Biological destruction

There are four forms of biological destruction:

• cell death
• isolated destruction of the intercellular substance (referred to as degradation , depolymerization or lysis of the intercellular substance)
• necrosis
• decomposition of dead body tissues .

Cell death, degradation of intercellular structures and necrosis develop not only in pathological processes , but also in the process of life, for example, periodic necrosis of the uterine mucosa ( endometrium ) in women of reproductive age. Moreover, one can talk about cell death in the case of cell destruction in culture (in vitro), i.e. outside the body.

The term "necrosis" in modern pathology has two meanings - necrosis as destruction of tissue in vivo and as a form of cell death, an alternative to apoptosis (oncosis). The volumes of these concepts coincide only partially. In some cases, they characterize processes independent of each other. Therefore, to designate the form of cell death, it is advisable to use the term "oncosis", and the concept of "necrosis" to leave its classical meaning.

Cell death - the destruction of both individual cells and cells in the composition of the dying tissue .

The doctrine of cell death is one of the most rapidly developing areas in biology . This is due not only to theoretical interest, but also to the practical needs of clinical medicine . Knowing how a cell dies, it is possible to develop technologies that prevent or enhance this process, based on the interests of the diseased organism.

Classification of Cell Death Forms

I. General biological significance

1. Physiological ( natural )
2. Violent
3. Age ( senile ).

II. The mechanism of cell death

1. Apoptosis
2. Oncosis .

Physiological and age-related cell death, as a rule, occurs by the mechanism of apoptosis . Violent cell death can occur both by apoptosis and oncosis.

I. Physiological (natural) cell death. Physiological cell death - the destruction of cells during normal ontogenesis . Due to the natural loss of cells, the constancy of the composition of the tissue ( structural , or tissue , homeostasis ) is regulated. Another mechanism of its regulation is regeneration , which ensures the renewal and restoration of tissue elements.

II. Violent cell death. The violent form of cell death - a pathological phenomenon, lies at the heart of necrosis . Violent cell death occurs when exposed to an excessively powerful damaging factor . The nature of the pathogen can be different - physical, chemical, biological.

III. Age-related (senile) cell death. Age-related cell death is observed in an aging body. Since there is no unambiguous attitude to old age and the aging processes (norm or pathology) in modern science, therefore this form of cell death is often distinguished into an independent category.

From a general biological point of view, it would be advisable to consider age-related cell death as a physiological variety, since aging is a regular stage of ontogenesis . However, from the standpoint of medicine, aging is the background against which various diseases develop , and existing ones acquire a more severe course, and therefore it would be wrong to consider aging processes as purely physiological.

Aging is based on a genetically determined repression of protein synthesis. The total amount of newly synthesized protein material, primarily enzymes , in an aging cell progressively decreases, which causes a disturbance in cellular metabolism , and degenerative changes in aging cells lead to their death. Along with the inhibition of the synthesis of proteins involved in energy and plastic metabolism, the synthesis of enzymes that control the state of cellular DNA ( DNA repair enzymes ) is inhibited, which contributes to the accumulation of errors in the structure of hereditary material and the synthesis of functionally defective proteins on the defective matrix. Atrophy of organs in an aging body ( age-related atrophy ) and a decrease in their functional activity (multiple organ failure), characteristic of old age, are caused by age-related cell death.

Cell death mechanisms

There are two main mechanisms of cell death:

1. active form ( apoptosis ) - a form of cell death, realized with the participation of a special genetically determined mechanism of self-destruction, requiring ATP energy expenditure.

2. passive form of cell death ( oncosis ) - a form of cell death in which there is no activation of the energy-dependent genetically determined mechanism of cell self-destruction.

With apoptosis in the cell, special genes ( lethal genes ) are activated, on the matrix of which special proteins are synthesized, which ensure cell destruction ( lethal proteins ). In this case, the cell should not be deficient in energy, because apoptosis processes require certain energy costs, so apoptosis is sometimes called the energy -dependent ( ATP-dependent ) form of cell death. Under conditions of severe hypoxia and insufficiency of macroergic compounds in the cell, apoptosis does not develop.

With passive death, activation of lethal genes and synthesis of lethal proteins does not occur; the cell dies against a background of progressive energy deficiency caused by the influence of an external pathogen , or it is instantly destroyed under the influence of an extremely strong irritant, for example, under the influence of an open flame or aggressive chemicals. Passive cell death can be compared to murder, and apoptosis - to suicide ( "cell suicide" ).

Apoptosis

Pathological aspects of the problem of apoptosis are described here.

The apoptosis program can be activated by means of special receptors on the cell surface ( exogenous apoptosis induction mechanism ), under the influence of p53 protein in the event of irreversible DNA damage ( endogenous mechanism ) and in case of insufficiency of apoptosis inhibitors in the intercellular substance ( “death by default” ).

Classification of Apoptosis Forms

There are three forms of apoptosis:

• Natural ( physiological )
• Induced ( forced )
• Apoptosis of cells in an aging body (see Age-related cell death).

Natural apoptosis develops under physiological conditions : during the period of embryogenesis , during the elimination of damaged cells and cells in a state of terminal differentiation , during the involution of organs, during the differentiation of certain types of cells, as well as in a newborn due to birth stress . The main purpose of natural apoptosis is tissue remodeling and maintenance of tissue (structural) homeostasis . Violation of the implementation of natural apoptosis leads to the development of so-called apoptosis-associated diseases ( autoimmune diseases , malignant tumors , etc.).

