Citoplazma poleg membranskih in nemembranskih organelov vsebuje celične vključke, ki so nestalni elementi celice. Pojavljajo se in izginjajo v celotnem življenjskem ciklu.

Kaj so celični vključki, kakšna je njihova vloga v celici?

V bistvu so vključki presnovni produkti, ki se lahko kopičijo v obliki granul, zrn ali kapljic z različnimi kemijska struktura. Redko ga je mogoče najti v jedru.

Nastajajo predvsem v lamelarnem kompleksu in v endoplazmatskem retikulumu. Del je posledica nepopolne prebave (hemosiderin).

Postopek cepitve in odstranitve je odvisen od izvora. Sekretorni vključki se izločajo skozi kanale, vključke ogljikovih hidratov in lipidov razgradijo encimi, melanin uničijo Langerhansove celice.

Razvrstitev celičnih vključkov:

• Trofični (škrob, glikogen, lipidi);
• sekretorni (vključki trebušne slinavke, endokrini organi);
• izločevalni (zrnca sečne kisline);
• pigment (melanin, bilirubin);
• naključno (zdravila, silicij);
• mineral (kalcijeve soli).

Zgradba in funkcije

Maščobni vključki se pogosto kopičijo v citoplazmi kot majhne kapljice. Značilni so za enocelične organizme, na primer za ciliate. Pri višjih živalih se lipidne kapljice nahajajo v maščobnem tkivu. Prekomerno kopičenje maščobnih vključkov vodi do patološke spremembe v organih, na primer, vzroki maščobna degeneracija jetra.

Polisaharid imajo zrnato strukturo različne oblike in velikosti. Njihovo največje kopičenje se nahaja v celicah progastih mišic in jetrnega tkiva.

Proteinski vključki ne najdemo pogosto, so predvsem hranilo v jajcih (pri mikroskopskem pregledu lahko vidite različne vrste ploščic in paličic).

Lipofuscin pigment - To so rumeni ali rjavi vključki, ki se tekom življenja kopičijo v celicah. Pigment hemoglobin je del rdečih krvnih celic. Rhodopsin - naredi palice mrežnice občutljive na svetlobo.

Zgradba in funkcije celičnih vključkov
skupina	Značilno
Trofičen	To vključuje beljakovine, maščobe in ogljikove hidrate. Živalske celice, zlasti jetra in mišična vlakna, vsebujejo glikogen. Ko je pod obremenitvijo in porabi veliko energije, se najprej porabi. Rastline kopičijo škrob kot glavni vir prehrane.
izločevalni	To so produkti celičnega metabolizma, ki niso bili odstranjeni iz nje. To vključuje tudi tujke, ki so prodrli v znotrajcelični prostor. Takšne vključke absorbirajo in predelajo lizosomi.
Sekretorni	Njihova sinteza poteka v posebnih celicah, nato pa se izločajo skozi kanale ali s pretokom limfe in krvi. Sekretorna skupina vključuje hormone.
Pigment	Včasih jih predstavljajo presnovni produkti: zrnca lipofuscina ali kopičenja hemosiderina. Najdemo ga v melanocitih, celicah, ki imajo barvo. Izvedite zaščitno funkcijo, ki preprečuje učinke sončne svetlobe. Pri najpreprostejših vrstah se melanociti nahajajo v številnih organih, kar daje živalim različne barve. Pri ljudeh se večina pigmentnih celic nahaja v povrhnjici, nekaj v šarenici očesa.
Naključen	Najdemo ga v celicah, ki so sposobne fagocitoze. Ujete bakterije, ki se slabo prebavijo, ostanejo v citoplazmi v obliki zrnc.
Mineral	To vključuje soli Ca, ki se odlagajo, ko se aktivna aktivnost organa zmanjša. Kršitev metabolizma ionov vodi tudi do kopičenja soli v mitohondrijskem matriksu.

Biološki in medicinski pomen celičnih vključkov

Prekomerno kopičenje vključkov lahko privede do razvoja resnih patologij, ki jih običajno imenujemo bolezni skladiščenja. Nastanek bolezni je povezan z zmanjšanjem aktivnosti lizosomskih encimov in prekomernim vnosom kakršnih koli snovi (maščobna degeneracija jeter, glikogen-mišično tkivo).

Na primer razvoj dedna bolezen Pompe je posledica pomanjkanja encima kisla maltaza Posledično se glikogen v celicah segreva, kar vodi do degeneracije živčnega in mišičnega tkiva.

V citoplazmi se lahko kopičijo snovi, ki so lastne celici, pa tudi tujki, ki jih običajno ne najdemo (ledvična amiloidoza). Med staranjem telesa se lipofuscin kopiči v vseh celicah, kar služi kot označevalec funkcionalne inferiornosti celic.

Kako se organeli razlikujejo od celičnih vključkov?

Organoidi - To so trajni strukturni elementi celice, potrebni za stabilno delo in življenje.

Vključitve - To so sestavni deli celice, ki se lahko pojavljajo in izginjajo tekom njenega življenja.

Zaradi vitalne aktivnosti katere koli celice se lahko v njeni citoplazmi kopičijo različne spojine (organske in anorganske).Te snovi, ki odražajo naravni metabolizem celice, imenujemo vključki. Vključki so mobilne strukture citoplazme, ki se lahko pojavijo in izginejo, najpogosteje pa se vključki prej ali slej porabijo za potrebe celice.

Razvrstitev vključkov

• 1. Trofični vključki
• 2. Sekretorni vključki
• 3. Izločilni vključki
• 4. Pigmentni vključki
• 5. Vitamini

Trofični vključki - v citoplazmi so lahko predstavljeni z beljakovinami, maščobami in ogljikovimi hidrati. Proteinski vključki so najredkejši od vseh trofičnih vključkov, imajo obliko granul, manj pogosto kristalov. V nekoliko večjih količinah ga najdemo v celicah, kot so ženske zarodne celice, jetrne celice, embrionalne celice in tumorske celice, največkrat imajo plastično funkcijo, to je gradbeni material ali vakuole.

