Процессы избыточного роста и размножения клеток, тканей и органов называются гипербиотическими. К ним относятся: 1) гипертрофия и гиперплазия клеток, органов и тканей; 2) регенерация — возрождение органов, тканей; 3) опухоли.
§ 151. Гипертрофия
Рабочая гипертрофия. К ней относится гипертрофия скелетных мышц и сердца у спортсменов, гипертрофия молочных желез во время лактации, гипертрофия гладких мышц матки при беременности. Рабочая гипертрофия часто сочетается с гиперплазией клеток-усилением их размножения (например, в матке при беременности).
Заместительная (компенсаторная) или викарная гипертрофия. При этом наблюдается увеличение объема ос-ставшегося органа после удаления одного из парных органов- почки, легкого, надпочечника и др.
Регенерационная гипертрофия. Процесс гипертрофии сопровождается также усилением размножения клеток поврежденного органа (гиперплазией) и поэтому называется иногда регенерационной гипертрофией. Усиление размножения клеток наблюдается в процессе увеличения оставшейся части органа после удаления некоторой его части (например, печени, поджелудочной железы, селезенки).
Корреляционная гипертрофия. Так называется, например, увеличение гипофиза после удаления щитовидной железы и другие подобные отношения между функционально связанными между собой органами.
Нарушения функции органов при гипертрофии. Удаление парного органа вызывает характерные изменения функции в оставшемся органе при компенсаторной гипертрофии. Вначале (первая фаза) наблюдается недостаточность функции по сравнению с функцией обоих парных органов. В дальнейшем (вторая фаза) функция гипертрофированного органа постепенно повышается, однако объем ее никогда не достигает объема деятельности двух парных органов. Обычно деятельность гипертрофированного органа составляет 60-70% от объема работы двух парных органов до операции. Вес (масса) гипертрофированного органа также колеблется до 60-80% массы обоих органов здорового животного.
Компенсаторная гипертрофия почки, надпочечника, легкого и других органов сопровождается одновременно и увеличением размножения клеток или гиперплазией. Процесс перехода гипертрофии клеток в гиперплазию выражает общебиологический закон, согласно которому делению каждой клетки предшествует увеличение ее в объеме, рост. Активацию процесса размножения клеток можно наблюдать, сосчитывая число митозов в клетках гипертрофированного органа. Так, при компенсаторной гипертрофии почки у крыс уже через 2 сут после удаления другой почки число митозов в канальцах возрастает в 3 раза. После удаления одного легкого у крысы через 7 дней число митозов в клетках оставшегося легкого возрастает также в 3 раза. Срок достижения максимальной гипертрофии парного органа после удаления другого колеблется от 20 до 180 дней (по наблюдениям и опытам на животных в зависимости от вида органа и вида животного). Однако при компенсаторной гипертрофии парного органа полной компенсации не получается и организм животного или человека продолжает существовать в условиях большей или меньшей недостаточности функции оставшегося органа.
Процесс компенсаторной гипертрофии в легком после удаления другого легкого начинается с растяжения альвеол, напоминающего эмфизему, к которому вскоре присоединяется гипертрофия альвеол, утолщение межальвеолярных перегородок, эластического каркаса и развитие капиллярной сети. Происходит также размножение структурных компонентов межальвеолярных перегородок. Жизненная емкость и остаточный воздух в оставшемся легком после удаления другого оказываются несколько большими, чем в одном легком до операции, но значительно меньшими, чем в обоих легких. Функциональные показатели в оставшемся легком после удаления легкого у детей оказываются значительно большими по сравнению со взрослыми.
На развитие процесса гипертрофии оказывают существенное влияние характер питания животного и деятельность регулирующих систем. Установлено, что увеличение в пище белка вызывает значительное усиление процесса компенсаторной гипертрофии почки.