Induced apoptosis is caused or enhanced by external factors that do not have physiological significance. For example, malignant tumor cell apoptosis is enhanced by radiation or chemotherapy , lymphoid cell apoptosis develops with distress syndrome .

The following forms of induced apoptosis are distinguished:

1. Apoptosis of distress
2. Infectious Toxic Apoptosis
3. Non-infectious toxic apoptosis (in particular, drug apoptosis )
4. Apoptosis of ischemia
5. Hypersensitivity apoptosis
6. Radiogenic Apoptosis
7. Thermogenic apoptosis .

1. Apoptosis of distress - apoptosis of cells, primarily lymphoid cells, developing as a result of a high concentration of endogenous glucocorticoids in distress syndrome. At the same time, the lymphoid organs can noticeably decrease ( hypoplasia of lymphoid tissue ), in particular, the incidence of transformation of the thymus in children develops.

2. Infectious-toxic apoptosis - apoptosis that develops under the influence of the waste products of microorganisms . So, apoptosis of the epithelium of the stomach under the influence of Helicobacter pyloridis has been well studied.

3. Non-infectious toxic apoptosis - apoptosis stimulated by various substances of non-infectious origin, including pharmacotherapeutic agents ( cytostatics , glucocorticoid hormones and their analogues).

4. Apoptosis of ischemia. Ischemia - insufficient supply of tissue with arterial blood. With ischemia, apoptosis develops due to a decrease in the concentration of survival factors distributed with arterial blood (“ default extinction ”). So, the core (central region) of myocardial infarction is formed by cardiomyocytes , which are destroyed by apoptosis.

5. Hypersensitivity apoptosis - apoptosis that develops under the influence of immunocompetent cells during allergic reactions ( hypersensitivity reactions ). Immunocyte aggression can be so pronounced that necrosis is formed ( allergic necrosis ) or transplant organ rejection (transplant rejection reaction ).

6. Radiogenic apoptosis - apoptosis stimulated by exposure to ionizing radiation . For example, radiogenic apoptosis of cancer cells during its radiation treatment ; apoptosis of irradiated lymphoid cells .

7. Thermogenic apoptosis - apoptosis stimulated by cooling or heating tissues and cell cultures.

Apoptosis morphogenesis

During apoptosis, three morphologically verifiable stages (phases) can be distinguished: retraction (collapse) of a cell, cell fragmentation (formation of apoptotic bodies) and degradation of apoptotic bodies.

I. Stage of cell retraction

Retraction (collapse) of a cell - its reduction in volume. In this case, the compaction of the cytoplasm and the contents of the nucleus , matrix of organelles (coagulation of the cytoplasm and karyopicnosis ) occurs. The nucleus and cytoplasm perceive dyes (hyperchromia) more intensively than usual.

II. Stage of cell fragmentation (formation of apoptotic bodies)

Subsequently, the cell breaks up into several parts limited by the membrane ( apoptotic bodies ). The process of cell fragmentation takes several minutes (the maximum known duration of apoptosis is 7 days). In tissues with a high content of phagocytic cells (for example, in the liver, lungs, lymphoid organs), fragmentation of a cell dying by apoptosis may not occur - an apoptotic cell is recognized and phagocytosed at the retraction stage (for example, hepatocytes in the retraction phase are called Councilsilmen's bodies ).

Under light microscopy, apoptotic bodies in preparations stained with hematoxylin and eosin have a characteristic appearance. They are small in size (the largest bodies reach the size of a small lymphocyte ). The shape of the Taurus, as a rule, is round. Fragments of the nucleus in apoptotic bodies take the same form. The cytoplasm and nucleus perceive dyes intensively; therefore, chromatin is stained in dark blue, and cytoplasm in saturated pink or red. A characteristic feature of the tinctorial properties of apoptotic bodies is their uniform color. In addition, apoptotic bodies are almost always located in a group in place of a decayed cell. The sizes of the bodies inside the cluster are different.

III. Stage degradation of apoptotic bodies

The degradation of apoptotic bodies occurs mainly through phagocytosis of bodies by macrophages and neutrophilic granulocytes .

Oncosis

The mechanism of oncosis has been studied in most detail by the example of hypoxic cell death . In human pathology, hypoxic cell death is a very urgent problem, since this type of cell death determines the development of heart attack as a widespread form of necrosis. Knowledge of the biochemistry of this process allows you to create and implement pharmacotherapeutic agents in medical practice that ensure the preservation of cells with reversible metabolic disorders in the hypoxia zone. This helps to reduce the amount of tissue damage. Electron microscopic study of hypoxic cell death allowed us to identify several stages of this process.

The following is a generalized scheme of oncosis that does not take into account the characteristics of different types of cells and the nature of the damaging agent.

Phases of hypoxic cell death:

1. compensatory energy storage and acidification of the intracellular environment
2. decompensation of energy production and the beginning of cell hydration
3. increased hydration of the cell and the appearance of visible changes in the mitochondria
4. destruction of the inner membrane of mitochondria
5. massive destruction of intracellular membranes .

