Патологии, развивающиеся на генном и хромосомном уровнях ТЕМА

Патологии,
развивающиеся
на генном и хромосомном уровнях
ТЕМА
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
«Нуклеус» (от лат. nucleus) - ядро
Дезоксирибонуклеиновая кислота - ДНК
Рибонуклеиновая кислота – РНК
Нуклеиновые кислоты состоят из
мономерных единиц, называемых
нуклеотидами. Из нуклеотидов строятся
длинные макромолекулы –
полинуклеотиды.
Строение нуклеотида
Фосфорная
кислота
Азотистое
основание
Пятиуглеродный
сахар
Аденин (А) нуклеотид ДНК
NH2
N
N
O
OH
P
5
O
O
4
OH
H
3
H
1
2
H
H
OH
H
N
N
Комплементарные пары азотистых оснований
(от лат. complementum – дополнение)
Хроматин Гистоны
Ген – участок молекулы ДНК, кодирующий синтез одной
определенной полипептидной цепи
Мутации это изменения наследственных свойств
организма в результате перестроек и нарушений
в генетическом материале клеток
• Спонтанные мутации появляются в результате
ошибок репликации ДНК.
• Индуцированные мутации возникают под влиянием
внешних факторов, которые называют мутагенами.
Мутагены:
• физические
(УФ-излучение, радиация)
•
химические
(азотистая кислота,
бензол, пестицид
гексахлоран)
• Биологические
(вирусы, биотоксины)
Генные мутации затрагивают, как правило, один или несколько
нуклеотидов, при этом нуклеотид может замениться на другой,
нуклеотид может выпасть, пара нуклеотидов может
развернутся на 180 градусов
• серповидноклеточная
анемия
ГАА на ГУА
Хромосомные мутации приводят к изменению числа, размеров
и организации хромосом, поэтому их иногда называют
хромосомными перестройками (абберациями)
• Делеция
• Инверсия
• Транслокация
Муковисцидоз - делеция участка в 7 хромосоме, при которой
страдает ген, кодирующий белок, расположенный в мембране
клеток, где он отвечает за транспорт ионов хлора через
мембрану
Болезнь Шерешевского-Тернера
• Утрата короткого плеча Х – хромосомы. Болеют только
женщины.
• Частота - 1:10 000 новорожд. девочек.
• Развивается бесплодие (более 96%); аномалии мочевой
системы (удвоение почек и мочевыводящих путей),
умственная отсталость, нарушение слуха и зрения, низкий
рост.
Геномные мутации связаны с нарушением
числа хромосом в кариотипе
• Полиплоидные мутации ведут к изменению хромосом в
кариотипе, которое кратно гаплоидному набору хромосом.
При полиплоидии число хромосом в клетке равняется 69
(триплодия) или 92 (тетраплодия)
• Анеуплоидные мутации приводят к изменению числа
хромосом в кариотипе, некратное гаплоидному набору.
В результате такой мутации возникают особи с аномальным
числом хромосом. Например, в какой-нибудь паре не хватает
одной хромосомы (моносомия) или появляется одна лишняя
(трисомия)
Механизм возникновения геномных мутаций связан с
патологией нарушения нормального расхождения хромосом в
какой либо из фаз митоза или мейоза
Трисомия 21 пары хромосом (болезнь Дауна)
•
Болезнь Дауна характеризуется
уменьшенным размером черепа,
плоским затылком, косым
расположением глаз, отсталостью в
росте, несоответствием размеров
туловища с размером конечностей,
недоразвитием половых признаков,
не проявлением вторичных
половых признаков, значительной
задержкой умственного развития.
•
На 800 новорождѐнных приходится
1 с болезнью Дауна. Возникновение
заболевания приходится на 8-10
неделю внутриутробного развития.
Болезнь Клайнфельтера
• Кариотип 47ХХУ.
• Болеют только мужчины. Частота - 1:10 000 новорожд.
