il pigmento emoglobina fa parte dei globuli rossi. Rodopsina: rende i bastoncelli retinici sensibili alla luce.

Struttura e funzioni delle inclusioni cellulari
Gruppo	Caratteristica
Trofico	Questo include proteine, grassi e carboidrati. Le cellule animali, in particolare il fegato e le fibre muscolari, contengono glicogeno. Quando è sotto carico e consuma una grande quantità di energia, viene utilizzata per prima. Le piante accumulano amido come principale fonte di nutrimento.
escretore	Questi sono prodotti del metabolismo cellulare che non sono stati rimossi da esso. Ciò include anche agenti estranei che sono penetrati nello spazio intracellulare. Tali inclusioni vengono assorbite ed elaborate dai lisosomi.
Secretario	La loro sintesi avviene in cellule speciali e poi vengono espulse attraverso i dotti o con il flusso di linfa e sangue. Il gruppo secretorio comprende gli ormoni.
Pigmento	Talvolta sono rappresentati da prodotti metabolici: granuli di lipofuscina o accumuli di emosiderina. Si trova nei melanociti, cellule che hanno colore. Svolge una funzione protettiva, prevenendo gli effetti dei raggi solari. Nelle specie più semplici, i melanociti si trovano in molti organi, il che conferisce agli animali colori diversi. Negli esseri umani, la maggior parte delle cellule del pigmento si trova nell'epidermide, alcune nell'iride dell'occhio.
Casuale	Trovato in cellule capaci di fagocitosi. I batteri catturati e scarsamente digeriti rimangono nel citoplasma sotto forma di granuli.
Minerale	Ciò include i sali di Ca, che si depositano quando diminuisce l'attività attiva dell'organo. La violazione del metabolismo ionico porta anche all'accumulo di sali nella matrice mitocondriale.

Significato biologico e medico delle inclusioni cellulari

Un eccessivo accumulo di inclusioni può portare allo sviluppo di gravi patologie, comunemente chiamate malattie da accumulo. La formazione della malattia è associata ad una diminuzione dell'attività degli enzimi lisosomiali e all'assunzione eccessiva di qualsiasi sostanza (degenerazione grassa del fegato, tessuto glicogeno-muscolare).

Ad esempio, lo sviluppo malattia ereditaria La pompe è causata da una carenza enzimatica maltasi acida Di conseguenza, il glicogeno nelle cellule si riscalda, il che porta alla degenerazione del tessuto nervoso e muscolare.

Nel citoplasma possono accumularsi sostanze inerenti alla cellula, così come sostanze estranee che normalmente non si trovano (amiloidosi renale). Durante l'invecchiamento del corpo, la lipofuscina si accumula in tutte le cellule e funge da indicatore dell'inferiorità funzionale delle cellule.

In che modo gli organelli differiscono dalle inclusioni cellulari?

Organidi - Questi sono elementi strutturali permanenti della cellula necessari per il lavoro e la vita stabili.

Inclusioni - Questi sono componenti di una cellula che possono apparire e scomparire nel corso della sua vita.

Come risultato dell'attività vitale di qualsiasi cellula, nel suo citoplasma possono accumularsi vari composti (organici e inorganici). Queste sostanze, che riflettono il metabolismo naturale della cellula, sono chiamate inclusioni. Le inclusioni sono strutture mobili del citoplasma, capaci sia di apparire che di scomparire il più delle volte, prima o poi le inclusioni vengono consumate per i bisogni della cellula;

Classificazione delle inclusioni

• 1. Inclusioni trofiche
• 2. Inclusioni secretorie
• 3. Inclusioni escretorie
• 4. Inclusioni di pigmenti
• 5. Vitamine

Inclusioni trofiche - nel citoplasma possono essere rappresentate da proteine, grassi e carboidrati. Le inclusioni proteiche sono le più rare di tutte le inclusioni trofiche; hanno la forma di granuli, meno spesso di cristalli; Si trovano in quantità leggermente maggiori in cellule come “cellule germinali femminili, cellule epatiche, cellule embrionali e cellule tumorali, molto spesso hanno una funzione plastica, cioè materiale da costruzione o vacuoli

Quelli grassi sono più comuni, hanno la forma di gocce o vacuoli e sono oli ipercalorici che vengono utilizzati come materiale nutritivo per la cellula. Il maggior numero di inclusioni grasse è determinato dal tessuto adiposo bianco e bruno. Nelle cellule del fegato, nelle cellule germinali femminili e nelle cellule della corteccia surrenale, sono molto comuni sotto forma di composti steroidei (colesterolo), che vengono utilizzati nelle ghiandole surrenali come precursori nella sintesi degli ormoni liposolubili. La principale inclusione di carboidrati è il glicogeno, un polisaccaride animale che, durante la sua decomposizione (ad esempio, sotto l'influenza del glucogone, fornisce il principale substrato energetico: il glucosio, necessario per tutti i processi intracellulari che supportano l'attività vitale della cellula; la maggior parte delle inclusioni di glicogeno si osservano nelle fibre muscolari scheletriche, nel tessuto muscolare cardiaco, nelle cellule nervose e nelle cellule del fegato (epatociti), le inclusioni di glicogeno si trovano anche nelle cellule germinali femminili.

Le inclusioni secretorie nelle cellule sono un prodotto attività secretiva cellule ghiandolari, che solitamente viene esportato dalla cellula, cioè utilizzato per i bisogni dell'intero organismo. Le inclusioni secretorie possono assumere la forma di granuli di vacuoli, meno spesso di cristalli. Lo rivela la microscopia elettronica la maggior parte le inclusioni secretorie sono circondate da una biomembrana, necessaria per i processi di rimozione delle secrezioni e la loro successiva conservazione; molte inclusioni secretorie si trovano nelle cellule del pancreas contenute nelle cellule pannet; intestino tenue, così come nelle cellule secretorie dell'ipotalamo, molto spesso le inclusioni secretorie sono immagazzinate nel citoplasma in uno stato inattivo. Tali enzimi inattivi sono chiamati zimogeni. E i granuli con questa secrezione sono chiamati granuli zimogenici.