Maščobna so pogostejša, imajo obliko kapljic ali vakuol in so visokokalorična olja, ki služijo kot hranilni material za celico. Največje število maščobnih vključkov določa belo in rjavo maščobno tkivo. V jetrnih celicah, v ženskih zarodnih celicah in v celicah skorje nadledvične žleze v obliki steroidnih spojin (holesterola), ki se v nadledvičnih žlezah uporabljajo kot prekurzor pri sintezi v maščobi topnih hormonov.Ogljikovi hidrati so zelo pogosti. Glavna vključitev ogljikovih hidratov je glikogen, živalski polisaharid, ki med razgradnjo (na primer pod vplivom glukogona daje glavni energijski substrat - glukozo, ki je potrebna za vse znotrajcelične procese, ki podpirajo vitalno aktivnost celice; največ glikogenskih vključkov opazimo v skeletnih mišičnih vlaknih, v tkivu srčne mišice, v živčnih celicah, pa tudi v jetrnih celicah (hepatocitih), glikogenske vključke najdemo tudi v ženskih zarodnih celicah.

Sekretorni vključki v celicah so produkt sekretorna aktivnostžleznih celic, ki ga celica običajno izvaža, torej uporablja za potrebe celotnega organizma. Sekretorni vključki so lahko v obliki zrnc vakuol, manj pogosto kristalov. To razkriva elektronska mikroskopija večina sekretorni vključki so obdani z biomembrano, ki je potrebna za procese odstranjevanja izločkov in njihovega poznejšega ohranjanja; veliko sekretornih vključkov najdemo v celicah trebušne slinavke v pannetnih celicah, ki jih vsebuje Tanko črevo, pa tudi v sekretornih celicah hipotalamusa so najpogosteje sekretorni vključki shranjeni v citoplazmi v neaktivnem stanju. Takšni neaktivni encimi se imenujejo zimogeni. In zrnca s tem izločkom se imenujejo zimogena zrnca.

Izločilni vključki. Med življenjem katere koli celice se v njej kopičijo presnovni produkti (odpadki), ki predstavljajo izločevalne vključke. Kljub temu, da so ti vključki v vseh celicah, jih je največ v celicah ledvic. citoplazma organoid trofični

Pigmentni vključki so snovi, ki se kopičijo v citoplazmi in imajo svojo naravno barvo. Pigmentne vključke delimo v 2 kategoriji: tiste, ki se lahko shranijo v citoplazmi (melanin in lipofuscin) in vključke, ki se morajo shraniti v citoplazmi. obvezno odstranijo iz celice, ker so zanjo strupeni. Najpogostejši je melanin. Vključki melanina so v obliki večplastnih teles ali zrnc, ki so razpršeno razporejeni po citoplazmi; večina tega pigmenta se nahaja v kožnih celicah v bližini predela bradavic, anagentalnega področja, v lasnih celicah, v celicah. žilnica zrklo, kot tudi v šarenici. Glavna naloga melanina je absorbirati ultravijolični del sončnega spektra, ki ima mutageno delovanje. Ta pigment prispeva tudi k ostrini svetlobe, saj absorbira odvečno sončno svetlobo in preprečuje njen odboj od zadnje stene očesa ter tako naredi sliko ostrejšo in kontrastnejšo. Lipofuscin je produkt metabolizma maščobnih molekul, ki so del preostalih teles - lizosomov. Sčasoma se količina lipofuscina v celicah poveča, zato ta pigment imenujemo pigment staranja. Lipofuscin se lahko kopiči v kateri koli celici, bolj pa se kopiči v celicah jeter in živčnih celicah.

vitamini. Vključki vitaminov so zrnca različnih vrst, od katerih se zelo malo kopiči v celicah; vitamini nikoli ne bodo opravljali plastične funkcije, trofične funkcije ali energetske funkcije. Vitamini so kofaktorji (pomočniki) za različne encimske sisteme, ki nadzorujejo presnovo. Vse vitamine delimo na topne v maščobah in topne v vodi. Vitamini, topni v maščobi, vključujejo vitamine A, D, E, K. Vodotopni C in vitamini skupine B. Z nezadostnim vnosom enega ali drugega vitamina se razvije hipovitaminoza, katere skrajna manifestacija je pomanjkanje vitamina, hipo in pomanjkanje vitamina so bolezni, ki imajo zelo resne posledice, ki se bodo prej ali slej pokazale.

Vključki so nestabilne in neobvezne komponente celic. Lahko vsebuje različne kemikalije.

Vključki so razdeljeni na:

Trofičnost (oskrba s hranili), Trofični vključki. To so strukture, v katerih se shranjujejo celice in telo kot celota hranila, nujen v pogojih pomanjkanja energije, pomanjkanja strukturnih molekul (med stradanjem). Primer trofičnih vključkov so granule z glikogenom (jetrne celice, mišične celice in simplasti), lipidni vključki v maščobnih in drugih celicah.

Sekretorne (snovi, namenjene izločanju), Sekretorni vključki. So sekretorna zrnca, ki se iz celice sprostijo z eksocitozo. Avtor: kemična sestava razdeljeni so na beljakovinske (serozne), maščobne (lipidne ali liposomske), sluzne (vsebujejo mukopolisaharide) itd. Število vključkov je odvisno od funkcionalne aktivnosti celice, stopnje sekretornega cikla in stopnje zrelosti. celice. Še posebej veliko je zrnc v diferenciranih, funkcionalno aktivnih celicah v fazi akumulacije sekretornega cikla.

Izločanje (presnovni produkti, namenjeni odstranitvi iz celice), Izločilni vključki. To so vključki snovi, ki jih celica zajame iz notranjega okolja in izloči iz telesa: strupene snovi, presnovni produkti, tuje strukture. Izločevalne vključke pogosto najdemo v epiteliju ledvičnih tubulov, predvsem v proksimalnih. Proksimalni tubuli izločajo nepotrebno za telo snovi, ki jih ni mogoče filtrirati skozi glomerularni aparat.

