Patologija je znanstvena veda o boleznih (patho=bolezen, trpljenje; logos=veda). Proučuje strukturne in funkcionalne spremembe v celicah, tkivih in organih nastale zaradi bolezni ter Povezuje osnovna znanja fizike, kemije, biologije, histlogije, anatomije in mikrobiologije s kliničnimi vedami.
Poglavitno mesto v patologiji ima prepoznavanje vzrokov za bolezni, saj lahko samo tako zagotovimo uspešno zdravljenje in preprečevanje bolezni. Tradicionalno delimo patologijo, na splošno, ki proučuje mehanizme nastanka in razvoja bolezni ter morfološko-funkcionalne spremembe, ki so skupne različnim vzročnim dejavnikom in specialno patologijo, ki se ukvarja z bolezenskimi spremembami v posameznih organih ali organskih sistemih.
ZGODOVINA PATOLOGIJE:
Animistično obdobje: Ljudje so sprva verjeli, da povzročajo bolezni štirje osnovni dejavniki: čarvnija (kot najpogostejši vzrok), izguba duše, maščevanje bogov in vdor tujih organizmov v telo. Pri tem so imele nadnaravne sile največjo vlogo. Kljub velikemu napredku v znanosti v Antični Grčiji, pa v patologiji niso uporabljali znanstvenih metod.
Empedocles in Hipokratus sta menila, da je vzrok bolezni neravnotežje med štirimi telesnimi tekočinami-isonomija, (kri, gnoj, rumeni in črni žolč). Tudi v obdobju starega Rima je bilo podobno, čeprav je Celsus v tistem času (v času Kriustusa) prvi opisal štiri znake akutnega vnetja.
Obdobje makroskopske patologije: Prvi pravi patologi so bili anatomi, ki so opravljali autopsije (posmrtno proučevanje človeškega telesa) ljudi že 300 let pred našim štetjem v Aleksandrijiski šoli. V tej šoli se je učil tudi eden prvih patologov Galen, ki je postavil temelje anatomije in patologije. Galenova načela o človeškem telesu so veljala za edina preva in prepovedano je bilo dvomiti vanje. Tako je do obdobja renesanse patologija le malo napredovala. V renesansi je postala avtopsija edini logičen način proučevanja zgradbe in delovanja človeškega telesa. Pri tem proučevanju so bili zlasti aktivni umetniki npr. Leonardo da Vinci. Velik napredek k proučevanju človeškega telesa je pomenila knjiga Andreasa Vesalusa »De Fabrica Corpora Humani«, izdana leta 1543, ki je kritizirala Galenove dogme o človeškem telesu. Še za časa Leonardovega življenja je Antonio Bonivieni (1443-1502) prvič opravil avtopsijo z namenom, da bi ugotovil, kaj je bil vzrok smrti pri njegovem bolniku.
Opravil je kakih 20 obdukcij in postavil temelje »patološke anatomije«.
Za začetnika znanstvene patologije velja Giovani Battista Morgagni (1682-1771), ki je bil profesor anatomije v Padovi. Objavil je knjigo v kateri je primerjal klinične znake s spremembami organov, ki jih je našel na obdukciji. Temu danes rečemo klinično-patološka korelacija. Anglež John Hunter (1728-1793) je prvi opisal metodo za ohranitev tkiv in organov, da bi jih lahko proučevali tudi kasneje (v svoji zbirki ni imel le vzorce bolnih organov preprostih ljudi, ampak celi organe kralja Georga III). Prvo ilustrirano patologijo je v Parizu izdal Cruveilhier (1791-1874). Marie-Fracois-Xavier Bichat (1771-1802) je ugotovil, da nekatere bolezni nastanejo v številnih delih telesa, medtem ko so druge specifične za določena področja.
Tako je ločil patologijo na »splošno patologijo« in »specialno patologijo«. Bichat velja za očeta »moderne patologije«, vendar je zgodaj umrl zaradi tuberkuloznega meningitisa, ki ga je očitno dobil pri obdukciji bolnika s tuberkulozo. S Carlom Rokitanskim (1804-1878), ki je v svojem življenju opravil več kot 20.000 avtopsij se je končalo obdobje makroskopske patologije.
Obdobje celične patologije: V medicini, pa tudi v patologiji je prišlo do revolucije z uvedbo mikroskopa. Začelo se je obdobje celične patologije. Botanik Mathias Jacob Schleiden in anatom Theodore Schwann sta opisala mikroskopsko zgradbo celic tako pri rastlinah in živalih in prišla do zaključka, da so vse rastline in živali iz posameznih mikroskopskih enot – celic. Njuno idejo je nadgradil profesor v Berlinu in oče celične patologije Rudolf Virchow (1821-1905), ki je v svojih znamenitih predavanjih in v knjigi »Cellularpathologie« izdani leta 1858 poudaril, da bomo razumeli bolezni le, če bomo proučevali spremembe v celicah. Po Virchowu se je razcvetela celična patologija. Najprej so samo opisovali patološke spremembe v zgradbi celic in tkiv, potem pa je začel Julius Cohnheim te strukturne spremembe povezovati s spremenjenim delovanjem. Prvi je v patologijo uvedel tudi eksperimente.
Obdobje molekularne patologije: Danes proučujemo bolezni na nivoju organelov in na molekularnem nivoju. Molekularno biološke metode se vse bolj uveljavljajo v patologiji. K temu je veliko pripomoglo sekveniranje celotnega človeškega genoma v letu 2000. Vsak dan prihajajo nova poročila o genetskih osnovah bolezni in napredek je hitrejši kot kadar koli v zgodovini.
