2 курс / Гистология / Основы_гистологии_УЧЕБНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ_ПОСОБИЕ_1

углубляется и в конце концов разделяет материнскую клетку па две клетки. Это явление называется цитотомией.

Наряду с описанным нормальным митозом могут наблюдаться атипичные и патологические митозы. При них может иметь место неравномерное распределение генетического материала между дочерними клетками — анэуплоидия. Могут наблюдаться также аномалии хромосом — хромосомные аберрации, часто возникающие после рентгеновского облучения. Патологические митозы характерны для опухолевых клеток.

ЭНДОМИТОЗ — это вариант митоза, когда редупликация хромосом не заканчивается образованием двух клеток. Есть несколько вариантов эн-домитоза, отражающих степень "продвинутое™" митоза: 1. ПОЛИТЕНИЯ — явление, при котором в результате редупликации ДНК происходит увеличение размеров хромосом во много раз. Имеет место у беспозвоночных животных.

2.ПОЛИПЛОИДИЯ — увеличение количества хромосом, обычно кратное двум. В полиплоидных клетках в последующем может происходить разделение (сегрегация) геномов, и такие клетки распадаются на несколько клеток с диплоидным набором хромосом. Эти изменения некоторые исследователи рассматривают как проявление амитоза.

3.Образование ДВУЯДЕРНЫХ И МНОГОЯДЕРНЫХ КЛЕТОК. Они возникают тогда, когда ядро делится, но цитотомия не происходит. Многоядерные клетки в последующем могут путем цитотомии разделиться с образованием одноядерных (вариант амитоза).

https://t.me/medicina_free

Эидомитоз в конечном счете приводит к увеличению размеров клетки и ее функциональных возможностей, поэтому его можно рассматривать как механизм приспособления или адаптации клетки к изменяющимся условиям внешней среды.

АМИТОЗ, или прямое деление клетки. В последнее время большинство исследователей отрицают его существование и значение для организма. Поэтому во многих руководствах амитоз вообще не рассматривается как способ репродукции клеток.

Амитоз — деление клетки без изменений со стороны хромосомного аппарата. Он проходит путем простой перетяжки ядра и цитоплазмы без выявления хромосом и образования веретена деления. Одной из форм амитоза является сегрегация геномов — множественная перешнуровка полиплоидного ядра с образованием мелких дочерних ядер с обычным генотипом.

Те исследователи, которые допускают существование амитоза, различают реактивный амитоз (ответная реакция на внешние факторы), патологический амитоз (в условиях патологии), регенераторный амитоз (при регенерации поперечно-полосатой мышечной ткани), дегенеративный амитоз (в стареющих клетках).

МЕЙОЗ. Это деление половых клеток, вариант митоза. При помощи мейоза образуются клетки с гаплоидным набором хромосом.

Мейоз состоит из двух последовательных митотических делений: МЕЙОЗ I и МЕЙОЗ И.

Мейоз I называют редукционным делением, т.к. в нем происходит редукция, уменьшение хромосомного набора в два раза. Мейоз I имеет сложную профазу, состоящую из 5 периодов, или фаз:

—ЛЕПТОТЕНА — хромосомы приобретают вид длинных тонких нитей;

—ЗИГОТЕНА — в ней происходит конъюгация гомологичных хромосом;

—ПАХИТЕНА — в эту фазу хромосомы укорачиваются и утолщаются;

—ДИПЛОНЕМА — характеризуется расщеплением хромосом на две половинки — хроматиды. Образуются тетрады, состоящие из четырех хроматид; — ДИАКИНЕЗ — хромосомы сильно укорачиваются в результате спи рализации и отходят друг от друга.

Дальнейшие фазы мейоза I (метафаза, анафаза, телофаза) такие же. как в митозе, но к полюсам отходят не хроматиды, а целые хромосомы. Это и приводит к редукции хромосомного набора.

В мейозе II к полюсам отходят хроматиды, как в митозе. Подробнее о мейозе — в разделе "Эмбриология", см. рис. 5.5.

