Некроз
Незапрограммированная гибель клеток, вызванная внешним повреждением клеток
Структурные изменения клеток, подвергающихся некрозу и апоптозу

Некроз (от древнегреческого νέκρωσις ( nékrōsis )  «смерть») — форма повреждения клеток , которая приводит к преждевременной гибели клеток в живой ткани путем аутолиза . [1] Термин «некроз» появился в середине 19 века и обычно приписывается немецкому патологу Рудольфу Вирхову , которого часто считают одним из основателей современной патологии. [2] Некроз вызывается факторами, внешними по отношению к клетке или ткани, такими как инфекция или травма, которые приводят к нерегулируемому перевариванию компонентов клетки. Напротив, апоптоз — это естественно возникающая запрограммированная и целенаправленная причина клеточной смерти. В то время как апоптоз часто оказывает благотворное воздействие на организм, некроз почти всегда пагубен и может быть фатальным. [3]

Клеточная смерть из-за некроза не следует пути апоптотической передачи сигнала, а скорее активируются различные рецепторы и приводят к потере целостности клеточной мембраны [4] и неконтролируемому высвобождению продуктов клеточной смерти во внеклеточное пространство . [1] Это инициирует воспалительную реакцию в окружающей ткани, которая привлекает лейкоциты и близлежащие фагоциты , которые устраняют мертвые клетки путем фагоцитоза . Однако микробные повреждающие вещества, выделяемые лейкоцитами, могут создать сопутствующие повреждения окружающих тканей. [5] Этот избыточный сопутствующий ущерб подавляет процесс заживления. Таким образом, нелеченный некроз приводит к накоплению разлагающейся мертвой ткани и клеточного мусора в месте гибели клетки или рядом с ним. Классическим примером является гангрена . По этой причине часто необходимо удалить некротическую ткань хирургическим путем , процедура, известная как дебридмент . [ необходима цитата ]

Классификация

Структурные признаки, указывающие на необратимое повреждение клеток и прогрессирование некроза, включают плотное скопление и прогрессирующее разрушение генетического материала, а также разрушение мембран клеток и органелл . [6]

Морфологические закономерности

Существует шесть отличительных морфологических моделей некроза: [7]

  1. Коагуляционный некроз характеризуется образованием желатинозного (гелеобразного) вещества в мертвых тканях, в котором сохраняется архитектура ткани, [7] и может наблюдаться с помощью световой микроскопии. Коагуляция происходит в результате денатурации белка , в результате чего альбумин переходит в твердое и непрозрачное состояние. [6] Такая картина некроза обычно наблюдается в гипоксических (с низким содержанием кислорода) средах, таких как инфаркт . Коагуляционный некроз возникает в первую очередь в таких тканях, как почки, сердце и надпочечники. [6] Тяжелая ишемия чаще всего вызывает некроз этой формы. [8]
  2. Колликвационный некроз (или колликвационный некроз), в отличие от коагуляционного некроза, характеризуется перевариванием мертвых клеток с образованием вязкой жидкой массы. [7] Это типично для бактериальных, а иногда и грибковых инфекций из-за их способности стимулировать воспалительную реакцию. Некротическая жидкая масса часто имеет кремово-желтый цвет из-за присутствия мертвых лейкоцитов и обычно известна как гной . [7] Гипоксические инфаркты в мозге представляют собой этот тип некроза, поскольку мозг содержит мало соединительной ткани, но большое количество пищеварительных ферментов и липидов, и поэтому клетки могут легко перевариваться их собственными ферментами. [6]
  3. Гангренозный некроз можно считать типом коагуляционного некроза, который напоминает мумифицированную ткань. Он характерен для ишемии нижних конечностей и желудочно-кишечного тракта. Как сухая гангрена, так и газовая гангрена могут привести к этому типу некроза. Если происходит наложение инфекции на мертвые ткани, то наступает колликвационный некроз (влажная гангрена). [9]
  4. Казеозный некроз можно считать комбинацией коагуляционного и колликвационного некроза, [6] обычно вызываемого микобактериями (например, туберкулезом ), грибками и некоторыми инородными веществами. Некротическая ткань выглядит белой и рыхлой , как комковатый сыр. Мертвые клетки распадаются, но не полностью перевариваются, оставляя зернистые частицы. [6] Микроскопическое исследование показывает аморфные зернистые остатки, заключенные в отличительную воспалительную границу. [7] Некоторые гранулемы содержат этот образец некроза. [10]
  5. Жировой некроз — это специализированный некроз жировой ткани, [10] возникающий в результате действия активированных липаз на жировые ткани, такие как поджелудочная железа . В поджелудочной железе это приводит к острому панкреатиту , состоянию, при котором панкреатические ферменты просачиваются в брюшную полость и разжижают мембрану, расщепляя эфиры триглицеридов на жирные кислоты посредством омыления жира . [7] Кальций, магний или натрий могут связываться с этими поражениями, образуя мелово-белое вещество. [6] Отложения кальция микроскопически различимы и могут быть достаточно большими, чтобы быть видимыми при рентгенологическом исследовании. [8] Невооруженным глазом отложения кальция выглядят как зернистые белые пятна. [8]
  6. Фибриноидный некроз — это особая форма некроза, обычно вызываемая иммуноопосредованным повреждением сосудов. Он характеризуется комплексами антигена и антител , называемыми иммунными комплексами, отложенными в стенках артерий [7] вместе с фибрином . [7]