Pigmenti (pigmenti). Pigmentni vključki. Ta vrsta vključitve daje celicam barvo; zagotavlja zaščitno funkcijo, na primer zrnca melanina v pigmentnih celicah kože ščitijo pred sončnimi opeklinami. Pigmentni vključki so lahko sestavljeni iz celičnih odpadkov: zrnca z lipofuscinom v nevronih, hemosiderin v makrofagih.

Koncept življenski krog celice: stopnje in njihove morfofunkcionalne značilnosti. Značilnosti življenjskega cikla različne vrste celice. Regulacija življenjskega cikla: koncept, klasifikacija dejavnikov, ki uravnavajo proliferativno aktivnost.

V življenjskem ciklu vsake celice je 5 obdobij: faza rasti in razmnoževanja v nediferenciranem stanju, faza diferenciacije, normalno aktivnost, faza staranja in končna faza razpada in smrti.

Rast in razmnoževanje. Takoj po "rojstvu" v trenutku delitve matične celice začne hčerinska celica proizvajati beljakovine v skladu z vrsto, ki ji je dodeljena z genetskim kodom. Celica raste ob ohranjanju nediferenciranega značaja embrionalne celice – to je obdobje rasti.

Diferenciacija. Možna je tudi druga vrsta razvoja. Po začetni rasti in razmnoževanju se celica začne diferencirati, tj. morfološko in funkcionalno specializirati. Proces diferenciacije, ki ga povzročata hkrati delovanje genov in vpliv zunanjega okolja, je na začetku nekaj časa reverzibilen. Ustaviti ga je mogoče z vplivom na različne dejavnike.

Proces diferenciacije je razvoj celic in tkiv različnih organov, ki se med seboj močno razlikujejo iz homogenega celičnega materiala. Za diferencirane celice so značilne morfološke in posebne funkcionalne lastnosti. Te lastnosti so posledica strukturnih in encimskih značilnosti njihovih specifičnih beljakovin. Nekatere embrionalne diferenciacije celic in celo organov so odvisne od lastnosti celičnih membran; Te lastnosti so povezane s strukturnimi in funkcionalne lastnosti veverica. Osnova vsakršne diferenciacije so torej strukturne spremembe proteina, diferenciacija je proces usmerjenega spreminjanja.

Celična smrt- postopen proces: najprej se v celici pojavi reverzibilna poškodba, združljiva z življenjem; takrat poškodba postane nepopravljiva, nekatere funkcije celice pa se ohranijo, nazadnje pa pride do popolnega prenehanja vseh funkcij.

Ravni in oblike organizacije živih bitij. Opredelitev tkanine. Evolucija tkanin. Morfofunkcionalna klasifikacija tkiv po Köllikerju in Leydigu. Strukturni elementi tkanin. Pojem matične celice, celične populacije in diferoni. Klasifikacija tkiv po teoriji diferencialne zgradbe.

Sistemske in strukturne ravni organiziranosti različnih oblik živih bitij so precej številne: molekularna, podcelično, celično, organotkivno, organizmsko, populacijsko, vrstno, biocenotično, biogeocenotično, biosfera. Lahko se določijo tudi druge ravni. A v vsej pestrosti ravni izstopajo nekatere osnovne. Kriterij za identifikacijo glavnih ravni so specifične diskretne strukture in temeljne biološke interakcije. Na podlagi teh meril se precej jasno razlikujejo naslednje ravni organizacije živih bitij: molekularno-genetska, organizmska, populacijsko-vrstna, biogeocenotska.

Tekstil- to je zasebni sistem telesa, ki je nastal v evoluciji, ki je sestavljen iz ene ali več celičnih diferencialov in njihovih derivatov in ima specifične funkcije zaradi kooperativnega delovanja vseh njegovih elementov.
Vsa tkiva delimo v 4 morfofunkcionalne skupine: I. epitelijska tkiva (kamor sodijo tudi žleze); II tkiva notranjega okolja telesa - kri in hematopoetska tkiva, vezivna tkiva; III. mišično tkivo, IV. živčnega tkiva. Znotraj teh skupin (razen živčnega tkiva) ločimo nekatere vrste tkiv. Na primer, mišično tkivo delimo predvsem na 3 vrste: skeletno, srčno in gladko mišično tkivo. Še bolj zapletene so skupine epitelijskih in vezivnih tkiv. Tkanine, ki pripadajo isti skupini, imajo lahko različno poreklo. Na primer, epitelijska tkiva izvirajo iz vseh treh zarodnih plasti. Tako je skupina tkiv skupek tkiv, ki imajo podobne morfofunkcionalne lastnosti, ne glede na vir njihovega razvoja. Pri tvorbi tkiva lahko sodelujejo naslednji elementi: celice, celični derivati ​​(simplasti, sincitiji), postcelične strukture (kot so eritrociti in trombociti), medcelična snov (vlakna in matriks). Vsaka tkanina ima določeno sestavo takih elementov. Na primer, skeletni mišica- to je samo plastika ( mišična vlakna. Ta sestava določa posebne funkcije vsakega tkiva. Poleg tega elementi tkiva med opravljanjem teh funkcij običajno tesno sodelujejo drug z drugim in tvorijo eno celoto.
morfofunkcionalna klasifikacija Köllikerja in Leydiga, ki so jih ustvarili sredi prejšnjega stoletja. Po tej klasifikaciji

Ločimo naslednje 4 skupine tkanin:

1.Epitelijski ali pokrivna tkiva, združena na podlagi morfoloških značilnosti.

2. Tkanine notranje okolje, vključno s krvjo, limfo, kostmi, hrustancem in vezivnega tkiva. Vsa ta tkiva so združena v eno skupino glede na dve značilnosti. po skupni zgradbi (vsi so sestavljeni iz celic in medcelične snovi) in izvoru (vsi se razvijejo iz mezenhima).