Гипертрофия почки может возникнуть и без удаления парного органа. Так, повреждение одной из почек (пиелонефрит, гидронефроз) сопровождается компенсаторной гипертрофией здоровой почки. Вероятным механизмом этого процесса являются нервно-гормональные влияния. Недостаток соматотропного гормона передней доли гипофиза после гипофизэктомии сопровождается задержкой компенсаторной гипертрофии почки. Аналогичным действием обладает и тиреоидэктомия. Установлено, что гормоны коры надпочечных желез (кортизол и корти-костерон) в какой-то степени подавляют гипертрофию, но полностью не предотвращают ее развитие.
§ 152. Регенерация
Регенерацией (возрождением) называется процесс восстановления разрушенных или утраченных тканей, органов и отдельных частей живых существ. Регенерация широко распространена в живой природе, бывает как у растений, так и у всех животных. Она имеет большое значение как у здоровых, так и у больных людей.
Регенерировать могут как взрослые дифференцированные клетки, так и менее дифференцированные (камбиальные) клетки различных тканей (например, герминативный слой эпителиальных клеток кожи, гистиоциты рыхлой соединительной ткани, гемоцитобласты костного мозга). В ходе регенерации у млекопитающих возможна ограниченная — в пределах одного вида тканей — клеточная метаплазия. Например, из рыхлой соединительной ткани может образоваться хрящевая и костная ткань, из эпителия выводных протоков печени или слюнных желез — соответствующие секреторные клетки и т. д.
Читайте также: Как пристрочить резинку до ткани
Различают физиологическую и патологическую регенерации. Физиологической регенерацией называют процесс постоянного восстановления клеток многоклеточного организма. Особенно интенсивно эти процессы протекают для клеток крови и эпидермальных структур (эпидермис, волосы, ногти, перья).
Патологической регенерацией считаются процессы возрождения органов и тканей после их повреждения.
Регенерировать могут клетки всех четырех видов ткани.
-
Регенерация соединительной ткани [показать]
Регенерация соединительной ткани
Особенно сильно регенерирует рыхлая соединительная ткань. Выраженной регенераторной способностью обладает также костная ткань. Регенераторные процессы протекают в периосте, эндосте и костном мозге. Размножающиеся малодифференцированные камбиальные клетки костной ткани — остеобласты являются основными элементами, восстанавливающими поврежденную костную ткань. Этот процесс сопровождается резорбцией поврежденной костной ткани и рассасыванием избыточно образованной новой ткани остеокластами. Процесс регенерации костной ткани имеет большое значение при заживлении переломов костей.
Хорошо регенерируют сухожилия, фасции, значительно слабее — хрящи.
Жировая ткань обладает весьма слабой регенераторной способностью.
Регенерация эпителиальной ткани
Эпителиальные ткани (многослойный плоский эпителий кожи, роговая оболочка глаза) обладают выраженной регенераторной способностью. Регенерация эпидермиса имеет очень большое значение в процессе заживления ран.
Хорошо регенерирует эпителий слизистых оболочек. Известно быстрое заживление ран полости рта, губ, полости носа и др.
Многослойный эпителий эпидермиса кожи возрождается из глубокого зародышевого слоя.
Однослойный цилиндрический эпителий возрождается из элементов крипт.
В условиях действия раздражающих факторов регенерация эпителия слизистой оболочки (например, в желудке, мочевом пузыре) становится резко патологической, возникают атипичные разрастания эпителия, способные к злокачественному перерождению.
Регенераторные процессы возможны в паренхиме печени, почек, слюнных желез, поджелудочной железы.
Регенерация мышечной ткани Мышечная ткань регенерирует значительно слабее соединительной ткани и эпителия.
Регенерация мышечных волокон скелетной мускулатуры совершается путем амитотического деления клеток, граничащих с поврежденным участком. На концах поврежденной мышцы при этом возникают особые колбовидные выпячивания — «мышечные почки». Появляясь с двух концов поврежденной мышцы, эти почки сливаются, а в поврежденных мышечных волокнах восстанавливается поперечная исчерченность.
Регенерация гладкой мускулатуры выражена относительно слабо. Она может происходить за счет митотического деления гладкомышечных клеток.
