Kompensatorie pielāgošanās procesi. Šūnas bojājums un bojāeja.

kaitīgie faktori/stimuli

izmainīti (nepietiekami vai pārmērīgi) fizioloģiskie VAI patoloģiski stimuli, kas normā uz šūnu neiedarbojas.

šūnu adaptācija

šūnu spēja reaģēt uz dažāda veida stimuliem un nelabvēlīgām vides izmaiņām JEB atgriezeniskas funkcionālas un strukturālas izmaiņas, ko rada izteikti fizioloģiski un daži patoloģiski kairinātāji.

šūnu adaptācijas mērķis

padarīt šūnas izturīgākas pret kaitīgiem stimuliem, kuriem tās pakļautas, ļaujot šūnām turpināt funkcionēt citā homeostāzes līmenī.

hipertrofija

šūnu un orgāna izmēra palielināšanās;

hiperplāzija

šūnu skaita palielināšanās;

atrofija

šūnu izmēra un vielu maiņas aktivitātes samazināšanās;

metaplāzija

diferencētu, nobriedušu šūnu (audu) nomaiņa ar citām, lokalizācijai neraksturīgām diferencētām, nobriedušām šūnām (audiem)

hipertrofijas pamatā ir

šūnas strukturālo un funkcionālo komponentu sintēzes palielināšanās

hipertrofijas cēloņi

• palielinātas funkcionālās prasības (piem., muskulatūras slodze);

• palielināta stimulācija (piem., miometrijs grūtniecības laikā);

Fizioloģiska hipertrofija

• muskuļu hipertrofija palielinātas slodzes apstākļos;

• dzemdes miometrija hipertrofija grūtniecei (kopā ar hiperplāziju);

• krūts dziedzera hipertrofija laktācijas laikā.

Patoloģiska hipertrofija

• miokarda hipertrofija hipertensijas vai vārstuļu kaišu gadījumā

Hiperplāzija ir iespējama tikai

audos, kuru šūnas spēj dalīties

hiperplāzijas cēloņi

• palielinātas funkcionālās prasības;

• palielināta stimulācija:

Fizioloģiska hiperplāzija

• Hormonāla → īslaicīgai orgānu funkcionālās aktivitātes palielināšanai, piem., dzemdes miometrija hiperplāzija grūtniecei

• Kompensatora → bojā gājušo šūnu aizvietošana, piem., aknu šūnu hiperplāzija pēc hemihepatektomijas

Patoloģiska hiperplāzija

• Hormonu disbalansa inducēta endometrija hiperplāzija

• Papillomas vīrusa inducēta šūnu proliferācija

Atrofijas pamatā ir

šūnu vielmaiņas aktivitātes samazināšanās, lai samazinātu prasības pēc vielmaiņas substrāta.

Atrofijas mehānismi

• proteīnu sintēzes samazināšanās → samazināta metabolā aktivitāte

• proteīnu pastiprināta noārdīšana

1. Ubikvitīna - proteasomu ceļš → ubikvitīna ligāžu darbības rezultātā šūnas proteīni tiek iezīmēti ar sīku peptīdu ubikvitīnu un tad destruēti proteosomās

2. Autofāgija → autofagosomu izveide un saplūšana ar lizosomām

Fizioloģiska atrofija

embrioģenēzes gaitā

Atrofijas biežākie cēloņi

• Samazināta slodze, piem., muskuļu atrofija imobilizācijas rezultātā

• Denervācija

• Samazināta asins pieplūde

• Barības vielu trūkums

• Marasms - proteīnu un kaloriju trūkums

• Kaheksija - skeleta muskuļu atrofija

• Atbilstošo endokrīno stimulu trūkums

• Novecošanās

• Mehānisks spiediens

Metaplāzijas pamatā ir

1. ilgstošs, patoloģisks audu kairinājums un šūnu bojāeja;

2. cilmes šūnu aktivācija bojā gājušo šūnu aizvietošanai;

3. cilmes šūnu diferenciācija par citām, pret kairinātāja bojājošo darbību noturīgākām šūnām;

