ВходЧто такое пролиферация железистого эпителия шейки матки? Проблема клеточной пролиферации в медицине
Амитоз
Прямое деление или амитоз – это деление клетки, у которой ядро находится в интерфазном состоянии. При этом не происходит конденсации хромосом и образования веретена деления. Формально амитоз должен приводить к появлению двух клеток, однако чаще всего он приводит к разделению ядра и появлению двух- или многоядерных клеток.
Начинается амитотическое деление с фрагментации ядрышек, вслед за этим делится перетяжкой ядро (или инвагинацией). Может быть множественное деление ядра, как правило, неравной величины (при патологических процессах). Многочисленные наблюдения показали, что амитоз встречается почти всегда в клетках отживающих, дегенерирующих и не способных дать в дальнейшем полноценные элементы. В норме амитотическое деление встречается в зародышевых оболочках животных, в фолликулярных клетках яичника, в гигантских клетках трофобластов. Положительное значение амитоз имеет в процессе регенерации тканей или органа (регенеративный амитоз). Амитоз в стареющих клетках сопровождается нарушениями биосинтетических процессов, включая репликацию, репарацию ДНК, а также транскрипцию и трансляцию. Изменяются физико-химические свойства белков хроматина ядер клеток, состав цитоплазмы, структура и функции органоидов, что влечет за собой функциональные нарушения на всех последующих уровнях – клеточном, тканевом, органном и организменном. По мере нарастания деструкции и угасания восстановления наступает естественная смерть клетки. Нередко амитоз встречается при воспалительных процессах и злокачественных новообразованиях (индуцированный амитоз).
Как известно, ткани с высокой скоростью обновления клеток более чувствительные к воздействию различных мутагенов, чем ткани, в которых клетки обновляются медленно. Однако, например, лучевое повреждение может проявляться не сразу и необязательно ослабевает с глубиной, иногда даже гораздо сильнее повреждает глубоколежащие ткани, чем поверхностные. При облучении клеток рентгеновскими или гамма-лучами в жизненном цикле клеток происходят грубые нарушения: митотические хромосомы изменяют форму, возникают их разрывы с последующим неправильным соединением фрагментов, иногда отдельные части хромосом исчезают вовсе. Могут возникнуть аномалии веретена (образоваться не два полюса в клетке, а три), что приведет к неравномерному расхождению хроматид. Иногда повреждение клетки (большие дозы облучения) бывает столь значительным, что все попытки клетки приступить к митозу оказываются безуспешными и деление прекращается.
Подобным действием облучения и объясняется от части его применение в терапии опухолей. Цель облучения не в том, чтобы убить опухолевые клетки в интерфазе, а в том, чтобы они утратили способность к митозу, что приведет к замедлению или прекращению роста опухоли. Излучение в дозах не летальных для клетки может вызвать мутации, приводящие к усиленной пролиферации измененных клеток и дать начало злокачественному росту, как это часто случалось с теми, кто работал с рентгеновскими лучами, не зная об их опасности.
На пролиферацию клеток влияют многие химические вещества, в том числе лекарственные препараты. Например, алкалоид, колхицин (его содержат клубнелуковицы безвременника) был первым лекарственным препаратом, который снимал боль в суставах при подагре. Выяснилось, что он обладает и другим действием – останавливать деление путём связывания с белками тубулинами из которых формируются микротрубочки. Таким образом, колхицин, как и многие другие препараты блокируют образование веретена деления.
На этом основании, такие алкалоиды как винбластин и винкристин применяются для лечения некоторых видов злокачественных новообразований, входя в арсенал современных химиотерапевтических противораковых средств. Следует отметить, что способность веществ типа колхицина останавливать митоз, используется как метод для последующей идентификации хромосом в медицинской генетике.
Большое значение для медицины имеет способность дифференцированных (причем половых) клеток сохранять свои потенции к пролиферации, что приводит иногда к развитию в яичниках опухолей, на разрезе которых видны клеточные пласты, ткани, органы представляющие собой "мешанину". Выявляются клочки кожи, волосяных фолликулов, волос, уродливых зубов, кусочков костей, хряща, нервной ткани, фрагментов глаза и т.д., что требует срочного хирургического вмешательства.
Определение и периодизация жизненного цикла клетки. Типы клеточной пролиферации. Митотический цикл и его протяжённость во времени. Интерфаза, её периоды и процессы, происходящие в них. Редупликация ДНК, её механизмы. Биологическое значение митоза.
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Митоз и мейоз
Изучение процесса митоза как непрямого деления клетки и распространенного способа репродукции эукариотических клеток, его биологическое значение. Мейоз как редукционное деление клетки. Интерфаза, профаза, метафаза, анафаза и телофаза мейоза и митоза.
презентация , добавлен 21.02.2013
Регуляция клеточного цикла и биологическое значение митоза и мейоза
Клеточный цикл как период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки до собственного деления или гибели. Принципы и методы его регуляции. Этапы и биологическое значение митоза, мейоза, обоснование данных процессов.
презентация , добавлен 07.12.2014
Ядро. Репродукция клеток
Рассмотрение компонентов ядра: кариолеммы, кариоплазмы, хроматина и ядрышек. Этапы клеточного цикла: гетерокаталитическая интерфаза, митотический цикл (автокаталитическая интерфаза) и период относительного покоя. Метафаза, анафаза и телофаза мейоза.
презентация , добавлен 20.09.2014
Воспроизводство клеток
Характеристика жизненного цикла клетки, особенности периодов ее существования от деления до следующего деления или смерти. Стадии митоза, их продолжительность, сущность и роль амитоза. Биологическое значение мейоза, его основные этапы и разновидности.