мальчиков.
• Развивается высокий рост, непропорционально длинные
конечности, нарушение сперматогенеза и бесплодие,
склонность к ожирению, умственная отсталость.
Патологии,
ТЕМА
развивающиеся на клеточном уровне
Цитоплазматическая мембрана
Патологии, развивающиеся на клеточном уровне:
•
•
•
•
Дистрофия
Атрофия
Некроз
Апоптоз
Дистрофия (dys – нарушение, tropho – питаю) –
количественные и качественные изменения в клетках и
межклеточном веществе, обусловленные нарушением
обменных процессов
Причины развития дистрофий:
• Факторы, нарушающие саморегуляцию клетки
• Нарушения нервной и гормональной регуляции
клеток
• Гипоксия
• Гипогликемия
Зернистая дистрофия клеток печени
Отмечают неравномерное увеличение объема клеток, как следствие сдавливающих
капилляры, набухание и помутнение цитоплазмы, появление и накопление в
цитоплазме мелкой зернистости белковой природы.
При этом границы клеток и очертания ядер различимы с трудом, а иногда цитоплазма
приобретает пенистый вид.
Атрофия – прижизненное уменьшение
объема клеток
Виды местных патологических атрофий:
• Атрофия от бездействия
• Атрофия, вызванная недостаточностью
кровоснабжения
• Атрофия от давления
Общая патологическая атрофия (истощение или
кахексия) имеет следующие причины:
• Атрофия из-за недостатка питательных веществ
• Раковая кахексия
• Эндокринная кахексия
• Истощение при хронических инфекциях
Атрофия сердечной мышцы
Наблюдается истончение мышечных волокон и потеря ими продольной и поперечной исчерченности. В
следствии уменьшения объема мышечных волокон ядра их лежат ближе друг к другу, поэтому число
ядер кажется увеличенным. По полюсам ядер откладывается пигмент липофусцин в виде мелких
буроватых зернышек. С развитием атрофии количество пигмента увеличивается, сами волокна при
этом могут полностью атрофироваться и подвергнуться распаду, а на их месте остаются только кучки
пигмента.
Некроз (от греч. nekros – мертвый) – генетически не
контролируемое локальное омертвение клеток и
тканей в живом организме
гибель клетки
Факторы, вызывающие некроз:
• физические (огнестрельное ранение, радиация, электричество, низкие и
высокие температуры);
• токсические (кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, ферменты,
лекарственные препараты, этиловый спирт и др.);
• биологические (бактерии, вирусы, простейшие, яд насекомых и змей);
• аллергические (например, отшелушивание кожи при кожном дерматите);
• сосудистые (вследствие сужения или закупорки кровеносных сосудов,
например, инфаркт это сосудистый некроз);
• механические (воздействия, приводящие к нарушению трофики тканей,
например пролежни и язвы).
В зависимости от механизма действия
патогенного фактора различают:
• прямой некроз, обусловленный непосредственным
действием фактора на клетки (например, токсические и
биологические некрозы)
• непрямой некроз, возникающий опосредованно через
сосудистую, нервную или эндокринную системы
(например, аллергические и сосудистые некрозы)
Сухой некроз
• Сухим этот тип некроза называют, поскольку возникающие при нем
мертвые участки ткани сухие, плотные, крошащиеся, в основном
белого или желтого цвета.
• Сухой некроз обычно происходит в органах, богатых белками и
бедных жидкостями, например, в почках, сердце, селезенке.
• Свертывание цитоплазматических белков, в результате закисления
цитоплазмы, делает их устойчивыми к действию лизосомальных
ферментов и в связи с этим замедляется их разжижение. Поэтому
при этом типе некроза погибшие клетки сохраняют свои очертания
в течение нескольких дней после смерти. Клетки, лишенные ядра,
выглядят как масса гомогенной, бледно-желтой цитоплазмы.