ЯДЕРНО-ЦИТОПЛАЗМАТИЧЕСКОЕ ОТНОШЕНИЕ

КАК ПОКАЗАТЕЛЬ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО

СОСТОЯНИЯ КЛЕТКИ

Отношение площади или объема ядра к площади или объему цитоплазмы называется ядерноцитоплазматическим отношением (ЯЦО). Ядер-но-цитоплазматическое отношение показывает, в каком состоянии находится клетка. Если это отношение равно или больше 1, это значит, что в

https://t.me/medicina_free

клетке большое ядро и мало цитоплазмы. Такое отношение могут иметь стволовые клетки, малые лимфоциты, стареющие клетки. Эти клетки функционально неактивны, однако обладают способностью делиться, например, стволовые клетки. Наоборот, клетки, у которых ЯЦО меньше 1, имеют большой объем цитоплазмы и, следовательно, большое количество органелл. Они высокодифференцированы и способны активно функционировать.

МИТОТИЧЕСКИЙ ЦИКЛ. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ КЛЕТКИ

Митотическнй цикл — это время от одного до второго деления клетки. Его подразделяют на собственно митоз и интерфазу. В свою очередь, интерфаза делится на 3 периода (рис. 4.9, 1):

https://t.me/medicina_free

1.G,-период. В нем активируются обменные процессы, необходимые для синтеза ДНК. Характеризуется ростом клеток, синтезом белка и РНК. Клетка восстанавливает нужный объем органелл и достигает обычных размеров. Синтезируются также специальные белки-активаторы S-

периода.

2.S-период — период синтеза, удвоения ДНК в ядре, хромосомы полностью реплицируются. Одновременно удваиваются центриоли.

3.С2-период — синтез и-РНК, р-РНК, белков тубулинов, из которых синтезируется веретено деления. Полностью созревают дочерние центриоли. Запасается энергия. Затем наступает М- период, или собственно митоз.

ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ — это время от одного деления до второго или до смерти клетки. Есть три основных вида тканевых клеток, различающихся по жизненному циклу (рис. 4.9):

1. Стволовые клетки. Эти клетки способны к постоянному делению митозом. За счет них поддерживается тканевой гомеостаз. Жизненный цикл таких клеток будет составлять время от одного деления до второго, т.е. совпадает с митотическим циклом. Несмотря на неограниченные спо-собности к делению и дифференпировке, стволовые клетки делятся очень редко и после завершения митоза пребывают в продленном С,-нериодс (иногда его называют Go-периодом). После деления стволовые клетки превращаются в полустволовые клетки, которые, наоборот, интенсивно делятся, восполняя клеточные потери. 2. Дифференцированные клетки.

а) Необратимые постмитотические клетки. Такие клетки делятся митозом только в эмбриональном периоде, а затем после достижения популяцией необходимого объема полностью теряют способность к делению. Примером таких клеток являются нейроны, сердечные мышечные клетки. Жизненный цикл этих клеток состоит из следующих периодов: митотичес-кий

цикл + детерминация (или определение пути дифференцировки) + диф-ференцировка (появление специфических черт строения клетки для выполнения специфической функции) + специализация ("обучение" функции, заключительные этапы дифференцировки) + период активного функционирования + старение + смерть клетки.

б) Обратимые постмитотические клетки. Эти клетки (например, клетки печени) характеризуются тем, что могут выходить из митотического цикла и переходить в состояние G0, или покоя. При этом они имеют возможность для двух путей своего развития: или возвратиться в митотический цикл и делиться, или необратимо дифференцироваться и приступить к функции. Такие клетки являются резервом ткани.

ТИПЫ КЛЕТОЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ (СООБЩЕСТВ).

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ГОМЕОСТАЗА В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ КЛЕТОЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

В многоклеточном организме численность любой клеточной популяции жестко регулируется. Механизмы тканевого гомеостаза сложны и многогранны. На их полюсах находятся митоз и аноптоз (запрограммированная клеточная гибель, см. ниже).

Как отмечалось, существует три вида соматических клеток в зависимости от их жизненного цикла: стволовые; постмитотически обратимые; постмитотически необратимые. Из сочетания этих клеточных типов формируются клеточные популяции (например, ткани). По соотношению в кле-

https://t.me/medicina_free

точных популяциях клеток с различными клеточными циклами французский ученый К. Лсблоп разделил все клеточные системы (ткани и органы) па три большие группы.