Inclusioni escretorie. Durante la vita di qualsiasi cellula, in essa si accumulano prodotti metabolici (rifiuti), sono questi rifiuti che rappresentano inclusioni escretrici; Nonostante il fatto che queste inclusioni si trovino in tutte le cellule, sono più abbondanti nelle cellule renali. organoide trofico del citoplasma

Le inclusioni di pigmenti sono sostanze che si accumulano nel citoplasma e hanno il loro colore naturale. Le inclusioni di pigmenti si dividono in 2 categorie: quelle che possono essere immagazzinate nel citoplasma (melanina e lipofuscina) e le inclusioni che devono essere immagazzinate nel citoplasma obbligatorio vengono rimossi dalla cellula perché sono tossici per essa. La più comune è la melanina. Le inclusioni di melanina hanno la forma di corpi stratificati o granuli, che si trovano diffusamente in tutto il citoplasma. La maggior parte di questo pigmento si trova nelle cellule della pelle vicino all'area del capezzolo, nell'area anagentale, nelle cellule ciliate, nelle cellule coroide bulbo oculare, così come nell'iride. La funzione principale della melanina è quella di assorbire la parte ultravioletta dello spettro solare, che possiede attività mutagena. Questo pigmento contribuisce anche alla nitidezza della luce, poiché assorbe la luce solare in eccesso e ne impedisce il riflesso dalla parete posteriore dell'occhio, rendendo così l'immagine più nitida e contrastata. La lipofuscina è un prodotto del metabolismo delle molecole di grasso che fanno parte dei corpi residui: i lisosomi. Nel tempo, la quantità di lipofuscina nelle cellule aumenta, quindi questo pigmento è chiamato pigmento dell'invecchiamento. La lipofuscina può accumularsi in qualsiasi cellula, ma si accumula maggiormente nelle cellule del fegato e nelle cellule nervose.

Vitamine. Le inclusioni di vitamine sono granuli di vario tipo, di cui pochissime si accumulano nelle cellule, le vitamine non svolgeranno mai la funzione plastica, né la funzione trofica, né la funzione energetica; Le vitamine sono cofattori (aiutanti) di vari sistemi enzimatici che controllano il metabolismo. Tutte le vitamine si dividono in liposolubili e idrosolubili. Le vitamine liposolubili includono vitamine A, D, E, K. C idrosolubile e vitamine del gruppo B. Con un apporto insufficiente dell'una o dell'altra vitamina, si sviluppa l'ipovitaminosi, la cui manifestazione estrema è la carenza vitaminica e l'ipo e carenza vitaminica sono malattie che comportano conseguenze molto gravi, che prima o poi si manifesteranno.

Le inclusioni sono componenti instabili e opzionali delle cellule. Può contenere una varietà di sostanze chimiche.

Le inclusioni si dividono in:

Trofico (apporto di nutrienti), Inclusioni trofiche. Queste sono strutture in cui le cellule e il corpo nel suo insieme immagazzinano nutrienti, necessario in condizioni di carenza energetica, mancanza di molecole strutturali (durante la fame). Un esempio di inclusioni trofiche sono i granuli con glicogeno (cellule epatiche, cellule muscolari e simplasti), inclusioni lipidiche nel grasso e in altre cellule.

Secretaria (sostanze destinate alla secrezione), Inclusioni secretorie. Sono granuli secretori che vengono rilasciati dalla cellula mediante esocitosi. Di Composizione chimica sono divisi in proteine ​​(sierose), grassi (lipidi o liposomi), mucose (contengono mucopolisaccaridi), ecc. Il numero di inclusioni dipende dall'attività funzionale della cellula, dallo stadio del ciclo secretorio e dal grado di maturità della cella. Soprattutto durante la fase di accumulo del ciclo secretorio sono presenti molti granuli nelle cellule differenziate e funzionalmente attive.

Escretori (prodotti metabolici destinati alla rimozione dalla cellula), Inclusioni escretorie. Si tratta di inclusioni di sostanze catturate dalla cellula dall'ambiente interno ed escrete dal corpo: sostanze tossiche, prodotti metabolici, strutture estranee. Spesso si trovano inclusioni escretrici nell'epitelio dei tubuli renali, principalmente in quelli prossimali. I tubuli prossimali espellono inutili per il corpo sostanze che non possono essere filtrate attraverso l'apparato glomerulare.

Pigmenti (pigmenti). Inclusioni di pigmenti. Questo tipo di inclusione conferisce colore alle cellule; fornisce una funzione protettiva, ad esempio, i granuli di melanina nelle cellule del pigmento della pelle proteggono dalle scottature solari. Le inclusioni di pigmenti possono essere costituite da prodotti di scarto cellulare: granuli con lipofuscina nei neuroni, emosiderina nei macrofagi.

Concetto di ciclo vitale cellule: stadi e loro caratteristiche morfofunzionali. Caratteristiche del ciclo vitale vari tipi cellule. Regolazione del ciclo vitale: concetto, classificazione dei fattori che regolano l'attività proliferativa.

Nel ciclo vitale di qualsiasi cellula si distinguono 5 periodi: la fase di crescita e riproduzione allo stato indifferenziato, la fase di differenziazione, la attività normale, la fase dell'invecchiamento e la fase terminale della disintegrazione e della morte.

Crescita e riproduzione. Immediatamente dopo la sua “nascita”, al momento della divisione della cellula madre, la cellula figlia inizia a produrre proteine ​​secondo il tipo assegnatole dal codice genetico. La cellula cresce mantenendo il carattere indifferenziato di una cellula embrionale: questo è un periodo di crescita.

Differenziazione. È possibile anche un altro tipo di sviluppo. Dopo la crescita e la riproduzione iniziali, la cellula inizia a differenziarsi, cioè specializzarsi morfologicamente e funzionalmente. Il processo di differenziazione, causato contemporaneamente dall'azione dei geni e dall'influenza dell'ambiente esterno, è inizialmente reversibile per qualche tempo. Può essere fermato influenzando vari fattori.

