Patologia zmian wstecznych Patologia zmian wstecznych Wstęp 1. Martwica i obumieranie. Zwyrodnienia 2. Zaniki. Zaburzenia gospodarki białkowej i węglowodanowej 3. Zaburzenia przemiany tłuszczów i elektrolitów 4. Zmiany barwnikowe 5. Rola zmian wstecznych w procesie starzenia się organizmu (biomorfoza) Literatura podstawowa Literatura dodatkowa Wstęp Zmiany wsteczne to, najogólniej mówiąc, reakcja komórek i tkanek na negatywne bodzce zewnętrzne. Wiele z tych zmian występuje w procesach fizjologicznych (np. starzenie się organizmu) jednak większość stanowi wykładnik morfologiczny wielu chorób. Najczęściej zmiany wsteczne nie są izolowane i stanowią jedynie cząstkę całości wykładników morfologicznych procesu chorobowego. Nazwa zmiany wsteczne pochodzi od poglądu, że narząd czy tkanka, które ulegają jednemu z procesów patologicznych opisanych poniżej, cofają się jakby w swym rozwoju. Swego rodzaju kontynuacją tej myśli jest włączenie do grupy zmian wstecznych zaburzeń, które polegają na nieosiągnięciu przez narząd czy tkankę ostatecznej formy. Ten wielki dział nazywamy wadami wrodzonymi. Zmiany wsteczne zawsze powodują zakłócenie czynności tkanki, narządu czy całego organizmu i jako takie mają swój udział w procesie chorobowym. 1 Patologia zmian wstecznych 1. Martwica i obumieranie. Zwyrodnienia Martwicą nazywamy miejscową śmierć tkanki w obrębie żywego organizmu. Na ogół dotyczy części lub całości narządu, rzadko pojedynczych, rozsianych komórek w obrębie narządu. Obumieranie to miejscowa śmierć tkanki na skutek powoli nasilających się zaburzeń przemiany materii lub/i nieodwracalnych zmian zwyrodnieniowych. Przyczyny obu procesów są podobne, najważniejsze z nich to: 1. Zaburzenia podaży tlenu do komórki; np. zamknięcie naczynia krwionośnego, dostarczającego krew (a z nią tlen) do komórki. 2. Oddziaływanie czynników fizycznych: uszkodzenie mechaniczne, oddziaływanie wysokiej i niskiej temperatury, promieniowanie, mikrofale czy działanie prądu elektrycznego. 3. Oddziaływanie czynników chemicznych: kwasy, zasady, toksyczne związki (np. metali ciężkich), substancje organiczne, leki. 4. Oddziaływanie czynników biologicznych (najczęstsze): czynniki zewnętrzne: bakterie, które oddziaływują bezpośrednio lub pośrednio za pomocą toksyn, wirusy, grzyby, riketsje, pierwotniaki, itd. czynniki wewnętrzne: nadwrażliwość (alergie, zapalenia autoimmunizacyjne), uczynnienie własnych enzymów, zaburzenia hormonalne itd. Jeżeli działanie jednego z powyższych czynników na tkankę jest dostatecznie długie, pojawiają się wykładniki morfologiczne martwicy, widoczne zarówno makro-, jak i mikroskopowo. Do wykładników makroskopowych zaliczamy: zmianę zabarwienia narządu (najczęściej zblednięcie), utratę połysku, zatarcie rysunku powierzchni, odgraniczenie od tkanek żywych (pas przekrwienia i wybroczyn krwawych wokół ogniska martwicy). Ta ostatnia cecha pozwala na odróżnienie zmian przyżyciowych od zmian pośmiertnych. Do mikroskopowych wykładników martwicy zaliczamy: 2 Patologia zmian wstecznych zmiany w jądrze komórkowym: obkurczenie (pyknoza), zanik, rozpad: NORMA Rysunek 1. Wykładniki martwicy w jądrze komórkowym zmiany w cytoplazmie komórek: ziarnistość struktury, kwasochłonność, zanik organelli komórkowych. NORMA Rysunek 2. Wykładniki martwicy w cytoplazmie komórki Zmiany w komórce przez jakiś czas mogą być odwracalne. Dopiero po wyczerpaniu zasobów energetycznych czy możliwości obronnych, dochodzi do śmierci komórki. Zjawisko martwicy, zależnie od jego przebiegu, dzielimy na dwie grupy: martwicę skrzepową, martwicę rozpływną. Martwica skrzepowa powstaje bez udziału własnych enzymów proteolitycznych tkanek. Tkanka martwa ma zwiększoną konsystencję. Mikroskopowymi wykładnikami morfologicznymi tego typu martwicy są: obkurczenie lub rozfragmentowanie jądra komórkowego, obrzęk lizosomów, zmiany w mitochondriach, denaturacja cytoplazmy. Z tym typem martwicy mamy do czynienia w takich narządach, jak: serce, nerka, śledziona, kości. Martwica rozpływna powstaje na skutek miejscowego uczynnienia się własnych enzymów wewnątrz komórki lub tkanki, bez dostępu bakterii. Podobnie zachowują się tkanki pod działaniem substancji żrących. Tkanka martwa ma zmniejszoną spoistość. Mikroskopowymi wykładnikami morfologicznymi są: rozpływanie się jądra, rozpad lizosomów, obrzęk mitochondriów i rozpuszczanie się cytoplazmy. Występuje najczęściej w mózgu (niedokrwienia), wątrobie (zapalenie wirusowe). 