Нервные клетки (периферической и вегетативной нервной системы, моторные и чувствительные нейроны спинного мозга и др.) регенерируют весьма слабо, хотя возможность их регенерации в настоящее время не отрицается. Аксоны нервных клеток обладают сильной регенераторной способностью. Регенерация аксонов нервных клеток головного мозга (коры, подкорковых узлов) происходит весьма слабо или отсутствует. Если перерезать периферический нерв, возникает дегенерация аксона к периферии от места перерезки и регенерация его конца, связанного с клеткой перерезанного нерва.
После перерезки мякотного нерва периферические отрезки его аксонов подвергаются автолизу и продукты их резорбируются. Остаются клетки Шванна, образующие как бы трубочки, в которые и врастают регенерирующие волокна центрального конца перерезанного нерва. На концах растущих аксонов образуются колбочки и разветвления. Регенерирующие аксоны перерезанного нерва ползут, таким образом, по шванновским трубочкам периферического конца перерезанного нерва. Скорость регенерации аксонов весьма мала: 1-3 мм/сут. Таким образом возможна регенерация аксонов длиной до 1 м и более. Роль шванновских клеток, по-видимому, очень существенна, так как в мозге, где их опорная и трофическая функция заменена клетками глии, регенерация нервных волокон не происходит.
Если центральные и периферические концы перерезанного нерва отодвинуты далеко друг от друга, регенерирующие концы аксонов не достигают шванновских клеток периферического конца перерезанного нерва и полная регенерация не наступает. Одним из важных процессов при регенерации аксонов нервных клеток в этом случае является образование на их концах колбовидных утолщений, пуговок. Если количество этих утолщений велико (после травмы толстого смешанного нерва), то на конце перерезанного нерва образуется опухолевидное разрастание- неврома. Окружающие ткани раздражают эти окончания чувствительных нервов и вызывают резкие болевые ощущения, называемые каузалгиями.
В эксперименте многократно пытались сшивать центральные концы двигательных нервов с периферическими концами чувствительных нервов, а также сшивались различные чувствительные нервы друг с другом. Эти опыты вызывали образование различных необычных рефлексов и неврогенных «химер». Если двигательный нерв, например подъязычный, сшить с периферическим концом чувствительного нерва, например язычного, то двигательные аксоны не образуют в языке чувствительных окончаний. Под эпителием образуются сплетения, лишенные функционального значения. Если сшить чувствительную ветвь блуждающего нерва, например центральный конец возвратного нерва, с периферическим концом чувствительного кожного нерва, то блуждающий нерв регенерирует и образует чувствительные окончания в коже. Раздражение кожи в этих случаях может вызвать кашель наподобие того, как это возникает при раздражении слизистой оболочки гортани — нормальной рефлексогенной зоны возвратного нерва. Возможны образования «химеры» из чувствительных клеток узловатого ганглия блуждающего нерва и моторных клеток симпатического нерва и другие сочетания.
Читайте также: Строение костной ткани альвеолярных отростков
§ 153. Обмен веществ в регенерирующей ткани
Уже через 2 часа после повреждения в гистиоцитах рыхлой соединительной ткани, а затем в лейкоцитах, фибробластах активируются окислительно-восстановительные ферменты (сукцинатдегидрогеназы) и гидролазы (фосфатазы, пептидазы, липазы и др.). В дальнейшем отмечается активация 5-нуклеотидазы, аденозинтрифосфатазы и других ферментов.
Активация этих ферментов увеличивает расщепление белка, освобождает жиролипоидные вещества (лецитин, жирные кислоты), которые понижают поверхностное натяжение в регенерирующих клетках.
В регенерирующей ткани активируется анаэробный и аэробный гликолиз. Активация анаэробного гликолиза особенно характерна для регенерирующей ткани.