DEFINICIJA BOLEZNI
Defeinicija bolezni ni enostavna saj trčimo ob celo vrsto problemov. Gledano skozi mikroskop ali v epruveto, je bolezen zelo lahko definirati. Za vsako tkivo obstajajo standardi ali oblike delovanja z dopustnimi odstopanji. Prekomerna odstopanja od teh standardov je bolezen. Veliko težje je definirati bolezen na nivoju posameznika, saj so meje nejasne in premične. Na definicijo bolezni vplivajo tako socialno, kulturno in politično okolje. Tako je definicija bolezni odvisna od časa, prostora in družbe. Najširša definicija bolezni bi bila prisotnost nenormalnosti v telesu, ki povzroča izgubo zdravja. Pri tem pa se takoj postavi vprašanje, kaj je normalno. Med ljudmi obstaja zelo velika raznolikost tako, da je normalnost težko definirati. »Normalnost je najpogostejše stanje organizma glede na starost in spol. Opredeljeno je z Gausovo krivuljo in dvema standardnima deviacijama od srednje vrednosti.
Če definiramo bolezen kot odsotnost zdravja, je potrebno definirati zdravja. Svetona zdravstvena organizacija danes definira zdravje kot stanje popolnega telesnega, psihološkega in socialnega blagostanja in ne le odsotnost bolezni in slabosti. Pomeni, da je tudi pomanjkanje, revščina, slabe bivanjske razmere in slaba izobrazba del bolezni?
»Bolezen je posledica motene homeostaze«, kjer je homeostaza ravnotežje v telesu, ki se kljub spremembam znotraj telesa ali v njegovem okolju ne spreminja. Proučevanje spremenjene homeostaze je običajno zelo zapleteno. Dejavniki znotraj telesa ali pa dejavniki iz okolja nenehno delujejo na celice, tkiva, organe ali organizem kot celoto ter povzročijo vrsto funkcionalnih sprememb.
Patologija je veda o lezijah, njihovi etiologiji in patogenezi. Pri vsaki bolezni namreč ločimo:
1. vzrok – etiologija: vzroki so lahko intrinzični ali genetski in ekstrinzični ali pridobljeni (nor. infekcijski, toksični, fizikalni….)
2. mehanizem razvoja bolezni – patogenezo, je redosled dogodkov kot odgovor tkiva ali celic na vzročni agens. Tudi ko je vzrok znan je do nastanka bolezni še mnogo korakov.
3. lezija je vidna manifestacija bolezni, zato ker nastanejo strukturne – morfološke spremembe, ki so bodisi makroskopske, ali pa vidne le z mikroskopom. Strukturne spremembe so povezane s funkcionalnimi spremembami, ki se kažejo lahko s simptomi, ki jih zaznavajo bolniki ali znaki, ki jih ugotovi zdravstveni delavec.
a) Etiologija je vzrok bolezni. Skoraj vse lahko povzroča bolezen, če so le pogoji za razvoj bolezni pravi. Kar je lahko povsem neškodljivo za enega človeka, ima pri drugem lahko zelo hude posledice (npr. padec tlaka kisika med poletom ne bo prizadelo večine potnikov, bo pa lahko usodno za bolnika s srpasto anemijo). Vzroki za nastanek bolezni so različni, od podedovanih, prirojenih (prisotnih že ob rojstvu) do pridobljenih v različnih obdobjih življenja. Povzročitelje v okolju imenujemo patogene.
Osnovne skupine vzrokov za bolezen so:
- genetski
- faktorji okolja, ki pa so:
infektivni
kemični
radiacijski
mehanski
Velika večina bolezni nastane zaradi faktorjev okolja vendar pa se v zadnjem času odkriva vse več tudi genetskih povezav, ki dajejo predispozicijo za nastanek določene bolezni. Tako pogosto pravimo da povzroča bolezen kombinacija več vzročnih dejavnikov (multifaktorska etiologija). Včasih se bolezen pogosteje pojavlja pri določeni skupini bolnikov, bodisi glede na konstitucijo, poklic, okolje v katerem živijo. Te posebne pogoje, ki očitno vodijo v bolezen imenujemo rizični faktorji. Medtem pa so drugi faktorji samo pomožni faktorji, ki olajšajo razvoj bolezni (slaba prehranjenost je pomožni dejavnik pri nastanku infekcijskih bolezni). Včasih je vzrok bolezni neznan. Če vzroka bolezni ne poznemo, uporabljamo nekaj sinonimov in govorimo o primarni obliki, idiopatski obliki, esencielni obliki, spontani obliki ali kriptogeni obliki bolezni.
b) Patogeneza je mehanizem, s katerim vzročni dejavniki povzročajo strukturne in funkcionalne spremembe.