Phase 1

Phase 1 - compensatory energy storage and acidification of the intracellular environment . Hypoxia, causing inhibition of oxidative phosphorylation , leads to a deficiency of macroergic compounds in the cell. Reducing the partial pressure of oxygen in the cell (normally it is at least 1 mmHg), one of the key glycolysis enzymes, phosphofructokinase, is activated. Glycolysis, despite its negligible effectiveness, compensates for the production of ATP in the cell for some time. However, in the course of glycolysis, organic acids are formed in large volumes, primarily lactate , which causes acidification of the intracellular medium ( intracellular acidosis ).

A decrease in intracellular pH stabilizes cell membranes and promotes the formation of heterochromatin , as a result of which the cell nucleus shrinks (“wrinkles”) and intensively perceives nuclear dyes ( hyperchromia , or hyperchromatosis ). Membrane stabilization and heterochromatin formation are compensatory processes, because lead to a decrease in metabolic rate in the cell due to inactivation of membrane transport and repression of part of the genome . This is important for a cell in a state of energy deficiency, since, by reducing the metabolic rate, the cell retains its resources and can exist in unfavorable conditions for a longer time. Such an economical mode gives an extra chance for the cell to survive.

Hyperchromia of the nucleus and its wrinkling in pathological anatomy are indicated by the term “ karyopicnosis ”. Cytoplasm due to intracellular acidosis begins to perceive the main dyes (for example, hematoxylin ), i.e. exhibits the properties of basophilia . Previously, a similar change in the tinctorial properties of the cytoplasm was regarded as its coagulation (compaction).

The condition described above is characteristic not only for cells experiencing oxygen deficiency, but also for some cells of malignant tumors , called hypoxic . Unlike normal, hypoxic tumor cells are adapted for long-term existence at relatively low values ​​of the partial pressure of oxygen in the medium. Therefore, their nucleus is hyperchromic, and the cytoplasm has a more or less pronounced basophilic hue. Hypoxic cells have significant malignant potential. They are not only adapted to oxygen deficiency, but also are radioresistant tumor cells, i.e. resistant to the effects of ionizing radiation , which is used in the treatment of malignant neoplasms ( radiation therapy ).

Phase 2

Phase 2 - decompensation of energy production and the beginning of cell hydration . При прогрессировании гипоксии компенсаторный механизм синтеза макроэргов рано или поздно истощается. Прежде всего это обусловлено расходом запасённых ранее в клетке гликогена и липидов , а также прекращением поступления извне глюкозы и других энергетических субстратов. Восстановленная за счёт гликолиза концентрация АТФ вновь снижается.

Энергетический дефицит прежде всего сказывается на работе ионных каналов плазмалеммы , особенно Na-K-АТФазы . В результате недостаточной активности этих каналов клетка теряет калий и насыщается натрием , поступающим в протоплазму из интерстициального сектора по градиенту концентрации . Ионы натрия, в отличие от ионов калия, обладают значительно более высокой осмотической активностью (гидрофильностью). Вслед за натрием в клетку поступает вода, которая первоначально концентрируется в цистернах эндоплазматического ретикулума .

На электронограммах они выглядят как мелкие пузырьки со светлым содержимым. В классической патологии эти пузырьки получили название « вакуолей » по аналогии с вакуолями растительных клеток, а сам процесс их образования — гидропической ( вакуольной , водяночной ) дистрофии . Благодаря гидратации уменьшается выраженность интрацеллюлярного ацидоза , т.е. умеренная гидратация клетки, испытывающей дефицит кислорода, является компенсаторным механизмом.

Сморщенное в первой фазе онкоза ядро начинает расправляться и увеличиваться вследствие поступления в нуклеоплазму воды. Ядро становится более светлым, однако это происходит не за счёт эухроматинизации , а вследствие гидратации . В патологии такое изменение ядра получило название дисфункционального набухания ядра . Гетерохроматин распадается на мелкие глыбки и равномерно распределяется по территории ядра или концентрируется под кариолеммой ( гиперхроматоз стенки ядра ).

3 фаза

3 фаза — усиление гидратации клетки и появление видимых изменений в митохондриях . Если гипоксия не устранена, процессы повреждения в клетке переходят в качественно новую стадию, вовлекая центры энергопродукции — митохондрии . Первым признаком гипоксического повреждения митохондрий является конденсация (уплотнение) их матрикса, вследствие чего на электронограммах он выглядит тёмным (электронно-плотным). Межмембранное пространство расширяется, за счёт чего общий объём митохондрий остаётся прежним. Наиболее важная в функциональном отношении структура митохондрий — внутренняя мембрана — на этом этапе сохранна, поэтому при устранении гипоксии происходит полное восстановление жизнедеятельности клетки.

Помимо изменений в митохондриях, нарастает гидратация клетки, вакуоли продолжают увеличиваться. Клетка также увеличивается за счёт накопления в протоплазме воды. Прогрессирует дисфункциональное набухание ядра.

Первые три фазы гипоксической клеточной гибели являются обратимыми ( паранекроз ), несмотря на выраженные морфологические и функциональные отклонения. Это характеризует высокую степень прочности и надёжности конструкции биологических систем.