1. Статические (стационарные) клеточные популяции. К этой группе он отнес такие клеточные популяции, в которых в зрелом состоянии имеются только дифференцированные клетки и полностью отсутствуют стволовые клетки. К таким клеточным популяциям относятся нервная и сердечная

мышечная ткани. В них клетки в процессе дифференцировки необратимо к'ряют способность к делению, и общее число клеток не может увеличиваться. Напротив, с течением времени определенная часть клеток погибает путем амонтоза, а при старении организма этот процесс усиливается.

2. Растущие (увеличивающиеся в размерах) клеточные популяции. К :>той группе относятся клеточные популяции с очень низким в норме темпом пролиферативных процессов. Одновременно и потеря клеток очень низка. Такие популяции содержат: 1) очень незначительное количество стволовых клеток (по мнению некоторых авторов, они вообще отсутствуют); 2) дифференцированные клетки; 3) покоящиеся клетки.

Примером такого типа популяций может служить паренхима печени, почек, щитовидной железы. В эмбриогенезе популяция гепатоцитов размножается с большой скоростью, в начале постнаталыгого развития число активно размножающихся гепатоцитов снижается, а продолжительность митотического цикла возрастает. У взрослых животных количество их падает до очень незначительных величин. Вместе с тем, при определенных ситуациях (удаление части органа) покоящиеся клетки быстро возвращаются в митотический цикл и, размножаясь, восстанавливают численность клеточной популяции.

3. Обновляющиеся популяции клеток. В этих популяциях достаточно интенсивное воспроизводство клеток уравновешивается такой же интенсивной их потерей за счет апоптоза. Такие популяции состоят из: 1) относительно небольшой фракции стволовых клеток, которые, делясь и дифференцируясь в зрелые клетки, поддерживают численность клеточной популяции. Эти клетки большую часть своего жизненного цикла проводят в состоянии продленного С,- периода. 2) постмитотически необратимых клеток, выполняющих основные функции популяции.

В зависимости от типа клеточной популяции различны и механизмы поддержания ее гомеостаза.

1.В статических клеточных популяциях регуляторные механизмы направлены на регуляцию апоптоза.

2.В растущих клеточных популяциях регуляторные механизмы могут быть направлены на:

1) изменение процесса входа или выхода клеток в(из) состояние(я) покоя; 3) изменение длительности митотического цикла клеток; 2) изменение скорости дифференцировки клеток; 4) изменение интенсивности апоптоза клеток.

3. В обновляющихся клеточных популяциях регуляция может быть приложена к: 1) выходу или входу стволовой клетки из(в) продленного(ый) Go-период; 2) изменению длительности митотического цикла стволовых клеток; 3) изменению интенсивности апоптотической гибели клеток, которая в нормальных условиях достаточно высока.

https://t.me/medicina_free

В последнем случае численность клеточной популяции будет зависеть от соотношения митотической активности и апоптотической гибели клеток: а) при уравновешивании их популяция находится в стационарном состоянии; б) при преобладании пролиферативных процессов отмечается прирост клеток, гипертрофия ткани, адаптация к вредным факторам; в) при преобладании апоптотической гибели наблюдается убыль клеточной популяции, что может иметь место при возвращении ткани после гипертрофии к исходному состоянию, атрофии ткани (малокровие, язвы и т.д.).

ОБЩИЕ ЧЕРТЫ ПОКОЯЩИХСЯ КЛЕТОК (G0-W1ETOK)

В покоящихся клетках существует ряд механизмов, поддерживающих макромолекулы в состоянии равновесия, необходимого для жизнедеятельности, и предотвращающих их гибель в неблагоприятных условиях. Благодаря этому покоящиеся клетки могут пребывать в состоянии покоя неограниченно долго, при этом в определенной мере выполняя некоторые специфические функции (в первую очередь это относится к клеткам, вышедшим в состояние покоя после С2- периода). В состоянии покоя может происходить репарация поврежденной ДНК.

