Гангрена (от греч. gangrania — пожар) — некроз тканей, соприкасающихся с внешней средой. Ткани имеют черную окраску в результате образования сульфида железа из железа гемоглобина и сероводорода воздуха. Гангрена может развиваться в различных частях тела, легких, кишечнике, матке. Имеется разновидности гангрены — сухая, влажная, газовая и пролежень.
При сухой гангрене ткани мумифицируются, на границе с сохранной живой тканью четко определяется зона демаркационного воспаления. Встречается в конечностях и на теле при атеросклерозе, отморожениях и ожогах, болезни Рейно и вибрационной болезни, при тяжелых инфекциях.
Патоморфология: Ткани приобретают буро-серый, серо-зеленый или черный цвет, как обгорелые ткани, (связано с распадом гемоглобина с образ-м сульфметгемоглобина, кровяных пигментов и превращ-м их в сульфид железа). Гангренозные участки ткани не имеют очерченных границ.
Влажная гангрена возникает в тканях при действии гнилостных микроорганизмов. Ткань набухает, становится отечной, издает зловонный запах, демаркационная зона не определяется. Влажная гангрена встречается в легких, кишечнике и матке. У ослабленных корью детей влажная гангрена может развиться на коже щек, промежности и называется номой (греч. поте — водяной рак).
Пролежень является разновидностью гангрены трофоневротического генеза. Возникает в местах наибольшего давления у ослабленных больных, страдающих сердечно-сосудистыми, инфекционными, онкологическими и нервными заболеваниями. Пролежни локализуются обычно на участках тела, подвергающихся у лежачих больных наибольшему давлению.
Газовая (анаэробная) гангрена возн-т при травмах и других ранениях с массивным разруш-м мышц и даже размозж-м костей под влия-м опред-х анаэробных микроорг-в (Вас. perfrmgens и др.), образ-х в процессе жизнедеят-ти газы. При этом припухшая мертвая ткань не имеет четко выраж-х границ. В связи с расстр-м кровообр-я и распадом эритроцитов в мертвой ткани образ-ся большое кол-во сульфметгемоглобина, кровяных пигментов и сульфида железа, прид-х мертвой массе темно-коричн./ почти черный цвет.
Причины гангрены: а) травма (ожог, отморожение) б) инфекции в) сосудистные нарушения (атеросклероз, тромбозы артерий, венозный застой, лимфостаз).
Значение и исход гангрены зависят от причины, особ-тей стр-я и ф-ций кл-к и тк-й, реактивного сост-я орган-ма и влияния окруж. среды, но всегда необратимый патологический процесс.Под влиянием некроза, продуктов распада мертвых клеток и тканей возникает реактивное, так называемое демаркационное воспаление с гиперемией сосудов, выхождением из них серозного экссудата, лейкоцитов, лимфоцитов и макрофагов.
Инфаркт - сосудистый (ишемический) некроз, следствие и крайнее проявление ишемии. Причины : 1. длительный спазм, тромбоз, эмболия артерии 2. функциональное напряжение органа в условиях недостаточного его кровоснабжения 3. недостаточность анастомозов и коллатералей 4. нарушение тканевого обмена.
Морфология видов инфарктов:
а) по форме: клиновидный - магистральный тип ветвления артерий (селезенка, почки, легкие) и неправильный - рассыпной тип ветвления артерий (сердце, мозг, кишечник)
б) по величине: тотальный или субтотальный И. и микроинфаркт (виден только МиСк)
в) по консистенции: И. по типу коагуляционного некроза (ИМ, почек, селезенки) и И. по типу колликвационного некроза (инфаркт мозга, кишки)
г) по внешнему виду (цвету): 1. белый (ишемический) И. - хорошо отграниченный участок бело-желтого цвета (головной мозга, селезенка); 2. белый с геморрагическим венчиком - участок белого цвета окружен зоной кровоизлияний (миокард, почки) 3. красный (геморрагический) - хорошо отграниченный, темно-красный, пропитанный кровью участок некроза (чаще в легких - венозный застой + анастомозы между бронхиальной и легочной артериями, кишечнике)
Исходы: а) аутолиз и последующая полная регенерация небольших очагов некроза б) организация и образование рубца в) петрификация г) гемосидероз (геморрагического И.) д) киста на месте некроза (в г/м) е) гнойное расплавление.