Il processo di differenziazione è lo sviluppo di cellule e tessuti di vari organi nettamente diversi tra loro da materiale cellulare omogeneo. Le cellule differenziate sono caratterizzate dalle loro proprietà morfologiche e funzionali speciali. Queste proprietà sono dovute alle caratteristiche strutturali ed enzimatiche delle loro specifiche proteine. Alcune differenziazioni embrionali di cellule e perfino di organi dipendono dalle proprietà delle membrane cellulari; Queste proprietà sono associate a strutturali e caratteristiche funzionali scoiattolo. Pertanto, la base di qualsiasi differenziazione sono i cambiamenti strutturali nella proteina. La differenziazione è un processo di cambiamento diretto.

Morte cellulare- un processo graduale: dapprima nella cellula si verifica un danno reversibile compatibile con la vita; poi il danno diventa irreversibile, ma alcune funzioni cellulari vengono preservate e, infine, si verifica la completa cessazione di tutte le funzioni.

Livelli e forme di organizzazione degli esseri viventi. Definizione di tessuto. Evoluzione dei tessuti. Classificazione morfofunzionale dei tessuti secondo Kölliker e Leydig. Elementi strutturali dei tessuti. Il concetto di cellule staminali, popolazioni cellulari e differenze. Classificazione dei tessuti secondo la teoria della struttura differenziale.

I livelli sistemici e strutturali di organizzazione delle diverse forme di esseri viventi sono piuttosto numerosi: molecolari, subcellulare, cellulare, tessuto organico, organismo, popolazione, specie, biocenotico, biogeocenotico, biosfera. Possono essere definiti altri livelli. Ma in tutta la varietà di livelli, spiccano alcuni di base. Il criterio per identificare i livelli principali sono le strutture discrete specifiche e le interazioni biologiche fondamentali. Sulla base di questi criteri si distinguono abbastanza chiaramente i seguenti livelli di organizzazione degli esseri viventi: genetico-molecolare, organismico, specie-popolazione, biogeocenotico.

Tessile- questo è un sistema privato del corpo sorto nell'evoluzione, che consiste in uno o più differenziali cellulari e loro derivati ​​e ha funzioni specifiche dovute all'attività cooperativa di tutti i suoi elementi.
Tutti i tessuti sono divisi in 4 gruppi morfofunzionali: I. tessuti epiteliali (che comprendono anche le ghiandole); II. tessuti dell'ambiente interno del corpo: sangue e tessuti ematopoietici, tessuti connettivi; III. tessuto muscolare, IV. tessuto nervoso. All'interno di questi gruppi (ad eccezione del tessuto nervoso), si distinguono alcuni tipi di tessuti. Ad esempio, il tessuto muscolare si divide principalmente in 3 tipi: tessuto scheletrico, cardiaco e muscolo liscio. Ancora più complessi sono i gruppi dei tessuti epiteliali e connettivi. I tessuti appartenenti allo stesso gruppo possono avere origini diverse. Ad esempio, i tessuti epiteliali provengono da tutti e tre gli strati germinali. Pertanto, un gruppo di tessuti è un insieme di tessuti che hanno proprietà morfofunzionali simili, indipendentemente dalla fonte del loro sviluppo. I seguenti elementi possono prendere parte alla formazione del tessuto: cellule, derivati ​​cellulari (simplasti, sincizi), strutture postcellulari (come eritrociti e piastrine), sostanza intercellulare (fibre e matrice). Ogni tessuto ha una composizione specifica di tali elementi. Ad esempio, scheletrico muscolo- questi sono solo simplastici ( fibre muscolari. Questa composizione determina le funzioni specifiche di ciascun tessuto. Inoltre, mentre svolgono queste funzioni, gli elementi tissutali di solito interagiscono strettamente tra loro, formando un unico insieme.
classificazione morfofunzionale di Kölliker e Leydig, creato da loro a metà del secolo scorso. Secondo questa classificazione

Si distinguono i seguenti 4 gruppi di tessuti:

1.Epiteliale ovvero tessuti tegumentari uniti in base a caratteristiche morfologiche.

2.Tessuti ambiente interno, inclusi sangue, linfa, ossa, cartilagine e tessuto connettivo. Tutti questi tessuti sono combinati in un unico gruppo in base a due caratteristiche. per struttura comune (sono tutti costituiti da cellule e sostanza intercellulare) e origine (si sviluppano tutti dal mesenchima).

3.Muscolare tessuti (cellule lisce, striate, cardiache, mioepiteliali ed elementi mioneurali). I tessuti di questo gruppo hanno una funzione: la contrattilità, ma la loro origine e struttura sono diverse.

4.Nervoso tessile. Questo tessuto è rappresentato da vari elementi istologici: cellule e glia. L'unico caratteristica comune Per cellule nervose e gli elementi gliali è la loro costante co-locazione, cioè caratteristica topografica. Tessuto nervoso fornisce una funzione integrativa, vale a dire assicura l'unità del corpo.

La vitalità di questa classificazione è spiegata dal fatto che riflette le varie connessioni dell'organismo con l'ambiente esterno, nonché all'interno dell'organismo stesso.

ELEMENTI STRUTTURALI DEI TESSUTI:

I tessuti sono costituiti da cellule e sostanza intercellulare. Le cellule interagiscono tra loro e con la sostanza intercellulare. Ciò garantisce che il tessuto funzioni come sistema unificato. Gli organi sono costituiti da vari tessuti (alcuni formano lo stroma, altri il parenchima). Ogni tessuto ha o ha avuto cellule staminali durante l'embriogenesi.

SEMPLICE – struttura multinucleare non cellulare. Due metodi di formazione: combinando le cellule, tra le quali scompaiono i confini cellulari; come risultato della divisione nucleare senza citotomia (formazione di costrizione). Ad esempio, il tessuto muscolare scheletrico.