Skupine vzročnih dejavnikov delujejo preko istih mehanizmov ali poti:
– vnetje je pogosta patogeneza infektivnih agensov
– degeneracija je mehanizem nastanka bolezni, ko odpovedo adaptacijske funkcije
– kancerogeneza je patogeneza preko katere delujejo kancerogene snovi
– imunska reakcija je neželjeno delovanje telesu lastnega obrambnega sistema
Le malo vzročnih dejavnikov povzroča škodo takoj po izpostavitvi. Večina za to potrebuje nekaj časa, kar imenujemo latentni interval pri kancerogenezi ali pa inkubacijsko dobo pri infekcijskih boleznih. Latentni interval je dolg leta ali desetletja, medtem ko je inkubacijska doba običajno v dneh ali tednih.
c) Strukturna in funkcionalna manifestacija bolezni. Vzročni dejavniki preko različnih mehanizmov povzročajo manifestacijo bolezni, ki se kaže v kliničnih znakih ali simptomih (izguba teže, težko dihanje…) ali v nenormalni strukturi, kar imenujemo lezija (karcinom pljuč). Lezija je strukturna ali funkcionalna nepravilnost odgovorna za bolezen (pri srčnem infarktu je področje odmrlih srčnih mišičnih celic lezija, ki pa je posledica druge lezije, to je zapore koronarnih arterij zaradi tromboze). Nimajo pa vse bolezni vidne lezije (npr. shizofrenije in depresije nimajo v možganih vidnih sprememb). Ločimo več vrst lezij:
- lezije zaradi jemanja prostora (kompresija tkiva zaradi tumorja)
- nalaganje nekaterih materialov v tkiva (amiloidoza, kalcinacije)
- lezeije zaradi nepravega mesta tkiva (metastaze)
- lezije zaradi izgube površinskega zdravega tkiva (želodčni ulkus)
- lezije zaradi zapore normalnega pretoka (hipertrofija prostate, arterioskleroza)
- lezije zaradi rupture votlih organov (anevrizme, perforacija slepiča)
Poleg osnovnih značilnosti poznamo pri boleznih še komplikacije bolezni. Bolezni imajo lahko podaljšanja in oddaljene učinke (razširjenje infektivnega agensa iz lokalnega področja na celotno telo – sepsa; metastaze tumorjev). Prognoza nam pove najverjetnejši potek in izhod bolezni (5 letno preživetje bolnikov s karcinomov pljuč je 5%). Seveda je pri nekaterih boleznih prognoza različna glede na to ali jo pustimo da poteče z naravnim tokom ali pa jo zdravimo.
VLOGA PATOLOGA V PROUČEVANJU BOLEZNI
Patolog ima pogosto zadnjo besedo v medicini, saj opravi avtopsijo, vendar pa je njegovo delo predvsem pomembno prej, pri postavljanju diagnoze in s tem tudi pri izbiri prave terapije. 90% patologovega dela predstavlja pregled tkiv biopsijskih vzorce. Specialisti patologi sodelujejo skupaj z drugimi zdravniki pri postavljanju prave diagnoze, vendar pri tem niso v direktnem stiku z bolnikom.
Večino časa proučuje tkiva, dobljena med autopsijo ali biopsijo, pri tem pa mu različne patološke tehnike pri tem pomagajo in omogočajo postavitev diagnoze. Končni rezultat je patološki izvid, na katerem je podana diagnoza in običajno tudi opis in komentar, ki lečečemu zdravniku pomaga pri izbiri prave terapije in pri napovedovanju izhoda bolezni.
PRILAGODITEV, OKVARA IN SMRT CELICE
Na spremembe v okolju se mora organizem prilagoditi ali pa bo propadel. Poznamo celo vrsto primerov prilagoditve na zelo ekstremne pogoje v zunanjem okolju (življenje na veliki nadmorski višini povzroča povečano koncentracijo hemoglobina v krvi in povečano število eritrocitov – eritrocitoza; povečano obsevanje s sončnimi žarki povzroča povečano tvorbo pigmenta melanina in s tem pigmentacijo; prilagoditev na okolje z mikrobi je tvorba protiteles). Enako velja tudi za celico. Tudi celica se mora na spremembe zunaj telesa ali v njem prilagoditi.
Celica je osnovna morfološka in funkcionalna enota človekovega organizma. Diferencirane celice človeškega telesa se sicer razlikujejo, odvisno od njihove funkcije, vendar pa so sestavljene iz enakih delov, organelov.
Čeprav je večina celic v tesnem stiku s sosednjimi celicami, krvjo in mezgo, je notranjost celice ločena od zunanjosti s selektivno prepustno celično membrano tako, da lahko celica kljub spremembam okolja ohranja homeostazo notranjega okolja. Celice lahko obvladajo manjše spremembe v njihovem okolju tako, da se nanje prilagodijo-adaptacija. Če so spremembe v okolju majhne, je celica sposobna ohranjati homeostazo ob manjših spremembah zgradbe in funkcije (ionsko ravnotežje, pH…). Če pa so spremembe prevelike, ali pa so dolgotrajne celice postane vidno »okvarjena«-degeneracija. Kadar pa so poškodbe celice prehude nastopi celična smrt.
Adaptacijski procesi povzročajo v tkivih novo ravnotežje, ki omogoča preživetje celic. Da postanejo adaptacijski ali degeneracijski procesi mikroskopsko vidni, je potreben čas (več ur). Adaptacijska in degeneracija sta praviloma reverzibilni, saj se po prenehanju delovanja fiziološkega ali patološkega sprožilnega dejavnika vzpostavi prvotno stanje medtem ko je celična smrt ireverzibilna..
CELIČNA PRILAGODITEV – ADAPTACIJA
Spremembe zunanjega okolja so lahko fiziološke (npr. povečana fizična aktivnost poveča skeletna mišična vlakna in s tem mišično maso; med nosečnostjo se poveča maternica na račun povečanja in pomnožitve gladkih mišičnih celic; imobilizacija uda po zlomu kosti povzroča dolgotrajno nerabo in mišična masa se zmanjša) ali pa so te spremembe patološke. Adaptacijski procesi so: čezmerna pomnožitev celic – hiperplazija, čezmerno povečanja celične velikosti – hipertrofija, njihovo številčno ali volumsko zmanjšanje – atrofija ali preobrazba v drugačne morfološko in funkcijsko diferencirane celice – metaplazija.
