Przedłużona ekspozycja komórki na normalne lecz nasilone lub niekorzystne bodźce wywołuje procesy adaptacyjne komórek, tkanek i narządów. Po ustaniu nadmiernych czy niekorzystnych bodźców większość komórek zaadaptowanych do przewlekłej stymulacji wraca do normy. Niektóre formy adaptacji, zwłaszcza tych związanych z utratą komórek (np. utrata kości w osteoporozie), są jednak nieodwracalne.
Zanik (atrophia)
Zanik oznacza zmniejszenie objętości komórki, tkanki, narządu, czy całego ciała. Tak jak i inne procesy adaptacyjne, zanik można podzielić na fizjologiczny i patologiczny.
Zanik fizjologiczny występuje z wiekiem i dotyczy w zasadzie całego ciała. Np. codziennie ubywa nam pewna ilość komórek nerwowych mózgu. Po latach mamy wyraźniejszy zanik mózgu. Zanikły mózg ma węższe zakręty, a poszerzone rowki. Na przekroju komory mózgowe są poszerzone i zawierają więcej płynu mózgowo-rdzeniowego. Atroficzne kości ludzi starych są bardziej łamliwe, a atroficzne mięśnie są cienkie i słabe.
Zanik fizjologiczny nie jest ograniczony do bardzo zaawansowanego wieku. Grasica zanika już w wieku dziecięcym (involutio). Jajniki, macica czy gruczoły piersiowe zanikają w okresie menopauzy (po okresie przekwitania).
Zanik patologiczny zazwyczaj występuje w wyniku niewystarczającego odżywiania lub stymulacji. Niedokrwione organy są małe. Np. takie są nerki w miażdżycy dużych naczyń nerkowych. Odnerwione mięśnie (np. po uszkodzeniu rdzenia kręgowego) są zanikłe i wiotkie. Uogólnione wyniszczenie – cachexia – spowodowane rakiem lub niedożywieniem – charakteryzuje się między innymi zanikiem mięśni. Zanik powoduje ubytki czynnościowe proporcjonalne do stopnia zaniku. Poważniejsze konsekwencje związane są z trwałym ubytkiem komórek, np. ubytkiem komórek nerwowych mózgu u ludzi starych. Może się to wiązać z demencją starczą, która występuje u ponad połowy ludzi po 85 roku życia.
Komórki ulegające zanikowi są mniejsze, bardziej nastawione na katabolizm niż anabolizm. Dzieje się tak prawdopodobnie dzięki zwiększeniu aktywności pozalizosomalnych dróg katabolizmu, a to przede wszystkim aktywności proteasomów. Wiele białek cytoplazmatycznych jest opornych na trawienie i najpierw dochodzi do połączenia z ubikwityną. To połączenie w kompleksie proteasomu umożliwia trawienie (głównie przez proteazy serynowe). Redukcja nadmiaru organelli komórkowych może też zachodzić na drodze autofagocytozy. W komórkach wątroby czy mięśnia sercowego katabolizm doprowadza do niepełnego spalenia tłuszczów (fosfolipidów błon), co jest przyczyną akumulacji brunatnego barwnika w komórkach (lipofuscyny). Powoduje to brunatnawe zabarwienie narządu i jest usprawiedliwieniem nazwy – zanik brunatny (atrophia fusca).
Zanik nie musi się wiązać ze zmniejszeniem narządu. Osteoporotyczna kość ma te same wymiary, choć mikroskopowo widzimy mniej beleczek kostnych, bo znaczna część uległa zanikowi. Zmianą zanikową jest rozedma płuc. Zanikają elementy sprężyste zrębu płuca a potem nawet część przegród pęcherzykowych, zmniejsza się powierzchnia oddechowa płuca. Płuca rozedmowe są jednak większe, rozciągnięte i po otwarciu klatki piersiowej wystają na zewnątrz. W wodonerczu nerka jest zanikła, ale ogólny wymiar nie zmienia się albo nawet jest większy (powstaje worek wypełniony płynem w poszerzonej miedniczce nerkowej i torebce nerki).
- Zanik z braku czynności (atrophia e inactivitate). Tradycyjnie podawany jest tu przykład „profilu papugi” u bezzębnej staruszki. Przy braku zębów zanikają wyrostki zębodołowe szczęk, co jest powodem wspomnianego profilu. Przykład ten jest obecnie rzadziej używany i może nas narazić starszym paniom, które dziś o wiele bardziej dbają o stan uzębienia. Kończyna unieruchomiona długo w opatrunku gipsowym staje się cieńsza wskutek zaniku. W czasie rehabilitacji stan kończyny wraca jednak do normy.