4. specifisko funkciju zudums;

Metaplāzijas gaitā NENOTIEK

nobriedušu šūnu fenotipa pārveide, bet gan no nediferencētām cilmes šūnām rodas cita veida šūnas

Metaplāzijas rezultātā

jaunie audi parasti kļūst izturīgāki pret patoloģisko kairinātāju, taču zaudē kādu specifisku funkciju, kas piemita primārajiem

Metaplāzija vienmēr rodas

tikai izteikti patoloģiska kairinātāja ietekmē, atšķirībā no hipertrofijas, hiperplāzijas un atrofijas, kas var attīstīties gan fizioloģisku, gan patoloģisku kairinātāju ietekmē. Metaplāzija bieži ir saistīta ar palielinātu ļaundabīga audzēja risku.

Šūnas bojājuma cēlou piemēri

● hipoksija / išēmija

● fizikāli kairinātāji: mehānisks bojājums, spiediena izmaiņas, radiācija, elektrība

● ķīmiski kairinātāji

● infekciozi aģenti (baktērijas, vīrusi, sēnes)

● imūnreakcija, u.c.

Šūnas bojājuma mehānismi

1. ATF (ATP) izsīkums

2. Mitohondriāls bojājums un disfunkcija

3. Kalcija homeostāzes zudums

4. Oksidatīvais stress: brīvo radikāļu uzkrāšanās

5. Membrānu caurlaidības defekts

6. DNS un proteīnu bojājum

ATP izsīkuma cēloņi

barības vielu un skābekļa trūkums - hipoksija

ATP izsīkuma mehānisms

plazmatiskās membrānas ATP-atkarīgajam Na sūknim samazinās aktivitāte, kā rezultātā Na pastiprināti krājas šūnā, bet K joni tiek izvadīti ārā no šūnas

→ šūna ''pietūkst''

→ enerģijas sintēzei kompensatori tiek paaugstināts glikozes patēriņš

→ ar laiku glikogēna rezerves izsīkst, šūnas pH samazinās (acidoze) un šūnas darbība tiek traucēta

ilgstoša ATP izsīkuma gadījumā

samazinās proteīnu sintēze, notiek neatgriezenisks mitohondriju un lizosomu membrānas bojājums, kas rezultējas ar NEKROZI

Mitohondriāls bojājums un disfunkcija

• Mitohondriji šūnā pilda ''mazu rūpnīcu'' funkcijas, kuras producē ATP enerģiju → bojājuma gadījumā bioķīmiskas izmaiņas rezultējas ar šūnu NEKROZI vai APOPTOZI

• Mitohondriju membrānas bojājums un plīsums izraisa strauju intracelulārā Ca pieaugumu

Kalcija homeostāzes zudums

• Normā ekstracelulārā Ca koncentrācija ir 100 000 reizes lielāka, nekā šūnas iekšpusē. Intracelulāri Ca tiek uzglabāts mitohondrijos un endoplazmatiskajā tīklā

• Pieaugot intracelulārā Ca koncentrācijai, tiek aktivēti šūnas enzīmi, kas rezultējas ar šūnas bojājumu. Tas ir atgriezenisks vai neatgriezenisks atkarībā no šūnas tipa un Ca toksicitātes.

Oksidatīvais stress-brīvo radikāļu uzkrāšanās

• Normā brīvie radikāļi (BR) šūnā neuzkrājas (BR ir nesapāroti elektroni, kas cenšas piesaistīt pāri no citām molekulām)

• Oksidatīvais stress ir izjaukts līdzsvars starp oksidatīvo un reducējošo (jeb antioksidatīvo) komponentu → rezultātā pastiprinās O2 un aktīvo skābekļa formu (ASF) veidošanos

• Visjutīgākās struktūras pret ASF ir DNS, proteīni un lipīdi

Membrānau caurlaidības defekts

• Plazmatiskās membrānas bojājuma gadījumā paaugstinās tās caurlaidība → osmotiskā balansa, olbaltumvielu, nukleīnskābju un fermentu zudums → NEKROZE