3.Mišičasta tkiva (gladka, progasta, srčna, mioepitelijske celice in mionevralni elementi). Tkiva te skupine imajo eno funkcijo - kontraktilnost, vendar sta njihov izvor in struktura različna.

4.Živčen tekstilni. To tkivo predstavljajo različni histološki elementi: celice in glija. Edini skupna lastnost Za živčne celice in glialnih elementov je njihova stalna kolokacija, tj. topografska značilnost. Živčno tkivo zagotavlja integrativno funkcijo, tj. zagotavlja enotnost telesa.

Vitalnost te klasifikacije je razložena z dejstvom, da odraža različne povezave organizma z zunanjim okoljem, pa tudi znotraj samega organizma.

KONSTRUKCIJSKI ELEMENTI TKANIN:

Tkiva so sestavljena iz celic in medcelične snovi. Celice medsebojno delujejo med seboj in medceličnino. To zagotavlja, da tkivo deluje kot enoten sistem. Organi so sestavljeni iz različnih tkiv (nekatera tvorijo stromo, druga tvorijo parenhim). Vsako tkivo ima ali je imelo izvorne celice med embriogenezo.

SIMPLAST – necelična večjedrna struktura. Dva načina nastanka: z združevanjem celic, med katerimi celične meje izginejo; kot posledica delitve jedra brez citotomije (nastanek zožitve). Na primer, skeletno mišično tkivo.

MEDKELIČNA SNOVI – produkt celične aktivnosti. Sestavljen je iz dveh delov: amorfne (bazične) snovi (geleosol, proteoglikani, GAG, glikoproteini) in vlaken (kolagen določa natezno trdnost, elastik določa natezno trdnost, retikular določa kolagen tipa 3)

Teorije strukture diferenciranih tkiv. Po tej teoriji so vsa tkiva našega telesa sestavljena iz enega ali več diferonov. Celična diferenciacija je skupek celičnih oblik, ki sestavljajo linijo diferenciacije. Celično diferenciacijo tvorijo celice naraščajoče zrelosti ene histogenetske serije. Začetna oblika celične diferenciacijske linije (celične diferenciacije) so izvorne celice. Vsa tkiva našega telesa imajo ali so imela matične celice v embrionalnem obdobju. Matične celice so slabo diferencirane, tj. niso zaključili diferenciacijske poti.

Ko se matična celica deli, se sooči z izbiro, ali ostane ista matična celica kot matična celica ali pa ubere pot, ki vodi do popolne diferenciacije. Ugotovljeno je bilo, da se matična celica lahko deli simetrično in asimetrično. Med simetrično delitvijo iz 1 izvorne celice nastaneta dve novi matični celici.Naslednje stopnje histogenetske serije tvorijo substemske (komitirane) matične celice, ki se lahko diferencirajo samo v eno smer. Differenton se konča s stopnjo zrelih delujočih celic . V tkivni sestavi ločimo glavne (popolne) in nepopolne razlike Konvencionalno lahko sestavo celičnega diferenciala razdelimo na začetni kambialni del, srednji diferenciacijski del in končni - visoko diferenciacijski del, v katerem je stopnja proliferativne aktivnosti celic različna.

Nestanovitno je strukturne komponente celice. Pojavijo se in izginejo glede na funkcionalno in presnovno stanje celice, so produkti njene življenjske aktivnosti in odsevajo funkcionalno stanje celic v času študije. Vključki so razdeljeni v več skupin: trofični, sekretorni, izločevalni, pigmentni itd.

Razvrstitev vključkov

Trofični vključki

- oskrba celice s hranili. Obstajajo vključki ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin. Na primer, grudice glikogena in kapljice maščobe v jetrnih celicah so zaloga ogljikovih hidratov in lipidov, ki nastane v telesu po jedi in izgine med postom. Vključki rumenjaka (lipoproteinska zrnca) v jajcu so zaloga hranil, potrebnih za razvoj zarodka v prvih dneh njegovega nastanka.

Sekretorni vključki

– zrnca in kapljice snovi, ki se sintetizirajo v celici za potrebe telesa (npr. prebavni encimi za želodčni in črevesni sok), ki se kopičijo v vakuolah Golgijevega kompleksa apikalnega dela celice in se z eksocitozo odstranijo iz celice.

Izločilni vključki

– zrnca in kapljice telesu škodljivih snovi, ki jih celice izločajo v zunanje okolje z urinom in blatom. Na primer, izločevalni vključki v celicah ledvičnih tubulov.

Pigmentni vključki

– zrnca ali kapljice snovi, ki dajejo celici barvo. Na primer, kepe beljakovine melanina, ki ima Rjave barve v melanocitih kože ali hemoglobina v eritrocitih.

Poleg struktur citoplazme, ki jih lahko jasno razvrstimo med organele ali vključke, nenehno vsebuje ogromno različnih transportnih veziklov, ki zagotavljajo prenos snovi med različnimi komponentami celice.

Hyaloplasma – prava raztopina biopolimerov, ki polnijo celico, v kateri so suspendirani organeli in vključki ter celično jedro (kot v suspenziji). Biopolimeri hialoplazme vključujejo beljakovine, maščobe, ogljikove hidrate, nukleinske kisline, pa tudi njihove komplekse, ki so raztopljeni v vodi, bogati z mineralnimi solmi in preprostimi. organske spojine. Poleg tega hialoplazma vsebuje citomatriks – mreža beljakovinskih vlaken debeline 2-3 nm. Skozi hialoplazmo različne strukturne komponente celice medsebojno delujejo in pride do izmenjave snovi in ​​energije. Hijaloplazma se lahko spremeni iz tekočega (sol) v želatinasto (gel) stanje. Hkrati se zmanjša hitrost gibanja snovi in ​​energijskih tokov v hialoplazmi, gibanje organelov, vključkov in jedra, zato je funkcionalna aktivnost celice zavrta.