3 Patologia zmian wstecznych Wyróżnia się też kilka postaci martwicy, w większości zaliczanych do grupy martwic skrzepowych, które są charakterystyczne dla różnych jednostek chorobowych. Martwica Balserowska tkanki tłuszczowej trzustki dochodzi do uczynnienia enzymów soku trzustkowego, przeżarcia przewodów trzustkowych, strawienia okołotrzustkowej tkanki tłuszczowej z wytworzeniem charakterystycznych złogów nierozpuszczalnych mydeł wapniowych. Martwica woskowa mięśni prostych brzucha wywoływana przez drobnoustroje (pałeczki duru brzusznego, paciorkowce, toksyny błonicze); dochodzi do zniszczenia struktury włókienek kurczliwych w komórkach mięśniowych. Makroskopowo: rozerwanie mięśni, wylewy krwi. Zmiana odwracalna. Martwica serowata, występująca np. w płucach i węzłach chłonnych w przypadku gruzlicy, a także w centrum szybko rosnących nowotworów; wywoływana przez toksyny bakteryjne, stanowi odpowiedz na obecność obcego białka (prątek gruzlicy) albo nadmiar własnych metabolitów tkankowych. Warunkiem jej powstania jest słabe ukrwienie tkanki ulegającej martwicy. W tkance powstają ogniska szaro-białawej, drobnoziarnistej masy. Zawał, czyli martwica związana z zamknięciem dopływu krwi do narządu. Zlokalizowany może być w sercu, śledzionie, nerce, mózgowiu (zawał blady) a także w jelicie, płucach (zawał czerwony). O mechanizmach powstawania zawału szerzej w module IV. Opis ogniska martwicy podany na początku rozdziału jest najbliższy opisowi zawału bladego. Mumifikacja dotyczy nie całego ciała po śmierci, lecz np. kończyny, która ulega martwicy, a następnie szybkiemu wysychaniu. Owrzodzenie (wrzód) typ martwicy rozpływnej. Definiowane jako ubytek tkanki martwiczo zmienionej. Występuje najczęściej na powierzchni błon śluzowych, np. w przewodzie pokarmowym lub na skórze. Sięga głęboko w tkanki, przekraczając naskórek czy nabłonek. Od wrzodu odróżnić należy nadżerkę, zmianę płytszą, obejmującą jedynie nabłonek czy naskórek, nieprzekraczającą błony podstawnej. Różnicę pomiędzy nadżerką a owrzodzeniem przedstawia rys. 3. 4 Patologia zmian wstecznych BAONA PODSTAWNA BAONA PODSTAWNA Rysunek 3. Różna pomiędzy nadżerką a owrzodzeniem Nadżerka prawdziwa, jako typ nadżerki, została opisana powyżej. Nadżerka rzekoma, inaczej nadżerka gruczołowa, spotykana jest w ginekologii. Mimo podobnego wyglądu w badaniu gołym okiem, są to zupełnie różne zmiany. Nadżerka gruczołowa to nie ubytek, lecz zastąpienie jednego rodzaju nabłonka (w tym wypadku wielowarstwowego płaskiego) przez inny, w tym wypadku gruczołowy. Różnicę pomiędzy tymi nadżerkami przedstawia. Rysunek 4. Różna pomiędzy nadżerką prawdziwą a gruczołową Odleżyna, zmiana, z którą personel średni ma bardzo często do czynienia, jest również postacią martwicy. Występuje na uciśniętych okolicach ciała, gdzie na skutek niedokrwienia, tkanki ulegają obumieraniu. Najczęściej odleżyny występują u chorych w ciężkim stanie, z niewydolnością krążenia, przewlekle unieruchomionych, jednak z odleżynami spotykamy się także pod opatrunkami (szczególnie gipsowymi), w pęcherzyku żółciowym pod wpływem kamieni czy nawet w łożu 5 Patologia zmian wstecznych wrastającego paznokcia. Morfologicznie identyczne z odleżyną jest owrzodzenie troficzne spotykane na skórze niedokrwionych kończyn dolnych. Zgorzel (podtyp martwicy rozpływnej) dzielimy na podtypy: sucha, czyli bez udziału bakterii, niekiedy identyfikowana z mumifikacją; wilgotna, czyli zakażona bakteriami. Tu podtypem jest zgorzel gazowa, będąca następstwem zakażenia beztlenowcami. Tkanki są kruche, obrzęknięte, często cuchnące, w przypadku zakażenia beztlenowcami charakterystycznie trzeszczą przy ucisku. Innym możliwym podziałem martwicy jest uwzględnienie udziału drobnoustrojów w wygenerowaniu procesów martwiczych: martwica jałowa, martwica zakażona. Wokół ogniska martwicy dochodzi do odpowiedzi zapalnej sąsiadujących, niezmienionych lub zmienionych w mniejszym stopniu, ale żywych tkanek. Odpowiedzią jest powstanie procesu