4 фаза

4 фаза — разрушение внутренней мембраны митохондрий . Данная фаза является стартом некробиоза — необратимого нарушения жизнедеятельности клетки. Ключевым событием становится деструкция митохондриальных эндомембран. Этому предшествует их набухание (гидратация) и образование в матриксе кристаллов кальция ( кальциевые конкреции , микрокристаллические включения ). На электронограммах митохондрии выглядят увеличенными, матрикс их обычно светлый с чёрными пятнами кальциевых конкреций.

Тени кристаллов кальция имеют чёткие границы, разнообразную форму и размер. Образование микрокристаллических включений происходит вследствие накопления в митохондриальном матриксе ионов кальция, поступающих в клетку из интерстициального сектора по градиенту концентрации из-за нарушения функции кальциевых каналов плазмалеммы . Селективное накопление кальция в митохондриях происходит потому, что во внешней мембране этих органелл локализованы кальциевые каналы, активно перекачивающие избыток ионов кальция из гиалоплазмы в митохондриальный матрикс, поэтому митохондрии служат депо кальция.

Прогрессирует гидропическая дистрофия и дисфункциональное набухание ядра. Крайняя степень выраженности гидропической дистрофии называется баллонной дистрофией . При этом вакуоли сливаются между собой. Увеличиваются также лизосомы , подвергающиеся интенсивной гидратации. Клетка в целом увеличена, ядро её светлое ( пузырьковидное ), цитоплазма также светлая ( оптически пустая ), поскольку вследствие гидратации плохо воспринимает красители. Иногда цитоплазма приобретает «пенистый» вид из-за наличия множества тесно расположенных вакуолей .

5 фаза

5 фаза — массивное разрушение мембран и утрата наследственной информации . Клетка резко увеличена вследствие гидратации. Под влиянием гидростатического давления происходит разрыв мембран ядра и органелл . Высвобождающиеся при этом из лизосом гидролазы самоактивируются в кислой среде погибающей клетки и переваривают её содержимое, в том числе происходит ферментативное расщепление хроматина и уничтожение наследственной информации. Такое самопереваривание клетки под влиянием собственных лизосомальных гидролаз называется ауто́лизом . В целом разрушение клетки носит название цито́лиз (расплавление цитоплазмы — плазмо́лиз , или плазмоли́зис , расплавление ядра — карио́лиз , или кариоли́зис ).

Таким образом, основными изменениями ядра являются кариопикноз, гидратация (дисфункциональное набухание) и кариолиз; изменения митохондрий — конденсация матрикса, гидратация (набухание), образование кальциевых конкреций и деструкция мембран; изменения цистерн эндоплазматической сети и комплекса Гольджи — гидратация с формированием вакуолей , их слияние и разрушение; изменения лизосом — гидратация (набухание) и разрушение, сопровождающееся активацией кислых гидролаз и аутолизом клетки. Изменения цитоплазмы в целом характеризуются её базофилией, гидратацией и плазмолизом.

Кальций — триггер некробиоза

Важную роль в механизме онкоза играет кальций , т.к. ионы кальция вызывают необратимое повреждение митохондриальных эндомембран, благодаря чему клетка проходит точку необратимости и её гибель становится неизбежной.

Кальций — преимущественно внеклеточный ион . Внутри клетки кальция в 1000—10000 раз меньше, чем во внеклеточной среде . Митохондрии являются депо кальция: 90% внутриклеточного кальция находится в этих органеллах

. Жёсткий контроль распределения кальция в клетке связан с тем, что ионизированный (свободный) кальций, являясь вторичным мессенджером, активирует различные процессы, в частности, осуществляет активацию фосфолипаз , участвующих в разрушении клеточных мембран.

При дефиците АТФ в клетке нарушается работа не только ионных каналов , контролирующих концентрацию в клетке натрия и калия , но и кальциевых насосов. Кальций по градиенту концентрации поступает в клетку и накапливается в митохондриальном матриксе ( кальцификация митохондрий ). Когда кальций-связывающий резерв матрикса истощается, кальций появляется в клетке уже в активной (свободной) форме, способствуя ферментативной деструкции мембран.

Применение блокаторов кальциевых каналов ( антагонистов кальция ), замедляющих поступление кальция в повреждённую клетку, способствует пролонгированию паранекроза. Показано, что антагонисты кальция уменьшают объём повреждения сердечной мышцы в случае их использования в комплексной терапии инфаркта миокарда . Однако применение одних блокаторов кальциевых каналов не может предотвратить гибель клетки. Для этого требуется устранение гипоксии и нормализация энергопродукции в клетке при условии, что точка необратимости клеткой ещё не пройдена.

Ткань состоит из клеток и межклеточного вещества (экстрацеллюлярного матрикса). Объём последнего в некоторых тканях (прежде всего в волокнистой соединительной ткани ) преобладает над клеточной массой, поэтому процессы изолированного разрушения межклеточного вещества могут приобретать самостоятельное значение. Обратимая деградация основного вещества волокнистых тканей в отечественной патологической анатомии получила название « мукоидного набухания » (термин введён А. И. Струковым в 1961 г.). При этом высокомолекулярная гиалуроновая кислота , входящая в состав протеогликанов и коллагеновых волокон , подвергается ферментативному гидролизу. Прогрессирование изменений может привести к гибели клеток и развитию некроза ( фибриноидный некроз ), при умеренно выраженном мукоидном набухании структура ткани полностью восстанавливается после прекращения действия патогена .