Odziv celice na zunanje vplive.

Opisana celična morfologija ni stabilna (konstantna). Ko je telo izpostavljeno različnim neugodnim dejavnikom, se pojavijo različne spremembe v strukturi različnih struktur. Odvisno od dejavnikov vpliva se spremembe v celičnih strukturah v celicah različno kažejo različne organe in tkanine. V tem primeru lahko pride do sprememb v celičnih strukturah prilagodljivo(adaptivni) in reverzibilni, oz neprilagojen, ireverzibilna (patološka). Vendar pa ni vedno mogoče določiti jasne meje med prilagoditvenimi in neprilagodljivimi spremembami, saj se prilagoditvene spremembe lahko spremenijo v patološke. Ker so predmet proučevanja histologije celice, tkiva in organi zdravega človeškega telesa, bodo tukaj najprej obravnavane prilagoditvene spremembe celičnih struktur. Spremembe so opažene tako v strukturi jedra kot citoplazme.

Spremembe jedra- nabrekanje jedra in njegov premik na obrobje celice, razširitev perinuklearnega prostora, nastanek invaginacij karioleme (invaginacija njene lupine v jedro), kondenzacija kromatina. TO Patološke spremembe v jedru vključujejo:

piknoza - krčenje jedra in koagulacija (zbijanje) kromatina;

karioreksija - razpad jedra na fragmente;

karioliza - raztapljanje jedra.

Spremembe v citoplazmi- zbijanje in nato nabrekanje mitohondrijev, degranulacija zrnatega endoplazmatskega retikuluma (deskvamacija ribosomov) in nato fragmentacija tubulov v ločene vakuole, razširitev cistern in nato razpad lamelarnega Golgijevega kompleksa v vakuole, nabrekanje lizosomov in aktivacija njihovih hidrolaz, povečanje števila avtofagosomov, v procesu mitoze - razpad vretena in razvoj patoloških mitoz.

Citoplazemske spremembe lahko povzročijo strukturne spremembe v plazmalemi, kar vodi do povečane prepustnosti in hidracije hialoplazme, presnovne motnje, ki jih spremlja zmanjšanje vsebnosti ATP, zmanjšana cepitev ali povečana sinteza vključkov (glikogen, lipidi) in njihovo prekomerno kopičenje. .

Po odpravi škodljivih učinkov na telo reaktiven(adaptivne) spremembe v strukturah izginejo in celična morfologija se obnovi. Med razvojem patološko(maladaptivnih) sprememb, tudi po odpravi škodljivih učinkov se strukturne spremembe povečajo in celica odmre.

Regeneracija.

Regeneracija(obnova) - sposobnost živih organizmov, da sčasoma obnovijo poškodovana tkiva in včasih celotne izgubljene organe.

Vrste celične smrti.

Obstajata dve vrsti celične smrti: nasilna smrt zaradi poškodb - nekroza in programirana celična smrt - apoptoza.

Nekroza

- To posmrtne spremembe celice ireverzibilne narave, ki sestoji iz postopnega encimskega uničenja in denaturacije njenih beljakovin. Razvije se, ko pride do prekomerne spremembe celice, ne zahteva porabe energije in ni odvisna od kontrolnih signalov lokalnega in centralnega izvora (»anarhična pot smrti«). Zaradi sinteze biološko aktivnih snovi (prostaglandinov) v poškodovani celici in kršitve celovitosti njenih membran (sproščanje različnih encimov) nekroza predstavlja določeno grožnjo okoliškim strukturam - to pogosto prispeva k razvoju vnetni proces.

Nasilno celično smrt povzročajo:

odvzem hrane in kisika;

nepopravljive spremembe v strukturi in delovanju z zaviranjem najpomembnejših presnovnih procesov z različnimi patogeni.

Pred nekrozo se pojavi globoka, delno ireverzibilna stopnja celične poškodbe – nekrobioza (slika 1). Kljub raznolikosti etiološki dejavniki, ki na koncu izzovejo razvoj nekrobioze in nekroze, so molekularne celične spremembe, odkrite med celično smrtjo, v večini primerov enake (Zaichik A.Sh., Churilov L.P., 1999). Po njihovem mnenju je pomembno razlikovati hipoksična in prostoradikalna nekrobioza. Mehanizmi poškodb celic s prostimi radikali (glej zgoraj) se lahko sprožijo brez primarne hipoksije, včasih pa tudi v pogojih njenega presežka. Hipoksična nekrobioza(glejte poglavje »Hipoksija«) sprožijo različni patogeni dejavniki, ki povzročajo dolgotrajno hipoksijo. Obe vrsti nekrobioze se lahko kombinirata in dopolnjujeta. Rezultat obeh vrst nekrobioze je taka poškodba celice, pri kateri ni več sposobna samostojne oskrbe z energijo ( tj. nepovratnost, riž. 1) in je podvržen nekrozi.

Nekateri raziskovalci včasih obravnavajo nekrobiozo kot proces lastne smrti celice. Po mnenju I. V. Davydovskega je nekrobioza proces celične smrti. Nekroza je v večji meri morfološka značilnost, opažena po celični smrti, in ne sam mehanizem smrti.

Obstajata dve glavni vrsti nekroze:

koagulacijska (suha) nekroza. Pri tem se v celici razvije izrazita acidoza, pride do koagulacije beljakovin in povečanega kopičenja kalcija z agregacijo citoskeletnih elementov. Zelo pogosto opazimo pri hudi hipoksiji, na primer v kardiomiocitih med miokardnim infarktom. Ta nekroza se pretežno razvije v tkivih, bogatih z beljakovinami in kalcijem, zanjo pa je značilna zgodnja in globoka poškodba mitohondrijev;

likvefakcijska nekroza. Zanj je značilna prevlada hidrolitičnih procesov lizosomske avtolize ali heterolize s sodelovanjem fagocitov. Žarišče nekroze se zmehča, opazimo kopičenje aktivnih hidroksilnih radikalov in endogeno umiljenje celic, kar vodi do uničenja njegovih struktur, na primer različnih membran.