Другие клинические классификации некроза

  1. Существуют также весьма специфические формы некроза, такие как гангрена (термин, используемый в клинической практике для обозначения конечностей, подвергшихся тяжелой гипоксии), гуммозный некроз (из-за спирохетозных инфекций) и геморрагический некроз (из-за закупорки венозного оттока органа или ткани). [ необходима цитата ]
  2. Мионекроз — это гибель отдельных мышечных волокон из-за травмы, гипоксии или инфекции. Распространенные причины включают спонтанный диабетический мионекроз (он же диабетический мышечный инфаркт) и клостридиальный мионекроз (он же газовая гангрена ). [11]
  3. Некоторые укусы пауков могут привести к некрозу. В Соединенных Штатах только укусы пауков- отшельников (род Loxosceles ) надежно прогрессируют до некроза. В других странах пауки того же рода, такие как чилийский отшельник в Южной Америке, также известны тем, что вызывают некроз. Утверждения о том, что желтосумые пауки и пауки-бродяги обладают некротическим ядом , не были подтверждены. [ необходима цитата ]
  4. У слепых землекопов (род Spalax ) процесс некроза заменяет роль систематического апоптоза , обычно используемого во многих организмах. Условия низкого содержания кислорода, такие как те, которые распространены в норах слепых землекопов, обычно заставляют клетки подвергаться апоптозу. При адаптации к более высокой тенденции к гибели клеток слепые землекопы выработали мутацию в белке- супрессоре опухолей p53 (который также используется у людей), чтобы предотвратить апоптоз клеток. У больных раком людей наблюдаются похожие мутации, и слепые землекопы считались более восприимчивыми к раку, поскольку их клетки не могут подвергаться апоптозу. Однако по истечении определенного периода времени (в течение 3 дней, согласно исследованию, проведенному в Университете Рочестера) клетки слепых землекопов выделяют интерферон-бета (который иммунная система обычно использует для борьбы с вирусами) в ответ на чрезмерную пролиферацию клеток, вызванную подавлением апоптоза. В этом случае интерферон-бета запускает процесс некроза клеток, и этот механизм также убивает раковые клетки у слепых землекопов. Благодаря таким механизмам подавления опухолей слепые землекопы и другие слепые землекопы устойчивы к раку. [12] [13]

Причины

Некроз рук при бубонной чуме

Некроз может возникнуть из-за внешних или внутренних факторов.

Внешние факторы

Внешние факторы могут включать механическую травму (физическое повреждение тела, которое вызывает разрушение клеток), поражение электрическим током [14] , повреждение кровеносных сосудов (что может нарушить кровоснабжение связанных тканей) и ишемию . [15] Термические воздействия (экстремально высокая или низкая температура) часто могут приводить к некрозу из-за разрушения клеток, особенно костных клеток. [16]

Некроз может также быть результатом химической травмы, когда щелочные и кислотные соединения вызывают в пораженных тканях разжижающий и коагуляционный некроз соответственно. Тяжесть таких случаев значительно варьируется в зависимости от множества факторов, включая концентрацию соединения, тип пораженной ткани и степень химического воздействия.