лекция , добавлен 27.07.2013
Механизмы регуляции клеточного цикла
Сущность клеточного цикла — периода жизни клетки от одного деления до другого или от деления до смерти. Биологическое значение митоза, его основные регуляторные механизмы. Два периода митотического деления. Схема активации циклинзависимой киназы.
презентация , добавлен 28.10.2014
Деление клетки. Митоз
Значение роста и развития клеток. Жизненный и митотический циклы клеток. Продолжительность жизни разных типов клеток в многоклеточном организме. Рассмотрение митоза как универсального способа размножения, сохраняющего постоянство числа хромосом в клетках.
презентация , добавлен 05.12.2014
Деление клетки. Митоз. Амитоз. Мейоз
Основные фазы клеточного цикла: интерфаза и митоз. Определение понятия "митоз" как непрямого деления клетки, наиболее распространенного способа репродукции эукариотических клеток. Характеристика и особенности процессов деления: амитоза и мейоза.
презентация , добавлен 25.10.2011
Жизненный цикл клетки, вирусы и бактериофаги.
Проблемы пролиферации в медицине
Размножение и развитие организмов
Период жизнедеятельности клетки, в котором происходят все обменные процессы и деление. Интерфаза, метафаза и анафаза, деление клетки. Биологический смысл митоза. Вирусы и бактериофаги как неклеточные формы жизни. Виды и формы размножения организмов.
реферат , добавлен 06.07.2010
Основные понятия цитологии
История развития, предмет цитологии. Основные положения современной клеточной теории. Клеточное строение живых организмов. Жизненный цикл клетки. Сравнение процессов митоза и мейоза. Единство и многообразие клеточных типов. Значение клеточной теории.
реферат , добавлен 27.09.2009
Строение растительной клетки. Ткани растений
Составляющие растительной клетки. Плазматическая мембрана, ее функции. Компоненты клеточной стенки. Типы митоза эукариот. Образовательные ткани в теле растений и их расположение. Механические свойства растительных клеток. Наружные выделительные ткани.
учебное пособие , добавлен 12.12.2009
Пролиферация
Пролиферация - это размножение клеток, которое является завершающей фазой воспаления, при которой происходит как бы отграничение очага воспаления от окружающей ткани.
Проблемы клеточной пролиферации в медицине.
Однако пролиферация может наблюдаться в самые ранние фазы воспаления вслед за выбросом медиаторов.
Размножаются мезенхимальные камбиальные, адвентициальные и эндотелиальные клетки, ретикулярные клетки, вышедшие из крови В- и Т-лимфоциты, а также моноциты.
При размножении клеток в очаге воспаления наблюдаются клеточные дифференцировки и трансформации. Так, при дифференцировке мезенхимальные камбиальные клетки оказываются предшественниками эпителиоидных клеток, гистиоцитов, макрофагов, фибробластов, фиброцитов.
В-лимфоциты - предшественники плазматических клеток, Т-лимфоциты, видимо, не трансформируются в другие формы. Моноциты дают начало эпителиоидным клеткам и макрофагам.
Эпителиоидные клетки, получившие свое название в связи с тем, что по своему внешнему виду напоминают клетки плоского эпителия, обычно трансформируются в фибробласты.
Лаброциты (тучные клетки), носители медиаторов воспаления имеют гематогенное происхождение, их клетки-предшественники пока остаются неизвестными. Полинуклеарные лейкоциты, появившиеся в очаге воспаления, никаким трансформациям не подвергаются и, выполнив свои сложные функции в очаге воспаления (фагоцитоз, выброс гидролитических ферментов), погибают.
Погибает также большинство перегруженных в процессе фагоцитоза макрофагов, не подвергающихся дальнейшим трансформациям. Иногда при пролиферации эпителиоидных и камбиальных эндотелиальных клеток возникают гигантские многоядерные клетки.
В фибробластах по ходу пролиферации наблюдается усиленный синтез белка, что подтверждается нарастающей пиронинофилией их цитоплазмы, указывающей на накопление в ней рибонуклеопротеидов, образующих матрицу для белка тропоколлагена - предшественника коллагена.
Фибробласты постепенно превращаются в зрелые клетки соединительной ткани - фиброциты.
На конечном этапе явлений пролиферации образуются продукты деятельности фибробластов - первоначально нежные аргирофильные, а позднее коллагеновые волокна, которые вместе с клетками отграничивают воспалительный очаг от здоровой ткани или разрастаются, постепенно его замещая.
«Патологическая анатомия», А.И.Струков
Популярные статьи раздела
Псориаз — одно из самых часто встречающихся хронических кожных заболеваний и одно из самых загадочных. Несмотря на большие успехи в изучении псориаза, причина его по-прежнему остается неизвестной. Частота заболевания псориазом в разных странах варьируется от 0,1 до 7%. В России им страдает около 2% населения. Долгое время считалось, что псориаз является одной из форм проказы, и лишь к концу XIX столетия была установлена его абсолютная самостоятельность. Псориаз сопровождается появлением на ней ярко-розовых высыпаний с обильным шелушением на их поверхности. Обычно очаги псориаза возникают на локтях и на коленях. На этих местах высыпания могут сохраняться даже тогда, когда в результате лечения они исчезают на других участках кожи. Помимо локтей и коленей в процесс очень часто вовлекается волосистая часть головы. При этом волосы не изменяются и не выпадают.
Суть псориаза состоит в том, что клетки кожи больного начинают созревать и, соответственно, отмирать гораздо быстрее, чем это происходит у здорового человека. Так, если нормальный цикл созревания клеток поверхностных участков кожи составляет от 24 до 28 дней, то при псориазе это время сокращается до 4-5 дней. Изменения в состоянии кожи обычно сопровождаются нарушением кальциевого обмена в организме. В частности, у больных псориазом отмечается снижение содержания витамина D. Провоцирующими моментами могут являться нервно-психические факторы (стресс), травмы кожи, применение некоторых медикаментов (чаще антибиотиков), злоупотребление алкоголем, инфекционные заболевания (вызванные стрептококком, вирусами) и др.