Некрозом как самостоятельной формой биологической деструкции называется разрушение ткани , т.е. комплекса клеток и межклеточного вещества (а не только клеток) в живом организме (in vivo). Так как при этом происходит гибель части многоклеточного организма, его иногда называют « местной смертью ».

Нередко некроз ткани жизненно важного органа приводит к смерти организма. В других случаях смерть наступает на преднекротической стадии вследствие тяжёлых расстройств метаболизма повреждённой ткани.

Несмотря на то, что некроз развивается в ткани, образованной как клетками, так и межклеточным веществом, ключевым событием некроза является клеточная гибель (как в форме онкоза, так и апоптоза). Иногда в условиях патологии тканевая деструкция начинается с деградации межклеточного вещества , а позднее в процесс вовлекаются клетки. Это происходит при развитии так называемых фибриноидных изменений в волокнистой соединительной ткани и в ткани сосудистых стенок. До тех пор, пока процесс ограничен лизисом межклеточных структур, фибриноидные изменения называют фибриноидным набуханием ; при гибели клеток в очаге фибриноидного набухания процесс называется некрозом ( фибриноидный некроз ).

Классификация форм некроза

Основными принципами классификация форм некроза являются патогенетический (по механизму развития некроза) и клинико-морфологический . Частично содержание этих классификаций совпадает (например, инфаркт включается в оба принципа классификации). Кроме того, клинико-морфологическая классификация не является логически корректной, т.к. её рубрики частично, а в ряде случаев полностью, пересекаются объёмами понятий. Так, сухая гангрена может быть отнесена в равной степени к коагуляционному некрозу, а инфаркт кишки в то же время является гангреной. По существу, клинико-морфологическая типология форм некроза включает все используемые в практической медицине термины, обозначающие некроз.

А. Патогенетический принцип

I. Прямой некроз

1. Травматический некроз
2. Токсический некроз

II. Непрямой некроз

1. Инфаркт (ангиогенный, или сосудистый, некроз)
2. Трофоневротический некроз
3. Аллергический некроз

Б. Клинико-морфологический принцип

1. Коагуляционный (сухой) некроз
2. Колликвационный (влажный) некроз
3. Инфаркт
4. Гангрена
5. Секвестр

Прямой некроз — некроз ткани, на которую непосредственно воздействует повреждающий фактор . В зависимости от природы повреждающего фактора прямой некроз подразделяется на два типа: травматический и токсический.

• Травматический некроз — прямой некроз, возникающий под действием факторов физической природы (механическое воздействие, высокие и низкие температуры , ионизирующая радиация , интенсивное ультрафиолетовое облучение и т.п.).
• Токсический некроз — прямой некроз, возникающий под действием факторов химической природы как неинфекционного, так и инфекционного происхождения.

Непрямой некроз — некроз ткани, на которую повреждающий фактор непосредственно не действует. Его влияние направлено на трофические механизмы , обеспечивающие жизнедеятельность ткани. Так, остановка кровоснабжения ткани приводит к её ишемии (недостаточному насыщению ткани артериальной кровью) и, следовательно, гипоксии , а прогрессирующая ишемия может завершиться развитием некроза. Основными механизмами трофики являются кровообращение , иннервация и иммунный ответ . Соответственно, в зависимости от того, какие механизмы трофики оказываются нарушенными, различают три варианта непрямого некроза: инфаркт, трофоневротический некроз и аллергический некроз.

• Инфаркт (сосудистый, или ангиогенный, некроз) — непрямой некроз, развивающийся при действии повреждающего фактора на сосудистый механизм трофики. При этом происходит нарушения кровообращения в ткани.
• Трофоневротический некроз — непрямой некроз, развивающийся при повреждении нервного механизма трофики. При этом нарушается иннервация ткани. Некроз, вызванный только нарушением иннервации, практически не встречается. В качестве примера некроза, в развитии которого трофоневротический фактор играет заметную (но не ведущую) роль, можно назвать пролежень ; в большей степени нарушения иннервации способствуют некрозу при лепре (проказе) вследствие характерного поражения нервных стволов .
• Аллергический некроз — некроз, развивающийся при чрезмерно выраженном иммунном ответе . Повреждающими факторами при этом являются клеточные и гуморальные компоненты собственной иммунной системы . Так как избыточная активность иммунной системы обозначается термином « аллергия », данный тип некроза назван аллергическим.

Коагуляционный (сухой) некроз

Коагуляционный некроз — некроз, при котором детрит (разрушенная ткань) имеет плотную консистенцию вследствие обезвоживания (дегидратации).

Этимология. Термин образован от лат. coagulatio — свёртывание, уплотнение.

Классификация. Наиболее важное значение имеют следующие три формы коагуляционного некроза — казеозный , ценкеровский и фибриноидный.

1. Казеозный ( творожистый ) некроз — коагуляционный некроз, при котором детрит имеет цвет, близкий к белому (белесовато-серый, светло-серый). Цвет детрита при этой форме некроза отражён в слове «казеозный» (греч. caseos — молоко). При спонтанной фрагментации казеозного детрита или его разминании он приобретает вид крошковатой массы, напоминающей творог, отсюда второе название казеозного некроза — творожистый. Казеозный некроз в патологии человека встречается часто, но наиболее характерен для туберкулёза .