1) Atrofija je zmanjšanje tkiva ali organa, v organih, ki so v razvoju že dosegli normalno velikost. Atrofijo moramo ločiti od prirojenih nepravilnosti, kot so: agenezija, kjer ni zasnove za razvoj organa, aplazija, kjer zasnova za organ je, vendar se ta iz nje ni razvila in hipoplazija, kjer organ v razvoju ni dosegel normalne velikosti
Pri atrofiji se volumen tkiva ali organa zmanjša bodisi zaradi zmanjšanega števila celic, ali zaradi zmanjšanja volumna celic. V celicah se zmanjša sinteza proteinov ali pa poveča njihova razgradnja. Glede na vzroke ločimo fiziološko, starostno in patološko atrofijo. Atrofija lahko nastane zaradi zmanjšane funkcije, zmanjšane inervacije, slabe prekrvljenosti, zmanjšane hormonske spodbude, pritiska (kompresijska atrofija) ali staranja.
Atrofične celice niso resno poškodovane ali mrtve, zmanjšana pa je njihova funkcionalna sposobnost. Še vedno so sposobne ohranjati notranje celično ravnovesje in tvorijo dovolj energije, da preživijo. Vzpostavi se novo ravnovesje, pri katerem je potrebna manjša količina strukturnih komponent prilagojenih zmanjšani celični funkciji. (atrofična mišična celica vsebuje manj miofilamentov, mitohondrijev). Čeprav so atrofične celice žive, pa je proces atrofije mogoč samo do določene stopnje, ko je atrofija še reverzibilno stanje. Sledi ireverzibilna okvara celic in njihov propad.
2) Hipertrofija je povečanje volumna organa ali tkiva zaradi povečanja volumna celic, ne da bi se pri tem celice pomnožile. Hipertrofirajo organi, katerih celice nimajo sposobnost mitotične delitve (srčne mišične celice, skeletna mišična vlakna) medtem ko je v tkivih katerih celice imajo sposobnost mitotične delitve često hipertrofiji pridružena tudi hiperplazija. Hipertrofija je posledica sinteze strukturnih sestavin celice (povečana sinteza miofilamentov v skeletnih mišičnih vlaknih).Vzrok za hipertrofijo je lahko fiziološki npr. povečana obremenitev (hipertrofija mišic pri športnikih) ali pa patološka (hipertrofija srca zaradi kronične hemodinamske obremenitve).
Primeri hipertrofije: Srce hipertofira, kadar opravlja večje delo kot običajno. Najpogostejši vzroki patološke hipertrofije srčne mišice so arterijska in pljučna hipertenzija (zvišan krvni tlak) ter okvare srčnih zaklopk. Zaradi pomnoženih miofilamentov so mišična vlakna hipertrofirana, s tem pa se poveča srčna masa (srce tehta 500 gramov in več – normalna teža srca je 300 do 350 gramov). Povečano je lahko celotno srce ali pa je hipertrofija omejena na enega od prekatov. Najpogosteje je hipertrofičen levi prekat, kar je največkrat posledica sistemske hipertezije, redkeje pa aortne stenoze.
Hipertrofija desnega prekata najpogosteje nastane zaradi pljučne hipertenzije, katere vzrok je bolezen pljučnega parenhima ali pljučnega žilja (cor pulmonale). Hipertrofična srčna mišica potrebuje boljšo preskrbo s krvjo, ki pa jo v hipertrofičnem srcu pogosto ovirajo še aterosklerotične zožitve koronarnih arterij, zato je v hipertrofičnem srcu pogosta hipoksija. V hipoksičnih razmerah pride do odmrtja posameznih mišičnih vlaken -nekroza.
3) Hiperplazija je povečanje števila celic v tkivu ali organu in je navadno povezana s povečanim volumnom tkiva ali organa. Često nastane skupaj s hipertrofijo. Hiperplazija je mogoča samo v tkivih, ali organih, kjer se celice lahko mitotsko delijo. Hiperplazija je bodisi fiziološka ali patološka. Fiziološka hiperplazija je lahko hormonska (pomnožitev števila žlez v dojki med nosečnostjo) ali kompenzatorna (hiperplazija jetrnih celic po resekciji jeter). Najpogostejši vzrok patološke hiperplazije je pretirana hormonska spodbuda (endometrijska hiperplazija, kot posledica hormonsko aktivnih tumorjev jajčnika, hiperplazija prostate zaradi moških spolnih hormonov) in je ugodna podlaga za nastanek tumorjev.
Primeri patološke hiperplazije: Hiperplazija prostate je zelo pogosta bolezen moških po 50. letu starosti. Pomnožene so lahko žleze kot tudi mišična in vezivna stroma (mišično in vezivno tkivo).
Hiperplazija prostate se kaže v nastanku večjih ali manjših vozličkov zaradi hormonskega neravnovesja pri starejših moških. Vozlički pritiskajo na sečnico in povzročajo težave pri uriniranju, zastoj seča v mehurju pa povzroča raztegnitev in hipertrofijo mehurja ter povečano verjetnost okužb sečnega mehurja in ledvic. Vzrok za nastanek nodularne hiperplazije je posledica delovanja androgenov, predvsem dihidrotestosterona (DHT) ki je metabolit testosterona in se veže na receptorje prostatčnih celic. Nodularna hiperplazija prostate ni premaligna sprememba.)