Изменения иммунной системы при псориазе выявлены как на клеточном, так и на гуморальном уровне и заключаются в изменении содержания иммуноглобулинов основных классов, циркулирующих иммунных комплексов, пула лимфоцитов в периферической крови, В- и Т-популяций и субпопуляций лимфоцитов, клеток-киллеров, фагоцитарной активности сегментоядерных лейкоцитов.
Считается, что первичные изменения при псориазе происходят на уровне клеток как дермального слоя, так и эпидермиса. Нарушения регуляции в клетках дермы вызывают избыточную пролиферацию в основном нормального эпидермиса. Гиперпролиферация кератиноцитов приводит к секреции цитокинов и эйкозаноидов, которые обостряют кожное воспаление. В очагах поражения эпидермиса клетки, презентирующие антиген, продуцируют интерлейкин-1 (ИЛ-1). Вероятно, ИЛ-1 идентичен фактору активации Т-лимфоцитов эпидермиса (ETAF), который продуцируется кератиноцитами и активирует лимфоциты тимуса. ИЛ-1 обусловливает хемотаксис Т-лимфоцитов и за счет стимулирования их миграции в эпидермис может отвечать за инфильтрацию эпидермиса этими клетками. Интерлейкины и интерфероны, продуцируемые Т-лимфоцитами, сами могут быть медиаторами в процессах гиперпролиферации кератиноцитов, а также медиаторами воспаления и таким образом способствуют поддержанию порочного круга, который определяет хронический характер псориаза. (7)
Различают два типа псориаза. Псориаз I типа связан с системой HLA-антигенов (главного комплекса гистосовместимости тканей). Среди больных псориазом этот тип выявляется у 65%, причем заболевание у них начинается в молодом возрасте (18-25 лет). Псориаз II типа не связан с системой HLA-антигенов и возникает в более старшем возрасте.
Главной целью лечения псориаза является достижение такого состояния, которое приемлемо для конкретного больного. Из-за хронического течения и непредсказуемой природы заболевания ясный прогноз дать нелегко. В большинстве случаев, однако, псориаз протекает в легкой форме, затрагивая ограниченные участки кожи. В тяжелых случаях болезнь затрагивает социальные аспекты, появляются проблемы в семейной жизни, на работе и при общении с окружающими.
Основными патологическими процессами при псориазе являются гиперплазия эпидермиса с нарушением дифференцировки эпителиоцитов и воспалительная реакция в дерме. В соответствии с этим все методы патогенетической терапии в настоящее время направлены на подавление пролиферации эпителиоцитов, нормализацию нарушений дифференцировки эпителиоцитов, устранение воспалительного процесса.
Существует более 700 разнообразных методов лечения псориаза, появление нового метода лечения или медикамента не означает, что этот метод или медикамент лучше, чем применявшиеся ранее для терапии псориаза. Результаты научных исследований последних лет показывают, что пусковыми моментами для возникновения псориатических высыпаний могут быть инфекционные заболевания (часто псориаз начинается после тяжелых простудных состояний — ангин, гриппа и т.д.), различные травмы, повреждения кожи, нервно-эмоциональные стрессы, резкие изменения климата, прием некоторых лекарственных препаратов. Доказана также наследственная предрасположенность к псориазу.
В последние годы установлено, что нарушения иммунитета, особенно его клеточного звена, являются ведущим механизмом в развитии псориаза, особенно псориаза I типа. Современные исследователи определяют псориаз как системную болезнь, в патогенезе которой важную роль играют иммунологические нарушения. В экстрактах псориатических чешуек обнаружены антигенные компоненты, отсутствующие в коже здоровых лиц, а в сыворотке крови выявлены аутоантитела к ним. Это дает основание рассматривать псориаз как болезнь, в патогенезе которой играет роль и аутоиммунный компонент.
В 1996 году были проведены сравнительные исследования иммунологических показателей периферической крови и биоптатов "псориатической" кожи больных. С помощью проточного цитофлюориметра он выявил снижение в крови абсолютного и относительного количества Т-лимфоцитов за счет преимущественного уменьшения субпопуляции Т-хелперов по сравнению с субпопуляцией Т-супрессоров, что проявилось в снижении иммунорегуляторного индекса (Т-хелперы/Т-супрессоры). Количество В-лимфоцитов в периферической крови не претерпевало достоверных изменений. При гистохимическом исследовании биоптатов "псориатической" кожи с помощью моноклональных антител установлено, что основным клеточным компонентом дермальных инфильтратов являются Т-лимфоциты, тогда как В-лимфоциты встречаются лишь в виде единичных клеток в отдельных гистологических препаратах. Большая часть Т-лимфоцитов, инфильтрирующих дерму, относится к субпопуляции Т-хелперных клеток. Эти наблюдения дают основание предположить, что наблюдаемый в периферической крови дефицит Т-лимфоцитов, особенно хелперной субпопуляции, связан с их выходом из кровяного русла в кожу. Наряду с Т-лимфоцитами в инфильтратах дермы обнаружены клетки моноцитарно-макрофагального ряда и клетки Лангерганса. Отмечен высокий уровень экспрессии клетками воспалительных инфильтратов HLA-DR-антигена II класса основного комплекса гистосовместимости. (8)
Отмечено также проникновение в эпидермис из дермы хелперной субпопуляции Т-лимфоцитов и моноцитарно-макрофагальных клеток. Выявлено также увеличение числа клеток Лангерганса и экспрессия HLA-DR-комплекса на части кератиноцитов, что говорит об изменении их иммунологического фенотипа.
2.4. Проблемы клеточной пролиферации в медицине.