2. Ценкеровский ( восковидный ) некроз — коагуляционный некроз скелетных мышц . Описан немецким патологоанатомом XIX века Фридрихом Ценкером ( 1825 — 1898 ). Встречается при сыпном и брюшном тифах , травмах мышц. Детрит при этом имеет желтоватый цвет и напоминает воск .

3. Фибриноидный некроз — коагуляционный некроз волокнистой соединительной ткани и стенок сосудов . Развивается в очагах хронического воспаления , при аллергической патологии (аллергический некроз), при артериальной гипертензии . Как правило, очаги фибриноидного некроза имеют микроскопические размеры.

Колликвационный (влажный) некроз

Колликвационный некроз — некроз, при котором образующийся детрит богат влагой.

Этимология. Термин происходит от лат. colliquatio – расплавление, разжижение.

Разрушенная ткань при этом становится мягкой, кашицеобразной или полужидкой. Влажный некроз чаще встречается в ткани головного мозга , в органах пищеварительного тракта , в лёгких . Первичный колликвационный некроз необходимо отличать от вторичной колликвации — расплавления и разжижения масс сухого некроза.

Инфаркт

Инфаркт — некроз, развивающийся в результате нарушения кровообращения в ткани.

Этимология. Термин происходит от лат. infarctus — наполненный, фаршированный, набитый. Это понятие в XIX веке стало использоваться для обозначения очагов некроза более светлого оттенка, чем окружающая нормальная ткань; орган при этом выглядел как будто наполненным, «нафаршированным» инородными массами.

Термин «инфаркт» в настоящее время применяется в двух значениях: помимо варианта некроза, инфарктом традиционно обозначают некоторые паранекротические процессы (например, мочекислый инфаркт и билирубиновый инфаркт ).

Классификация. Инфаркт в патологической анатомии классифицируют по трём основным принципам — по механизму развития, по цвету разрушенной ткани и по форме очага некроза на разрезе органа.

I. По механизму развития (по типу формирующегося нарушения кровообращения)

1. Ишемический инфаркт — инфаркт в результате недостаточного снабжения ткани артериальной кровью (т.е. в результате ишемии );
2. Венозный инфаркт — инфаркт вследствие застоя венозной крови.

II. По цвету разрушенной ткани

1. Белый инфаркт — цвет детрита при этом белесовато-серый
2. Красный ( геморрагический ) инфаркт — инфаркт, при котором детрит пропитывается кровью, изливающейся из повреждённых сосудов (наиболее характерен для лёгких , головного мозга и кишечника )
3. Белый инфаркт с геморрагическим венчиком (наиболее часто встречается в миокарде и почках ).

III. По форме очага некроза на разрезе органа

1. Инфаркт неправильной формы
2. Инфаркт конусовидной формы (основание такого конуса обращено к капсуле органа, вершина — к его воротам).

Гангрена

Гангрена — некроз тканей, соприкасающихся с внешней средой. Данное определение общепринято в патологической анатомии, но оно не является корректным, т.к. под «внешней средой» для организма человека обычно понимают окружающее его пространство, и следовательно, гангреной необходимо называть только некроз кожи и конъюнктивы глаза. Однако этим термином обозначают также первичный некроз таких внутренних органов, как желудок , кишечник , червеобразный отросток слепой кишки , желчный пузырь , лёгкие .

Этимология. Термин γάγγραινα , трансформированный в русском языке в слово «гангрена», был введён в европейскую медицинскую традицию Гиппократом и образован от глагола γραίνω — грызть, т.е. «гангрена» в буквальном переводе с древнегреческого означает «нечто, грызущее [тело]», «нечто, пожирающее [плоть]». При сухой гангрене конечности погибающая ткань чернеет, а на границе с живыми тканями образуется ярко-красная кайма. Наличие венчика гиперемии вокруг почерневших тканей создаёт впечатление горения, тления и последующего обугливания кожи , что определило старое название « антонов огонь », которым обозначалась сухая гангрена дистальных отделов конечностей при отравлении спорыньёй .

Классификация. Различают две формы гангрены: сухую (мумификацию) и влажную. Особыми разновидностями влажной гангрены являются пролежень ( decubitus , декубитальная язва) и нома .

• Сухая гангрена ( мумификация ) — гангрена, при которой детрит представляет собой плотные сухие массы. Термин «мумификация» в медицине также имеет другое значение — общее высыхание трупа .
• Влажная гангрена — гангрена, при которой детрит богат влагой.
• Пролежень — некроз покровных тканей (кожи или слизистых оболочек) в местах их длительного сдавления.
• Нома — влажная гангрена мягких тканей лица. Характерна для детей при тяжёлом течении кори .

Секвестр

Секве́стр — фрагмент разрушенной ткани, свободно располагающийся среди живых тканей, не подвергающийся аутолизу (саморазрушению) и организации (т.е. не замещается волокнистой соединительной тканью ).

Этимология. Термин образован от лат. sequestrum — отделяющийся, отторгающийся.