Некроз поджелудочной железы
К сухому некрозу относят:
• Инфаркт – сосудистый некроз большинства внутренних органов.
• Творожистый некроз – развивается, например при туберкулезе или
лепре. Во внутренних органах выявляется крошащийся участок ткани
беловато-желтого цвета, по консистенции напоминающий творог.
• Гангрена – некроз тканей, сообщающихся с внешней средой и
изменяющихся под ее воздействием. Например, гангрена часто возникает
на конечностях при отморожении или ожоге. Некротизированные ткани
кажутся черными, сухими, они четко отграничены от смежной
жизнеспособной ткани. Изменение цвета обусловлено превращением
гемоглобиновых пигментов в присутствии сероводорода в сульфид
железа.
Влажный некроз
• Характеризуется расплавлением мертвых клеток.
• Развивается в тканях, относительно бедных белками и
богатых жидкостью.
• Типичным примером является очаг размягчения головного
мозга, представляющий собой сосудистый некроз клеток
мозговых тканей. При размягчении в зоне недостаточного
кровообращения образуется довольно четко ограниченная
полость, содержащая однородную бесструктурную мутную
жидкость.
Апоптоз (греч. απόπτωσις — опадание листьев) - это запрограммированная
смерть клетки, представляющая собой процесс, посредством которого
внутренние или внешние факторы, активируя генетическую программу,
приводят к гибели клетки и ее удалению из ткани
Стрелки указывают на клетки,
подвергающиеся в данный момент апоптозу
• нейроны погибают при
отсутствии специальных
сигнальных молекул,
вырабатываемого
другими нервными
клетками
• клетки молочной железы
погибают при падении
уровня гормона
прогестерона
гидрокортизон вызывает гибель
лимфоцитов
Апоптоз это специфический тип гибели клетки принципиально отличный от
некроза, он характеризуется активацией
нелизосомальных ферментов, которые расщепляют ядерную ДНК
на маленькие фрагменты и нарушают клеточный цитоскелет
• Апоптоз начинается с того, что клетки теряют контакты с
соседними клетками
• Затем клетки сморщиваются, ядро фрагментируется на
отдельные части, вслед за этим сама клетка распадается на
отдельные фрагменты, отграниченные плазматической
мембраной
• Апоптоз всегда проявляется гибелью единичных,
беспорядочно расположенных клеток, а формирующиеся
при том округлые, окруженные мембраной тельца, тут же
фагоцитируются окружающими клетками
Патологии,
развивающиеся на тканевом уровне
ТЕМА
Ткань представляет собой группу физически
объединенных клеток, специализированную для
выполнения одной или нескольких функций.
• Наука, занимающаяся изучением тканей –
гистология
• Организм человека состоит всего из четырех
основных типов тканей: эпителиальной,
соединительной, нервной, мышечной.
Эпителиальная ткань состоит из отдельных плотно
прилегающих к друг другу клеток, соединенных
небольшим количеством вязкого межклеточного
вещества
Кубический эпителий
Плоский эпителий
Цилиндрический эпителий
Покровный эпителий
• Представлен в виде пласта клеток, выстилающих поверхность тела
(кожа), стенки внутренних полостей (брюшной полости), а также
внутренние стенки полых органов (сердца и кровеносных сосудов).
• Эпителиальные клетки, располагающиеся пластом, могут лежать во
много слоев (многослойный эпителий) или в один слой (однослойный
эпителий), но в любом случае они лежат на базальной мембране,
однородной по строению структуре, которая отделяет эпителий от
подлежащей соединительной ткани.
• Базальная мембрана состоит из переплетающихся коллагеновых
волокон, погруженных в густой гель межклеточного вещества,
поэтому не надо путать базальную мембрану с цитоплазматической
мембраной клеток.