При обморожении образуются кристаллы, увеличивающие давление оставшейся ткани и жидкости, что приводит к разрыву клеток. [17] В экстремальных условиях ткани и клетки могут погибнуть из-за нерегулируемого процесса разрушения мембраны и цитозоля. [18]

Внутренние факторы

Внутренние факторы, вызывающие некроз, включают: трофоневротические расстройства (заболевания, возникающие из-за дефектного действия нервов в части органа, что приводит к нарушению питания); повреждение и паралич нервных клеток. Панкреатические ферменты (липазы) являются основной причиной жирового некроза. [15]

Некроз может быть активирован компонентами иммунной системы, такими как система комплемента ; бактериальными токсинами ; активированными естественными клетками-киллерами ; и перитонеальными макрофагами . [1] Программы некроза, вызванные патогенами в клетках с иммунологическими барьерами ( слизистая оболочка кишечника ), могут облегчить вторжение патогенов через поверхности, пораженные воспалением. [1] Токсины и патогены могут вызывать некроз; токсины, такие как змеиные яды, могут ингибировать ферменты и вызывать гибель клеток. [15] Некротические раны также возникали в результате укусов Vespa mandarinia . [19]

Патологические состояния характеризуются недостаточной секрецией цитокинов . Оксид азота (NO) и активные формы кислорода (ROS) также сопровождаются интенсивной некротической гибелью клеток. [15] Классическим примером некротического состояния является ишемия , которая приводит к резкому истощению кислорода , глюкозы и других трофических факторов [20] и вызывает массовую некротическую гибель эндотелиальных клеток и непролиферирующих клеток окружающих тканей (нейронов, кардиомиоцитов, почечных клеток и т. д.). [1] Последние цитологические данные указывают на то, что некротическая гибель происходит не только во время патологических событий, но и является компонентом некоторого физиологического процесса. [15]

Гибель первичных Т-лимфоцитов и других важных компонентов иммунного ответа, вызванная активацией, не зависит от каспазы и является некротической по морфологии; поэтому современные исследователи продемонстрировали, что некротическая гибель клеток может происходить не только во время патологических процессов, но и во время нормальных процессов, таких как обновление тканей, эмбриогенез и иммунный ответ. [15]

Патогенез

Пути

До недавнего времени некроз считался нерегулируемым процессом. [21] Однако существуют два основных пути, по которым некроз может возникнуть в организме. [21]

Первый из этих двух путей изначально включает онкоз , при котором происходит отек клеток. [21] Затем пораженные клетки переходят к блеббингу , за которым следует пикноз , при котором происходит сморщивание ядер. [21] На последнем этапе этого пути ядра клеток растворяются в цитоплазме, что называется кариолизисом . [21]

Второй путь — это вторичная форма некроза, которая, как показано, возникает после апоптоза и почкования. [21] При этих клеточных изменениях некроза ядро ​​распадается на фрагменты (известно как кариорексис ). [21]

Гистопатологические изменения

Кариолизис (и некроз контракционных полос ) при инфаркте миокарда (сердечном приступе)

Изменения ядра при некрозе и характеристики этих изменений определяются способом распада его ДНК:

  • Кариолизис : хроматин ядра исчезает из-за потери ДНК в результате деградации. [7]
  • Кариорексис : сморщенное ядро ​​фрагментируется до полного рассеивания. [7]
  • Пикноз : ядро ​​сжимается, а хроматин уплотняется. [7]

Другие типичные клеточные изменения при некрозе включают:

В более крупном гистологическом масштабе псевдопалисады (ложные палисады ) представляют собой гиперклеточные зоны, которые обычно окружают некротическую ткань. Псевдопалисадный некроз указывает на агрессивную опухоль. [23]

  • Пикноз при желчном инфаркте
    Пикноз при желчном инфаркте
  • Цитоплазматическая гиперэозинофилия (видна в левой половине изображения)
    Цитоплазматическая гиперэозинофилия (видна в левой половине изображения)
  • Псевдопалисад, наблюдаемый вокруг некроза при глиобластоме
    Псевдопалисад, наблюдаемый вокруг некроза при глиобластоме