SOSTANZA INTERCELLULARE – un prodotto dell'attività cellulare. È costituito da due parti: una sostanza amorfa (basica) (geleosol, proteoglicani, GAG, glicoproteine) e fibre (il collagene determina la resistenza alla trazione, l'elastico determina la resistenza alla trazione, il reticolare determina il collagene di tipo 3)

Teorie della struttura tissutale differenziata. Secondo questa teoria tutti i tessuti del nostro corpo sono costituiti da una o più differenze. La differenziazione cellulare è un insieme di forme cellulari che costituiscono la linea di differenziazione. La differenziazione cellulare è formata da cellule di crescente maturità di una serie istogenetica. La forma iniziale della linea di differenziazione cellulare (differenziazione cellulare) sono le cellule staminali. Tutti i tessuti del nostro corpo possiedono o hanno avuto cellule staminali nel periodo embrionale. Le cellule staminali sono scarsamente differenziate, cioè non hanno completato il percorso di differenziazione.

Quando una cellula staminale si divide, si trova di fronte alla scelta se rimanere la stessa cellula staminale della cellula madre o intraprendere il percorso che porta alla completa differenziazione. È stato stabilito che una cellula staminale può dividersi simmetricamente e asimmetricamente. Durante la divisione simmetrica, da 1 cellula staminale si formano due nuove cellule staminali. Gli stadi successivi della serie istogenetica formano cellule progenitrici substaminali (impegnate) che possono differenziarsi solo in una direzione. Differenton termina con lo stadio delle cellule funzionanti mature . Esistono differenze principali (complete) e incomplete nella composizione dei tessuti Convenzionalmente, la composizione del differenziale cellulare può essere divisa nella parte cambiale iniziale, nella parte mediana differenziante e nella parte finale – altamente differenziante, in cui il grado di attività proliferativa delle cellule è diverso.

È volubile componenti strutturali cellule. Appaiono e scompaiono a seconda dello stato funzionale e metabolico della cellula, sono il prodotto della sua attività vitale e si riflettono stato funzionale cellule al momento dello studio. Le inclusioni sono divise in diversi gruppi: trofico, secretorio, escretore, pigmento, ecc.

Classificazione delle inclusioni

Inclusioni trofiche

- l'apporto di nutrienti alla cellula. Ci sono inclusioni di carboidrati, grassi e proteine. Ad esempio, i grumi di glicogeno e le gocce di grasso nelle cellule del fegato sono una riserva di carboidrati e lipidi che si forma nel corpo dopo aver mangiato e scompare durante il digiuno. Le inclusioni di tuorlo (granuli lipoproteici) nell'uovo forniscono i nutrienti necessari per lo sviluppo dell'embrione nei primi giorni della sua nascita.

Inclusioni secretorie

– granuli e gocce di sostanze sintetizzate nella cellula per i bisogni dell'organismo (ad esempio, enzimi digestivi per i succhi gastrici e intestinali), che si accumulano nei vacuoli del complesso del Golgi della parte apicale della cellula e vengono rimossi dalla cellula mediante esocitosi.

Inclusioni escretorie

– granuli e gocce di sostanze dannose per l’organismo, che vengono escrete dalle cellule ambiente esterno con urina e feci. Ad esempio, inclusioni escretorie nelle cellule dei tubuli renali.

Inclusioni di pigmenti

– granuli o gocce di sostanze che conferiscono colore alla cellula. Ad esempio, grumi della proteina melanina, che ha colore marrone nei melanociti della pelle o nell'emoglobina negli eritrociti.

Oltre alle strutture del citoplasma, che possono essere chiaramente classificate come organelli o inclusioni, contiene costantemente un numero enorme di varie vescicole di trasporto che assicurano il trasferimento di sostanze tra i vari componenti della cellula.

Ialoplasma – una vera e propria soluzione di biopolimeri che riempie la cellula, nella quale sono sospesi (come in una sospensione) organelli e inclusioni, nonché il nucleo cellulare. I biopolimeri dello ialoplasma comprendono proteine, grassi, carboidrati, acidi nucleici e loro complessi, che vengono disciolti in acqua ricca di sali minerali e semplici composti organici. Inoltre, lo ialoplasma contiene citomatrice – una rete di fibre proteiche di 2-3 nm di spessore. Attraverso l'ialoplasma, vari componenti strutturali della cellula interagiscono tra loro e avviene lo scambio di sostanze ed energia. Lo ialoplasma può passare dallo stato liquido (sol) a quello gelatinoso (gel). Allo stesso tempo, la velocità di movimento delle sostanze e dei flussi energetici nello ialoplasma, il movimento degli organelli, delle inclusioni e del nucleo diminuisce, e quindi l'attività funzionale della cellula viene inibita.

Risposta cellulare alle influenze esterne.

La morfologia cellulare descritta non è stabile (costante). Quando il corpo è esposto a vari fattori sfavorevoli, compaiono vari cambiamenti nella struttura di varie strutture. A seconda dei fattori d'impatto, i cambiamenti nelle strutture cellulari si manifestano in modo diverso nelle cellule organi diversi e tessuti. In questo caso, possono esserci cambiamenti nelle strutture cellulari adattivo(adattativo) e reversibile, o disadattivo, irreversibile (patologico). Tuttavia, non è sempre possibile determinare una linea chiara tra cambiamenti adattativi e disadattivi, poiché i cambiamenti adattativi possono trasformarsi in patologici. Poiché l'oggetto di studio dell'istologia sono le cellule, i tessuti e gli organi di un corpo umano sano, qui verranno considerati innanzitutto i cambiamenti adattativi nelle strutture cellulari. Si notano cambiamenti sia nella struttura del nucleo che nel citoplasma.