4) Metaplazija je reverzibilna sprememba pri kateri se zrele celice ene vrste nadomestijo z drugo vrsto zrelih celic, ki jih običajno v tem predelu ni. Metaplastične celice so sicer bolj odporne proti škodljivim dejavnikom, vendar so funkcionalno manjvredne. Škodljivi dejavniki, ki sprožijo nastanek metaplazije, lahko z nadaljnjim delovanjem v metaplastično spremenjenem tkivu povzročajo nastanek predrakavih sprememb (prekanceroz), kot tudi invazivno maligno novotvorbo. Metaplazija je najpogostejša na tistih mestih kjer je rak najpogostejši.
Primeri metaplazije:
a) Dolgotrajno draženje sluznice dihal s cigaretnim dimom sproži preobrazbo (metaplazijo) respiratornega epitelija (večvrstni visokoprizmatski epitelij z migetalkami in čašicami) v sicer odpornejši večskladni ploščati epitelij. Na ta način se izgubi mukociliarna aktivnost, pomemben zaščitni mehanizem v dihalnih poteh. Metaplastični epitelij kaže tendenco po nebrzdani množitvi celic in razvoju najpogostejšega raka kadilcev – ploščatoceličnega karcinoma.
b) enoskladni visokoprizmatski epitelij materničnega vratu se po prehodu na vaginalno porcijo nadomesti z odpornejšim večskladnim ploščatim epitelijem. Vzrok metaplazije je lahko že kisel pH v nožnici. Nebrzdana množitev celic metaplastičnega epitelija in hkratna okužba z visokorizičnim tipom humanega papiloma virusa sta vzrok za nastanek ploščatoceličnega karcinoma materničnega vratu.
c) v primeru intestinalne metaplazije želodca se želodčna sluznica nadomesti s sluznico, ki je makroskopsko podobna črevesni sluznici (številne enocelične žleze čašice, ki izločajo skuz). Intestinalna metaplazija je posledica kroničnega gastritisa in je lahko posledica infekcije z bakterijo Helicobacter pylori. Napredovala intestinalna metaplazije skupaj z atrofijo želodca lahko privede do želodčnega karcinoma.
d) metaplastično se lahko spremene tudi vezivne celice v hrustančne ali kostne celice, ki na mestih poškodb tvorijo kostnino ali hrustančevino.
CELIČNA DEGENRACIJA
Kadar se celica ne more prilagoditi pride do okvare celice – degeneracije. Vendar pa se po degeneraciji celica lahko opomore (reverzibilen proces), če je škodljivo delovanje odstranjeno. Ob manjših poškodbah ali če je škodljivo delovanje kratkotrajno je degeneracija na subcelularnem nivoji in so prizadeti posamezni celični organeli. Zato so prve degenerativne spremembe so vidne le z elektronskim mikroskopom, sčasoma pa tudi s svetlobnim mikroskopom. Degeneracija pogosteje prizadene zelo aktivne celice in ne mirujočih celic.
Taka subcelularna sprememba je npr. znotrajcelično kopičenje nekaterih snovi. Kopičijo se lahko snovi, ki so sicer normalna celična sestavina, kot so voda, maščobe, beljakovine in glikogen. Lahko pa gre za abnormalne snovi, ki pridejo v celico od zunaj ali pa nastanejo v organizmu ob moteni presnovi (amiloid).
Kopičenje vode v celici (cloudy swelling) ali hidropska degeneracija prizadane izmenjavo ionov preko celične membrane. Vzrok je običajno ishemija celice, posledica pa sprememba ionskega ravnotežja v oz. zunaj celice. Poveča se nivo natrijevih ionov v celici, kar povzroča kopičenje vode. Tako nastane celični edem.
Makroskopsko se edem celic kaže z nabrekanjem celic in svetlo zrničasto strukturo citoplazme. Poleg ishemije lahko povzročijo celični eden tudi kemični strupi, radiacija, okužbe. Celični edem je reverzibilen, saj se po ukinitvi vzroka spet vzpostavi normalno stanje. Če je kopičenje vode resnejše postane citoplazma celic vakuolizirana. To imenujemo hidropska degeneracija.
Maščobne spremembe celice so kopičenje maščob v citoplazmi v obliki različno velikih vakuol. V normalnih razmerah se maščoba v obliki velikih triacilglicerolnih kapljic odlaga v citoplazmi celic maščobnega tkiva predvsem v podkožju.
Kopičenje drobnih ali bolj grobih maščobnih kapljic v celicah, ki normalno ne vsebujejo mikroskopsko vidnih prostih maščob, pomeni celično okvaro, ki jo imenujemo maščobna degeneracija. Maščobna degeneracija je reverzibilna sprememba, ki lahko nastane v katerem koli tkivu (srčni mišičnini, ledvicah), čeprav se najpogosteje pojavijo v jetrnih celicah.
Jetrne celice so glavno mesto metabolizma maščob, zato povzroča pomanjkanje kisika, delovanje strupov na jetrne celice, in drugi dejavniki povečano kopičenje maščob v jetrnih celicah.