• Papildus lizosomu membrānu bojājums izraisa fermentu izplūšanu un šūnas struktūru bojājumu

• Mitohondriju membrānas plīsums

DNS un proteīnu bojājumi

• Šūnām ir īpaši mehānismi, kuri spēj ''labot'' DNS bojājumu, taču gadījumā, ja bojājums ir nopietns, šūnas inducē APOPTOZI, tādējādi mēģinot ''aizsargāt'' savu ģenētisko informāciju. Kā arī bojāta DNS iznīcināšana ir enerģētiski efektīvāks mehānisms, nekā rezervju izlietošana bojājumu labošanai

• Līdzīga šūnas reakcija vērojama pie ģenētiskām mutācijām un brīvo radikāļu uzkrāšanās gadījumā

Atgriezeniska šūnu bojājuma morfoloģija

Ja kaitīgā stimula iedarbība tiek pārtraukta, šūna atgriežas iepriekšējā funkcionālajā un strukturālajā stāvoklī.

• šūnas uzbriešana (tūska),

• organoīdu uzbriešana,

• mitohondriji uzbriest, tajos veidojas amorfi sablīvējumi, bagāti ar fosfolipīdiem,

• šūnu membrānu izlocīšanās → šūnas kontūrā veidojas izspiedumi, zūd mikrobārkstiņas, vājinās intercellulārie savienojumi,

• ribosomu atdalīšanās no endoplazmatiskā tīkla un endoplazmatiskā tīkla paplašināšanās,

• hromatīna struktūras izmaiņas

Neatgriezenisks šūnu bojājums

Neagriezenisks šūnu bojājums nozīmē šūnu nāvi, kas notiek fizioloģiski apoptozes veidā vai patoloģiski nekrozes formā. Seko apoptoze vai nekroze

Nekroze

• patoloģiska šūnu bojāeja ārēju faktoru rezultātā, kam raksturīgs membrānu bojājums, lizosomu satura izplūšana citoplazmā, kariolīze - kodola sadalīšanās fragmentos, šūnas satura izplūšana apkārtējā vidē, izraisot reaktīvas izmaiņas

• seko šūnu bojājuma stadijai

Apoptoze

• šūnas bojāeja intracellulāras "programmas" rezultātā, aktivējoties intracellulāriem fermentiem, kuri destruē DNS, kodola un citoplazmas proteīnus, saglabājot šūnas membrānas veselumu un līdz ar to neizraisot iekaisuma reakciju

Nekrozes veidi

• Koagulācijas nekroze

• Kolikvācijas nekroze

• Gangrēna

• Steatonekroze

• Kazeoza nekroze

• Fibrinoīda nekroze

Koagulācijas nekroze

-visizplatītākā nekrozes forma

-var veidoties lielākajā daļā orgānu. Pēc vitālo funkciju izsīkuma šūnas saglabā savu kontūru, jo olbaltumvielas sarec un metaboliskā aktivitāte beidzas.

-Kopējais izskats daļēji būs atkarīgs no šūnu nāves cēloņa un jebkādām asinsvadu izmaiņām, piemēram, plūsmas palielināšanās vai apstāšanās. -Sākotnēji audu struktūra būs normāla vai blīva, bet vēlāk tā var kļūt mīksta makrofāgu gremošanas rezultātā. Tam var būt postošas sekas miokarda nekrozes laikā pēc infarkta, jo pastāv sirds kambaru plīsuma risks.

-Nekrotisko audu klātbūtne parasti izraisa iekaisuma reakciju, kas nav atkarīga no nekrozes ierosinātāja.

Kolikvācijas nekroze

-Raksturīgs nekrozei baktēriju vai sēņu inficētos audos, kur iekaisuma šūnu fermenti šķeļ nekrotiskos audus, pārvēršot tos viskozā pusšķidrā masā.

- Raksturīga arī hipoksijas izraisītai nekrozei CNS, jo tai nav būtiskas atbalsta stromas jeb saistaudu, tādējādi nekrotiskie nervu audi var būt pilnībā izšķidrināti.