Modifiche al kernel- rigonfiamento del nucleo e suo spostamento verso la periferia della cellula, espansione dello spazio perinucleare, formazione di invaginazioni del cariolemma (invaginazione del suo guscio nel nucleo), condensazione della cromatina. A i cambiamenti patologici nel nucleo includono:

picnosi: restringimento del nucleo e coagulazione (compattazione) della cromatina;

carioressi: disintegrazione del nucleo in frammenti;

cariolisi: dissoluzione del nucleo.

Cambiamenti nel citoplasma- compattazione e poi rigonfiamento dei mitocondri, degranulazione del reticolo endoplasmatico granulare (desquamazione dei ribosomi), e poi frammentazione dei tubuli in vacuoli separati, espansione delle cisterne, e poi disintegrazione del complesso lamellare del Golgi in vacuoli, rigonfiamento dei lisosomi e attivazione delle loro idrolasi, aumento del numero di autofagosomi, nel processo di mitosi - rottura del fuso e sviluppo di mitosi patologiche.

Cambiamenti citoplasmatici può essere causato da cambiamenti strutturali nel plasmalemma, che portano ad un aumento della permeabilità e dell'idratazione dello ialoplasma, disordini metabolici, che sono accompagnati da una diminuzione del contenuto di ATP, una diminuzione della scissione o un aumento della sintesi di inclusioni (glicogeno, lipidi) e il loro eccessivo accumulo .

Dopo aver eliminato gli effetti negativi sul corpo reattivo I cambiamenti (adattativi) nelle strutture scompaiono e la morfologia cellulare viene ripristinata. Durante lo sviluppo patologico(disadattivi) cambiamenti, anche dopo l'eliminazione degli effetti avversi, i cambiamenti strutturali aumentano e la cellula muore.

Rigenerazione.

Rigenerazione(restauro) - la capacità degli organismi viventi di ripristinare nel tempo i tessuti danneggiati e talvolta interi organi perduti.

Tipi di morte cellulare.

Esistono due tipi di morte cellulare: morte violenta per danno - necrosi e morte cellulare programmata - apoptosi.

Necrosi

- Questo cambiamenti post mortem cellule di natura irreversibile, consistente nella graduale distruzione enzimatica e denaturazione delle sue proteine. Si sviluppa quando c'è un'eccessiva alterazione della cellula, non richiede consumo di energia e non dipende da segnali di controllo di origine locale e centrale (“percorso anarchico di morte”). A causa della sintesi di sostanze biologicamente attive (prostaglandine) da parte della cellula danneggiata e della violazione dell'integrità delle sue membrane (rilascio di vari enzimi), la necrosi rappresenta una certa minaccia per le strutture circostanti - ciò spesso contribuisce allo sviluppo del processo infiammatorio.

La morte cellulare violenta è causata da:

privandola del cibo e dell'ossigeno;

cambiamenti irreversibili nella struttura e nella funzione con inibizione dei più importanti processi metabolici da parte di vari agenti patogeni.

La necrosi è preceduta da profonde, parzialmente irreversibile stadio del danno cellulare – necrobiosi (Fig. 1). Nonostante la diversità fattori eziologici, che alla fine provocano lo sviluppo di necrobiosi e necrosi, i cambiamenti cellulari molecolari rilevati durante la morte cellulare sono nella maggior parte dei casi gli stessi (Zaichik A.Sh., Churilov L.P., 1999). Secondo loro è importante distinguere necrobiosi ipossica e dei radicali liberi. I meccanismi di danno cellulare dei radicali liberi (vedi sopra) possono essere attivati ​​senza ipossia primaria, e talvolta anche in condizioni di suo eccesso. Necrobiosi ipossica(vedere la sezione "Ipossia") è avviata da vari fattori patogeni che causano un'ipossia prolungata. Entrambi i tipi di necrobiosi possono essere combinati e completarsi a vicenda. Il risultato di entrambi i tipi di necrobiosi è un tale danno alla cellula in cui non è più in grado di fornire energia autonomamente ( cioè irreversibilità, riso. 1) e va incontro a necrosi.

Alcuni ricercatori a volte considerano la necrobiosi come un processo di morte della cellula. Secondo Davydovsky I.V., la necrobiosi è il processo di morte cellulare. La necrosi è, in misura maggiore, una caratteristica morfologica osservata dopo la morte cellulare e non il meccanismo della morte stessa.

Esistono due tipi principali di necrosi:

necrosi coagulativa (secca). Con esso, nella cellula si sviluppa un'acidosi significativa, si verifica la coagulazione delle proteine ​​e vi è un aumento dell'accumulo di calcio con l'aggregazione degli elementi citoscheletrici. Molto spesso osservato nell'ipossia grave, ad esempio nei cardiomiociti durante l'infarto del miocardio. Questa necrosi si sviluppa prevalentemente in tessuti ricchi di proteine ​​e calcio ed è caratterizzata da danni precoci e profondi ai mitocondri;

necrosi da liquefazione. È caratterizzato dalla predominanza dei processi idrolitici di autolisi lisosomiale o eterolisi con la partecipazione dei fagociti. Il focus della necrosi viene ammorbidito, si osserva l'accumulo di radicali idrossilici attivi e la saponificazione endogena delle cellule, che porta alla distruzione delle sue strutture, ad esempio varie membrane.

Non esistono confini chiari tra coagulazione e necrosi da liquefazione. Ciò può essere spiegato dal fatto che i meccanismi del loro sviluppo sono in gran parte comuni. Numerosi ricercatori identificano il cosiddetto caseoso (formaggio) necrosi (nella tubercolosi), pur assumendo che si tratti di una combinazione delle due tipologie precedenti.

Apoptosi.

L'apoptosi è la morte cellulare programmata (avviata sotto l'influenza di fattori extra o intracellulari) nel cui sviluppo svolgono un ruolo attivo meccanismi intracellulari speciali e geneticamente programmati. A differenza della necrosi, è un processo attivo che richiede determinati consumo di energia. Inizialmente, hanno cercato di distinguere tra i concetti " morte cellulare programmata" E " apoptosi": il primo termine includeva l'eliminazione delle cellule nell'embriogenesi e il secondo la morte programmata solo delle cellule differenziate mature. Ora è diventato chiaro che non c'è alcuna praticità in questo (i meccanismi di sviluppo della morte cellulare sono gli stessi) e i due concetti sono diventati sinonimi, sebbene questa associazione non sia indiscutibile.