По современным представлениям, это отражает способность HLA-DR-кератиноцитов активировать эпидермальные Т-лимфоциты, а также выделять цитокины, некоторые из которых обладают свойством вызывать гиперпролиферацию эпителиальных клеток.
Эпидермальная гиперпролиферация — это ключевое патологическое явление при псориазе, поэтому обнаружение ее пусковых механизмов является основополагающим моментом в изучении патогенеза и разработке методов терапии заболевания. В работе D. J. M. Leung et al (1995) было отмечено, что золотистый стафилококк и стрептококки секретируют большое количество экзотоксинов, играющих роль суперантигенов, способных связываться с белками главного комплекса гистосовместимости тканей на антигенпредставляющих клетках — кератиноцитах, Т-лимфоцитах и моноцитах. Эти суперантигены у больных псориазом могут опосредовать активацию HLA-DR на кератиноцитах, инфильтрирующих Т-лимфоцитах и моноцитах. Селективная экспансия популяций Т-клеток локально может приводить к выделению цитокинов, обусловливающих пролиферацию кератиноцитов. Также не исключено прямое воздействие суперантигенов на кератиноциты, которые экспрессируют цитокины с пролиферативной активностью.
Клеточная пролиферация
Клеточная пролиферация – увеличение числа клеток путем митоза, приводящее к росту ткани, в отличие от другого способа увеличения ее массы (например, отек). У нервных клеток пролиферация отсутствует.
Во взрослом организме продолжаются процессы развития, связанные с делением и специализацией клеток. Эти процессы могут быть как нормальными физиологическими, так и направленными на восстановление организма вследствие нарушения его целостности.
Значение пролиферации в медицине определяется способностью клеток разных тканей к делению, с делением клеток связан процесс заживления ран и восстановление тканей после хирургических операций.
Пролиферация клеток лежит в основе регенерации (восстановления) утраченных частей.
Митоз и его биологическое значение. Проблемы клеточной пролиферации в медицине 2
Проблема регенерации представляет интерес для медицины, для восстановительной хирургии. Различают физиологическую, репаративную и патологическую регенерацию.
Физиологическая – естественное восстановление клеток и тканей в онтогенезе. Например, смена эритроцитов, кожного эпителия.
Репаративная – восстановление после повреждения или гибели клеток и тканей.
Патологическая – разрастание тканей не идентичных здоровым тканям. Например, разрастание рубцовой ткани на месте ожога, хряща — на месте перелома, размножение клеток соединительной ткани — на месте мышечной ткани сердца, раковая опухоль.
В последнее десятилетие принято разделять клетки тканей животных по способности к делению на три группы:
1. Лабильные.
2. Стабильные.
3. Статические.
К лабильным относятся клетки, которые быстро и легко обновляются в процессе жизнедеятельности организма (клетки крови, эпителия, слизистой ЖКТ, эпидермиса и др.).
К стабильным относят клетки таких органов, как печень, поджелудочная железа, слюнные железы и др., которые обнаруживают ограниченную способность к размножению. Последняя, проявляется обычно при повреждении органа.
К статическим клеткам относят клетки поперечно-полосатой мышечной и нервной ткани, клетки которые, как считает большинство исследователей, не делятся.
Изучение физиологии клетки имеет важное значение для понимания онтогенетического уровня организации живого, механизмов саморегуляции клетки, обеспечивающих целостную функцию всего организма.
2.1.10. Механизмы развития пролиферации в очаге воспаления
Пролиферация является завершающей фазой развития воспаления, обес-печивающей репаративную регенерацию тканей на месте очага аль-
терации. Пролиферация развивается с самого начала воспаления наряду с яв-лениями альтерации и экссудации.
При репаративных процессах в очаге воспаления регенерация клеток и фиброплазия достигаются как активацией процессов пролиферации, так и ог-раничением апоптоза клеток. Размножение клеточных элементов начинается по периферии зоны воспаления, в то время как в центре очага могут еще про-грессировать явления альтерации и некроза. Полного развития пролиферация соединительнотканных и органоспецифических клеточных элементов дости-гает после «очистки» зоны повреждения от клеточного детрита и инфекци-онных возбудителей воспаления тканевыми макрофагами и нейтрофилами. В связи с этим следует отметить, что процессу пролиферации предшествует формирование нейтрофильного и моноцитарного барьеров, которые форми-руются по периферии зоны альтерации.
Восстановление и замещение поврежденных тканей начинается с выхода из сосудов молекул фибриногена и образования фибрина, который формиру-ет своеобразную сетку, каркас для последующего клеточного размножения. Уже по этому каркасу распределяются в очаге репарации быстро образую-щиеся фибробласты. Деление, рост и перемещение фибробластов возможны только после их связывания с фибрином или коллагеновыми волокнами. Эта связь обеспечивается особым белком - фибронектином. Размножение фиб-робластов начинается по периферии зоны воспаления, обеспечивая формиро-вание фибробластического барьера. Хемотаксис, активация и пролиферация фибробластов осуществляются под воздействием:
1. Факторов роста фибробластов.
2. Тромбоцитарного фактора роста.
3. Цитокинов - ФНО, ИЛ-1.
4. Кининов.
5. Тромбина.
6. Трансформирующего фактора роста b.
Сначала фибробласты не зрелые и не обладают достаточной синтетиче-ской активностью. Созреванию предшествует внутренняя структурно-функциональная перестройка фибробластов: гипертрофия ядра и ядрышка, гиперплазия ЭПС, повышение содержания ферментов, особенно щелочной фосфатазы, неспецифической эстеразы, b-глюкуронидазы. Только после пе-рестройки фибробласты начинают синтезировать коллаген, эластин, коллаге-нассоциированные белки и протеогликаны. Коллагеногенез стимулируется следующими биологически активными веществами - ФНО, ИЛ-1, ИЛ-4, фак-тором роста фибробластов, тромбоцитарным фактором роста.