Vsakokrat po zaužitju mastne hrane lahko vidimo v nekaterih hepatocitih kopičenje trigliceridnih kapljic. Tako kopičenje maščob v hepatocitih je fiziološko in kmalu izgine. Večje kopičenje maščobnih kapljic ni nujno znak okvare jetrnih celic pač pa lahko nastane zaradi preobremenitve jetrnih celic z maščobo. Tako pri čezmerni debelosti (obesitas) ne gre za primarno okvaro jetrnih celic, ampak za dolgotrajen povečan dotok maščob s hrano in iz zalog v maščobnem tkivu. Maščobne kisline, ki prihajajo bodisi iz hrane, ali pa se sproščajo iz maščevja vstopajo v jetrne celice, kjer se esterificirajo v trigliceride. Trigliceridi se sproščajo v kri le če se povežejo z apoproteinom tako, da nastane lipoproteinski kompleks.
[wp_ad_camp_1]
Spremembe na kateri koli stopnji presnove maščob od vstopa v jetrno celico do tvorbe lipoproteinov, lahko vodi v maščobno degeneracijo in kopičenje maščob v hepatocitu. Ker iz mikroskopske slike ne moremo sklepati ali gre za dejansko okvaro jetrnih celic ali pa samo za motnjo, ki še ne pomeni degenracije uporabljamo pri kopičenju maščob v jetrnih celicah izraz maščobna preobrazba ali maščobna metamorfoza. Najpogosteje ugotavljamo maščobno metamorfozo jeter pri ljudeh v povezavi s prekomerno debelostjo, alkoholizmom in sladkorno boleznijo.
Maščobna metamorfoza jeter: Nastanek maščobne metamorfoze jeter zaradi pitje alkohola je kompleksen proces. Alkohol je hepatotoksin, ki deluje na metabolizem maščob tako, da poviša sproščanje maščobnih kislin iz maščobnega tkiva, zmanjša nastanek trigliceridov v jetrnih celicah ter zmanjša sproščanje lipoproteinov iz hepatocitov.
Makroskopsko so taka maščobno spremenjena jetra povečana, rumene barve, mikroskopsko pa so vidne maščobne vakuole v hepatocitih. Maščobne vakuole so sprva drobne, kasneje pa se med seboj zlivajo in tvorijo »maščobne ciste«. Maščobna metamorfoza jeter je potencialno reverzibilna in nakopičena maščoba lahko izgine iz jeter pri alkoholiku, ki je pravočasno prenehal uživati alkohol. Zaradi različnih strupov pa lahko okvarjene jetrne celice, v katerih je prišlo do maščobne metamorfoze, propadejo, čemur sledi brazgotinjenje in nastanek ciroze, ki pa je ireverzibilno stanje.
Kopičenje ogljikovih hidratiov (glikogena) v degenerirani celici – glikogenska degeneracija: Glikogen se normalno kot zaloga kopiči v številnih celicah. Včasih pa se kopiči v prekomernih količinah. Mesto kopičenja glikogena je najpogosteje citoplazma parenhimskih celic, včasih pa se glikogen kopiči tudi v jedru.
Kopičenne beljakovin v degenerirani celici – hialina degeneracija: Hialin imenujemo steklast material, ki se kopiči v degenerirani celici. Predstavlja različne beljakovine, ki so bodisi kot beljakovinska kaplja ali pa difuzno razporejene v citoplazmi degenerirane celice.
CELIČNA SMRT
Večji okvare celice lahko povzročijo celično smrt. Celična smrt je ireverzibilen proces in okrevanje ni več mogoče. Celična smrt je lahko programirana in jo imenujemo apoptoza ali pa neprogramirana in jo imenujemo nekroza.
NEKROZA
Nekroza (Gr. nekros = mrtev) nastane ko bolezenski proces praviloma zajame veliko celic, del organa ali cel organ. Najprej se pojavi nepovratna, smrtna okvara celic. Nekrotski proces ni aktiven proces, ki bi potreboval za svoj potek energijo, pač pa je posledica nenadnih, hudih sprememb v celičnem okolju, ki okvarijo celično funkcijo. Nekroza je celična smrt v živem organizmu (antemortem) in jo moramo ločitni od posmrtnih sprememb v umrlem organizmu.
Neposredno v obdobju smrti celice svetlobno mikroskopsko še ni mogoče ugotoviti nepovratnega prenehanja vitalnih celičnih funkcij. Preteči mora več ur, da se v celicah pojavijo spremembe kot posledica denaturacije proteinov, sproščanja lizosomskih encimov v umrli celici (avtoliza) ter sproščanja encimov iz lizosomov vnetnic okoli nekroze (heteroliza). V primerjavi z apoptozo nekroza praviloma sproži vnetno reakcijo, ki nekrozo loči od nenekrotičnega tkiva. Svetlobno mikroskopski znaki nekroze so razpad celične membrane, eozinofilija citoplazme (izrazita rdeča obarvanost celic na hematoksilin-eozinskih preparatih) in spremembe jedra. V jedrih lahko vidimo zgostotev kromatina-kariopiknozo (Gr. karion=jedro; piknos=gost), razcepitev zgoščenega jedra na drobne delce–karioreksa (Gr. rexis – razcep) ali kariolizo (Gr. lysis – razkroj), ki označuje bledo nabreklo jedro z nejasnimi obrisi.
Odvisno od vzroka, mehanizma nastanka in organa v katerem nastane ločimo mikroskopsko dva osnovna tipa nekroze: koagulacijsko nekrozo in kolikvacijsko ali likvefakcijsko nekrozo ter še nekaj posebnih oblik: kazeozna nekroza, encimska nekroza maščevja (steatonekroza) in fibrinoidna nekroza.