Уход

Существует много причин некроза, и поэтому лечение основывается на том, как возник некроз. Лечение некроза обычно включает два отдельных процесса: Обычно, основная причина некроза должна быть вылечена до того, как можно будет иметь дело с самой мертвой тканью. [ необходима цитата ]

  • Дебридемент , относящийся к удалению мертвой ткани хирургическим или нехирургическим путем, является стандартной терапией некроза. В зависимости от тяжести некроза, это может варьироваться от удаления небольших участков кожи до полной ампутации пораженных конечностей или органов. Химическое удаление некротической ткани является другим вариантом, при котором ферментативные дебридирующие агенты, классифицируемые как протеолитические , фибринолитические или коллагеназы , используются для нацеливания на различные компоненты мертвой ткани. [24] В отдельных случаях для удаления некротической ткани и инфекции применялась специальная терапия личинками Lucilia sericata . [25]
  • В случае ишемии , которая включает инфаркт миокарда , ограничение кровоснабжения тканей вызывает гипоксию и создание активных форм кислорода (ROS), которые реагируют с белками и мембранами и повреждают их. Антиоксидантное лечение может применяться для удаления ROS. [26]
  • Раны, вызванные физическими факторами, включая физические травмы и химические ожоги , можно лечить антибиотиками и противовоспалительными препаратами для предотвращения бактериальной инфекции и воспаления. Сохранение раны чистой от инфекции также предотвращает некроз.
  • Химические и токсичные вещества (например, фармацевтические препараты, кислоты, основания) реагируют с кожей, что приводит к потере кожи и в конечном итоге к некрозу. Лечение включает в себя выявление и прекращение воздействия вредного агента, за которым следует лечение раны, включая профилактику инфекции и, возможно, использование иммунодепрессивной терапии, такой как противовоспалительные препараты или иммунодепрессанты. [27] В примере со змеиным укусом использование противоядия останавливает распространение токсинов, в то время как прием антибиотиков препятствует развитию инфекции. [28]

Даже после того, как первоначальная причина некроза была остановлена, некротическая ткань останется в организме. Иммунный ответ организма на апоптоз, который включает в себя автоматическое разрушение и переработку клеточного материала, не запускается некротической смертью клеток из-за отключения апоптотического пути. [29]

В растениях

Если кальция недостаточно, пектин не может быть синтезирован, и, следовательно, клеточные стенки не могут быть связаны, что является препятствием для меристем. Это приведет к некрозу стеблей и кончиков корней, а также краев листьев. [30] Например, некроз тканей может возникнуть у Arabidopsis thaliana из-за фитопатогенов. [31]