Наиболее часто секвестры формируются в костной ткани при остеомиелите . Между секвестром и жизнеспособной тканью имеется в той или иной степени выраженное пространство, как правило, щелевидное. При обострении процесса это пространство обычно заполняется гнойным экссудатом . Отторжение секвестров ( секвестрация ) происходит через формирующиеся каналы в окружающих тканях. Такие каналы ( свищи , или фистулы ) открываются на поверхности кожи или слизистой оболочки . Образование свищей связано с разрушением окружающих секвестр тканей гнойным экссудатом. Благодаря гнойному экссудату секвестр фрагментируется; при этом образуются более мелкие кусочки детрита, удаляющиеся из очага повреждения с оттекающим по свищам гноем. Восстановление ткани ( репарация ) происходит после полного удаления секвестра.

Структура «секвестральной коробки». Секвестр располагается в секвестральной полости . Со стороны живой ткани полость ограничивается капсулой из грубоволокнистой (рубцовой) ткани — секвестральной капсулой . Капсулу перфорируют внутренние устья свищей. Полость и капсула объединены понятием « секвестральной коробки ».

От секвестрации необходимо отличать мутиляцию и некрэктомию .

Мутиляция — спонтанное (самопроизвольное) отторжение некротизированного органа или его части. Например, мутиляция кисти при её гангрене , мутиляция червеобразного отростка при гангренозном аппендиците .

Некрэктомия — хирургическое (оперативное) удаление некротизированных тканей.

Морфогенез некроза

Разрушение ткани в патологических условиях проходит несколько качественно отличных стадий. Выделяют преднекротическую, некротическую и постнекротическую стадии некроза:

I. Преднекротическая стадия

1. Паранекроз — обратимые дегенеративные изменения
2. Некробиоз — необратимые изменения.

II. Некроз (некротическая стадия)

III. Некролиз (постнекротическая стадия)

1. Аутолиз — разрушение мёртвой ткани под влиянием собственных гидролитических энзимов
2. Гетеролиз — фагоцитоз детрита специализированными клетками
3. Гниение — разрушение детрита под влиянием микроорганизмов .

Некрозу предшествуют изменения их жизнедеятельности в виде нарушения метаболизма . В патологии любые нарушения обмена веществ обозначаются как дегенеративные ( дистрофические ) процессы . Период дегенеративных изменений клетки, предшествующих её гибели, может быть длительным или, наоборот, кратковременным ( преднекротическое состояние ). Различают две фазы преднекротической стадии: фазу обратимых дегенеративных изменений ( паранекроз ) и фазу необратимых изменений ( некробиоз ). Совокупность дегенеративных и некротических процессов в общей патологии называют альтеративными процессами (alteratio).

Разрушение уже погибших тканей — некролиз — может происходить тремя путями: путём самопереваривания ( аутолиз ), путём фагоцитоза детрита специализированными клетками ( гетеролиз ) и путём гниения (разрушения детрита микроорганизмами ).

Микроскопические признаки некроза

При микроморфологическом исследовании в разрушающейся ткани выявляются характерные изменения, возникающие как в клетках (изменения ядра и цитоплазмы ), так и в межклеточном веществе . Основным микроскопическим признаком некроза является карио́лиз (отсутствие ядер в поражённых клетках). Вокруг разрушенной ткани формируется воспаление (демаркационное воспаление).

Changes in cell nuclei. Early degenerative changes are accompanied by a decrease in the nucleus and its hyperchromia ( karyopicosis ). Subsequent changes depend on the mechanism of cell death. Oncosis is accompanied by hydration of the nucleoplasm and an increase in the nucleus, which in the tissue sections looks bright due to edema ( swelling of the nucleus ). With apoptosis , on the contrary, there is an increase in karyopiknosis. Changes in the cell nucleus during necrosis culminate in its decay, fragmentation ( karyorexis ). Complete destruction of the nucleus is indicated by the term " karyolysis " ( karyolysis ).

Changes in the cytoplasm. Changes in the cytoplasm depend on the form of cell death. Apoptosis is accompanied by compaction of the cytoplasm due to matrix dehydration ( coagulation of the cytoplasm ), while the cytoplasm stains more intensely, its volume decreases. With passive cell death, on the contrary, progressive edema (hydration) of the hyaloplasm and the matrix of organelles develops. Hydration of the cytoplasmic structures of parenchymal cells in pathology is indicated by the term “ hydropic dystrophy ”, and pronounced edema of organelles ( endoplasmic reticulum , mitochondria , elements of the Golgi complex , etc.) is called “ balloon dystrophy ”, or “ focal collision cell necrosis ”. Fragmentation (“block decay”) of the cytoplasm is usually denoted by the term “plasmorexis,” however, plasmorexis fully develops only with apoptosis (the phase of formation of apoptotic bodies). The destruction of the cytoplasm is called plasmolysis (plasmolysis).

Changes in intercellular structures. With necrosis, the structures of the extracellular matrix (basic substance and fibers) are also destroyed. The fastest depolymerized proteoglycans (the main substance of the fibrous connective tissue), the most reticular (reticulin) fibers are destroyed. Collagen fibers at first increase due to edema (swell), then they break out (split into thinner filaments) and break down ( collagenysis ). Elastic fibers break up into separate fragments ( elastorexis ), after which they are destroyed ( elastolysis ).