-Nekrotiskā šķidruma masa bieži ir krēmīgi dzeltena (mirušo leikocītu klātbūtnes dēļ) un to pazīst kā strutas.

- Klasiskie piemēri ir audu abscess vai smadzeņu infarkts.

Gangrēna

-ķermeņa audu nāve asinsrites trūkuma vai nopietnas bakteriālas infekcijas dēļ.

-parasti skar rokas un kājas, bet var rasties jebkuros muskuļos un ķermeņa iekšējos orgānos, piemēram, žultspūslī.

-saistīta ar augstu mirstību, un pacientiem, kas izdzīvo, tā var būtiski ietekmēt dzīves kvalitāti.

-Gangrēnas attīstību veicina pacienta blakussaslimšanas, piem., cukura diabēts, ateroskleroze, arteriāla hipertensija

gangrēnas veidi

-sausā išēmiskā gangrēna

-slapjā gangrēna

-gāzes gangrēna

sausā/išēmiskā gangrēna

-visbiežāk ir sekundāra aterosklerozes un progresējošas perifēro artēriju slimības dēļ.

- bieži ir aseptiska, jo baktērijas nespēj izdzīvot sausos un mumificētos audos.

-Āda ir sausa un sarāvusies, krāsa no brūnas līdz purpursarkanai un melnai

slapjā gangrēna

-rodas gadījumos, ja inficētajos audos ir traucēta venoza vai arteriāla asins plūsma.

-visbiežāk novēro vietās, kur ir nosliece uz tūsku (apakšējās ekstremitātes/pēdas), lai gan to var novērot arī uroģenitālajos un mutes audos.

-Pacienti ar cukura diabētu ir jutīgāki pret šīm infekcijām sliktas brūču dzīšanas un hiperglikēmijas dēļ.

gāzes gangrēna

-parasti ietekmē dziļos muskuļu audus.

-izraisa infekcija ar Clostridium perfringens un citām Clostridium sugām.

-Nosaukums cēlies no baktēriju toksīniem, kas izdala gāzes un izraisa audu nāvi.

-ir dzīvībai bīstams stāvoklis.

Steatonekroze

tauku nekroze

steatonekrozi var izraisīt

• tieša taukaudu trauma ar tam sekojošu tauku ekstracelulāru atbrīvošanos

Trauma un tauku izdalīšanās izraisa strauju iekaisuma reakciju, kā rezultātā tauki tiek fagocitēti ar polimorfnukleāro leikocītu un makrofāgu palīdzību. Galu galā steatonekroze noved līdz fibrozei, kas makroskopiski var būt taustāma masa, īpaši virspusējā vietā, piemēram, krūtīs.

• tauku fermentatīvā līze, kuru izraisa lipāžu izdalīšanās

Akūta pankreatīta gadījumā no bojātajiem aizkuņģa dziedzera audiem (acinārajām šūnām un izvadiem) izkļūst aktivēti aizkuņģa dziedzera fermenti, kas šķeļ tauku šūnu membrānas, bet lipāzes sašķeļ triglicerīdu esterus. Atbrīvotās taukskābes saistās ar kalcija joniem, izveidojot makroskopiski redzamus baltus perēkļus. Smagos gadījumos var rasties hipokalciēmija.

Kazeoza nekroze

notiek tuberkulozes infekcijas gadījumā, un nekrotisko zonu sauc par granulomu

Liels kazeozas nekrozes apvidus var apdraudēt

bronhu sienu

Granulomas uzbūve

• Centrā - kazeoza nekroze

• Nekrozi aptver epiteloīdas šūnas, kas novietotas perpendikulāri nekrozes robežai

• Pirogova - Langhansa milzu šūnas

• Perifērijā - limfocītu un plazmocītu infiltrācijas josla s. valnis, fibrozes veidošanās

Fibrinoīda nekroze

-īpašs neatgriezeniskas, nekontrolētas šūnu nāves modelis, kas rodas, nogulsnējoties antigēnu un antivielu kompleksiem asinsvadu sieniņās kopā ar fibrīnu .