Значение: Это осложнение многих заболеваний. Особенно опасны инфаркты:сердца: сердечная недостаточность, смерть.головного мозга – параличи, инвалидность, смерть.
Белый (ишемический) инфаркт возникает в результате полного прекращения притока артериальной крови в органах, например, в сердце, почках, селезенке, головном мозге выше виллизиева круга. Обычно он возникает в участках с одной системой притока крови (магистральным типом ветвления артерий), в которых коллатеральное кровообращение развито слабо. Благодаря ненарушенному венозному оттоку из ишемизированной ткани и вследствие спазма дистального участка артерий после прекращения кровотока наблюдается бледность этих инфарктов. Белый (ишемический) инфаркт представляет собой участок, четко отграниченный от окружающих тканей, бело-желтого цвета, бесструктурный.
Сущность процесса: уменьшение кровенаполнения ткани, органа в результате недостаточного притока артериальной крови.
Морфологические признаки:
а) ткань бледная, дряблая; б) орган уменьшен, капсула его морщиниста.
Виды и причины:
а) ангиоспастическая (рефлекторный спазм); б) обтурационная (тромбоз, эмболия, эндартериит, атеросклеротическая бляшка);
в) компрессионная (сдавление артерий опухолью, выпотом, жгутом), в результате перераспределения крови.
Исходы:
а) без последствий при кратковременной ишемии (рефлекторный спазм сосудов); б) дистрофия, очаги некроза при более продолжительной острой ишемии; в) атрофия паренхимы, склероз стромы при длительной медленно нарастающей ишемии.
При красном (геморрагическом) инфаркте участок омертвения пропитан кровью, он темно-красный и хорошо отграничен. Благоприятное условие для такого геморрагического пропитывания - венозный застой . Геморрагический инфаркт возникает, как правило, в легких, кишечнике, редко в селезенке, почках.
Красный (геморрагический) инфаркт характеризуется тем, что участок омертвения пропитан кровью, он темно-красный и хорошо отграничен. Инфаркт становится красным из-за выхода в зоне инфаркта крови из некротизированных сосудов микроциркуляторного русла. Для развития красного инфаркта имеют значение особенности ангиоархитектоники органа – две и более системы притока крови, развитость коллатералей: в легких – наличие анастомозов между бронхиальной и легочной артериями, в кишечнике – обилие анастомозов между ветвями брыжеечных артерий, в головном мозге в области виллизиева круга анастомозы между внутренними сонными и ветвями базилярной артерий. Красные инфаркты могут также возникать в ткани при растворении или фрагментации (распаде) обтурирующего тромба, что возобновляет артериальный кровоток в зоне инфаркта.
Апоптоз — вид запрограммированной клеточной гибели, реализующийся вследствие последовательной активации «генов смерти» и ферментов «суицидального биохимического пути». Клеточная гибель совершается при участии белковых продуктов определённых генов, хотя в ряде случаев сходные морфологические изменения могут быть получены и без активации генов.
Биологический смысл апоптоза заключается в элиминации повреждённых клеток и, находясь в динамическом равновесии между процессами пролиферации и дифференцировки клеток способности поддерживать тканевой гомеостаз на определённом уровне.
Особенность апоптоза – апоптоз не вызывает воспаления в окружающих тканях. Причина - сохранность мембраны и → изоляция повреждающих факторов цитоплазмы до полного завершения процесса (О2- , Н2О2 , лизосомальные ферменты). Эта особенность – важная позитивная черта апоптоза, в отличие от некроза. При некрозе мембрана повреждается (или разрывается) сразу же. Поэтому при некрозе содержимое цитоплазмы высвобождается (О2- , Н2О2 , лизосомальные ферменты). Возникает повреждение соседних клеток и воспалительный процесс. Важная черта апоптоза - удаление умирающих клеток происходит без развития воспаления.
Причины: Программа апоптоза может быть запущена либо в результате поступления сигнала клеточной гибели, либо при прекращении поступления факторов выживания. Примером сигнала к апоптозу может стать связывание фактора некроза опухоли (ФНО) с соответствующим рецептором, расположенным на поверхности лимфоцитов. Прекращение поступления гормонов или факторов роста, необходимых для выживания определённых клеток, становится «отрицательным» сигналом к апоптозу. Так, снижение концентрации тестостерона в крови после кастрации сопровождается апоптозом клеток предстательной железы.
Патогенез апоптоза включает в себя биохимические и генетические механизмы его регуляции:
Расщепление белков цистеиновыми протеазами (каспазы).