Prima di iniziare a presentare materiale sul ruolo dell'apoptosi nella vita di una cellula (e di un organismo) in condizioni normali e patologiche, considereremo il meccanismo dell'apoptosi. La loro attuazione può essere presentata sotto forma di uno sviluppo graduale delle seguenti fasi:

Fase 1 – fase di iniziazione (induzione). .

A seconda dell'origine del segnale che stimola l'apoptosi, ci sono:

stimoli intracellulari di apoptosi. Tra questi, i più famosi includono: tipi diversi irradiazione, eccesso di H +, ossido nitrico, radicali liberi di ossigeno e lipidi, ipertermia, ecc. Tutti possono causare vari danno cromosomico(rotture del DNA, disturbi nella sua conformazione, ecc.) e membrane intracellulari(soprattutto mitocondri). Cioè, in questo caso, la ragione dell'apoptosi è "lo stato insoddisfacente della cellula stessa" (Mushkambirov N.P., Kuznetsov S.L., 2003). Inoltre, il danno alle strutture cellulari dovrebbe essere piuttosto forte, ma non distruttivo. La cellula deve trattenere risorse energetiche e materiali per attivare i geni dell'apoptosi e i suoi meccanismi effettori. La via intracellulare per stimolare la morte cellulare programmata può essere designata come “ apoptosi dall'interno»;

stimoli transmembrana dell’apoptosi, cioè in questo caso viene attivato da una “segnalazione” esterna che viene trasmessa attraverso i recettori di membrana o (meno spesso) intracellulari. Una cellula può essere abbastanza vitale, ma dal punto di vista dell’intero organismo o della stimolazione “errata” dell’apoptosi, deve morire. Questo tipo di apoptosi è chiamato " apoptosi a comando».

Gli stimoli transmembrana si dividono in:

« negativo» segnali. Per il normale funzionamento di una cellula, la regolazione della sua divisione e riproduzione, è necessario influenzarla attraverso i recettori di varie sostanze biologicamente attive: fattori di crescita, citochine, ormoni. Tra gli altri effetti, sopprimono i meccanismi di morte cellulare. E naturalmente la carenza o l'assenza di queste sostanze biologicamente attive attiva i meccanismi di morte cellulare programmata;

« positivo» segnali. Molecole di segnalazione, come il TNFα, i glucocorticoidi, alcuni antigeni, proteine ​​di adesione, ecc., dopo l'interazione con i recettori cellulari, possono innescare il programma di apoptosi.

Sulle membrane cellulari c'è un gruppo di recettori il cui compito è trasmettere un segnale per lo sviluppo dell'apoptosi è la funzione principale, forse anche l'unica. Si tratta, ad esempio, delle proteine ​​del gruppo DR (receptos della morte - “ recettori della morte"): RD 3, RD 4, RD 5. Il più studiato è il recettore Fas, che appare sulla superficie delle cellule (epatociti) spontaneamente o sotto l'influenza dell'attivazione (linfociti maturi). Il recettore Fas, quando interagisce con il recettore Fas (ligando) della cellula T killer, avvia il programma di morte della cellula bersaglio. Tuttavia, l'interazione del recettore Fas con il ligando Fas nelle regioni isolate da sistema immunitario, termina con la morte del T-killer stesso (vedi sotto e nelle aree isolate dal sistema immunitario, termina con la morte del T-killer stesso ()possibilmente000000000000000000000000000).

Va ricordato che alcune molecole segnalatrici dell'apoptosi, a seconda dei casi, possono, al contrario, bloccare lo sviluppo della morte cellulare programmata. Ambivalenza(doppia manifestazione di qualità opposte) è caratteristica di TNF, IL-2, interferone γ, ecc.

Sulle membrane degli eritrociti, delle piastrine, dei leucociti e anche cellule polmonari e le pelli trovate speciali antigeni marcatori. Sintetizzano fisiologici autoanticorpi, e loro, adempiendo al ruolo opsonine, promuovono la fagocitosi di queste cellule, cioè la morte cellulare avviene entro autofagocitosi. Si è scoperto che gli antigeni marcatori compaiono sulla superficie delle cellule “vecchie” (che hanno attraversato il loro sviluppo ontogenetico) e danneggiate, mentre le cellule giovani e non danneggiate ne sono prive. Questi antigeni sono chiamati “antigeni marcatori dell’invecchiamento e delle cellule danneggiate” o “proteine ​​di terza banda”. L'aspetto della proteina della terza banda è controllato dal genoma cellulare. Pertanto, l'autofagocitosi può essere considerata una variante della morte cellulare programmata.

Misto segnali. Questo è l'effetto combinato dei segnali del primo e del secondo gruppo. Ad esempio, l'apoptosi avviene nei linfociti attivati ​​dal mitogone (segnale positivo) ma non in contatto con l'antigene (segnale negativo).

Fase 2 – fase di programmazione (controllo e integrazione dei meccanismi di apoptosi).

Questa fase è caratterizzata da due processi diametralmente opposti osservati dopo l'iniziazione. Succede o:

implementazione del segnale trigger per l'apoptosi attraverso l'attivazione del suo programma (gli effettori sono caspasi ed endonucleasi);

l'effetto dell'innesco dell'apoptosi è bloccato.