Интенсивно размножающиеся фибробласты продуцируют кислые муко-полисахариды - основной компонент межклеточного вещества соединитель-ной ткани (гиалуроновую кислоту, хондроитинсерную кислоту, глюкозамин, галактозамин). При этом зона воспаления не только инкапсулируется, но и начинаются постепенная миграция клеточных и бесклеточных компонентов соединительной ткани от периферии к центру, формирование соединитель-нотканного остова на месте первичной и вторичной альтерации.
Наряду с фибробластами размножаются и другие тканевые и гематоген-ные клетки. При разрушении базальных мембран сосудов в зоне альтерации происходит миграция клеток эндотелия по градиенту ангиогенных факторов. Просвет новообразующегося капилляра формируется путем слияния внекле-точных пространств соседних эндотелиоцитов. Вокруг новообразующихся капилляров концентрируются тучные клетки, макрофаги, нейтрофилы, кото-рые освобождают биологически активные вещества, способствующие про-лиферации капилляров.
Важнейшими факторами, стимулирующими ангиогенез, являются:
1. Факторы роста фибробластов (основной и кислый).
2. Сосудистый эндотелиальный фактор роста.
3. Трансформирующие факторы роста .
4. Эпидермальный фактор роста.
Фибробласты вместе с вновь образованными сосудами создают грануля-ционную ткань. Это, по существу, молодая соединительная ткань, богатая клетками и тонкостенными капиллярами, петли которых выступают над по-верхностью ткани в виде гранул.
Основными функциями грануляционной ткани являются: защитная - пре-дотвращение влияния факторов окружающей среды на очаг воспаления и ре-паративная - заполнение дефекта и восстановление анатомической и функ-циональной полноценности поврежденных тканей.
Формирование грануляционной ткани не строго обязательно. Это зависит от величины и глубины повреждения. Грануляционная ткань обычно не раз-вивается при заживлении ушибленных кожных ранок или мелких поврежде-ний слизистой оболочки (Кузин М.И., Костюченок Б.М. и соавт., 1990). Гра-нуляционная ткань постепенно превращается в волокнистую ткань, называе-мую рубцом. В рубцовой ткани уменьшается количество сосудов, они запус-тевают, уменьшается количество макрофагов, тучных клеток, снижается ак-тивность фибробластов. Небольшая часть клеточных элементов, распола-гающаяся среди коллагеновых нитей, сохраняет активность. Предполагают, что сохранившие активность тканевые макрофаги принимают участие в рас-сасывании рубцовой ткани и обеспечивают формирование более мягких руб-цов.
Параллельно с созреванием грануляций происходит эпителизация раны. Она начинается в первые часы после повреждения, и уже в течение первых суток образуются 2-4 слоя клеток базального эпителия. Скорость эпителиза-ции обеспечивается следующими процессами: миграцией, делением и диф-ференцировкой клеток. Эпителизация небольших ран осуществляется, в ос-новном, за счет миграции клеток из базального слоя. Раны более крупные эпителизируются за счет миграции и митотического деления клеток базаль-ного слоя, а также дифференцировки регенерирующего эпидермиса. Новый эпителий образует границу между поврежденным и подлежащим слоем, он препятствует обезвоживанию тканей раны, уменьшению в ней электролитов и белков, а также предупреждает инвазию микроорганизмов.
В процессе пролиферации участвуют и органспецифические клеточные элементы органов и тканей. С точки зрения возможностей пролиферации ор-ганспецифических клеточных элементов все органы и ткани могут быть рас-классифицированы на три группы:
К первой группе могут быть отнесены органы и ткани, клеточные элемен-ты которых обладают активной или практически неограниченной пролифе-рацией, достаточной для полного восполнения дефекта структуры в зоне воспаления (эпителий кожи, слизистых оболочек дыхательных путей, слизи-стой желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы; гемопоэтическая ткань и др.).
Ко второй группе относятся ткани с ограниченными регенерационными способностями (сухожилия, хрящи, связки, костная ткань, периферические нервные волокна).
К третьей группе относятся те органы и ткани, где органоспецифические клеточные элементы не способны к пролиферации (сердечная мышца, клетки ЦНС). Основными факторами, регулирующими процессы пролиферации и дифференцировки клеток в очаге воспаления, являются:
1. Факторы роста, продуцируемые макрофагами, лимфоцитами, тромбо-цитами, фибробластами и другими клетками, стимулированными в зоне вос-паления. К ним относятся:
Факторы роста эпидермиса (стимулятор пролиферации и созрева-ния эпителия, стимулятор ангиогенеза);
Трансформирующий фактор роста- (стимулятор ангиогенеза);
Трансформирующий фактор роста- (хемоаттрактант фибробла-стов, стимулятор синтеза коллагена, фибронектина, ангиогенеза, ингибитор протеолиза);
Тромбоцитарный фактор роста (стимулятор миграции, пролифе-рации и синтеза белка в клетках-мишенях, обладает провоспалительным эф-фектом);
Фактор роста эндотелиоцитов;
Фактор роста фибробластов кислый и основной (стимуляторы пролиферации всех клеток сосудистой стенки);
Колониестимулирующие факторы (гранулоцитарный и макрофа-гальный стимуляторы дифференцировки, пролиферации и функциональной активности клеток гранулоцитарного и моноцитарного ряда) - цитокины (ФНО, ИЛ-1, ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-4, ИЛ-5, ИЛ-6, ИЛ-7) , продуцируемые Т- и В-лимфоцитами, мононуклеарами, тучными клетками, фибробластами, эндоте-лиоцитами, обеспечивают хемотаксис, фиброгенез, ингибируют апоптоз, стимулируют процессы пролиферации в очаге воспаления. Ингибиторами роста для некоторых клеток служат те же цитокины, которые стимулируют пролиферацию других - это ФНО, трансформирующий фактор роста и - интерферон (Зайчик А.Ш., Чурилов Л.П., 1999);
Фактор роста нервов (стимулятор пролиферации, роста, морфоге-неза симпатических нейронов, эпителиальных клеток). Ростовые факторы, взаимодействуя с рецепторами на клетках- мишенях, могут непосредственно стимулировать синтез ДНК в клетках или подготавливать внутриклеточные рецепторы и ферменты к митотической деятельности.