zapalnego wokół ogniska martwicy, mającego na celu sekwestrację, a następnie jego uprzątnięcie poprzez rozpuszczenie enzymami proteolitycznymi granulocytów i zfagocytowaniem przez komórki żerne. Martwica jest procesem dotyczącym części bądz całego narządu, w porównaniu ze śmiercią całego organizmu, jest jakby częścią tego procesu. Podobnie śmierć pojedynczej komórki jest częścią procesu martwicy. Na komórkę mogą oddziaływać bodzce zewnętrzne, powodując jej śmierć. Jednak również możliwa jest samoistna, określona genetycznie śmierć komórki ze starości . Proces ten nazywany jest apoptozą. Zjawisko apoptozy jest zjawiskiem fizjologicznym i zachodząc w każdym zdrowym organizmie ma na celu, między innymi, wymianę populacji komórek zużytych na nowe. Apoptozę spowodować też mogą czynniki wewnętrzne (hormony itd.) i zewnętrzne; te same, które wymieniono w opisie przyczyn martwicy. Obraz komórki ulegającej apoptozie przedstawia rys. 5. 6 Patologia zmian wstecznych ZAGSZCZENIE CHROMATYNY ROZPAD JDRA NORMA OBKURCZENIE ROZPAD KOMÓRKI KOMÓRKI Rysunek 5. Komórka ulegająca apoptozie Swego rodzaju dowodem na fizjologiczność procesu apoptozy jest fakt, że wokół tych komórek nie występuje odczyn zapalny charakterystyczny dla ognisk martwicy. Narządy i tkanki na ogół mają dość ograniczoną możliwość reakcji czy odpowiedzi na negatywne bodzce zewnętrzne, czy też zaburzenia przemian wewnątrz organizmu. W ostateczności dochodzi do martwicy, jednak jeśli tkanka jest jeszcze w stanie kompensować zachodzące procesy, dochodzi do zwyrodnień. Są one morfologicznymi wykładnikami upośledzenia metabolizmu komórki. Zmiany tego typu obserwujemy w narządach miąższowych (nerka, wątroba, serce); są one spowodowane chorobą lub np. zwiększonym obciążeniem pracą. Mechanizm powstawania zwyrodnień w uproszczeniu można przedstawić jako zatrzymanie wody w komórce, co prowadzi do jej obrzmienia. Makroskopowo narząd jest nieco powiększony, blady, niedokrwiony, często o matowej powierzchni. W badaniu mikroskopowym stwierdzamy powiększenie komórek i obecność w cytoplazmie ziarnistości, które często zakrywają jądro komórkowe. Badania w mikroskopie elektronowym pozwoliły na rozróżnienie dwóch typów zwyrodnienia: miąższowego, wodniczkowego. W pierwszym dochodzi do gromadzenia wody w mitochondriach, charakterystyczne miejsce występowania to wątroba, np. w przypadku zatruć, uogólnionych zakażeń czy przewlekłej niewydolności krążenia. W typie drugim woda zatrzymywana jest w lizosomach, charakterystyczne miejsce występowania to nerki w przypadku mocznicy, niedotlenienia. 7 Patologia zmian wstecznych 2. Zaniki. Zaburzenia gospodarki białkowej i węglowodanowej Zanik jest to ubytek masy i objętości całego narządu, organu czy tkanki. Mikroskopowo komórki charakterystyczne dla danego narządu bądz tkanki są zmniejszone, zmniejsza się ich liczba. Wydaje się przy tym, że rozplemowi ulega tworząca zrąb narządu tkanka łączna czy np. tkanka tłuszczowa. Powierzchnia narządu przestaje być gładka, a torebka traci napięcie. Podstawowy podział zaników to: zupełny polegający na całkowitym zniknięciu narządu w czasie życia organizmu. Ulegają mu narządy w życiu płodowym (np. pranercza) i po nim pozostałe (np. grasica); niezupełny pod wpływem różnych czynników dochodzi do zmniejszenia masy komórek charakterystycznych dla danego narządu. Przyczyny zaników są bardzo liczne i między innymi na ich podstawie stworzono szczegółowy podział (klasyfikację) zaników: Zanik prosty element wszystkich pozostałych zaników, polega na zmniejszeniu się tkanki czy narządu na skutek zmniejszenia się komórek, w których z kolei obserwujemy zmniejszenie się organelli komórkowych. Jest charakterystyczny dla zaniku zupełnego. Zanik z nieczynności ulegają mu tkanki i narządy przez dłuższy czas niemogące z jakichś powodów spełniać swojej funkcji. Przykłady to gruczoły ślinowe, ulegające powolnemu zanikowi przy przewlekłym odżywianiu pozaustrojowym, mięśnie szkieletowe przy długotrwałym unieruchomieniu czy nadnercza przy długotrwałym podawaniu sterydów. Zanik tłuszczowy polega na zastępowaniu komórek właściwych dla narządu komórkami tkanki tłuszczowej. Występuje na przykład w trzustce i węzłach chłonnych. Mechanizm tego zaniku przedstawia na przykładzie trzustki rys. 6. 