- Zanik z ucisku (atrophia e compressione). Odcisk okularów na nosie lub odcisk noszonej obrączki to pospolite przykłady tego zaniku. Z zajęć z anatomii pamiętamy odciski palczaste na wewnętrznej powierzchni sklepienia czaszki od ziarnistości Pacciona. Niemodne obecnie sznurowane gorsety odsunęły do historii tzw. wątrobę sznurówkową. Poszerzone tętnice międzyżebrowe (w przypadku zwężenia łuku aorty) prowadzą do zaniku żeber widocznego w obrazie rtg. W krańcowych przypadkach tętniak części wstępującej aorty może doprowadzić do zaniku mostka lub żeber i widać tętnienie tętniaka tuż pod skórą.
- Zanik z niedożywienia (atrophia e inanitione). Nie tylko ogólne niedożywienie wiedzie do wyniszczenia, w którym zanika tkanka tłuszczowa, mięśnie i częściowo redukcji ulega tkanka kostna. Również lokalne zmiany np. zmiany miażdżycowe naczynia wieńcowego doprowadzić mogą do zaniku kardiomiocytów zastępowanych bliznowatą tkanką łączną.
- Zanik z denerwacji (atrophia neurotrophica). Klasycznym przykładem jest poliomyelitis. W tej wirusowej chorobie obumierają komórki ruchowe rdzenia kręgowego, co doprowadza do niedowładu mięśni. Mięśnie te nie tylko nie pracują, ale też pozbawione są normalnej stymulacji nerwowej, zmian w ukrwieniu, itp. W konsekwencji mamy zanik mięśnia. Zaniki mięśni z powodu uszkodzenia nerwów to cała grupa chorób.
- Zanik hormonalny (atrophia hormonalis). Przy braku stymulacji hormonalnej może dochodzić do zaniku. Tak np. przy braku ACTH dochodzi do zaniku kory nadnerczy. U kobiet w okresie menopauzy (obniżony poziom estrogenów) dochodzi do zmian zanikowych endometrium, nabłonka pochwy, sutka.
- Zanik starczy (atrophia senilis). Cały organizm starszej osoby ulega pewnej atrofii. Najbardziej jednak widoczne są ubytki komórek, które się nie odnawiają np. w mózgu i w sercu. Niemożność odnawiania komórek nerwowych nie jest tak całkowita jak dawniej myślano.
Przerost (hypertrophia)
Przerost jest powiększeniem objętości tkanki lub narządu spowodowanym wzrostem objętości pojedynczych komórek. W przeciwieństwie do tego rozrost (hyperplasia) jest powiększeniem objętości tkanki lub narządu z powodu pomnożenia liczby komórek. Przerost może być fizjologiczny (przerost mięśni u pracowników fizycznych i sportowców) i patologiczny (przerost serca w kardiomiopatiach). Przerost i rozrost często współistnieją ze sobą z wyjątkiem mięśnia sercowego i mięśni szkieletowych, których komórki nie dzielą się.
Przerost serca jest często spotykany i wynika z większego obciążenia pracą mięśnia sercowego. Przerost lewej komory serca jest typowym powikłaniem nadciśnienia tętniczego. Zwiększone ciśnienie tętnicze (zwiększone opory) wymaga więcej siły na pokonanie oporów, co prowadzi do przerostu włókien mięśniowych. Do podobnego przerostu może doprowadzić zwężenie ujścia aorty. Przerosłe włókna mięśnia sercowego mają do pewnych granic więcej włókienek kurczliwych, co pozwala im na bardziej efektywny skurcz. Początkowo przerost jest więc korzystny, zwiększa efektywność pracy serca. Postępujący patologiczny przerost nie jest już tak korzystny. Nie przyrasta już liczba włókienek kurczliwych w kardiomiocycie, a za to aktywowane są dalsze geny (płodowe, protoonkogeny, etc), które kierują syntezą białek. Te nowe białka wypełniają cytosol, ale nie pomagają, a wręcz przeszkadzają w skurczu. Ultrastrukturalnie widać całe połacie cytoplazmy ogołocone z włókienek kurczliwych. Jądra komórkowe wykazują nieregularności w rozkładzie chromatyny. Po bokach jądra widać ziarna lipofuscyny. Mitochondria skupiają się w grupy. Taki obraz stwierdza się np. w kardiomiopatii rozstrzeniowej. Serce jest bardzo duże („serce wole”), ale rozwija się niewydolność krążenia. Dla przerostu serca sygnały dzielą się na mechaniczne (wysiłek) i troficzne (czynniki wzrostu i czynniki wazoaktywne). Patologiczny przerost serca wiedzie z czasem do zmian degeneracyjnych włókien mięśniowych i ich zaniku. Przypuszcza się, że czynnikiem limitującym dalszy fizjologiczny, a nie patologiczny przerost serca jest zaopatrzenie naczyniowe.