У таких кактусов, как сагуаро и кардон в пустыне Сонора, регулярно образуются некротические пятна; вид двукрылых насекомых, называемый Drosophila mettleri, выработал систему детоксикации P450 , позволяющую ему использовать выделяемые в этих пятнах экссудаты как для гнездования, так и для кормления личинок. [32]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcde Проскуряков С.Ю., Коноплянников АГ., Габай В.Л. (февраль 2003 г.). «Некроз: особая форма запрограммированной клеточной смерти?». Experimental Cell Research . 283 (1): 1– 16. doi :10.1016/S0014-4827(02)00027-7. PMID  12565815.
  2. ^ Гершенсон, LE; Геске, Ф. Джон (апрель 2001 г.). «Вирхов и апоптоз». Американский журнал патологии . 158 (4): 1543. doi :10.1016/S0002-9440(10)64105-3. ЧВК 1891904 . ПМИД  11290572. 
  3. ^ Kasper DL, Zaleznik DF (2001). «Газовая гангрена, колит, связанный с антибиотиками, и другие клостридиальные инфекции». В Stone RM (ред.). Принципы самооценки и рассмотрения внутренней медицины Харрисона (15-е изд.). McGraw-Hill. стр.  922–7 . ISBN 978-0-07-138678-4.
  4. ^ Nirmala JG, Lopus M (апрель 2020 г.). «Механизмы клеточной смерти у эукариот». Cell Biology and Toxicology . 36 (2): 145– 164. doi :10.1007/s10565-019-09496-2. PMID  31820165. S2CID  208869679.
  5. ^ Рок KL, Коно H (2008). «Воспалительный ответ на гибель клеток». Annual Review of Pathology . 3 : 99–126 . doi :10.1146/annurev.pathmechdis.3.121806.151456. PMC 3094097. PMID 18039143  . 
  6. ^ abcdefg Крафт Дж, Гордон С, Тициани А, Хьютер С.Э., Макканс К.Л., Брашерс В.Л. (2010). Понимание патофизиологии . Чатсвуд, Новый Южный Уэльс: Elsevier Australia. ISBN 978-0-7295-3951-7. OCLC  994801732.
  7. ^ abcdefghijkl Кумар В., Аббас А.К., Астер Дж.К., Фаусто Н. (2010). Патологическая основа болезни Роббинса и Котрана (8-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders/Elsevier. С.  12–41 . ISBN 978-1-4160-3121-5. OCLC  1409188915.
  8. ^ abc McConnell TH (2007). Природа болезни: патология для медицинских профессий . Балтимор, март: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0-7817-5317-3. OCLC  71139383.
  9. ^ Саттар (2015). Основы патологии (изд. 2015 г.). Чикаго, Иллинойс: Pathoma LLC. п. 5. ISBN 978-0-9832246-2-4. OCLC  1301972970.
  10. ^ ab Stevens A, Lowe JS, Young B, Deakin PJ (2002). Базовая гистопатология Уитера: цветной атлас и текст (4-е изд.). Эдинбург: Churchill Livingstone. ISBN 978-0-443-07001-3. OCLC  606877653.
  11. ^ "Медицинское определение мионекроза; Написано врачом". RxList . Получено 2023-06-09 .
  12. ^ Saey TH (5 ноября 2012 г.). «Раковые клетки самоуничтожаются у слепых землекопов». Science News . Society for Science and the Public . Архивировано из оригинала 19 июня 2013 г. . Получено 27 ноября 2012 г. .
  13. ^ Горбунова В., Хайн С., Тиан Х., Аблаева Дж., Гудков АВ., Нево Е., Селуанов А. (ноябрь 2012 г.). «Устойчивость к раку у слепых землекопов опосредована согласованным механизмом некротической смерти клеток». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 109 (47): 19392– 6. Bibcode : 2012PNAS..10919392G. doi : 10.1073/pnas.1217211109 . PMC 3511137. PMID  23129611 . 
  14. ^ Халид Н, Азимпуран М (2023). «Некроз». StatPearls . Treasure Island (FL): StatPearls Publishing. PMID  32491559. Получено 19 сентября 2023 г.
  15. ^ abcdef Raffray M, Cohen GM (сентябрь 1997 г.). «Апоптоз и некроз в токсикологии: континуум или отдельные режимы клеточной смерти?». Pharmacology & Therapeutics . 75 (3): 153– 177. doi :10.1016/s0163-7258(97)00037-5. PMID  9504137.
  16. ^ Kniha K, Heussen N, Weber E, Möhlhenrich SC, Hölzle F, Modabber A (август 2020 г.). «Пороговые значения температуры некроза кости для термоэксплантации дентальных имплантатов — систематический обзор доклинических исследований in vivo». Материалы . 13 (16): 3461. Bibcode : 2020Mate ...13.3461K. doi : 10.3390/ma13163461 . PMC 7476012. PMID  32781597. 
  17. ^ "Frostbite". Harvard Health . 2020-08-16 . Получено 2023-09-19 .