Для покоящихся клеток характерны следующие признаки:

1.По размерам они меньше пролиферирующих клеток.

2.В них более, чем в делящихся клетках, конденсирован хроматин.

3.В этих клетках низкий уровень синтеза ДНК.

4.Снижено содержание РНК при одновременном повышении процессов ее синтеза и распада.

5.Снижена проницаемость цитолеммы.

6.Снижена интенсивность метаболизма и дыхательная активность.

ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЕ, МЕЖКЛЕТОЧНЫЕ

И ОРГАНИЗМЕННЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ

ДЕЛЕНИЯ КЛЕТОК.

ВЛИЯНИЕ РАДИАЦИИ НА ДЕЛЕНИЕ КЛЕТОК

Регуляция деления клеток осуществляется на разных уровнях.

1. ВНУТРИКЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ.

а) ГЕНОМНО-ЯДЕРНЫЙ УРОВЕНЬ. Осуществляется путем действия генов, ответственных за митоз. В клеточном геноме имеются "ранние" и "поздние" гены пролиферативного ответа. "Ранними" генами являются гены fos и туе, "поздними" — ras, myb-гены. Продуцируемые этими генами белки стимулируют вступление клетки в митоз и увеличивают его скорость.

б) Цитоплазма может влиять на ядро с помощью различных растворимых факторов, так называемых триггерных белков, которые подавляют или активируют митоз.

в) Компоненты цитолеммы (белки и гликопротеины) клетки могут оказывать регулирующее влияние на ее митотическую активность. Очевидно, они участвуют в таком феномене, как

https://t.me/medicina_free

контактное торможение размножения, но могут выступать в роли самостоятельного регуляторного механизма.

2. МЕЖКЛЕТОЧНЫЙ УРОВЕНЬ регуляции митоза:

а) Эффект контактного торможения размножения. Заключается в том, что при тесном контакте мембран двух клеток их деление подавляется. Это влияние опосредуется через плазмолемму, цитоскелет и передается на ядро. Эффект контактного торможения размножения объясняет, почему в культуре ткани клетки растут только в виде монослоя. Раковые же клетки не обладают этим эффектом, они растут беспорядочно, нарушая монослой. Аналогичным образом они ведут себя in vivo.

б) Кейлонная регуляция. Кейлоны — вещества белковой природы. Они вырабатываются дифференцированными клетками, но способны действовать на стволовые клетки, подавляя их митоз. Кроме кейлонов, клетки выделяют еще специфические факторы роста, индукторы, которые стимулируют митоз. За счет кейлонов и индукторов регулируется постоянство клеточного состава тканей.

3. На ОРГАНИЗМЕННОМ УРОВНЕ регуляция деления идет за счет нервной, эндокринной, иммунной систем. Нервная система может как подавлять, так и стимулировать деление клеток в тканях-мишенях. Клетками эндокринной и иммунной системы вырабатывается большое количество ростовых факторов, которые стимулируют клеточное деление: эпидер-мальный,

тромбоцитарный факторы роста, фактор роста нервов, фибробластов, инсулиноподобные факторы и др. Некоторые гормоны стимулируют, другие — подавляют размножение клеток. К гормонам-стимуляторам митотической активности клеток относят гормон роста, инсулин, тиреоидные гормоны и др. Подавляют размножение клеток глюкокор-тикоиды (гормоны коры надпочечников). Один и тот же гормон может оказывать на клетки разных органов различное влияние. Например, половые гормоны стимулируют деление клеток в половых органах, но подавляют его в зонах роста костей. Глюкокортикоиды подавляют деление клеток в большинстве органов, но могут стимулировать его в печени.

Митоз является достаточно чувствительным к действию вредных внешних факторов процессом. Он может подавляться действием различных химических веществ, в том числе и лекарственных препаратов. Вещества, деполимеризующие микротрубочки веретена деления (например, колхицин), останавливают митоз в метафазе. Это используется для получения препаратов так называемых метафазных хромосом, которые наиболее удобны для изучения их строения. Эти же вещества используются для лечения опухолей. Радиация оказывает повреждающее влияние на митоз. Мито-тические хромосомы изменяют форму, возникают их разрывы, иногда с последующим неправильным соединением фрагментов. Порой отдельные хромосомы исчезают вообще. Наблюдаются аномалии веретена деления. Оно может иметь не два, а три полюса. В некоторых случаях хромосомы делятся, а деления ядра не происходит. В результате возникают большие ядра с полиплоидным набором хромосом. Если поражение радиацией сильное, то клетка теряет способность к делению.