Koagulacijska nekroza je najpogostejša oblika nekroze v solidnih organih, kot so srce, ledvica (npr. nekroza, ki nastane pri miokardnem infarktu je koagulacijska nekroza). Najpogostejši vzrok za nastanek koagulacijske nekroze je ishemija. Mikroskopska značilnost koagulacijske nekroze je, da ostanejo obrisi nekrotičnih celic dalj časa ohranjeni, citoplazma je eozinofilna, jeder pa ni, ali pa so skrčena, piknotična ali razdrobljena. Vzrok za to, da so obrisi nekrotičnih celic ohranjeni je verjetno v tem, da zajame denaturacija proteinov tudi lizosomske encime in tako ne morejo razkrojiti tkiva. V 24 urah pa v nekrotično področje pridejo vnetne celice, predvsem granulociti ki sproiščajo encime, da ti razgradijo nekrotične celice, razgrajeni material pa fagocitirajo makrofagi.
Kolikvacijska ali likvefakcijska nekroza nastane zaradi sproščanja hidrolitičnih encimov, ki povzročajo razgradnjo celic in medceličnine tako, da nastane utekočinjena beljakovinska juha (kolikvacija, likvefakcija). Ta oblika nekroze značilno nastane v možganih, kjer povzroči cistično, s tekočino in nekrotičnim materialom napolnjeno področje. Likvefakcijska nekroza često nastane v tkivih z bakterijsko infekcijo, kjer se iz bakterij sproščajo hidrolitični encimi. Tudi pri tej obliki nekroze se v 24 urah pojavijo vnetne celice.
Kazeozna nekroza nastane značilno pri infekciji z bakterijo tuberkuloze in je ime dobila ker je makroskopsko podobna siru. Nekrotično področje ni povsem tekoče, vendar tudi obrisi tkiva in celic niso ohranjeni. Nekrotično področje je homogeno eozinofilno s pasom vnetnih celic, ki ga sestavljajo večjedrne velikanke, makrofagi in limfociti. Vzrok za tak mikroskopski izgled so lipopolisaharidi v ovojnici bacilov tuberkuloze.
Nekroza maščobnega tkiva (steatonekroza) nastane v maščobnem tkivu (npr. v dojki po poškodbi, v trebušni votlini po pankreatitisu). V primeru nekroze v dojki po poškodbi se maščobne celice predrejo in sproščajo maščobne kisline, kar sproži vnetno reakcijo. Ta se kaže kot zatrdlina v dojki. V primeru pankreatitisa se sproščajo v maščevje trebušne votline pankretatični encimi, ki razgradijo maščobne celice in povzročajo vnetno reakcijo. Često se v tako nekrotično področje odlaga kalcij.
Fibrinoidna nekroza označuje nekrozo, ki ima mikroskopsko izgled nalaganja fibrina. Najpogosteje nastane v arterijah.
Gangrena ni posebna oblika nekroze, pač pa klinični terminus za črno, mrtvo tkivo. Najpogosteje jo najdemo na spodnjih udih bolnikov z zelo hudimi aterosklerotičnimi spremembami krvnih žil, ki povzročajo nepovratno odmrtje perifernih tkiv. Če je oblika nekroze v taki gangreni koagulacijska nekroza govorimo o suhi gangreni. Infekcija zlasti z Gram-negativnimi bacili pa povzroči kolikvacijsko nekrozo gangrenoznega predela, zato govorimo o vlažni gangreni. (poznamo tudi posebno obliko gangrene imenovano plinsko gangreno, ki nastane kot komplikacija infekcije tkiva z Gram-pozitivnim bacilom Clostridium perfringens, ki sprošča toksine in pline).
APOPTOZA
Apoptoza je oblika celične smrti, ki prizadane posamezne celice ali manjše skupine celic, medtem ko ostale celice delujejo normalno. Z apoptozo organizem odstrani poškodovane, stare ali nepotrebne celice. Je nadzorovan proces za katerega je potrebna energija, zato jo imenujemo tudi programirana celična smrt. Apoptoza nastane tudi v nekaterih patoloških pogojih (ionizirajoče sevanje). Beseda apoptoza izvira iz grščine in pomeni odpadanje listja. Nekateri primeri apoptoze: nastanek petih prstov med razvojem zarodka; odmrtje vseh tistih živčnih celice med razvojem živčevja, ki nimajo ustreznih sinaptičnih povezav; zmanjšanje priželca do pubertete. Poleg tega igra apoptoza pomembno vlogo pri obrambni organizma (odstranitev z virusom okuženih hepatocitov pri virusnem hepatitisu B s pomočjo limfocitov T, ki v okuženi celici sprožijo apoptozo).
Za apoptozo značilne morfološke spremembe so skrčenje celic in izguba stikov s sosednjimi celicami. Po 1-2 urah postane jedrni kromatin kondenziran in razpade na posamezne delce. Tudi organeli v citoplazmi se razdelijo v z membrano obdane delce celice, ki jih imenujemo apoptotska telesca. Apoptotska telesca vsebujejo normalne celične organele in intaktno celično membrano. Končno apoptotska telesca fagocitirajo makrofagi in sosednje celice, ne da bi celična vsebina uhajala v okolico in zato apoptoza ne izzove vnetne reakcije.