8 Patologia zmian wstecznych Rysunek 6. Zanik tłuszczowy narządu Zanik odśrodkowy typ zaniku, w którym zanikający narząd nie tylko nie maleje, ale wręcz powiększa się. Definiuje się go jako zmniejszenie ilości właściwego miąższu narządu, przy niezmienionej lub zwiększonej jego objętości. Przykładem jest wodonercze, zrzeszotnienie kości czy rozedma płuc. Mechanizm tego zaniku przedstawia na przykładzie nerki rys. 7. Rysunek 7. Zanik odśrodkowy nerki Zanik z wyniszczenia (głodowy) spowodowany niedożywieniem komórek, na ogół powiązany z niedożywieniem ogólnoustrojowym. Spotykany w przewlekłym głodzeniu czy nadmiernym odchudzaniu. Postać miejscowa tego zaniku jest bardzo rzadka, na ogół związana z miejscowym niedokrwieniem. Zanik z ucisku zanik tkanki czy narządu spowodowany uciskiem tkanek okolicznych. Mamy z nim do czynienia np. w okolicy rozrastających się nowotworów i guzów nienowotworowych. 9 Patologia zmian wstecznych Zanik włóknisty analogiczny do zaniku tłuszczowego. W tym przypadku właściwy miąższ narządu zastępowany jest przez tkankę łączną włóknistą. Zanik barwnikowy (inaczej zanik z zużycia, zanik brunatny) spowodowany zaburzeniami metabolizmu komórek. Poza zmniejszeniem liczby i często wielkości komórek, np. mięśnia sercowego, wątroby, dochodzi do gromadzenia w nich brunatnego barwnika lipofuscyny, zwanej barwnikiem z zużycia . Mechanizm tego zaniku przedstawia na przykładzie mięśnia sercowego rys. 8. Rysunek 8. Zanik barwnikowy Zanik (wiąd) starczy (inwolucyjny) ulegają mu bez wyjątku wszystkie żywe tkanki w organizmie. Jest swego rodzaju sumą wszystkich pozostałych rodzajów zaniku. Jego wystąpienie przed okresem starości związane jest na ogół z defektem genetycznym bądz istotnymi zaburzeniami hormonalnymi. Zaburzenia przemiany białkowej W kursie tym przedstawione będą głównie zmiany metabolizmu białek, posiadające wykładniki morfologiczne widoczne makro- bądz mikroskopowo. 10 Patologia zmian wstecznych Do najistotniejszych zaburzeń białkowych zaliczamy: zaburzenia rogowacenia (zwyrodnienie rogowe), skrobiawicę, zwyrodnienie kropelkowo-szkliste, zwyrodnienie szkliste, zaburzenia metabolizmu aminokwasów. Zaburzenia rogowacenia Nadmierne rogowacenie polega na zgrubieniu warstwy rogowej naskórka, z zachowaniem prawidłowej budowy komórek. Występuje jako zmiana adaptacyjna, najczęściej na ucisk (modzele skórne, nagniotki) lub chorobowa tzw. rybia łuska u noworodków. Rysunek 9. Nadmierne rogowacenie Rogowacenie białe polega na pojawieniu się rogowacenia w nierogowaciejącym nabłonku wielowarstwowym płaskim błon śluzowych, np. jamy ustnej, szyjki macicy czy krtani. Stanowi stan przedrakowy! (patrz: moduł VI). Nieprawidłowe rogowacenie polega na braku warstwy ziarnistej naskórka, obecność jąder komórkowych bądz pozostałości po nich w warstwie rogowej naskórka. Występuje w licznych chorobach skóry, np. łuszczycy. Rysunek 10. Nieprawidłowe rogowacenie Róg skórny to zmiana występująca na ogół na odkrytych powierzchniach skóry. Polega na miejscowym nawarstwianiu się warstw rogowych naskórka z cechami nieprawidłowego rogowacenia, czasem posiada śladowy zrąb łącznotkankowy. Podobnego typu zmianą miejscową jest szponowatość paznokci. 11 Patologia zmian wstecznych Skrobiawica Polega na pozakomórkowym odkładaniu się w tkankach i narządach patologicznego białka, zwanego amyloidem, które jeszcze przez XIX-wiecznych badaczy uważane było za substancję podobną do skrobi. Dzielimy ją na: skrobiawicę pierwotną przyczyna choroby nieznana, amyloid gromadzony w narządach powyżej przepony, złogi nie zawierają immunoglobulin. W przypadku występowania rodzinnego tło genetyczne. skrobiawicę wtórną występuje najczęściej, towarzyszy przewlekłym procesom zapalnym, w których dochodzi do rozległego niszczenia tkanek (gruzlica, zapalenia kości i stawów, roztrzenia oskrzeli, dawniej kiła). skrobiawicę związaną z niektórymi nowotworami masy amyloidu tworzą patologiczne białka powstające w przebiegu np. szpiczaka czy ziarnicy złośliwej. odosobnioną skrobiawicę narządową. Złogi amyloidu nie są obojętne dla narządów, w których zalegają. Możemy w pewnym przybliżeniu uznać, że dochodzi w nich do zaniku