Легочные альвеолы
Железистый эпителий
• Представлен в виде крупных
скоплений клеток – желез
• Большинство желез и их
протоков образованы
цилиндрическими или
кубическими клетками. А
большинство этих клеток,
обладают способностью
вырабатывать специфический
секрет, содержащий, различные
биологически активные
вещества
•
•
•
•
•
•
Клетки печени
Железы, выделяющие секрет
непосредственно на поверхность
эпителия
Эта группа включает в свой состав
потовые, сальные, желудочные и
кишечные железы.
Железы, снабженные протоками,
через которые секрет выделяется в
просвет полых органов
К ним относятся слюнные и
поджелудочная железы, а также печень.
Железы, не имеющие протоков
Они называются железами внутренней
секреции. Выделяемые ими в кровь или
лимфу гормоны контролируют
большинство функций организма.
Эндокринные железы
1. Эпифиз
2. Гипофиз
3. Щитовидная железа
4. Тимус
5. Надпочечник
6. Поджелудочная железа
7. Яичник
8. Яичко
Соединительная ткань служит каркасом тела человека, поскольку к ней
относят костную и хрящевую ткань, формирующие скелет человека.
Кроме того соединительная ткань, связывает между собой другие ткани и
покрывает снаружи различные внутренние органы, заключая их в мешки и
отделяя друг от друга, так чтобы каждый из них не нарушал функции соседа.
слева направо: рыхлая соединительная ткань, плотная соединительная ткань, хрящ, кость, кровь
Рыхлая соединительная ткань
• коллаген
• эластин
Плотная соединительная ткань
Костная ткань
• Лакуна
• Гидроксиапатит
Са10(РО4)6(ОН)2
7. Кровеносные сосуды
8. Костный мозг
9. Губчатое вещество
10. Компактное вещество
• Остеобласты
Эритроцит, лейкоцит, моноцит и тромбоцит
Мышечная ткань специально предназначена для сокращений,
благодаря которым выполняются разнообразные движения тела
человека
Эта ткань состоит из
длинных цилиндрической формы
веретенообразные
мышечных клеток
напоминающих по
своему виду волокна.
При помощи соединительной ткани эти
волокна объединены в
небольшие пучки.
• Миоциты
• Актин
• Миозин
слева направо: поперечнополосатая, гладкая и сердечная мышцы
Сердечная мышечная ткань
Поперечнополосатая мышечная ткань
Нервная ткань, из которой построены головной и спинной мозг, нервные
узлы и сплетения, а также периферические нервы, выполняет функции
восприятия, переработки, хранения и передачи информации,
поступающей как из окружающей среды, так и от органов и тканей самого
организма
Нейроглия
липид миелин
сенсорный и моторный нервы
Нейрон
Воспаление – это сложная, комплексная сосудистотканевая реакция на повреждение ткани, вызванное
действием различных агентов
Причины воспаления:
•




Физические факторы:
травма (разрезы, уколы, укусы, ушибы, вибрация, воздействие шума);
ионизирующая, ультрафиолетовая радиация;
электрическая энергия;
высокие и низкие температуры.
• Химические факторы:
 кислоты; щелочи;
 эндогенные токсины (желчные кислоты, продукты азотистого обмена).
•



Биологические факторы:
вирусы; бактерии; грибы;
Простейшие и животные-паразиты;
аллергены.
Процесс воспаления складывается из трех фазовых компонентов –
альтерации, экссудации и пролиферации
Альтерация (от лат. alterare — «изменять») –повреждение
ткани, приводящее к выбросу биологически активных веществ
(медиаторов воспаления)
Выброс медиаторов служит пусковым механизмом
воспалительной реакции
• Гистамин и серотонин, которые в месте повреждения ткани
высвобождаются из тканевых базофилов и тромбоцитов.
Они вызывают расширение сосудов и увеличение их проницаемости.
• Брадикинин, который существует в виде неактивной формы в плазме
крови и активируется когда происходит свертывание крови.
Брадикинин увеличивает сосудистую проницаемость и раздражает
болевые рецепторы.