• bieži sastopama imūnsistēmas izraisītajos vaskulītos, piem. Goodpasture sindroms, kas lielākoties skar nieru glomeruļu asinsvadus un plaušu audus, vai sistēmas sarkanā vilkēde, kas skar multiplas orgānu sistēmas.

-Asinsvada sieniņas strukturāla bojājuma dēļ attīstās gan asiņošana, gan audu išēmija, kam bieži seko nekroze.

-Hematoksilīna un eozīna iespaidā asinsvada siena iekrāsojas koši sarkana.

Nekrozes iznākumi

• Nekrotisko audu pilnīga uzsūkšanās ( Fermentatīva šķelšana; • Nekrotisko masu fragmentācija • Fagocitoze )

• Nekrotisko audu uzsūkšanās un saistaudu rētas veidošanās

• Distrofiska kalcifikācija rētaudos vai inkapsulētās nekrotiskās masās

• Organisma bojāeja

Apoptoze

šūnas bojāeja intracellulāras "programmas" rezultātā, aktivējoties intracellulāriem fermentiem. Tā skar vienu šūnu un ir attīstības dabīga sastāvdaļa.

Dažādu vielu intracellulāra / ekstracellulāra uzkrāšanās

-tauku uzkrāšanās

-proteīnu uzkrāšanās/proteõīnu distrofija

-glikogēna uzkrāšanās

-pigmentu uzkrāšanās

steatoze

triglicerīdu uzkrāšanās, visbiežāk aknās, bet arī sirdī, skeleta muskulatūrā un nierēs

steatozes cēloņi

• Toksiskas vielas → rietumu tipa valstīs biežs aknu steatozes cēlonis ir alkohols.

• Infekcijas → aknu steatozi bieži konstatē hroniska vīrusu hepatīta C gadījumā.

• Proteīnu trūkums

• Aptaukošanās

proteīnu distrofijas piemēri

• Proteīna granulas nieru kanāliņu epitēlijā proteinūrijas gadījumā → reabsorbēta proteīna daudzums pārsniedz epitēlija šūnu spējas to metabolizēt

• Imūnglobulīnu lodītes plazmocītu citoplazmā → pārmērīga imūnglobulīnu sintēze

• Amiloidoze - specifiska ekstracellulāra proteīna, š.g. amiloīda uzkrāšanās

• visbiežāk amiloidoze skar nieres, sirdi, perifēro nervu sistēmu, aknas, kuņģa-zarnu traktu, muskuļus, ādu, locītavas.

glikogenozes

traucējumu grupa, kas izraisa patoloģisku glikogēna izmantošanu un uzglabāšanu ķermeņa audos

antrakoze

pneimokonioze- rodas ogļu putekļu daļiņām uzkrājoties plaušās

endogēni pigmenti

-lipofuscīns

-melanīns

-hemosiderīns

kalcifikācija

patoloģiska kalcija sāļu izgulsnēšanās audos

kalcifikācija var būt

-distrofiska

-metastātiska

distrofiska kalcifikācija

• Lokāla

• Notiek patoloģiski izmainītos audos, piem.:

• nekrozes perēkļos → koagulācijas, kolikvācijas, kazeozas nekrozes apvidos, steatonekrozes apvidos

• aterosklerozes ateromās

• Kalcija līmenis serumā ir normāls

metastātiska kalcifikācija

• Notiek audos ar saglabātu uzbūvi

• Cēlonis - hiperkalcēmija (paaugstināts kalcija līmenis asinīs) kalcija vielmaiņas traucējumu rezultātā:

• paaugstināta paratireoīdā hormona sekrēcija ar sekojošu kaulaudu rezorbciju

• plaša kaulaudu destrukcija, piem., primāru vai sekundāru ļaundabīgu audzēju augšanas rezultātā

• ar vitamīna D vielmaiņu saistīti patoloģiski procesi

• nieru mazspēja