z ucisku. Najczęściej złogi występują w śledzionie, wątrobie, nerkach, a także nadnerczach i jelitach. Ta ostatnia lokalizacja wykorzystywana jest do patomorfologicznej diagnostyki amyloidozy amyloid wykrywany jest w materiale uzyskanym z oligobiopsji odbytnicy. Narządy, w których dochodzi do gromadzenia amyloidu są na ogół powiększone, blade, o zwiększonej spoistości, plastyczne, na przekrojach połyskliwe. Zwyrodnienie kropelkowo-szkliste Szklista substancja białkowa może gromadzić się w komórkach różnych narządów, poważnie zaburzając ich funkcjonowanie. W komórkach wątroby, w niektórych zapaleniach, a szczególnie w przypadkach nadmiernej nadużywania alkoholu obecne są szkliste, kwasochłonne grudki. W komórkach kanalików nerkowych, w przypadkach zaburzenia funkcji kłębków, pojawiają się szkliste, kwasochłonne twory. Zwyrodnienie szkliste Fizjologicznym przykładem tej zmiany jest ciałko białawe jajnika, pozostałość po pęcherzyku Graafa. Polega ona na homogenizacji łącznotkankowego zrębu narządu i przepojeniu tej struktury białkiem. Inaczej nazywane jest szkliwieniem. Występuje w przebiegu przebudowy struktury narządów (wole tarczycy), przewlekłych zapaleń (nerki), w naczyniach krwionośnych (śledziona, nerki), złogów (płuca guzki pylicze), a także w nowotworach i zmianach rozrostowych. 12 Patologia zmian wstecznych Zaburzenia metabolizmu aminokwasów Na ogół o podłożu genetycznym, są to wrodzone enzymopatie: Fenyloketonuria brak enzymu powodującego przejście fenyloalaniny w tyrozynę. Efektem jest gromadzenie się we krwi i narządach fenyloalaniny i produktów jej rozpadu. Klinicznie prowadzi do niedorozwoju umysłowego. Leczona z powodzeniem przy pomocy odpowiedniej diety. Cystynuria, Cystynoza (aminoacyduria + glikozuria + fosfaturia) brak enzymów powodujących zwrotne wchłanianie w nerkach aminokwasów: cystyny, argininy i ornityny. Prowadzi do kamicy moczowej. Poza tym obecne są złogi kryształów aminokwasów w śledzionie, szpiku kostnym, wątrobie, węzłach chłonnych i cewkach nerkowych z towarzyszącą reakcją zapalną typu wokół ciała obcego (patrz moduł V). Towarzyszy im rozmiękanie kości na skutek utraty fosforanów. Alkaptonuria brak enzymów metabolizujących tyrozynę. Część metabolitów jest wydalana z moczem. Dochodzi do podbarwienia na czarno chrząstek (uszy, stawy, ścięgna). Zaburzenia przemiany węglowodanów Polegają na patologicznym gromadzeniu się cukrów złożonych lub związków złożonych (śluzowielocukrowce, aminocukry, heksozaminy itd.). Glikogen fizjologicznie gromadzony jest w cytoplazmie komórek wątroby oraz w doczesnej. W warunkach patologicznych do gromadzenia glikogenu dochodzi najczęściej w cukrzycy (gromadzi się w jądrach hepatocytów), lub we wrodzonych enzymopatiach (6 postaci), z których najważniejsze to: choroba von Gierke, gdzie gromadzi się w komórkach wątroby i nerek, oraz choroba Pompee, gdzie glikogen gromadzi się przede wszystkim w mięśniu sercowym. Duże ilości zlokalizowanego wewnątrz komórek glikogenu spotykamy także w nowotworach nabłonkowych (rak jasnokomórkowy czy płaskonabłonkowy). Mukopolisacharydy (śluzowielocukrowce) występują pozakomórkowo w tkance łącznej (kwaśne) i wewnątrzkomórkowo w tkankach nabłonkowych (obojętne). Patologiczne odkładanie substancji śluzowych kwaśnych występuje np. w niedoczynności tarczycy w postaci obrzęku śluzakowatego. Złogi znajdują się w skórze, sercu, układzie nerwowym, nerkach i układzie pokarmowym. Zaburzenia jakościowe składu mukopolisacharydów kwaśnych i, co za tym idzie, wadliwa budowa włókien sprężystych tkanki łącznej są przyczyną wrodzonego zespołu Marfana, charakteryzującego się długimi kończynami, szczupłymi, długimi (pająkowatymi) palcami, zwichnięciami soczewki oka, błękitnym podbarwieniem twardówek oraz częstym występowaniem tętniaka aorty. Śluzowielocukrowce obojętne spotykamy w nowotworach gruczołowych. 