Med koagulacijsko in utekočinjeno nekrozo ni jasnih meja. To je mogoče pojasniti z dejstvom, da so mehanizmi njihovega razvoja večinoma skupni. Vrsta raziskovalcev identificira t.i kazeozen (sirast) nekroza (pri tuberkulozi), ob predpostavki, da gre za kombinacijo obeh prejšnjih vrst.

Apoptoza.

Apoptoza je programirana celična smrt (sprožena pod vplivom zunaj- ali znotrajceličnih dejavnikov), pri razvoju katere aktivno sodelujejo posebni in genetsko programirani znotrajcelični mehanizmi.. Za razliko od nekroze je aktiven proces, ki zahteva določene poraba energije. Sprva so poskušali razlikovati med pojmi " programirano celično smrt"in" apoptoza": prvi izraz je vključeval izločanje celic v embriogenezi, drugi pa programirano smrt samo zrelih diferenciranih celic. Zdaj je postalo jasno, da v tem ni nobene praktičnosti (mehanizmi razvoja celične smrti so enaki) in pojma sta postala sinonima, čeprav ta povezava ni nesporna.

Preden začnemo predstavljati gradivo o vlogi apoptoze za življenje celice (in organizma) v normalnih in patoloških stanjih, bomo razmislili o mehanizmu apoptoze. Njihovo izvajanje je mogoče predstaviti v obliki postopnega razvoja naslednjih stopenj:

1. stopnja – iniciacijska (indukcijska) stopnja .

Glede na izvor signala, ki spodbuja apoptozo, obstajajo:

intracelularni dražljaji apoptoze. Med njimi so najbolj znani - različni tipi obsevanje, presežek H +, dušikov oksid, prosti radikali kisika in lipidov, hipertermija itd. Vsi lahko povzročijo različne poškodbe kromosomov(zlomi DNK, motnje v njeni konformaciji itd.) in znotrajcelične membrane(predvsem mitohondrije). To pomeni, da je v tem primeru razlog za apoptozo "nezadovoljivo stanje same celice" (Mushkambirov N.P., Kuznetsov S.L., 2003). Poleg tega mora biti poškodba celičnih struktur precej močna, vendar ne uničujoča. Celica mora ohraniti energijo in materialne vire za aktiviranje genov apoptoze in njenih efektorskih mehanizmov. Znotrajcelično pot za spodbujanje programirane celične smrti lahko označimo kot " apoptoza od znotraj»;

transmembranski dražljaji apoptoze, tj. v tem primeru se aktivira z zunanjim "signaliziranjem", ki se prenaša preko membranskih ali (redkeje) znotrajceličnih receptorjev. Celica je lahko precej sposobna preživetja, a z vidika celotnega organizma ali »napačne« stimulacije apoptoze mora odmreti. Ta vrsta apoptoze se imenuje " apoptoza na ukaz».

Transmembranske dražljaje delimo na:

« negativno» signali. Za normalno delovanje celice, uravnavanje njene delitve in razmnoževanja je potrebno vplivati ​​nanjo preko receptorjev različnih biološko aktivnih snovi: rastnih faktorjev, citokinov, hormonov. Med drugimi učinki zavirajo mehanizme celične smrti. In seveda, pomanjkanje ali odsotnost teh biološko aktivnih snovi aktivira mehanizme programirane celične smrti;

« pozitivno» signali. Signalne molekule, kot so TNFα, glukokortikoidi, nekateri antigeni, adhezijski proteini itd., lahko po interakciji s celičnimi receptorji sprožijo program apoptoze.

Na celičnih membranah je skupina receptorjev, katerih naloga je prenos signala za razvoj apoptoze, glavna, morda celo edina funkcija. To so na primer proteini skupine DR (death receptos - “ receptorji smrti«): DR 3, DR 4, DR 5. Najbolj raziskan je Fas receptor, ki se pojavi na površini celic (hepatocitov) spontano ali pod vplivom aktivacije (zreli limfociti). Receptor Fas pri interakciji z receptorjem Fas (ligandom) celice ubijalke T sproži program smrti ciljne celice. Vendar pa je interakcija receptorja Fas z ligandom Fas v regijah, izoliranih iz imunski sistem, se konča s smrtjo samega T-morilca (glejte spodaj in na območjih, ki so izolirana od imunskega sistema, se konča s smrtjo samega T-morilca ()možno000000000000000000000000000000000).

Ne smemo pozabiti, da lahko nekatere signalne molekule za apoptozo, odvisno od situacije, nasprotno blokirajo razvoj programirane celične smrti. Ambivalentnost(dvojna manifestacija nasprotnih lastnosti) je značilna za TNF, IL-2, interferon γ itd.

Na membranah eritrocitov, trombocitov, levkocitov, kot tudi pljučne celice in kože, najdene za posebne markerski antigeni. Sintetizirajo fiziološke avtoprotitelesa, in oni, ki izpolnjujejo vlogo opsonini, spodbujajo fagocitozo teh celic, tj. pride do celične smrti avtofagocitoza. Izkazalo se je, da se markerski antigeni pojavljajo na površini »starih« (ki so šle skozi svoj ontogenetski razvoj) in poškodovanih celic, medtem ko jih mlade in nepoškodovane celice nimajo. Ti antigeni se imenujejo "označevalni antigeni starajočih se in poškodovanih celic" ali "protein tretjega pasu". Videz proteina tretjega pasu nadzoruje celični genom. Zato lahko avtofagocitozo obravnavamo kot različico programirane celične smrti.

Mešano signali. To je skupni učinek signalov prve in druge skupine. Na primer, do apoptoze pride v limfocitih, ki jih aktivira mitogon (pozitiven signal), vendar niso v stiku z antigenom (negativni signal).

2. stopnja – stopnja programiranja (nadzor in integracija mehanizmov apoptoze).