Распад лейкоцитов и освобождение из них продуктов, стимулирующих рост (нуклеопротеиды и другие вещества), вызывают усиленное митотическое деление регенерирующих клеток. Усиление размножения клеток вызывает увеличение митогенетического излучения. Усиление гликолиза в растущих регенерирующих клетках сопровождается накоплением молочной и ппровиноградной кислот и приводит к тканевому ацидозу. Активация протеолитических ферментов приводит также к освобождению из поврежденных регенерирующих клеток гистамина. Гистамин вызывает расширение сосудов, окружающих или врастающих в регенерирующую ткань. Расширение сосудов улучшает поступление новых количеств лейкоцитов, доставляющих новые порции стимуляторов роста в регенерирующую ткань. В клетках регенерата увеличиваются осмотическое давление и гидратация (содержание воды); в дальнейшем процесс заменяется дегидратацией (схема 10). Пролиферацня, регенерация Повышение осмотического давления Понижение поверхностного натяжения—>
§ 154. Механизмы регенерации
Повреждение является первым и важнейшим стимулом для регенерации. Именно продукты поврежденной ткани (протеазы, полипептиды и низкомолекулярные белки) являются раздражителями для размножения клеток. Ранее они назывались «раневые гормоны».
Важным фактором, способствующим регенерации и заживлению ран, являются лейкоциты и продукты их распада. Эти продукты называются собирательно «трефоны» (от греч. trephos — питаю).
На основании опытов с тканевыми культурами было установлено стимулирующее влияние одной растущей ткани или клетки на другую. Предполагали, что это влияние определяется особыми веществами — «десмонами» (от греч. desmos — ткань).
Десмоны могут выделяться в рингеровский раствор при промывании им кусочка тканевого регенерата. Действием десмонов пытались объяснить стимулирующее влияние одного регенерата на другой. Например, ампутация и регенерация ноги у головастика стимулируют регенерацию ранее отрезанного хвоста. Если регенерирующую ногу отрезать каждые 6-12 ч (удалять десмоны), ускорения регенерации хвоста не происходит. Десмоны специфичны и не влияют на рост тканей другого вида (например, соединительной ткани на мышечную).
Состояние обмена веществ оказывает большое влияние на регенерацию. При полном голодании регенерация хотя и происходит, но значительно ослаблена. Хорошо известно, что заживление ран у лиц с алиментарной дистрофией резко замедлено. Особое значение имеют полноценное белковое питание и витамины. Среди них важное место занимают витамины С и А. У больных цингой заживление ран и переломов резко задерживается. Это показано и в эксперименте над животными с авитаминозом С.
Резко стимулирующее влияние на регенерацию оказывает витамин А как при внутреннем, так и при местном (на рану) применении, например в виде рыбьего жира.
С увеличением возраста организма регенерирующая способность всех тканей понижается. При этом особое значение имеет состояние реактивности целого организма, например пересадка относительно «старой» по возрасту конечности молодому головастику вызывает ее хорошее приживление и регенерацию. Пересадка «молодой» конечности относительно старшему по возрасту головастику вызывает значительно более слабую регенерацию. Это указывает на значение целого организма для регенераторного процесса.
Железы внутренней секреции играют важную роль в регуляции регенерации.
- Щитовидная железа — тиреоидэктомия снижает регенерирующую способность тканей, а введение гормонов щитовидной железы восстанавливает эту способность. Применение гормона щитовидной железы стимулирует заживление ран. Заживление ран замедляется после удаления поджелудочной железы.
- Кастрация затрудняет заживление переломов.
- Гипофизэктомия вызывает значительное замедление регенерации конечностей у аксолотля.
- Гормоны коры надпочечников — минералокортикоиды (альдостерон) стимулируют, а глюкокортикоиды (кортизол) угнетают регенерацию.
- Роль зобной железы в процессах регенерации не является пока достаточно выясненной.
Читайте также: Трафареты с узорами для ткани
Нервная система. Экспериментальные повреждения коры головного мозга у собак, кроликов, крыс задерживали процессы заживления ран. Особенно сильное влияние оказывают на регенерацию и репаративные процессы повреждения вентромедиальных ядер гипоталамуса. Разрушение этих ядер угнетает процессы заживления ран и приживления трансплантатов.