13 Patologia zmian wstecznych 3. Zaburzenia przemiany tłuszczów i elektrolitów Związki tłuszczowe (lipidy) w różnych postaciach wchodzą w skład wszystkich komórek i tkanek organizmu. W postaci tłuszczów prostych służą jako substancja zapasowa, w postaci tłuszczów złożonych (fosfolipidów) tworzą błonowe struktury organelli komórkowych. Jednak wiele procesów chorobowych polega na ogólnym lub miejscowym nadmiarze bądz niedoborze substancji lipidowych. Tłuszcze proste Uogólniony nadmiar tłuszczów prostych w postaci nadmiaru tkanki tłuszczowej nazywamy otłuszczeniem bądz otyłością. Jest to zjawisko poniekąd fizjologiczne w czasie ciąży, laktacji i menopauzy. Natomiast patologiczne odkładanie tłuszczu spotykamy po kastracji, w cukrzycy, zaburzeniach hormonalnych i najczęściej w przekarmianiu. Ta ostatnia patologia staje się problemem społecznym. Lokalizacja nadmiarów tkanki tłuszczowej jest charakterystyczna dla zaburzeń hormonalnych (otyłość Cushingoidalna), a w otyłości prostej (z przekarmiania) w zależności od płci. Miejscowy wzrost ilości tkanki tłuszczowej również może mieć podłoże fizjologiczne. Spotykamy je w czasie zaniku tłuszczowego grasicy czy zastępowaniu szpiku czerwonego przez szpik żółty. Patologiczne odkładanie w narządach miąższowych to zanik tłuszczowy opisany w temacie: Zaniki. Zaburzenia gospodarki białkowej i węglowodanowej. Może mieć podłoże rasowe (plemiona Buszmenów i Hotentotów). Osobnym problemem jest stłuszczenie, które jest wyrazem poważnych zaburzeń metabolicznych w narządzie. Może obejmować tylko fragmenty narządu (stłuszczenie ogniskowe) bądz cały narząd (stłuszczenie rozlane). Polega na gromadzeniu tłuszczów wewnątrz komórek innych tkanek. Przykładem jest stłuszczenie komórek wątroby jako efekt niedotlenienia czy uszkodzenia toksycznego. W hepatocytach odkładają się lipidy w postaci kropli, często wypełniającej całą komórkę. Odkładanie się tłuszczów w postaci pojedynczych, dużych kropli występuje częściej (rys. 11). Jest ono odwracalne; przy ustaniu działania czynnika powodującego stłuszczenie, po jakimś czasie hepatocyt wraca do stanu prawidłowego. 14 Patologia zmian wstecznych Rysunek 11. Stłuszczenie wielkokropelkowe Uważa się natomiast, że wystąpienie tłuszczu w postaci licznych, drobnych kropelek (rys. 12) jest nieodwracalne i w dłuższym lub krótszym czasie prowadzi do śmierci komórki. Rysunek 12. Stłuszczenie drobnokropelkowe Różna może być także lokalizacja stłuszczałych komórek w obrębie zrazika wątrobowego. Wyróżniamy stłuszczenie części zewnętrznej, środkowej i najczęstsze stłuszczenie wokół żyły centralnej. To ostatnie występuje w niedotlenieniu i w niewydolności krążenia (zastój żylny). Narząd staje się żółtawy, blady, czasem powiększony. Innym przykładem jest związane z niedotlenieniem stłuszczenie zlokalizowanych pod wsierdziem włókien mięśnia sercowego, nazywane sercem tygrysowatym (rys. 13). Na skutek urazów dochodzić może do stłuszczenia łąkotek w stawach kolanowych. Rysunek 13. Serce tygrysowate 15 Patologia zmian wstecznych Patologią jest również niedobór tkanki tłuszczowej czy tłuszczów prostych. Uogólnioną postać spotykamy w przypadkach wyniszczenia (np. w przebiegu chorób nowotworowych) czy niedożywienia (głodzenie, patologiczne odchudzanie) oraz w zaburzeniach hormonalnych (martwica przedniego płata przysadki mózgowej). Miejscowy niedobór tłuszczów prostych ma najczęściej przyczynę urazową lub jest skutkiem wstrzykiwania insuliny. Istnieje także zespół chorobowy o niewyjaśnionej przyczynie, występujący u kobiet, polegający na miejscowych zanikach tkanki tłuszczowej w różnych okolicach ciała. Tłuszcze złożone Z odkładaniem tłuszczów złożonych nie spotykamy się w warunkach fizjologicznych. Spośród zaburzeń metabolizmu tłuszczów złożonych należy wydzielić miejscowe odkładanie się cholesterolu, który, co prawda, lipidem nie jest, ale jego metabolizm w organizmie człowieka jest ściśle związany z metabolizmem tłuszczów. Pozostałe choroby, polegające na spichrzaniu różnego typu tłuszczów złożonych w narządach, mają podłoże genetyczne i polegają na defektach enzymatycznych. Pojawiają się zaraz po urodzeniu i powodują zgon dziecka w pierwszych latach życia. Z miejscowym odkładaniem się cholesterolu mamy do czynienia w wielu procesach chorobowych. Pozatkankowo odkłada się w kamicach (np. w pęcherzyku żółciowym). Odkładanie cholesterolu w ścianach naczyń krwionośnych jest jednym z głównych wykładników miażdżycy tętnic (patrz moduł IV). Wzrost stężenia cholesterolu we krwi z jakichkolwiek przyczyn (wrodzone wady