Esistono due opzioni principali, ma non mutuamente esclusive, per eseguire la fase di programmazione (Fig. 14):

Riso. 14. Cascata delle caspasi e suoi obiettivi

R – recettore di membrana; K – caspasi; AIF – proteasi mitocondriale; Citazione C – citocromo c; Apaf-1 – proteina citoplasmatica – IAP – inibitori della caspasi

1. La trasmissione diretta del segnale (via diretta di attivazione dei meccanismi effettori dell'apoptosi bypassando il genoma cellulare) viene realizzata attraverso:

proteine ​​adattatrici. Ad esempio, questo è il modo in cui l’apoptosi viene innescata dalle cellule T killer. Attiva la caspasi-8 (proteina adattatrice). Il TNF può agire in modo simile;

citocromo C e proteasi AIF (proteasi mitocondriale). Escono dai mitocondri danneggiati e attivano la caspasi-9;

granzimi. Le cellule T killer sintetizzano la proteina perforina, che forma canali nel plasmalemma della cellula bersaglio. Gli enzimi proteolitici entrano nella cellula attraverso questi canali granzimi, secreti dallo stesso T-killer e innescano la cascata della rete delle caspasi.

2. Trasmissione indiretta del segnale. Viene implementato utilizzando il genoma cellulare mediante:

repressione dei geni che controllano la sintesi delle proteine ​​che inibiscono l'apoptosi (geni Bcl-2, Bcl-XL, ecc.). Le proteine ​​Bcl-2 nelle cellule normali fanno parte della membrana mitocondriale e chiudono i canali attraverso i quali il citocromo C e la proteasi AIF escono da questi organelli;

espressione, attivazione di geni che controllano la sintesi delle proteine ​​attivatrici dell'apoptosi (geni Bax, Bad, Bak, Rb, P 53, ecc.). A loro volta attivano le caspasi (k-8, k-9).

Nella fig. La Figura 14 mostra un diagramma approssimativo del principio di attivazione della caspasi. Si può vedere che non importa dove inizia la cascata, il suo punto chiave è la caspasi 3. Viene attivata anche dalle caspasi 8 e 9. In totale, ci sono più di 10 enzimi nella famiglia delle caspasi. Localizzato nel citoplasma della cellula in uno stato inattivo (procaspasi). La posizione di tutte le caspasi in questa cascata non è stata completamente chiarita, quindi alcune di esse mancano dal diagramma. Non appena le caspasi 3,7,6 (possibilmente gli altri tipi) vengono attivate, si verifica lo stadio 3 dell'apoptosi.

Fase 3 – fase di attuazione del programma (esecutivo, effettore).

Gli esecutori diretti (“esecutori” della cellula) sono le suddette caspasi ed endonucleasi. I luoghi di applicazione della loro azione (proteolisi) sono (Fig. 14):

proteine ​​citoplasmatiche – proteine ​​citoscheletriche (fodrina e actina). L'idrolisi della fodrina spiega il cambiamento della superficie cellulare - “ondulazione” del plasmalemma (comparsa di invaginazioni e sporgenze su di esso);

proteine ​​di alcuni enzimi regolatori citoplasmatici: fosfolipasi A 2, proteina chinasi C, ecc.;

proteine ​​nucleari. La proteolisi delle proteine ​​nucleari svolge un ruolo importante nello sviluppo dell'apoptosi. Vengono distrutte le proteine ​​strutturali, le proteine ​​degli enzimi di replicazione e riparazione (DNA-protein chinasi, ecc.), le proteine ​​regolatrici (pRb, ecc.) e le proteine ​​​​inibitrici dell'endonucleasi.

Inattivazione dell’ultimo gruppo – Le proteine ​​​​inibitrici dell'endonucleasi portano all'attivazione delle endonucleasi, la seconda "pistola » apoptosi. Attualmente le endonucleasi e, in particolare, Sa 2+ , Mg 2+ endonucleasi -dipendente, è considerato l'enzima centrale della morte cellulare programmata. Non taglia il DNA in posti casuali, ma solo nelle regioni linker (regioni di collegamento tra nucleosomi). Pertanto, la cromatina non viene lisata, ma solo frammentata, il che determina la caratteristica strutturale distintiva dell'apoptosi.

A causa della distruzione delle proteine ​​e della cromatina nella cellula, si formano e germogliano vari frammenti: corpi apoptotici. Contengono resti di citoplasma, organelli, cromatina, ecc.

Fase 4 – palcoscenico rimozione dei corpi apoptotici (frammenti cellulari).

I ligandi sono espressi sulla superficie dei corpi apoptotici e sono riconosciuti dai recettori dei fagociti. Il processo di rilevamento, assorbimento e metabolizzazione dei frammenti di una cellula morta avviene in tempi relativamente brevi. Questo aiuta ad evitare l'ingresso di contenuti di cellule morte ambiente e quindi, come notato sopra, il processo infiammatorio non si sviluppa. La cellula se ne va “tranquillamente”, senza disturbare i suoi “vicini” (“suicidio silenzioso”).

La morte cellulare programmata è importante per molti processi fisiologici . Associato all'apoptosi:

mantenendo i normali processi di morfogenesi– morte cellulare programmata durante l'embriogenesi (impianto, organogenesi) e la metamorfosi;

mantenimento dell’omeostasi cellulare(compresa l'eliminazione di cellule con disturbi genetici e infettate da virus). L'apoptosi spiega l'involuzione fisiologica e il bilanciamento delle mitosi nei tessuti e negli organi maturi. Ad esempio, la morte cellulare nelle popolazioni che proliferano attivamente e si autorinnovano: cellule epiteliali intestinali, leucociti maturi, eritrociti. Involuzione ormono-dipendente: morte dell'endometrio alla fine del ciclo mestruale;

selezione delle varietà cellulari all’interno di una popolazione. Ad esempio, la formazione di un componente antigene-specifico del sistema immunitario e il controllo dell'attuazione dei suoi meccanismi effettori. Con l'aiuto dell'apoptosi vengono eliminati i cloni di linfociti non necessari e pericolosi per l'organismo (autoaggressivi). In tempi relativamente recenti (Griffith T.S., 1997) è stata evidenziata l’importanza della morte cellulare programmata nella protezione delle aree “immunologicamente privilegiate” (ambienti interni dell’occhio e dei testicoli). Quando si superano le barriere istoematologiche di queste zone (cosa che accade raramente), i linfociti T effettori muoiono (vedi sopra). L'attivazione dei meccanismi della loro morte è assicurata dall'interazione del ligando Fas delle cellule barriera con i recettori Fas dei linfociti T, prevenendo così lo sviluppo dell'autoaggressione.