Сшивание белков трансглютаминазами в единую связанную сеть и обезвоживание клеток за счёт действия особых селективных ферментных транспортных систем, регулирующих обмен ионов калия, натрия, хлора и воды.
Разрушение ядра кальций/магний-зависимой эндонуклеазой, расщепляющей молекулы ДНК в участках между нуклеосомами, что приводит к формированию однотипных по размерам фрагментов ДНК. Своеобразное расщепление ДНК при апоптозе имеет и свое морфологическое выражение в виде особой структуры хроматина.
Повреждение структуры клеточной мембраны, сопровождающееся перемещением фосфатидилсерина с внутренней на наружную поверхность цитолеммы. Изменение биохимической организации цитолеммы при апоптозе имеет решающее значение в распозновании и немедленном фагоцитозе апоптозных телец соседними клетками, что предупреждает попадание различных биологически активных субстанций в окружающую среду и тем самым предотвращает воспалительную и другие патологические реакции.
Процесс апоптоза - может быть разделен на 2 (две) фазы:
Формирование и проведение апоптических сигналов – фаза принятия решения.
Демонтаж клеточных структур – эффекторная фаза.
1-я фаза – принятия решения (=формирование и принятие апоптических сигналов). Это фаза принятия стимулов для апоптоза. В зависимости от характера стимулов, может быть 2 (два) типа сигнальных путей
повреждение ДНК в результате радиации, действия токсических агентов, глюкокортикоидов и т.д.
активация рецепторов «региона клеточной смерти». Рецепторы «региона клеточной смерти» - это группа рецепторов на мембранах любых клеток, которые воспринимают проапоптические стимулы. Если количество и активность таких рецепторов увеличивается, то увеличивается количество апоптически гибнущих клеток. К рецепторам «региона клеточной смерти» относятся: а) TNF-R (связывается с фактором некроза опухолей и активирует апоптоз); б) Fas-R (к) ; в) CD45-R (связывается с антителами и активирует апоптоз).
В зависимости от типа сигнала, существует 2 (два) основных способа апоптоза:
в результате повреждения ДНК;
в результате самостоятельной активации рецепторов «региона клеточной смерти» без повреждения ДНК.
2-я фаза – эффекторная - демонтаж клеточных структур. Основные фигуранты эффекторной фазы:
цистеиновые протеазы (каспазы);
эндонуклеазы;
сериновые и лизосомальные протеазы;
протеазы, активированные Ca++ (кальпейн)
Среди них основные эффекторы демонтажа клеточных структур – каспазы.
Основные индукторы – каспазы 8 и 9. Они активируют эффекторные каспазы. Механизм – расщепление аспарагиновых оснований с последующей димеризацией активных субъединиц. Эти каспазы при обычном состоянии в клетках неактивны, существуют в форме прокаспаз.
Активация тех или иных индукторов зависит от типа сигнального пути:
При повреждении ДНК задействован сигнальный путь № 1, активируется каспаза № 9.
При активации рецепторов клеточной смерти задействован сигнальный путь № 2, активируется каспаза № 8.
Сигнальный путь № 1 (связан с повреждением ДНК)
Повреждение ДНК
↓
Активация гена р53 и продукция соответствующего белка
↓
Активация проапоптических генов семейства BCL-2 (BAX и BID)
↓
Образование белков этих генов
↓
Активация каспазы 9
↓
Активация каспазы 3
+↓
Активация других каспаз и протеаз
↓
Апоптоз
Лиганд + рецепторы «региона клеточной смерти»
↓
Активация каспазы № 8
↓
Независимая активация каспазы № 3
+↓
Активация других каспаз и протеаз
↓
Апоптоз
Основная задача регуляции апоптоза – держать эффекторные каспазы в неактивном состоянии, но быстро переводить их в активную форму в ответ на минимальное действие соответствующих индукторов.
Отсюда, понятие ингибиторов и активаторов апоптоза.Ингибиторы апоптоза (антиапоптические факторы). К наиболее серьезным ингибиторам апоптоза относятся ростовые факторы. Другие: нейтральные аминокислоты, цинк, эстрогены, андрогены, некоторые белки. Активаторы апоптоза (проапоптические факторы). Это проапоптические гены и их продукция: а) гены семейства BCL-2 (BAX и BID); б) гены Rb и P53 (запускают апоптоз, если клетка задержана механизмом checkpoint.