Za to stopnjo sta značilna dva diametralno nasprotna procesa, opažena po začetku. Zgodi se bodisi:

izvajanje sprožilnega signala za apoptozo z aktivacijo njenega programa (efektorji so kaspaze in endonukleaze);

učinek sprožilca apoptoze je blokiran.

Obstajata dve glavni, vendar se medsebojno ne izključujoči možnosti za izvedbo faze programiranja (slika 14):

riž. 14. Kaspazna kaskada in njeni cilji

R – membranski receptor; K – kaspaza AIF – mitohondrijska proteaza; Kvota C – citokrom c; Apaf-1 – citoplazemski protein; IAP – zaviralci kaspaze

1. Neposredni prenos signala (neposredna pot aktivacije efektorskih mehanizmov apoptoze mimo celičnega genoma) se izvaja preko:

adapterski proteini. Na primer, tako apoptozo sprožijo celice T ubijalke. Aktivira kaspazo-8 (adapterski protein). TNF lahko deluje podobno;

citokrom C in proteaza AIF (mitohondrijska proteaza). Izstopijo iz poškodovanih mitohondrijev in aktivirajo kaspazo-9;

granzimi. T-celice ubijalke sintetizirajo protein perforin, ki tvori kanale v plazmalemi tarčne celice. Po teh kanalih v celico vstopajo proteolitični encimi. granzimi, ki jih izloča isti T-killer in sprožijo kaskado omrežja kaspaze.

2. Posredni prenos signala. Izvaja se z uporabo celičnega genoma z:

zatiranje genov, ki nadzorujejo sintezo proteinov, ki zavirajo apoptozo (geni Bcl-2, Bcl-XL itd.). Proteini Bcl-2 v normalnih celicah so del mitohondrijske membrane in zapirajo kanale, skozi katere citokrom C in AIF proteaza zapuščata te organele;

izražanje, aktivacija genov, ki nadzirajo sintezo proteinov aktivatorjev apoptoze (geni Bax, Bad, Bak, Rb, P 53 itd.). Ti pa aktivirajo kaspaze (k-8, k-9).

Na sl. Slika 14 prikazuje približen diagram kaspaznega principa aktivacije kaspaze. Vidimo lahko, da je ne glede na to, kje se kaskada začne, njena ključna točka kaspaza 3. Aktivirata jo tudi kaspazi 8 in 9. Skupno je v družini kaspaz več kot 10 encimov. Lokaliziran v citoplazmi celice v neaktivnem stanju (prokaspaze). Položaj vseh kaspaz v tej kaskadi ni popolnoma razjasnjen, zato nekatere od njih manjkajo na diagramu. Takoj, ko se aktivirajo kaspaze 3,7,6 (mogoče njihove druge vrste), nastopi 3. stopnja apoptoze.

3. stopnja – fazi izvajanja programa (izvršitelj, izvršitelj).

Neposredni izvajalci (»krvniki« celice) so zgoraj omenjene kaspaze in endonukleaze. Mesta uporabe njihovega delovanja (proteoliza) so (slika 14):

citoplazemske beljakovine – citoskeletne beljakovine (fodrin in aktin). Hidroliza fodrina pojasnjuje spremembo celične površine - "valovitost" plazmaleme (pojav invaginacij in izboklin na njej);

proteini nekaterih citoplazemskih regulatornih encimov: fosfolipaza A 2, protein kinaza C itd.;

jedrske beljakovine. Proteoliza jedrnih proteinov ima pomembno vlogo pri razvoju apoptoze. Uničijo se strukturni proteini, proteini replikacijskih in popravljalnih encimov (DNA-protein kinaze itd.), regulatorni proteini (pRb itd.) in proteini inhibitorji endonukleaze.

Deaktivacija zadnje skupine – proteini zaviralci endonukleaze vodijo do aktivacije endonukleaz, drugega "pištolo »apoptoza. Trenutno endonukleaze in zlasti Sa 2+ , Mg 2+ -odvisna endonukleaza, velja za osrednji encim programirane celične smrti. Ne cepi DNA na naključnih mestih, temveč samo v povezovalnih regijah (povezovalnih regijah med nukleosomi). Zato kromatin ni liziran, temveč samo fragmentiran, kar določa značilno, strukturno značilnost apoptoze.

Zaradi uničenja beljakovin in kromatina v celici iz nje nastanejo in brstijo različni drobci – apoptotična telesca. Vsebujejo ostanke citoplazme, organele, kromatin itd.

4. stopnja – stopnja odstranitev apoptotičnih teles (delci celic).

Ligandi se izražajo na površini apoptotičnih telesc in jih fagocitni receptorji prepoznajo. Proces detekcije, absorpcije in presnove fragmentov odmrle celice poteka relativno hitro. To pomaga preprečiti vstop vsebine odmrlih celic okolju in tako, kot je navedeno zgoraj, se vnetni proces ne razvije. Celica odide »mirno«, ne da bi motila svoje »sosede« (»tihi samomor«).

Programirana celična smrt je za mnoge pomembna fizioloških procesov . Povezano z apoptozo:

vzdrževanje normalnih procesov morfogeneze– programirana celična smrt med embriogenezo (implantacija, organogeneza) in metamorfozo;

vzdrževanje celične homeostaze(vključno z izločanjem celic z genetskimi motnjami in okuženih z virusi). Apoptoza pojasnjuje fiziološko involucijo in uravnoteženje mitoz v zrelih tkivih in organih. Na primer, celična smrt v aktivno proliferirajočih in samoobnavljajočih se populacijah - črevesne epitelijske celice, zreli levkociti, eritrociti. Hormonsko odvisna involucija - smrt endometrija ob koncu menstrualnega cikla;

izbor celičnih sort znotraj populacije. Na primer, tvorba antigen-specifične komponente imunskega sistema in nadzor nad izvajanjem njegovih efektorskih mehanizmov. S pomočjo apoptoze se izločijo kloni limfocitov, ki so telesu nepotrebni in nevarni (avtoagresivni). Relativno pred kratkim (Griffith T.S., 1997) je pokazal pomen programirane celične smrti pri zaščiti »imunološko privilegiranih« območij (notranje okolje očesa in testisov). Pri prehodu histohematoloških ovir teh območij (kar se zgodi redko) efektorski T-limfociti umrejo (glej zgoraj). Aktivacija mehanizmov njihove smrti je zagotovljena z interakcijo liganda Fas pregradnih celic z Fas receptorji limfocita T, s čimer se prepreči razvoj avtoagresije.