Ruolo dell'apoptosi nella patologia e tipi varie malattie associati ad apoptosi compromessa sono presentati sotto forma di diagramma (Fig. 15) e Tabella 1.

Naturalmente, l'importanza dell'apoptosi in patologia è inferiore a quella della necrosi (forse ciò è dovuto alla mancanza di tale conoscenza). Tuttavia, il suo problema in patologia ha anche una natura leggermente diversa: viene valutato dalla gravità dell'apoptosi - intensificazione o indebolimento di alcune malattie.

Questi includono inclusioni di proteine, grassi e polisaccaridi.

Inclusioni proteiche . Nella cellula ci sono composti la cui importanza è determinata dal fatto che, se necessario, possono diventare i precursori di una serie di altre sostanze vitali per la cellula. Questi composti includono aminoacidi. Possono essere utilizzati nelle cellule come fonti di energia per la sintesi di carboidrati, grassi, ormoni e altri metaboliti. Pertanto, le inclusioni proteiche rappresentano in realtà una sorta di materia prima cellulare per la produzione di aminoacidi.

Il destino delle inclusioni proteiche in tutte le cellule è approssimativamente lo stesso. Prima di tutto, si fondono con il lisosoma, dove speciali enzimi scompongono le proteine ​​in amminoacidi. Questi ultimi escono dai lisosomi nel citoplasma. Alcuni di essi interagiscono con il tRNA nel citoplasma e in questa forma vengono trasportati ai ribosomi per la sintesi proteica. L'altra parte entra in speciali cicli biochimici, da cui vengono sintetizzati grassi, carboidrati, ormoni e altri metaboliti. Infine, intervengono gli aminoacidi metabolismo energetico cellule.

Inclusioni di polisaccaridi . Per le cellule animali e fungine, la principale riserva nutrizionale di riserva è il glicogeno. Per le piante, questa inclusione è l'amido.

Il glicogeno nell'uomo si deposita principalmente nelle cellule del fegato e viene utilizzato non solo per i bisogni della cellula stessa, ma anche come risorsa energetica per l'intero organismo. In quest'ultimo caso, il glicogeno viene scomposto nella cellula in glucosio, che lascia la cellula nel sangue e si diffonde in tutto il corpo.

Il glicogeno è una molecola grande e ramificata costituita da residui di glucosio. Speciali processi intracellulari, se necessario, separano i residui di glucosio dalla molecola di glicogeno e sintetizzano il glucosio. Quest'ultimo entra nel sangue e viene speso per i bisogni della cellula. Sembrerebbe più semplice immagazzinare il glucosio stesso nella cellula senza convertirlo in glicogeno, soprattutto perché la molecola di glucosio è solubile e passa rapidamente nella cellula attraverso membrana plasmatica. Tuttavia, ciò è ostacolato dal fatto che anche il glucosio lascia rapidamente la cellula senza fermarsi. Tienila in una gabbia forma pura quasi impossibile. Inoltre, la deposizione di glucosio in grandi quantità è pericolosa, perché questo può portare alla creazione di un gradiente di concentrazione tale che la cellula prima si gonfierà a causa dell'afflusso di acqua, e poi alla sua morte. Pertanto uno speciale sistema di enzimi, modificando leggermente la molecola di glucosio, la lega alla stessa molecola. Viene creata una gigantesca molecola ramificata costituita da residui di glucosio: il glicogeno. Questa molecola non è più solubile, come il glucosio, e non è in grado di modificare le proprietà osmotiche della cellula.

Inclusioni di grasso. Queste inclusioni nello ialoplasma possono assumere la forma di goccioline. Molte piante contengono oli, come quelli di girasole, di arachidi, ecc. Ricco di inclusioni grasse il tessuto adiposo umano, servendo a proteggere il corpo dalle dispersioni di calore, come deposito di energia e come ammortizzatore durante le sollecitazioni meccaniche.

Va notato che le riserve di glicogeno nel corpo dell'adulto medio sono sufficienti per un giorno di normale attività, mentre le riserve di grasso durano un mese. Se la principale riserva energetica del nostro corpo fosse il glicogeno e non i grassi, il peso corporeo aumenterebbe in media di 25 kg.

In alcuni casi, la comparsa di inclusioni di grasso nella cellula è un segnale allarmante di problemi. Pertanto, in caso di difterite, la tossina del microrganismo ne blocca l'utilizzo acidi grassi e si accumulano in grandi quantità nel citoplasma. In questo caso, il metabolismo viene interrotto e la cellula muore. Molto spesso, tali disturbi si verificano nelle cellule del muscolo cardiaco. La malattia è chiamata miocardite difterica.

Tutte le inclusioni nutrizionali vengono utilizzate dalla cellula durante i momenti di intensa attività vitale. Durante l'embriogenesi è necessario grandi quantità nutrienti. Pertanto, anche nella fase dell'oogenesi, l'uovo immagazzina intensamente vari nutrienti (tuorlo, ecc.) Sotto forma di inclusioni, che assicurano il passaggio delle prime fasi dello sviluppo embrionale.

B. Inclusioni secretorie

I vari granuli secretori formati nelle cellule ghiandolari degli animali sono di diversa natura chimica e possono essere rappresentati da ioni, enzimi, ormoni, glicoproteine, ecc., ad esempio enzimi digestivi sintetizzati dalle cellule pancreatiche. Il segnale per la formazione e lo svuotamento delle inclusioni secretorie nel pancreas è l'assunzione di cibo. Prima di mangiare, le inclusioni si accumulano nel citoplasma. Determinando il numero di inclusioni nelle cellule del pancreas, possiamo indovinare approssimativamente di chi sono queste cellule: una persona affamata o ben nutrita.