  18. ^ Nazarian RM, Van Cott EM, Zembowicz A, Duncan LM (август 2009). «Варфарин-индуцированный некроз кожи». Журнал Американской академии дерматологии . 61 (2): 325–332 . doi :10.1016/j.jaad.2008.12.039. PMID  19615543.
  19. ^ Янагава Y, Морита K, Сугиура T, Окада Y (10 октября 1980 г.). «Кожные кровоизлияния или некрозы после укусов Vespa mandarinia (оса) могут предсказать возникновение множественных повреждений органов: отчет о случае и обзор литературы». Клиническая токсикология . 45 (7): 803–7 . doi :10.1080/15563650701664871. PMID  17952752. S2CID  11337426.
  20. ^ "Регулирование клеточной смерти: трофические факторы". Архивировано из оригинала 10 октября 2007 г.
  21. ^ abcdefg Кремер Г., Галлуцци Л., Ванденабили П., Абрамс Дж., Алнемри Э.С., Бэхрекке Э.Х. и др. (январь 2009 г.). «Классификация клеточной гибели: рекомендации Номенклатурного комитета по клеточной смерти 2009». Смерть клеток и дифференцировка . 16 (1): 3–11 . doi :10.1038/cdd.2008.150. ПМЦ 2744427 . ПМИД  18846107. 
  22. ^ Марчевский AM, Бальцер B, Абдул-Карим FW (2014). "Диагностика замороженных срезов". Электронная книга интраоперационных консультаций . Основы диагностической патологии. Elsevier. стр. 320. ISBN 978-0-323-32299-7. OCLC  898153075. Архивировано из оригинала 2020-08-04.
  23. ^ Wippold FJ, Lämmle M, Anatelli F, Lennerz J, Perry A (2006). «Нейропатология для нейрорадиолога: палисады и псевдопалисады». AJNR. Американский журнал нейрорадиологии . 27 (10): 2037–41 . PMC 7977220. PMID  17110662 . 
  24. ^ Singhal A, Reis ED, Kerstein MD (2001). «Варианты нехирургической обработки некротических ран». Advances in Skin & Wound Care . 14 (2): 96–100 , quiz 102–3. doi :10.1097/00129334-200103000-00014. PMID  11899913.
  25. ^ Horobin AJ, Shakesheff KM, Pritchard DI (2005). «Личинки и заживление ран: исследование эффектов выделений личинок Lucilia sericata на миграцию человеческих дермальных фибробластов по покрытой фибронектином поверхности». Восстановление ран и регенерация . 13 (4): 422– 433. doi :10.1111/j.1067-1927.2005.130410.x. PMID  16008732. S2CID  7861732.
  26. ^ Eum HA, Cha YN, Lee SM (июнь 2007 г.). «Некроз и апоптоз: последовательность повреждения печени после реперфузии после 60-минутной ишемии у крыс». Biochemical and Biophysical Research Communications . 358 (2): 500– 5. doi :10.1016/j.bbrc.2007.04.153. PMID  17490613.
  27. ^ Cooper KL (август 2012). «Реакция на лекарства, уход за кожей, потеря кожи». Critical Care Nurse . 32 (4): 52–59 . doi : 10.4037/ccn2012340 . PMID  22855079.
  28. ^ Chotenimitkhun R, Rojnuckarin P (февраль 2008 г.). «Системное противоядие и некроз кожи после укусов зеленой ямкоголовой гадюки». Клиническая токсикология . 46 (2): 122– 5. doi : 10.1080/15563650701266826. PMID  18259959. S2CID  6827421.
  29. ^ Эдингер AL, Томпсон CB (декабрь 2004 г.). «Смерть по замыслу: апоптоз, некроз и аутофагия». Current Opinion in Cell Biology . 16 (6): 663– 9. doi :10.1016/j.ceb.2004.09.011. PMID  15530778.
  30. ^ Capon B (2010). Ботаника для садоводов (3-е изд.). Портленд, штат Орегон: Timber Press. ISBN 978-1-60469-095-8. OCLC  436623458.
  31. ^ Summermatter K, Sticher L, Metraux JP (август 1995 г.). «Системные реакции Arabidopsis thaliana, инфицированных и подвергнутых испытанию Pseudomonas syringae pv syringae». Plant Physiol . 108 (4): 1379– 85. doi :10.1104/pp.108.4.1379. PMC 157515. PMID  12228548 . 
  32. ^ Giraudo M, Unnithan GC, Le Goff G, Feyereisen R (июнь 2010 г.). «Регуляция экспрессии цитохрома P450 у Drosophila: геномные идеи». Pestic Biochem Physiol . 97 (2): 115– 122. doi :10.1016/j.pestbp.2009.06.009. PMC 2890303. PMID  20582327 . 
На Викискладе есть медиафайлы по теме Некроз .
  • Токсикологическая головоломка № 018 — Жизнь на скоростной трассе
  • Undersea and Hyperbaric Medical Society. "Некротизирующие инфекции мягких тканей". Архивировано из оригинала 5 июля 2008 г. Получено 25 июля 2008 г.
  • Вторичный некроз нейтрофила
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Некроз&oldid=1270726121"