• Метаболиты арахидоновой кислоты (арахидоновая кислота – жирная
кислота, содержащая в липидах клеточных мембран тканевых
базофилов и моноцитов) - простагландины и лейкотриены.
Они являются мощным хемотаксическим агентом для клеток фагоцитов.
Экссудация – это сложный процесс накопления
воспалительной жидкости (экссудат)
 сосудистые изменения
 клеточные реакции
Пролиферация (от лат. proles — потомство и fero — несу)
это разрастание ткани организма путѐм размножения клеток
В очаге воспаления постепенно
активизируется процесс размножения
клеток соединительной ткани, а также
клеток местной ткани.
Клетки соединительной ткани
продуцируют коллаген, который
постепенно накапливается в зоне
прекращающегося воспаления.
В итоге очень часто в бывшем очаге
воспаления разрастается плотная
соединительная ткань вытесняя
исходную.
• альтеративное воспаление
• экссудативное воспаление
• пролиферативное воспаление
 острое воспаление
до 2 месяцев
 хроническое воспаление
протекающее годами
Опухоли это избыточные, патологические разрастания
тканей, которые состоят из качественно изменившихся и
утративших свою специализацию клеток
Карцинома (опухоль из клеток эпителиальной ткани)
В отличие от различных припухлостей, возникающих при травме
или воспалении, истинные опухоли растут за счет активного
размножения патологически трансформированных клеток
Синонимы: новообразование, рак,
неоплазия (plasia - суффикс,
обозначающий образование; развитие)
онкология (от греч. onkos - опухоль)
Рак молочной железы
Опухоли могут быть злокачественными и доброкачественными
 Доброкачественные опухоли – не врастают в
окружающую нормальную ткань и не метастазируют
 Злокачественные опухоли – врастают в
окружающую ткань, повреждая еѐ, и способны
метастазировать
Метастаз
(от греч. metastasis - перемещение)
- вторичный патологический очаг,
возникающий вследствие
переноса с током крови или
лимфы опухолевых клеток из
первичного очага болезни
Агенты, которые вызывают образование опухолей вообще, называются
онкогенными
Агенты, вызывающие образование злокачественных опухолей, называются
канцерогенными
• Полициклические углеводы: бенз[α]пирен и
дибензантрацен;
• Ароматические амины: бензидин и нафтиламин;
• Афлатоксин: ядовитый метаболит, производимый грибом
Aspergillus flavus;
• Нитрозамины: образуются путем преобразования нитритов
в желудке;
• Экстрогены: женские половые гормоны.
Канцероген
Промышленный процесс
Органы-мишени
Алюминий
Производство алюминия
Легкое, мочевой пузырь
Мышьяк и его соединения
Производство и использование
мышьякосодержащих инсектицидов, его
добыча, выплавка меди
Кожа, легкое, печень
Бензол
Добыча; производство и использование
изоляционных материалов; текстильная
промышленность; строительство,
Резиновая промышленность; очистка нефти
Минеральные масла
Металлообработка, обработка джута
Кожа
Радон
Горнодобывающая промышленность
Легкое
Сажа
Котельные и автотранспорт
Кожа
Винилхлорид
Производство и полимеризация
Печень
Хром (соединения 6валентного хрома)
Производство и использование пигментов;
хромирование; производство сплавов хрома;
сварка нержавеющей стали
Легкое
Каменноугольный пек,
смола и деготь
Перегонка угля; патентованное горючее;
кровельные работы; асфальтирование
Кожа; гортань; легкое;
ротовая полость
Асбест
Легкое и брюшина
Лейкозы
• Солнечное ультрафиолетовое излучение;
• Рентгеновское излучение;
• Радиоизотопы;
• Высокая температура.
Онковирусы
• Вирус Эпштейн-Барра;
• Вирус гепатита В;
• Некоторые виды вируса
герпеса;
• Вирус папилломы.