Экспериментальная перерезка или травмы (военные, бытовые) смешанных периферических нервов вызывают резкие нервно-дистрофические влияния. Одним из выражений этого влияния является образование длительно не заживающих трофических язв. Они образуются на месте часто случайной царапины, а иногда и без видимого повреждения. Нарушение обмена веществ в тканях, в частности в коже, приводит к ослаблению процессов регенерации эпидермиса. На поверхности кожи образуется дефект — язва. Она обычно окружена вялыми грануляциями и долго не заживает, иногда несколько лет. После временного заживления она легко вновь возобновляется. Замедление процессов регенерации в данном случае вызывается нарушением трофического влияния нервной системы и сосудо-двигательными расстройствами в денервированной ткани.
§ 155. Заживление ран
Заживление ран является типичным примером патологической регенерации тканей, наступающей после их повреждения. Заживление повреждений внутренних органов происходит за счет размножения элементов соединительной ткани с последующим превращением ее в рубец. Заживление кожи происходит также за счет соединительной ткани и сопровождается регенерацией эпителия. Легкие повреждения кожи восстанавливаются почти полностью за счет регенерации эпидермиса. Различают заживление первичным и вторичным натяжением.
Заживление первичным натяжением — края раны склеиваются фибрином, вышедшим в рану с кровью и лимфой. Возникает свертывание крови в ране и выпадение фибрина. В случае больших количеств выпавшего фибрина он образует корку — струп, под которым совершается заживление. После заживления струп отпадает. Особенностью химического состава струпа является большое (13-14%) содержание в нем гидроксипролина.,
Сущность начала заживления как первичным, так и вторичным натяжением заключается в том, что под краями раны скапливаются лейкоциты (развивается небольшое воспаление). Они выделяют вещества, стимулирующие размножение прежде всего соединительнотканных клеток гистиоцитов. Они превращаются в фибробласты, образующие коллагеновые и эластические волокна. Постепенно дефект в ткани заполняется этими клетками. Одновременно на пленку фибрина начинают двигаться размножающиеся клетки эпидермиса. Стимулом для их размножения является факт соприкосновения их с необычной средой — выпавшим в рану фибрином. Размножаясь, клетки эпителия заполняют и затягивают дефект, вызванный ранением. Возникает полное заживление (рис. 26).
Заживление вторичным натяжением возникает обычно при инфицировании раны (нагноении) или при ее относительно больших размерах, когда рана не может первично быть слепленной выпавшим фибрином. В этих случаях, кроме процессов, характерных для первичного натяжения, рана постепенно заполняется новой молодой соединительной тканью, очень богатой кровеносными сосудами. Она ярко-красного цвета и имеет вид зернышек, связанных друг с другом, — отсюда и название «грануляционная» (от лат. granulum — зернышко). Грануляционная ткань образуется за счет размножения гистиоцитов и фибробластов, в нее со стороны здоровой ткани врастают кровеносные сосуды (рис. 27). Грануляционная ткань богата водой, ее коллоиды находятся в состоянии гидратации. Грануляционная ткань представляет собой защитный барьер против инфекции. В эксперименте при заражении кролика сибирской язвой через грануляционную ткань все микробы поглощались клетками соединительной ткани и заражение не наступало. При введении той же дозы палочки сибирской язвы под кожу здорового кролика он погибал через несколько часов.
После заполнения раны грануляционной тканью она начинает изменяться. Кровеносные сосуды запустевают, клетки постепенно разрушаются и рассасываются. Остается только волокнистая субстанция соединительной ткани, образующая рубец. Эпителизации раны после заживления вторичным натяжением не происходит и рубец (например, на коже) остается видимым многие годы. Основные этапы процесса заживления раны представлены в табл. 19.
| Таблица 19. Основные этапы процесса заживления раны (по Лендеру, 1962) | |||
| Время заживления | Реактивные процессы в поврежденной ткани | ||
| кровообращение, микроциркуляция | соединительная ткань | обмен веществ и ферменты | |
| 1-4 ч | Кровотечение, экссудация, раневой секрет | Набухание тканей | Распад мукополисахаридов и белков основного вещества соединительной ткани. Протеолиз, липолиз, ацидоз |
| 5-6 ч | Гиперемия, выпадение фибрина, выхождение лейкоцитов | Набухание коллагеновых и эластических волокон, метаплазия гистиоцитов в фибробласты, распад лейкоцитов | |
Новообразование эластических и коллагеновых волокон