Przerost mięśni szkieletowych jest związany z wysiłkiem i występuje często u kulturystów (zażywanie anabolików przez kulturystów świadczy o tym, że osobnik ma duże mięśnie, ale nieco mniejszy mózg, a przy okazji anaboliki uszkadzają jądra).
Przerost i rozrost równocześnie występuje w różnych sytuacjach. Np. przy przeroście prostaty dochodzi zarówno do przerostu jak i rozrostu włókien mięśniowych gładkich ściany pęcherza. Daje to w sumie pogrubienie ściany pęcherza. Fizjologicznemu przerostowi włókien mięśni gładkich macicy w czasie ciąży także towarzyszy rozrost. Usunięcie jednej nerki prowadzi do powiększenia drugiej nerki zawierającej większą liczbę większych niż normalnie komórek kanalikowych.
Rozrost (hyperplasia)
Jest to, jak wspomniano powyżej, zwiększenie liczby komórek narządu (tkanki). Typowy rozrost fizjologiczny występuje pod wpływem stymulacji hormonalnej. Np. rozrostowi ulega błona śluzowa trzonu macicy pod wpływem stymulacji estrogenami. W badaniu histologicznym widać większą liczbę komórek gruczołowych i większą liczbę komórek podścieliska. Takim fizjologicznym rozrostem jest też rozrost nabłonka gruczołowego sutka w okresie pokwitania i w ciąży, a także rozrost ciężarnej macicy. Fizjologiczny jest też rozrost kompensacyjny, np. rozrost regenerującej wątroby po częściowej hepatektomii. Po częściowym usunięciu wątroby zachodzi cały cykl dość dokładnie poznanych zdarzeń. Normalnie tylko niewielka pula (0.5-1%) hepatocytów podlega podziałom. Po częściowym usunięciu wątroby już po 12 godzinach zaczyna się fala replikacji, która osiąga szczyt w ciągu 1-2 dni (do 10% komórek replikujących), aby po 1-2 tygodniach wątroba była zregenerowana, a nasilenie replikacji wróciło do normy. Jest to nieco dłużej niż w micie o Prometeuszu, który regenerował wątrobę przez noc po wyszarpywaniu przez sępy. Niemniej jest to bardzo sprawny mechanizm. Zregenerowane hepatocyty są dobrze zróżnicowane i zachowują swoją czynność. Sygnałem początkowym tak masowej regeneracji są prawdopodobnie produkty degradacji macierzy pozakomórkowej uczynniające czynniki wzrostu (czynnik wzrostu hepatocytów, naskórkowy czynnik wzrostu i transformujący czynnik wzrostu alfa (TGF-a) oraz cytokiny – IL-6, TNF-a). Poza pulą regenerujących hepatocytów pozostają komórki macierzy (komórki pnia) mogące różnicować się zarówno w kierunku hepatocytów jak i cholangiocytów, a które proliferują po niektórych uszkodzeniach wątroby np. w zapaleniach. Sygnałem kończącym rozrost po częściowej hepatektomii jest prawdopodobnie inna cytokina – TGF-b.
Rozrost patologiczny wynika najczęściej z nadmiernej lub przedłużonej stymulacji hormonalnej lub przez czynniki wzrostu. Znowu posłużymy się przykładem endometrium. Normalnie, po okresie proliferacji następuje faza wydzielnicza i złuszczanie. Jeśli mamy nadmiar estrogenów lub niedobór progesteronu (a tak jest w okresie przedmenopauzalnym) to faza proliferacyjna jest nasilona lub przedłużona, a działanie estrogenów nie jest zbalansowane progesteronem. Dochodzi do nadmiernego rozrostu błony śluzowej trzonu macicy, co może być przyczyną patologicznych krwawień (metrorrhagia), a w krańcowych przypadkach może przejść w rozrost nowotworowy (w raka gruczołowego trzonu macicy).