Vloga apoptoze v patologiji in vrste razne bolezni povezanih z oslabljeno apoptozo, so predstavljeni v obliki diagrama (slika 15) in tabele 1.

Seveda je pomen apoptoze v patologiji manjši od pomena nekroze (morda je to posledica pomanjkanja tovrstnega znanja). Toda njegova težava v patologiji ima tudi nekoliko drugačno naravo: ocenjuje se po resnosti apoptoze - okrepitvi ali oslabitvi pri določenih boleznih.

Ti vključujejo vključke beljakovin, maščob in polisaharidov.

Proteinski vključki . V celici so spojine, katerih pomen je odvisen od dejstva, da lahko po potrebi postanejo predhodniki številnih drugih snovi, ki so vitalne za celico. Te spojine vključujejo aminokisline. V celicah jih lahko uporabimo kot vire energije za sintezo ogljikovih hidratov, maščob, hormonov in drugih metabolitov. Zato beljakovinski vključki dejansko predstavljajo nekakšno celično surovino za proizvodnjo aminokislin.

Usoda beljakovinskih vključkov v vseh celicah je približno enaka. Najprej se združijo z lizosomom, kjer posebni encimi razgradijo beljakovine v aminokisline. Slednji izstopijo iz lizosomov v citoplazmo. Nekateri od njih medsebojno delujejo s tRNA v citoplazmi in se v tej obliki prenašajo v ribosome za sintezo beljakovin. Drugi del vstopi v posebne biokemične cikle, kjer se iz njih sintetizirajo maščobe, ogljikovi hidrati, hormoni in drugi metaboliti. Končno sodelujejo aminokisline energetski metabolizem celice.

Polisaharidni vključki . Za živalske celice in celice gliv je glavni rezervni prehranski vložek glikogen. Za rastline je ta vključek škrob.

Glikogen se pri človeku večinoma odlaga v jetrnih celicah in se ne uporablja le za potrebe same celice, ampak tudi kot vir energije za celotno telo. V slednjem primeru se glikogen v celici razgradi v glukozo, ki iz celice odide v kri in se razširi po telesu.

Glikogen je velika, razvejana molekula, sestavljena iz ostankov glukoze. Posebni znotrajcelični procesi po potrebi odcepijo ostanke glukoze iz molekule glikogena in sintetizirajo glukozo. Slednji vstopi v kri in se porabi za potrebe celice. Zdi se, da je lažje shraniti samo glukozo v celici, ne da bi jo pretvorili v glikogen, zlasti ker je molekula glukoze topna in hitro prehaja v celico skozi plazemska membrana. Vendar to ovira dejstvo, da tudi glukoza hitro zapusti celico, ne da bi se ustavila. Drži jo v kletki čista oblika skoraj nemogoče. Poleg tega je odlaganje glukoze v velikih količinah nevarno, ker to lahko povzroči nastanek takšnega koncentracijskega gradienta, da celica zaradi dotoka vode najprej nabrekne, nato pa odmre. Zato poseben sistem encimov, ki nekoliko spremenijo molekulo glukoze, jo vežejo z isto molekulo. Ustvari se velikanska razvejana molekula, sestavljena iz ostankov glukoze - glikogena. Ta molekula ni več topna, tako kot glukoza, in ni sposobna spremeniti osmotskih lastnosti celice.

Maščobni vključki. Ti vključki v hialoplazmi so lahko v obliki kapljic. Številne rastline vsebujejo olja, kot so sončnice, arašidi itd. Bogata z maščobnimi vključki maščobno tkivočloveka, ki služi za zaščito telesa pred izgubo toplote, kot skladišče energije in kot blažilec udarcev med mehanskimi obremenitvami.

Vedeti je treba, da zaloge glikogena v telesu povprečne odrasle osebe zadoščajo za en dan normalne aktivnosti, zaloge maščobe pa za en mesec. Če bi bila glavna zaloga energije v našem telesu glikogen in ne maščobe, bi se telesna teža v povprečju povečala za 25 kg.

V nekaterih primerih je pojav maščobnih vključkov v celici zaskrbljujoč znak težav. Tako v primeru davice toksin mikroorganizma blokira uporabo maščobne kisline in se kopičijo v velikih količinah v citoplazmi. V tem primeru je metabolizem moten in celica umre. Najpogosteje se takšne motnje pojavijo v celicah srčne mišice. Bolezen se imenuje difterijski miokarditis.

Vse prehranske vključke celica porabi v trenutkih intenzivne življenjske aktivnosti. Med embriogenezo obstaja potreba po velike količine hranila. Zato že na stopnji oogeneze jajce intenzivno shranjuje različne hranilne snovi (rumenjak itd.) V obliki vključkov, ki zagotavljajo prehod prvih stopenj embrionalnega razvoja.

b. Sekretorni vključki

Različne sekretorne granule, ki nastanejo v žleznih celicah živali, so po kemični naravi raznolike in jih lahko predstavljajo ioni, encimi, hormoni, glikoproteini itd., Na primer prebavni encimi, ki jih sintetizirajo celice trebušne slinavke. Signal za nastanek in praznjenje sekretornih vključkov v trebušni slinavki je vnos hrane. Pred jedjo se vključki kopičijo v citoplazmi. Z določitvijo števila vključkov v celicah trebušne slinavke lahko približno ugibamo, čigave celice so - lačna ali dobro hranjena oseba.