МЕХАНИЗМЫ КЛЕТОЧНОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ

Способность клетки или ткани восстанавливать утраченные части называется регенерацией. В зависимости от уровня ее реализации регенерация подразделяется на внутриклеточную регенерацию и регенерацию на клеточном уровне. Внутриклеточная регенерация —

https://t.me/medicina_free

восстановление старых, разрушившихся органелл клетки, например, митохондрий, а также поврежденных частей клетки.

В зависимости от назначения регенераторного процесса регенерация подразделяется на

физиологическую и репаративную (посттравматическую) регенерацию. Физиологическая регенерация — это восстановление старых, подлежащих замене компонентов клетки или целых клеток. Репаративная регенерация — восстановление клеток после повреждения. После повреждения наряду с регенераторным процессом, как правило, происходят и компенсаторные, адаптивные изменения в клетке, направленные на уменьшение последствий возможного повторного повреждения. Если в результате количество органелл увеличивается, то это явление называется гиперплазией органелл. Если количество органелл остается тем же, но увеличиваются их размеры, то это явление называется гипертрофией органелл. Может наблюдаться сочетание гипертрофии и гиперплазии органелл. В результате указанных изменений клетка увеличивается в размерах (гипертрофия клетки) и становится менее чувствительной к действию вредных факторов.

Клеточная регенерация — это регенерация ткани за счет увеличения числа клеток путем митоза. Подробнее о регенерации — в общей гистологии.

РЕАКТИВНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ КЛЕТОК.

ПОНЯТИЕ О ГИПЕРПЛАЗИИ И ГИПЕРТРОФИИ КЛЕТОК.

СМЕРТЬ КЛЕТОК. НЕКРОЗ

Реактивные изменения клеток — изменения структуры и функции клеток под воздействием внешних факторов. Если внешний фактор не вызы-иает гибели клеток, то в клетках происходят компенсаторные изменения, направленные на уменьшение последствий вредного воздействия внешнего фактора. Эти изменения могут быть следующими:

1.Внешний фактор активирует деление клеток. При этом клеток становится больше, и в результате распределения фактора на большее количество клеток они легче переносят его воздействие.

2.Внешний фактор воздействует на клетку, которая не может делиться. При этом в клетке активируется синтез белка, органелл, происходит их гиперплазия и гипертрофия. В результате клетка увеличивается в размерах и становится менее чувствительной к действию фактора. В первом случае мы имеем дело с гиперплазией клеток, во втором — с их гипертрофией.

3.Внешний фактор может привести к образованию полиплоидных и двуядерных клеток. Такие клетки больше по размерам, функционально более активны и менее чувствительны к повреждающему фактору.

4.Внешний фактор может вызвать усиление метаболизма и функциональной активности клеток. Это один из вариантов реакции клеток на внешний раздражитель. Может происходить увеличение клеточной поверхности и усложнение ее формы, что в определенной степени ведет к снижению интенсивности внешнего воздействия на единицу площади клетки. Как проявление реакции на внешние стимулы может активироваться фагоцитоз клеток, особенно тех, у которых он является основной функцией. Может возрастать двигательная активность клеток. Мышечные

https://t.me/medicina_free

клетки на стимуляцию ответят сокращением, нервные — нервным импульсом, секреторные — усилением выработки и выделения секрета и т.д.

5.Любые достаточно сильные внешние воздействия вызывают в клетках стрессорные реакции, протекающие стереотипно. При этом происходит активация определенных генов, обеспечивающих синтез специальных защитных белков при одновременной блокаде других синтетических процессов. Эти защитные белки названы белками теплового шока (БТШ), поскольку первоначально были обнаружены в клетках при воздействии на них высокой температуры. БТШ носят универсальный характер, обладают собственной повышенной устойчивостью и одновременно предотвращают повреждение (агрегацию, коагуляцию) других клеточных белков, способствуют расщеплению возникших патологических белковых конгломератов.