Częsta jest hiperplazja w gruczołach dokrewnych. Pospolite są np. guzki hiperplastyczne w wolu guzowatym. Nic jednak nie przebije częstości występowania rozrostu prostaty. W łagodnym rozroście gruczołu krokowego (częsta przyczyna powiększenia prostaty u starszych mężczyzn spowodowana również stymulacją hormonalną) rozrost komórek nabłonkowych i podścieliskowych wiedzie do powstania guzków hiperplastycznych prostaty. Zmiana jest bardzo częsta, ale nie jest to nowotwór. Musimy zmianę tę odróżnić od częstego raka prostaty u starszych mężczyzn.
Rozrost może też być wynikiem przewlekłego uszkodzenia. Niektóre przykłady są oczywiste. Np. zbyt ciasne buty mogą powodować podrażnienie skóry. Komórki naskórka mogą wtedy rozrastać się tworząc modzel lub, w innych przypadkach, nagniotek. Hiperplazja naskórka widoczna jest w niektórych zakażeniach wirusowych (np. brodawki pospolite). Inne przypadki rozrostów są trudniej wytłumaczalne i mogą stanowić początek rozrostu nowotworowego. Takie mogą być polipy hiperplastyczne jelita grubego.
Nie możemy wreszcie zapomnieć o hiperplazji tkanki łącznej, która jest bardzo pospolita w zapaleniach z bliznowaceniem czy w gojeniu ran.
Metaplazja (metaplasia)
Metaplazja jest formą adaptacji, w której jeden typ dojrzałych komórek zostaje zastąpiony innym. Np. u palaczy cylindryczny nabłonek drzewa oskrzelowego zostaje ogniskowo zastąpiony nabłonkiem wielowarstwowym płaskim. Najczęstsza jest metaplazja w obrębie nabłonka, może jednak wystąpić i w innych tkankach. Np. fibroblastyczne podścielisko może ulec metaplazji kostnej. Czasem dotyczy to też mięśni szkieletowych (myositis ossificans).
Metaplazja powstaje często jako wyraz przewlekłego drażnienia. Metaplazja jest próbą adaptacji. Metaplastyczne komórki przeżywają lepiej zaistniałe warunki, ale część funkcji zostaje utracona (brak produkcji śluzu, ruchu rzęsek, etc). Np. nabłonek wielowarstwowy płaski w oskrzelu nie spełni wszystkich funkcji prawidłowego nabłonka dróg oddechowych. Metaplazja jest z reguły zmianą odwracalną. Jeśli palacz papierosów rzuci palenie, nabłonek wielowarstwowy płaski w drzewie oskrzelowym znów zostanie zastąpiony prawidłowym nabłonkiem oskrzelowym. Jeśli jednak utrzymuje się czynnik, który wywołał metaplazję płaskonabłonkową oskrzeli, to może dojść do dysplazji. Dysplazja charakteryzuje się już nieregularnościami jądra i cytoplazmy i zaburzeniem ułożenia komórek. Jest to nadal jeszcze zmiana odwracalna, jednak w części przypadków przechodzi w raka. Metaplazja jest dla nas sygnałem ostrzegawczym większego zagrożenia rakiem.
Bardzo pospolicie metaplazja występuje w przewodzie pokarmowym, zwłaszcza w żołądku. Nabłonek żołądkowy upodabnia się do nabłonka jelitowego. Związane to jest z przewlekłym zapaleniem zanikowym błony śluzowej żołądka i narasta z wiekiem. Pacjenci tacy mają większą szansę na raka żołądka, zwłaszcza, jeśli wystąpi tzw. metaplazja jelitowa niedokonana z obecnością sjalomucyn w komórkach metaplastycznych.
Kamica usposabia do metaplazji przewodów wyprowadzających (przewody żółciowe, przewód trzustkowy, przewody wyprowadzające ślinianek). Do metaplazji płaskonałonkowej nabłonka gruczołowego usposabia niedobór witaminy A.
Metaplazja jest zaburzeniem różnicowania. Komórki macierzy nie różnicują się prawidłowo, a w sposób spaczony. Tak właśnie w oskrzelu komórki zapasowe różnicują się w kierunku nabłonka wielowarstwowego płaskiego zamiast, jak normalnie, w kierunku nabłonka oddechowego. Te zaburzenia różnicowania będą dokładniej omówione w rozdziale o nowotworach.
Skomentuj jako pierwszy!