2. Пептид гена, родственного кальцитонину, стимулирует пролифе-рацию эндотелиальных клеток, а субстанция Р индуцирует выработку ФНО в мак-рофагах.
3. Простагландины группы Е потенцируют регенерацию путем усиления кровоснабжения.
4. Кейлоны и антикейлоны, продуцируемые различными клетками, дейст-вуя по принципу обратной связи, могут активировать и угнетать митотиче-ские процессы в очаге воспаления (Бала Ю.М., Лифшиц В.М., Сидельникова В.И., 1988).
5. Полиамины (путресцин, спермидин, спермин), обнаруживаемые во всех клетках млекопитающих, жизненно необходимы для роста и деления клеток.
Они обеспечивают стабилизацию плазматических мембран и суперспи-ральной структуры ДНК, защиту ДНК от действия нуклеаз, стимуляцию транскрипции, метилирование РНК и связывание ее с рибосомами, актива-цию ДНК-лигаз, эндонуклеаз, протеинкиназ и многие другие клеточные про-цессы. Усиленный синтез полиаминов, способствующих пролиферативным процессам, отмечается в очаге альтерации (Березов Т.Т., Федорончук Т.В., 1997).
6. Циклические нуклеотиды: цАМФ ингибирует, а цГМФ активирует про-цессы пролиферации.
Заживление раны.
Морфологически процесс заживления раны может протекать различно, в зависимости от анатомического субстрата поражения, степени инфицирован-ности, общего состояния организма, характера лечебных мероприятий (Ку-зин М.И., Костюченок Б.М. и соавт., 1990). Однако в любом случае течение раневого процесса отражает один из классических типов заживления:
1. Заживление первичным натяжением.
2. Заживление вторичным натяжением.
3. Заживление под струпом.
Заживление раны первичным натяжением. Такой тип заживления харак-теризуется сращением краев раны без видимой промежуточной ткани, путем соединительнотканной организации раневого канала. Заживление первичным натяжением является наиболее экономичным видом заживления. Для зажив-ления первичным натяжением необходимы следующие условия:
1. Небольшая зона повреждения.
2. Плотное соприкосновение краев раны.
3. Сохранение жизнеспособности краев раны.
4. Отсутствие очагов некроза и гематомы.
5. Асептичность раны.
Морфологическая картина заживления первичным натяжением проявля-ется умеренной гиперемией, отеком тканей в стенках раны, пролиферацией фибробластов и новообразованием капилляров путем эндотелизации каналов и щелей в сгущающемся фибрине (аутохтонный механизм) от одного края раны к противоположному. На 6-8-й день грануляционная ткань прочно со-единяет стенки раны, и в этот период прекращается эпителизация. В хирур-гической практике заживление первичным натяжением возможно в двух слу-чаях: при небольших размерах раны (края отстают не более 10 мм друг от друга), а также при хирургических вмешательствах, заканчивающихся нало-жением швов. Местные изменения в области раны выражены незначительно (отечность краев, гиперемия, инфильтрация, боль). К общим проявлениям относится повышение температуры тела, которая постепенно снижается к 3-м суткам после операции. Изменения морфологического состава крови вы-ражены незначительно или отсутствуют. Иногда отмечаются нейтрофильный лейкоцитоз и увеличение СОЭ до 20 мм/ч. На 5-6-е сутки эти показатели обычно нормализуются.
Заживление раны вторичным натяжением происходит при обширных по-вреждениях тканей, при наличии в ране нежизнеспособных тканей, гематомы и при развитии инфекции в ране. Любой из этих факторов ведет к заживле-нию вторичным натяжением. При различных вариантах течения заживления вторичным натяжением речь идет о заживлении гнойной раны, то есть о за-живлении через нагноение и гранулирование. На 5-6-е сутки после альтера-ции, после отторжения некротизированных клеток в ране появляются ост-ровки грануляций, которые, постепенно разрастаясь, заполняют всю полость раны. Изменения характера грануляций всегда объективно отражают ослож-нения заживления, которые могут наступить под влиянием местных и общих факторов. Реорганизация рубца проявляется активной эпителиизацией раны. Эпителий нарастает на поверхность грануляций в виде голубовато-белой каймы очень медленно. Помимо эпителизации заживлению способствует фе-номен раневой контракции - равномерного концентрического сокращения краев и стенок раны. Этот феномен объясняется появлением в грануляцион-ной ткани в период регенерации фибробластов, обладающих способностью к сокращению.
Заживление раны под струпом характерно для незначительных повреж-дений (ссадины, царапины, небольшие по площади ожоги 1-й и 2-й степени). Раневой процесс начинается свертыванием излившейся крови или только лимфы, которая подсыхает с образованием струпа. Под ним происходит бы-страя регенерация эпидермиса, и струп затем отторгается. Весь процесс длится 3-7 дней. Если заживление под струпом происходит без осложнений, то рана заживает первичным натяжением; если под струпом начинается на-гноение, то заживление идет по типу вторичного натяжения. В ряде случаев может развиться вялотекущее флегмонозное поражение жировой клетчатки, окружающей рану. В такой ситуации необходимы хирургическая обработка раны и удаление струпа (Кузин М.И., Костюченок Б.М. и соавт., 1990).