Стадии развития рака кишечника
Кровеносный сосуд в опухоли
из клеток эпидермиса
Свойства опухолей:
• атипизм;
• беспредельность
роста;
• относительная
автономность;
• прогрессия.
Атипизм – это совокупность биологических свойств,
отличающих новообразованную ткань от исходной ткани
Опухолевые клетки отличаются от нормальных высоким отношением
площади ядра к цитоплазме
Название доброкачественной опухоли в большинстве
случаев образуется путем сложения латинского или
греческого наименования ткани с окончанием - oma
 аденома (от греч. aden – железа) – доброкачественная
опухоль из железистого эпителия;
 миома - доброкачественная опухоль из мышечной ткани;
 Но!: лимфома – злокачественная опухоль лимфоидной
ткани.
Название злокачественных опухолей из эпителиальной ткани
формируется путем прибавления к латинскому или греческому
названию ткани слова карцинома (cancer – рак)
Аденокарцинома
Для злокачественных неэпителиальных опухолей вторым
словообразующим элементом служит термин саркома или бластома
 САРКОМА
(от греч. sarkos — мясо), злокачественная опухоль из различных
типов соединительной ткани.
Остеосаркома и липосаркома
 БЛАСТО... (от греч. blastos — росток, зародыш; часть сложных слов,
означающая связанный с зародышем).
Ганглионейробластома
Эпидемиология рака
•
Опухолевые заболевания - вторая по значимости причина смертности в мире после
сердечно-сосудистых патологий.
•
Раку подвержены все возрастные категории людей, однако частота возникновения
многих видов опухолей повышается с возрастом.
•
Люди подвержены более чем 2000 типам новообразований, которые могут
угрожать каждому органу и ткани.
•
•
•
В США ежегодно диагностируется около 1 млн. случаев рака.
В России на учете в онкологических центрах стоит 2,5 миллиона человек.
В прошлом году произошло 7,9 миллиона случаев смерти от этой болезни (в РФ 288,6 тыс).
В структуре заболеваемости злокачественными опухолями среди мужчин на первом
месте стоит рак легкого, который составил 30,9% всех случаев, среди женщин
стойко занимает первое место рак молочной железы (20%)
Мужчины
Женщины
Локализация рака
Частота
Локализация рака
Частота
Рак легкого
30,9
Рак молочной железы
20,0
Рак желудка
17,7
Рак желудка
13,4
Рак ободочной и прямой кишки
8,5
Рак ободочной и прямой кишки
11,5
Рак мочевого пузыря
3,9
Рак яичника
6,4
Рак пищевода
3,6
Рак легкого
5,6
Рак простаты
3,3
Лейкозы
2,6
Рак поджелудочной железы
3,2
Рак почки
2,0
Мужчины заболевают злокачественными новообразованиями в 1,7 раза чаще, чем женщины.
Преимущественное распространение злокачественных опухолей
Органы, поражаемые опухолями
Страны
Пищевод
Азия, Африка, арабские страны
Желудок
Россия, Япония, Южная Америка
Толстая кишка
Индустриально развитые страны
Печень
Африка, Азия
Поджелудочная железа
Индустриально развитые страны
Молочная железа
Западная Европа, Гавайские острова
Шейка матки
Азия, Африка, Латинская Америка
Простата
Швеция
Мочевой пузырь
Египет, Ирак, Судан
Факторы риска развития рака:
• употребление табака
• излишний вес или ожирение
• употребление в пищу
недостаточного количества
фруктов и овощей
• физическая инертность
• употребление алкоголя
• инфекции, передаваемые половым
путем
• загрязнение воздуха в городах
• задымленность помещений в
результате использования в домах
твердых видов топлива
Стратегия профилактики:
• избегать факторов риска
• проводить вакцинацию против
инфекций
• контролировать вредные и опасные
факторы на месте работы
• сокращать время пребывания на
солнце
• Регулярные осмотры у специалиста