Demarcation inflammation

Detritus is removed from the affected tissue (resorbed) during the so-called demarcation inflammation with the participation of neutrophilic granulocytes and macrophages (histiocytes).

Demarcation inflammation - inflammation that develops around the focus of necrosis . Demarcation inflammation, as well as inflammation in general, provides the creation of conditions for restoring the integrity of damaged tissue.

The main microscopic signs of inflammation are vascular congestion ( inflammatory hyperemia ), edema of perivascular tissue ( inflammatory edema ) and the formation of inflammatory cellular infiltrate in it. Granulocytes and monocytes migrate from the lumen of full-blooded vessels to the tissue lesion site . Neutrophilic granulocytes , due to their lysosomal enzymes and active oxygen metabolites, melt detritus and contribute to its liquefaction. Detritus prepared in this way is then phagocytosed by macrophages (histiocytes), formed from blood monocytes or migrating here from nearby areas of fibrous connective tissue .

After removal (resorption) of detritus, restoration (repair) of damaged tissue occurs.

As a rule, foci of destruction of a small size with an adequate course of demarcation inflammation are fully restored (complete repair - restitution ), i.e. in place of the damaged, a tissue similar to it is regenerated.

With large amounts of tissue damage, as well as with certain violations of demarcation inflammation, the focus of necrosis is replaced by scar tissue (dense, unformed, non-vascular fibrous tissue). Such tissue repair is called incomplete repair , or substitution , and the process of replacing detritus with fibrous connective tissue is called organization .

Scar tissue can undergo degenerative changes - hyalinosis and petrification . Sometimes bone tissue forms in the rumen ( ossification ). In addition, a cavity ( cyst ) may form at the site of necrosis, for example, in brain tissue.

Pathology of demarcation inflammation

The course of demarcation inflammation can be disturbed. Its most vulnerable link is the function of neutrophilic granulocytes , therefore, there are two main types of pathology of demarcation inflammation associated with insufficient or increased activity of these cells in the lesion.

1. Inadequate activity of neutrophilic granulocytes in the necrosis zone, as a rule, is associated with the presence of factors that impede chemotaxis (the directed movement of these cells into the lesion). Moreover, part of the detritus, sometimes significant, remains in the tissue, sharply compacted due to dehydration and is surrounded by scar tissue, which forms a capsule around the necrotic masses. So, mycobacterium tuberculosis usually inhibits the migration of neutrophilic granulocytes, therefore, in the foci of tuberculosis lesion, caseous detritus is resorbed slowly and persists for a long time (persists). A particularly characteristic persistence of caseous detritus is observed with such a form of secondary tuberculosis as tuberculoma .

2. Increased activity of neutrophilic granulocytes occurs when detritus is seeded with microorganisms , especially pyogenic bacteria . Purulent inflammation developing in the focus of necrosis can spread to adjacent healthy tissues, and ultimately lead to septicopyemia .

Necrosis Outcomes

There are favorable (complete resorption of detritus followed by restitution of the damaged tissue), relatively favorable (persistence of detritus, its organization, petrification, ossification, cyst formation at the site of necrosis) and adverse (purulent fusion) outcomes of necrosis.

The destruction of body tissues after death occurs through autolysis and rot.

Autolysis is the self-digestion of organs whose tissues are rich in hydrolytic enzymes or other aggressive substances (for example, bile acids ).

The fastest developing posthumous pancreomalacia (autolysis of the pancreas ), gastromalacia (autolysis of the gastric mucosa ) and autolysis of the mucous membrane of the gallbladder . When gastric juice flows into the esophagus and the respiratory tract, their tissues also undergo autolysis ( esophagomalacia , bronchomalacia, and acid pneumomalacia ).

Rotting develops under the influence of microorganisms . It most actively flows in the intestine , gradually spreading to other organs and tissues. The characteristic dirty green color of the rotting fabric gives iron sulfide . Rotting can be accompanied by the development of cadaveric emphysema - the formation of gaseous substances in the tissues of the corpse. At the same time, the tissues acquire a foamy appearance and crepitus (crackle, crunch) upon palpation.

• Pathological anatomy
• Alternative processes
• Natural apoptosis
• Parenchymal dystrophies
• Parenchymal dysproteinoses
• Mesenchymal dystrophies
• Mesenchymal dysproteinoses
• Mixed dystrophy
• Endogenous pigments
• Circulatory disorders
• Inflammatory response
• Immunopathological processes
• Adaptation and Compensation Processes
• Tumor growth
• Etiology of malignant tumors

• Avtsyn A.P., Shakhlamov V.A. Ultrastructural fundamentals of cell pathology. - M., 1979.
• Davydovsky I.V. General pathological anatomy. 2nd ed. - M., 1969.
• Lushnikov E.F. Necrosis // General human pathology: A guide for doctors / Ed. A.I. Strukova, V.V. Serova, D.S. Sarkisova.- T. 1.— M., 1990.— S. 209—237.
• Programmed cell death. Ed. V.S. Novikova .-- St. Petersburg, 1996.
• Hanson K.P., Komar V.E. Molecular mechanisms of radiation cell death. - M., 1985.
• Any textbook on medical pathological anatomy, including a section of general pathological anatomy (the Soviet textbook by A. I. Strukov and V. V. Serov [any publication], with all its shortcomings, remains the best).