Клеточная пролиферация - увеличение числа клеток путем митоза,
приводящее к росту ткани, в отличие от другого способа увеличения ее
массы (например, отек). У нервных клеток пролиферация отсутствует.
Во взрослом организме продолжаются процессы развития, связанные
с делением и специализацией клеток. Эти процессы могут быть как нор-
мальными физиологическими, так и направленными на восстановление ор-
ганизма вследствие нарушения его целостности.
Значение пролиферации в медицине определяется способностью кле-
ток разных тканей к делению. С делением клеток связан процесс заживле-
ния ран и восстановление тканей после хирургических операций.
Пролиферация клеток лежит в основе регенерации (восстановления)
утраченных частей. Проблема регенерации представляет интерес для ме-
дицины, для восстановительной хирургии. Различают физиологическую,
репаративную и патологическую регенерацию.
Физиологическая - естественное восстановление клеток и тканей в
онтогенезе. Например, смена эритроцитов, клеток кожного эпителия.
Репаративная - восстановление после повреждения или гибели кле-
ток и тканей.
Патологическая - разрастание тканей не идентичных здоровым тка-
ням. Например, разрастание рубцовой ткани на месте ожога, хряща – на
месте перелома, размножение клеток соединительной ткани на месте мы-
шечной ткани сердца, раковая опухоль.
В последнее время принято разделять клетки тканей животных по спо-
собности к делению на 3 группы: лабильные, стабильные и статические.
К лабильным относятся клетки, которые быстро и легко обновляются
в процессе жизнедеятельности организма (клетки крови, эпителия, слизи-
стой ЖКТ, эпидермиса и др.).
К стабильным относятся клетки таких органов как печень, поджелу-
дочная железа, слюнные железы и др., которые обнаруживают ограничен-
ную способность к делению.
К статическим относятся клетки миокарда и нервной ткани, кото-
рые, как считает большинство исследователей, не делятся.
Изучение физиологии клетки имеет важное значение для понимания он-
тогенетического уровня организации живого и механизмов саморегуляции
клетки, обеспечивающих целостное функционирование всего организма.
Глава 6
ГЕНЕТИКА КАК НАУКА. ЗАКОНОМЕРНОСТИ
НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ
6.1 Предмет, задачи и методы генетики
Наследственность и изменчивость являются фундаментальными свой-
ствами живого, т. к. характерны для живых существ любого уровня орга-
низации. Наука, изучающая закономерности наследственности и изменчи-
вости, называется генетикой.
Генетика как наука изучает наследственность и наследственную из-
менчивость, а именно, она имеет дело со следующими проблемами :
1) хранение генетической информации;
2) передача генетической информации;
3) реализация генетической информации (использование ее в конкрет-
ных признаках развивающегося организма под влиянием внешней среды);
4) изменение генетической информации (типы и причины изменений,
механизмы).
Первый этап развития генетики - 1900–1912 гг. С 1900 г. - переот-
крытие законов Г. Менделя учеными Х. Де Фризом, К. Корренсом, Э. Чер-
маком. Признание законов Г. Менделя.
Второй этап 1912–1925 гг. - создание хромосомной теории Т. Мор-
гана. Третий этап 1925–1940 гг. - открытие искусственного мутагенеза и
генетических процессов эволюции.
Четвертый этап 1940–1953 гг. - исследования по генному контролю
физиологических и биохимических процессов.
Пятый этап с 1953 г. и по настоящее время - развитие молекулярной
биологии.
Отдельные сведения по наследованию признаков были известны
очень давно, однако научные основы передачи признаков впервые были
изложены Г. Менделем в 1865 г. в работе: «Опыты над растительными
гибридами». Это были передовые мысли, но современники не придали
значение его открытию. Понятия «ген» в то время еще не было и Г. Мен-
дель говорил о «наследственных задатках», содержащихся в половых клет-
ках, но их природа была неизвестна.
В 1900 г. независимо друг от друга Х. Де Фриз, Э. Чермак и К. Кор-
ренс заново открыли законы Г. Менделя. Этот год и считается годом рож-
дения генетики как науки. В 1902 г. Т. Бовери, Э. Вильсон и Д. Сеттон сде-
лали предположение о связи наследственных факторов с хромосомами.
В 1906 г. У. Бетсон ввел термин «генетика», а в 1909 г. В. Иогансен -
«ген». В 1911 г. Т. Морган и сотрудники сформулировали основные поло-
жения хромосомной теории наследственности. Они доказали, что гены
расположены в определенных локусах хромосом в линейном порядке, по-
ние определенного признака.
Основные методы генетики: гибридологический, цитологический и
математический. Генетика активно использует и методы других смежных
наук: химии, биохимии, иммунологии, физики, микробиологии и др.
С начала 60-х гг. появились новые взгляды на значение для старения и продолжительности жизни закономерностей клеточной пролиферации. На основании подсчета числа делений фибробластов, высеваемых в культуру ткани от эмбриона человека и от людей в возрасте 20 лет и выше, было сделано заключение о пределе клеточных делений (лимит Хейфлика), которому соответствует видовая длительность жизни. Показано, что фибробласты мыши способны удваивать свою численность 14-28 раз, цыпленка -15-35, человека-40-60, черепахи-72-114 раз. Проверка результатов, о которых идет речь, выявила, что представление об ограниченности числа клеточных делений в индивидуальном развитии является неточным.
В опухолях атипичные клетки делятся митотическим способом. В результате деления образуются идентичные измененной клетки. Деление происходит многократно. В итоге опухоль быстро растет.
