Патология на ендоплазмения ретикулум и митохондриите

Ендоплазменият ретикулум е вид органел в еукариотните клетки, който образува взаимосвързана мрежа от сплескани мембранно затворени сакове или тръбни структури, известни като цистерни. Мембраните на органела са непрекъснати с външната ядрена мембрана. Ендоплазменият ретикулум се среща в повечето видове еукариотни клетки, но отсъства от червените кръвни клетки и сперматозоидите. Има два вида ендоплазмен ретикулум: зърнест и гладък. Външното (цитозолно) лице на зърнестия ендоплазмен ретикулум е затрупано с рибозоми, които са местата на протеиновия синтез. Зърнестият ендоплазмен ретикулум е особено важен в клетките като хепатоцитите. Гладкият ендоплазмен ретикулум не съдържа рибозоми и функционира при производството и метаболизма на липидите, производството на стероидни хормони и детоксификацията. Гладкият ендоплазмен ретикулум е особено богат при чернодробните и гонадни клетки от бозайници. Патологичните промени могат да засегнат както зърнестия, така и гладкия ендоплазмен ретикулум.

В диагностичната практика могат да се наблюдават морфологични отклонения от нормата като хиперплазия, атрофия, дезагрегация на рибозомите и полизомите, образуване на рибозомно - мембранни комплекси.

Хиперплазията на зърнестия ендоплазмен ретикулум и рибозомите представлява патология на ендоплазмения ретикулум и митохондриите. Тя се представя чрез повишена базофилия на цитоплазмата, която е израз на усилен белтъчен синтез в клетката. За този процес се съди по-повишената синтеза - хиперсекреция на протеини от клетката. Цистерните на ендоплазмен ретикулум се разширяват и могат да съдържат електронно плътен материал. Наблюдава се хиперплазия на свързаните и свободни рибозоми, които образуват полизоми.

При атрофия на зърнестия ендоплазмен ретикулум и рибозомите се констатира намаление на броя и размерите на тубулите, количеството на рибозомите и полирибозомите. Тази картина се наблюдава при гладуване и стареене и е израз на понижена синтеза на протеини и настъпваш или проявен белтъчен дефицит. Дезагрегация на рибозомите и полизомите е процес, който настъпва най-често при кислороден и белтъчен глад и при недиференцирани неопластични процеси.

Основните патологични промени, които могат да се наблюдават в гладкия ендоплазмен ретикулум са хиперплазия и атрофия.

Хиперплазията е израз на засилване или намаляване на метаболитната активност на редица вещества - белтъци, липиди, лекарства. Тези данни са проверени с помощта на експериментален провокатор на хиперплазия какъвто е фенобарбиталът. Атрофията се наблюдава при остри и хронични токсични въздействия, както и при белтъчен глад. Този процес, включително и редукция на ендоплазмения ретикулум, можем да се наблюдава при експериментално увреждане на черния дроб с различни медикаменти.

Митохондриите са двойно мембранни свързани органели, открити във всички еукариотни организми. Някои клетки в някои многоклетъчни организми обаче могат да им липсват (например, зрели червени кръвни клетки от бозайници). Редица едноклетъчни организми, като микросорпиди, парабазалиди и дипломади, също са намалили или трансформират своите митохондрии в други структури. Към днешна дата е известно, че само един еукариот, Monocercomonoides, напълно е изгубил своите митохондрии. Думата митохондрион идва от гръцкия μ?τος, митос, "нишка" и χονδρ?ον, χονδρ?ον, "гранула" или "зърнеста". Митохондриите генерират по-голямата част от доставката на аденозин трифосфат (АТФ), използвана като източник на химическа енергия. Въпреки че повечето от ДНК на клетките се съдържа в клетъчното ядро, митохондрионът има свой собствен независим геном, който показва значителна прилика с бактериалните геноми. Митохондриалните протеини (протеини, транскрибирани от митохондриална ДНК) варират в зависимост от тъканта и вида.

Митохондриите са една от най-чувствителните цитоплазмени структури на клетката по отношение на различни увреждащи клетката фактори. Няма практически патологичен процес или заболяване на организма, без да е съпроводено с някаква структурна промяна на митохондриите. Наблюдават се няколко основни и най-често срещани морфологични промени в митохондриите - раздуване, кондензация, включвания.

Раздуването и кондензация са първите патологични отклонения в структурата на митохондриите, които възникват непосредствено след увреждащото действие на даден фактор върху клетката. В този период промените имат обратим характер. Ако процесът продължи, настъпва необратима патология на ендоплазмения ретикулум и митохондриите. Те се изразяват в деформация на кристите, загуба на гранули и хомогенизация на митохондриалния матрикс. С други думи настъпва прогресираща деструкция на митохондриите, която завършва със смърт на клетката.

При раздуването митохондриите добиват големи, почти гигантски размери. Това раздуване се дължи на хипертрофия или сливане на митохондрии. Тези митохондрии трябва да се различават от раздуването, което също може да се получи, но при оток на клетката. Гигантските митохондрии се наблюдават в хепатоцитите при алкохолен хепатит и се съчетават с натрупване на кристали в матрикса им. Тези раздути митохондрии добиват различна форма. Техният брой също варира. Значително увеличение в броя на митохондриите се наблюдава при засилено окислително фосфорилиране. Този процес се съчетава с хипертрофия и пролиферация на митохондриите. Подобна картина се наблюдава и при компенсаторна хипертрофия на кардиомиоцитите, при онкоцитите, при трансформация на епителоидни клетки в гигантски и други.

Кристите на митохондриите също са подложени на редица промени по отношение на размерите, формата и техния брой. Тези промени се определят от активността на протичащите метаболитни процеси в митохондриите. Освен енергопроизводствени функции, митохондриите изпълняват и важна функция в транспорта на калция и фосфора. При това калцият може да се натрупа в митохондриите и то в значителни количества. Неговата евакуация оттам става по два различна пътя - първият с помощта на натрия, който стимулира обмена между Na+ и Ca2+ и е характерен за митохондриите на сърдечния мускул, скелетната мускулатура,мозъка, ендокринни и екзокринни жлези, и вторият - с неясен механизъм, се среща при митохондрии в бъбреците, черния дроб и други. Този феномен дава основания на някои автори да предполагат съществуването на "калциев цикъл в митохондриите".

При натрупването на калций се наблюдава увеличаване размерите, плътността и броя на електронно плътните гранули в митохондриалния матрикс. Този процес се наблюдава и при хормонално предизвикана хиперкалцемия - калциноза и може да се илюстрира при редица заболявания - коронарна ангиосклероза, хронична бъбречна недостатъчност и др. Калцификацията на митохондриите е по правило обратим процес, но важно е да се отбележи, че тя винаги предшества некрозата на клетката. Натрупването на калция в митохондриите не нарушава тяхната функция и структура.

Митохондриалните включвания представляват липидни вещества с електронно плътна характеристика, миелинови фигури, белтъчни кристали и нишковидни структури. Митохондриалните включвания съпровождат и допринасят за раздуването на митохондриите. Тези промени могат да се наблюдават и самостоятелно. Натрупването на калция в митохондриите не нарушава тяхната функция.