Spremembe v apoptotski celici povzročajo encimi kaspaze. Ko se kaspaze aktivirajo razrežejo citoplazmatske beljakovine, ter aktivirajo endonukleaze, ki razrežejo DNA na manjše verige. Na površini apoptotske celice se pojavijo značilne molekule, ki jih makrofagi in sosednje celice prepoznajo in zato apoptotsko celico odstranijo. Apoptotski proces uravnavajo številni geni; nekateri jo spodbujajo (p53) drugi pa zavirajo (bcl-2). Vsako neravnotežje med spodbujanjem in zaviranjem apoptoze vodi v bolezen.
a) prekomerno zavrtje apoptoze sodeluje pri nastanku tumorjev, autoimunih bolezni, virusnih okužb. V celicah okuženih z virusi poskušajo obrambne celice spodbuditi apoptozo z namenom, da jih odstranijo. Mnogi virusi zato kodirajo proteine, ki preprečujejo apoptozo (HPV 16, virus Epstein-Barr) ter tako omogočajo uspešno pomnoževanje virusov. Neravnotežje med celično delitvijo in apoptozo celic, če je slednja zavrta, privede do nastanka tumorjev. Številne terapije tumorjev so danes usmerjene v spodbujanje apoptoze v tumorskih celicah.
b) prekomerno spodbujanje apoptoze povzroča degenerativne bolezni centralnega živčevja npr. Alzheimerjevo in Parkinskonovo bolezen.
Razlike med apoptozo in nekrozo: Apoptoza je programirana oblika smrti posamezne clelice, za katero je potrebna energija. Nastala apoptotska telesca se hitro odstranijo in ne izzivajo vnetno celične infiltracije. Nasprotno je nekroza posledica različnih hudih poškodb, ki prizadane večje skupine celic ter izzove vnetno reakcijo, okvaro tkiva in često nastanek brazgotine.
KOPIČENJA SNOVI V STROMI
Nekatere bolezni povzročajo kopičenja nekaterih snovi v stromi, ki jih izdelujejo celice, kar označimo z imeni stromalna infiltracija, intersticijska akumulacija ali infiltracija vezivnega tkiva.
1) Stromalno kopičenje maščob: v stromi se lahko kopiči maščobno tkivo običajno takrat, ko parenhim organa atrofira. Tako kopičenje se lahko pojavi kjer koli, vendar pa je najpogostejše v trebušni slinavki in srcu.
2) Hialinizacija: Hialin lahko najdemo v stromi v vezivnih brazgotinah. Kolagenska vlakna v takih brazgotinah so številna in zbita. Avaskularna stroma ima na mestu hialinizacije v mikroskopu acelularen, steklast in brezobličen izgled.
3) Kopičenje amiloida: Amiloid je prvi opisal že Virchow, in še danes njegovo kopičenje ni do konca pojasnjeno. Kopiči se v stenah krvnih žil, med vezivnimi vlakni ali v parenhimu pri številnih boleznih. Sestavljen je iz fibrilarnih proteinskih verig in ga v preparatih prikažemo s posebnim histokemičnim barvanjem (barvilo kongo obarva amiloid opečnato rdeče). Ločimo vsaj tri oblike amiloida, od katerih se vsak pojavlja v določeni vrsti bolezni: npr. pri povečani tvorbi protiteles, pri kroničnih vnetjih, pri genetskih okvarah. Beta amiloid se kopiči v možganih pri bolnikih z Alzhaimerjevo boleznijo.
4) Kalcinacije: Kalcij se lahko kopiči v stromi ali na drugih mestih izven skeleta. Če je nivo kalcija v krvi povečan (povečana aktivnost obščitnic), se kalcij kopiči v mehkih tkivih, kar imenujemo metastatska (meta=sprememba; static=lokacija) kalcifikacija. Kalcinacije pa lahko nastanejo v predhodno poškodovanem tkivu – distrofična kalcifikacija. Vzrok ni povečana koncentracija kalcijevih ionov, pač pa poškodba tkiva v katerega se odlagajo kalciojeve soli (kalcinacije v aterosklerotični leziji, kalcinacije v tuberkulozni leziji).
5) Pigmenti: Pigmenti so glede kemične sestave, in tudi izvora heterogena skupina snovi v celicah, tkivih in telesnih tekočinah, katerih skupna značilnost je lastna barva. Mnogi od njih se kopičijo v tkivih. Ločimo endogene pigmente, ki nastajajo v telesu in eksogene pigmente, ki vstopajo od zunaj. Številni endogeni pigmenti so posledica normalnega ali nenormalnega metabolizma hemoglobina.
Bilirubin je pigment, ki nastane ob razgradnji hemoglobina in ga jetrne celice izločijo v žolč. V tkivih se kopiči npr. pri masovni razgradnji eritrocitov in povzroča rumeno obarvanost kože in sluznic-zlatenica (icterus). V tkivu pogosto najdemo hemosiderin, ki tudi nastane ob razgradnji hemoglobina, vendar se od bilirubina loči po tem, da vsebuje železo. Nekaj hemosiderina lahko nastane zaradi normalnega metabolizma hemoglobina, povečano pa se lahko kopiči v primeru nekaterih bolezni.
Melanin (Gr. melas=črn) je pigment v koži, laseh in očesu in ga tvorijo melanociti. Melanin daje barvo koži in ščiti pred ultravijoličnimi sončnimi žarki. Povečana ali zmanjšana tvorba melanina je značilna za mnoge bolezni. Glavni predstavlnik lipopigmentov pa je lipofuscin.