metaboliczne, ciąża, cukrzyca, żółtaczki) powoduje odkładanie go w tkankach, np. w skórze pod postacią tzw. kępek żółtych, szczególnie dobrze widocznych na powiekach. Innym miejscem odkładania złogów cholesterolu są okolice wszelkich przewlekłych ognisk zapalnych. Jeżeli poziom cholesterolu jest wysoki, a zapalenie trwa odpowiedni długo, może dochodzić do inkrustacji kryształami cholesterolu tkanek wokół ogniska zapalenia, np. ściany pęcherzyka żółciowego, torbieli naskórkowej czy ogniska gruzliczego. Miejscowe uwalnianie cholesterolu występuje przy rozpadzie mas rogowaciejącego nabłonka. Przykładem jest perlak w uchu środkowym. Uogólnione odkładanie cholesterolu jest patologią rzadką, występuje w przebiegu ksantomatozy pierwotnej, występującej rodzinnie choroby, w której dochodzi do odkładania się cholesterolu nie tylko w skórze czy naczyniach, ale także i ścięgnach, pochewkach ścięgnistych i innych tkankach. Ksantomatozami miejscowymi nazywamy odkładanie się cholesterolu w narządach, bez towarzyszącego podwyższonego poziomu we krwi i bez generującego spichrzanie procesu zapalnego. Grupę uwarunkowanych genetycznie chorób, polegających na gromadzeniu estrów cholesterolu w różnych narządach i prowadzących do śmierci w dzieciństwie nazywa się histiocytozą X. Lżejsze postacie to: dna lipidowa, 16 Patologia zmian wstecznych polegająca na gromadzeniu cholesterolu w ścięgnie Achillesa, oraz guzy zawierające komórki spichrzające cholesterol: zaliczany do histiocytozy X ziarniniak kwasochłonny i ksantomatyczny guz olbrzymiokomórkowy. Zaburzenia przemiany wodno-elektrolitowej Zaburzenia poziomu sodu i potasu. Sód na ogół obecny jest w substancji międzykomórkowej, potas wewnątrzkomórkowo. Wchłanianie obu pierwiastków z przewodu pokarmowego następuje w zasadzie w 100%, w związku z czym istnieje możliwość nadmiernej podaży, zwłaszcza sodu (słone potrawy). Niedobór jest spowodowany na ogół nadmierną utratą wraz z potem, w przebiegu biegunek, wymiotów oraz w przebiegu choroby Addisona (sód) i choroby Glińskiego Simmondsa (potas). Wykładniki morfologiczne to zwyrodnienie miąższowe (patrz moduł 2). Nadmiar sodu występuje przy gruczolaku warstwy kłębkowej nadnerczy (sód), chorobach nerek, wstrząsie, rozpadzie białek (oparzenia, hemoliza krwi). Wykładniki morfologiczne mikromartwice mięśnia sercowego (widoczne w zapisie EKG). Zaburzenia poziomu wapnia i fosforanów. Wapń wchłaniany jest z jelit w ilości ok. 1 g na dobę, co stanowi ok. 1/5 wapnia znajdującej się w normalnej diecie. Magazynowanie wapnia odbywa się w kościach, nadmiar wydalany jest z moczem (ok. 70% i do światła żołądka i dwunastnicy ok. 30%). Prawidłowe wchłanianie wapnia jest uzależnione od: Ż# poziomu witaminy D3 w organizmie, Ż# zawartości wapnia i fosforu w diecie, Ż# poziomu parathormonu i kalcytoniny, Ż# poziomu hormonów gonadalnych, Ż# prawidłowej czynności nerek. Hyperkalcemia Podwyższony poziom wapnia we krwi może być spowodowany przez nadmiar parathormonu (np. gruczolak przytarczyc), nadmiar witaminy D3, przerzuty nowotworowe do kości. Następstwem jest wapnienie przerzutowe, spowodowane ucieczką wapnia z kości: wydalanie fosforu z moczem ucieczka fosforanów z kości ucieczka wapnia z kości. 17 Patologia zmian wstecznych Wapnienie przerzutowe obserwuje się najczęściej w niezmienionych tkankach (!!!): ścianach pęcherzyków płucnych, błonie śluzowej żołądka i cewkach nerkowych. Jest to związane z wysokim pH występującym w tych tkankach. Odkładanie się soli wapnia obserwujemy także bez podwyższonego poziomu jonów wapnia we krwi. Jest ono również spowodowane miejscowym wzrostem pH w patologicznie zmienionych tkankach, najczęściej są to ogniska martwicy: blizny pozawałowe w sercu czy śledzionie, ogniska martwicy Balserowskiej trzustki, ogniska gruzlicze, zmiany pozapalne (zastawki serca) czy zakrzepy naczyń krwionośnych. Ten typ odkładania się soli wapnia nazywamy wapnieniem dystroficznym. Hypokalcemia Obniżony poziom wapnia w surowicy krwi: najczęściej występuje w krzywicy. Choroba ta może przebiegać także z prawidłowym poziomem wapnia we krwi. Czynnikiem decydującym jest poziom witaminy D3. Patogeneza krzywicy w niedoborze witaminowym to: spadek wchłaniania wapnia z pokarmów, obniżenie