6.При воздействии на клетку запредельных факторов она подвергается разрушению — некрозу. Обычно некроз захватывает целые группы клеток. Морфологические изменения при этом касаются и ядра, и цитоплазмы. В ядре могут происходить такие изменения. Под действием активированного лизосомалыгаго фермента ДНКазы ядерная ДНК расщепляется на фрагменты различной длины, что ведет к изменению расположения хроматина: он скапливается в виде крупных глыбок под кариолеммой. В дальнейшем с ядром могут происходить следующие изменения: — КАРИОПИКНОЗ — сморщивание ядра, уменьшение его в размерах до полного исчезновения;

—КАРИОЛИЗИС — растворение ядра с постепенным исчезновением в нем всех структур. Ядро приобретает вид бесструктурного пузырька;

—КАРИОРЕКСИС — разрыв ядра на отдельные фрагменты, которые затем разрушаются.

Лишенная в результате одного из этих трех процессов ядра клетка становится нежизнеспособной и постепенно гибнет.

В цитоплазме происходит дегенерация органелл. Цистерны ЭПС расширяются, гранулярная ЭПС полностью лишается рибосом. Матрикс митохондрий просветляется, расширяется межмембранное пространство, в дальнейшем разрушаются кристы; в конечном итоге мембраны митохондрий разрываются и митохондрии разрушаются. Повреждаются мембраны лизосом, ферменты которых выходят в цитозоль и участвуют в разрушении структур .цитоплазмы. Повреждение клеточных мембран связано с накоплением в гиалоплазме клетки кальция, который активирует связанные с мембранами ферменты фосфолипазы. В цитоплазме идет образование вакуолей — вакуольная дистрофия, накопление нетипичных белковых или жировых включений

— белковая, жировая дистрофия. Активация лизосом приводит к аутолизу клетки и фагоцитозу ее макрофагами.

ГЕНЕТИЧЕСКИ ЗАПРОГРАММИРОВАННАЯ КЛЕТОЧНАЯ ГИБЕЛЬ (АПОПТОЗ)

Апоптоз часто называют физиологической, альтруистической гибелью клетки (в отличие от некроза, представляющего собой патологическую гибель клетки, смерть клетки от "несчастного случая"). Термин "апоптоз" (от греч. apoptosis — листопад) предложил в 1971 году Г. Керр, основываясь на внешнем сходстве апоптозных клеток с опадающими листьями: апоптозная клетка сморщивается и как бы выпадает из общего контекста ткани.

https://t.me/medicina_free

Апоптоз является противоположностью митоза и генетически опосредован. В геноме каждой клетки наряду с генами пролиферации имеются гены апоптоза. Один из наиболее изученных механизмов индукции апоп-тоза — экспрессия гена Fas/Apo-1 (CD95). Находясь на противоположиых полюсах жизненного цикла клеток, митоз и апоптоз осуществляют регуляцию тканевого гомеостаза. Интересно, что одни и те же факторы в зависимости от конкретной ситуации могут выступать индукторами (ингибиторами) как митоза, так и апоптоза.

МЕХАНИЗМ АПОПТОЗА

Апоптоз индуцируется через рецепторы клеточной оболочки. Общую схему опосредования апоптоза можно представить следующим образом:

МОРФОЛОГИЯ АПОПТОЗА

Изменения ядра. В результате правильной межнуклеосомной фрагментации ДНК происходит закономерная "упаковка" хроматина в ядре в виде своеобразных полулуний под кариолеммой. Ядро сильно уплотняется, иногда с зазубринами (рис. 4.10 а). В дальнейшем ядро распадается на несколько частей, окруженных мембраной (проявления кариопикноза и ка-риорексиса, но не кариолизиса).

Изменения в цитоплазме. В результате прогрессивного активного распада клеточных органелл цитоплазма сжимается и уплотняется. В ней появляются оксифильные включения. Из-за сжатия цитоплазмы клетка оказывается окруженной своеобразным светлым бесструктурным ободком.

https://t.me/medicina_free