Пролиферация (от лат. proles - отпрыск, потомство и fero - несу) - разрастание ткани организма путём размножения клеток. Механизм пролиферации отличается от других механизмов изменения объёма клетки (клеток), например, отёка или апоптоза. Термин в медицине впервые ввел немецкий ученый Вирхов для обозначения новообразования клеток путем их размножения делением. Регулировать интенсивность пролиферации можно стимуляторами и ингибиторами, которые могут вырабатываться и вдали от реагирующих клеток (например, гормонами), и внутри них. Непрерывно пролиферация происходит в раннем эмбриогенезе и по мере дифференцировки периоды между делениями удлиняются. Некоторые клетки, например нервные, не способны к пролиферации
Пролиферация - компонент воспалительного процесса и завершающая его стадия - характеризуется увеличением числа стромальных и, как правило, паренхиматозных клеток, а также образованием межклеточного вещества в очаге воспаления. Эти процессы направлены на регенерацию альтерированных и/или замещение разрушенных тканевых элементов. Существенное значение на этой стадии воспаления имеют различные БАВ, в особенности стимулирующие пролиферацию клеток (митогены).
Пролиферативные процессы при остром воспалении начинаются вскоре после воздействия флогогенного фактора на ткань и более выражены по периферии зоны воспаления. Одним из условий оптимального течения пролиферации является затухание процессов альтерации и экссудации.
Формы и степень пролиферации органоспецифических клеток различны и определяются характером клеточных популяций.
У части органов и тканей (например, печени, кожи, ЖКТ, дыхательных путей) клетки обладают высокой пролиферативной способностью, достаточной для ликвидации дефекта структур в очаге воспаления.
У других органов и тканей эта способность весьма ограничена (например, у тканей сухожилий, хрящей, связок, почек и др.).
У ряда органов и тканей паренхиматозные клетки практически не обладают пролиферативной активностью (например, миоциты сердечной мышцы, нейроны). В связи с этим при завершении воспалительного процесса в тканях миокарда и нервной системы на месте очага воспаления пролифе-рируют клетки стромы, в основном фибробласты, которые образуют и неклеточные структуры. В результате этого формируется соединительнотканный рубец. Вместе с тем известно, что паренхиматозные клетки указанных тканей обладают высокой способностью к гипертрофии и гиперплазии субклеточных структур.
Активация пролиферативных процессов коррелирует с образованием БАВ, обладающих антивоспалительным эффектом (своеобразных противовоспалительных медиаторов). К числу наиболее действенных среди них относятся:
Ингибиторы гидролаз, в частности протеаз (например, антитрипсина), р-микроглобулина, плазмина или факторов комплемента;
Антиоксиданты (например, церулоплазмин, гаптоглобин, пероксидазы, СОД);
Полиамины (например, путресцин, спермин, кадаверин);
Глюкокортикоиды;
Гепарин (подавляющий адгезию и агрегацию лейкоцитов, активность кининов, биогенных аминов, факторов комплемента).
Замещение погибших и повреждённых при воспалении тканевых элементов отмечается после деструкции и элиминации их (этот процесс получил название раневого очищения).
Таким образом, используя метод тимидиновой радиоавтографии, можно получить такие важные количественные характеристики репродукции и дифференцировки клеток в исследуемой ткани, как: а) скорость выхода клеток в дифференцировку, продолжительность их существования в дифференцированном состоянии и локализация закончивших свой жизненный цикл клеток; б) локализация, скорость размножения и относительное количество размножающихся клеток. Совокупность этих количественных показателей позволяет объективно охарактеризовать кинетику клеточных популяций исследуемых тканей и проследить ее изменение в гистогенезе, в патологических и экспериментальных условиях и, наконец, выявить особенности кинетики клеточных популяций в функционально-аналогичных тканях у разных групп многоклеточных животных.
На основе метода тимидиновой радиоавтографии возникло целое направление исследований закономерностей системной организации клеточных популяций, представляющее собой новый этап в анализе тканей, в жизнедеятельности которых совмещаются репродукция и дифференциация клеток.
Для оценки пролиферативной активности (интенсивность деления клеток) ткани необходимо определить митотический индекс. Митотический индекс чаще всего определяется соотношением числа клеток, находящихся в митозе, к общему числу учтенных клеток исследуемой ткани. Кроме того, производится подсчет клеток, находящихся на разных стадиях фаз митоза, что позволяет определить относительную длительность различных фаз митоза к проценту от общего количества клеток, вступивших в митоз. Подсчет клеток на разных фазах митотического цикла проводят в нескольких полях зрения, при этом препарат необходимо передвигать последовательно через одно поле в сторону и затем снизу вверх и т.д., чтобы избежать просмотра одного и того же поля дважды. Данные по подсчету клеток по полям зрения заносятся в таблицу по каждой стадии митоза, а затем суммируются. В связи с тем, что взятие биологического материала (биопсии) различных тканей человека практически не реально, предлагаем провести данную лабораторную работу по исследованию пролиферативной активности на примере корневой меристемы проростков однолетних растений (лук, пшеница, подсолнечник и т.д.)
Семена растений предварительно замачивают в воде на 12 ч, затем проращивают на смоченной фильтровальной бумаге в чашках Петри в течение 24 ч. Кончики проросших корешков фиксируют в ацетаталкогольном растворе (3 части спирта: 1 часть уксусной кислоты) от 2 до 24 ч и окрашивают ацетоорсеином. Затем готовят временные давленные препараты.
Оценивать пролиферативной активности раковых клеток необходимо не только для биологической характеристики опухолей, но и для селективного лечения и определения прогноза. Пролиферативная активность опухолевых клеток рака изучается иммуногистохимческим окрашиванием с помощью моноклональных антител Ki-67 и PCNA. Антиген Кi-67 экспрессирует во всех фазах (G1, S, G2 и M) клеточного цикла, кроме G0, а PCNA –в G1, S и G2 фазах. Индекс пролиферативной активности дифференцированных форм рака щитовидной железы значительно ниже, чем при раках других органов, таких как молочная железа, легкие, желудок и прямая кишка