jego poziomu we krwi, wzrost aktywności gruczołów przytarczycznych (wydzielanie parathormonu), co powoduje wydalanie fosforu z moczem i ucieczkę wapnia z kości do krwi, co pozwala utrzymać jego stężenie na fizjologicznym poziomie. Dochodzi do zaburzeń wzrostu i zaburzeń uwapnienia kości. Inną patologią związaną z obniżeniem poziomu wapnia w kościach jest rozmiękanie kości. W wyniku nadmiernego zużycia i niewystarczającej podaży wapnia, dochodzi do jego ucieczki z kości. Rozmiękanie kości wystąpić może w czasie ciąży, laktacji, szybkiego wzrostu itd. Kości stają się bardziej plastyczne, może dochodzić do zniekształceń. Związane na ogół z wiekiem zrzeszotnienie kości spowodowane jest złożeniem się kilku przyczyn: niedomogą gonad, co upośledza wiązanie wapnia w kościach, ograniczeniem ruchliwości osób starszych (zanik z nieczynności!), zaburzeniami w ukrwieniu kości w związku z np. miażdżycą, a także ogólnymi zaburzeniami metabolicznymi, w tym szczególnie przemiany wapniowej. Kości stają się łamliwe, trudno zrastają się złamania. Złogi (kamienie) powstają na skutek zagęszczania i utrudnienia odpływu wydzielin, a także obniżenia aktywności substancji nośnych. Dochodzi do wytrącania się substancji rozpuszczonych (związki wapnia, cholesterol itd.) i powstawania kamieni. Sprzyja temu towarzyszący proces zapalny, a także np. złuszczanie nabłonków pokrywających przewody wyprowadzające. Tworzą one tzw. jądra krystalizacji , wokół których obrastają złogi tworzące kamień. Kamica moczowa i żółciowa mogą mieć tło genetyczne i występować rodzinnie w związku z wrodzonymi zaburzeniami składu żółci czy moczu. Poza powyższymi 18 Patologia zmian wstecznych lokalizacjami kamienie mogą występować w gruczołach ślinowych, przewodach trzustkowych itd. Następstwami kamicy, poza dolegliwościami, są utrudnienia odpływu wydzieliny i podatność na wtórne zakażenia. 19 Patologia zmian wstecznych 4. Zmiany barwnikowe W organizmie człowieka mamy do czynienia z substancjami barwnymi dwojakiego pochodzenia: Ż# zewnątrzustrojowego, Ż# wewnątrzustrojowego. Barwniki pochodzenia zewnętrznego mogą do ustroju wnikać za pośrednictwem: Ż# skóry i błon śluzowych, Ż# układu oddechowego, Ż# przewodu pokarmowego. Skóra i błony śluzowe Barwniki są na ogół wprowadzane do skóry świadomie, w postaci tatuażu. Tatuaże rytualne i zwyczajowe, często pokrywające większość powierzchni ciała, znane są w licznych kulturach pierwotnych. Do tatuowania stosowano barwniki roślinne, rzadziej mineralne, czasem popiół, sadzę i pył węglowy. W cywilizowanych społeczeństwach tatuaż polegający na wstrzykiwaniu początkowo czarnego, a pózniej i w innych kolorach tuszu (często wykonywany w aseptycznych warunkach z zastosowaniem wysokiej jakości sprzętu i barwników), jest modny w pewnych grupach społecznych. Spichrzany w skórnych fagocytach czarny barwnik widoczny jest przez skórę jako kolor niebieskawy. Zdarzają się również sytuacje, gdy substancja barwna wprowadzana jest do skóry w sposób niezamierzony. Przykładem jest postrzał z niewielkiej odległości, gdzie wyrzucane z lufy ziarna niespalonego prochu wbijają się głęboko w skórę. Do osadzania się w skórze soli srebra może doprowadzić przewlekłe nim leczenie: lapisowanie. Nieco inaczej ma się sprawa błon śluzowych. Zdarza się, ze dochodzi do odkładania się w nich barwnych substancji. Przykładem może być ołowica, w przebiegu której na brzegach dziąseł pojawia się szarawy lub zielonkawy rąbek. Odkładający się ołów pochodzić może z pewnych typów farb, do niedawna ołowicą zagrożeni byli także pracownicy składów benzyny. Układ oddechowy Drogą układu oddechowego do ludzkiego organizmu dostają się substancje o strukturze pyłów, wywołując choroby o wspólnej nazwie pylice. Substancje dostające się do płuc są w większości wypadków wyłapywane przez eskalator śluzowo-rzęskowy jeszcze w oskrzelach i wydalane do gardła, następnie połykane. Bardzo drobne cząsteczki, które 20 Patologia zmian wstecznych przedostaną się do pęcherzyków płucnych ulegają fagocytozie i wraz z fagocytami również trafiają do gardła i dalej do przewodu pokarmowego. Jedynie cząsteczki o średnicy ok. 2 mikronów, które są zbyt małe, aby pobudzić do ruchu rzęski nabłonka oskrzelowego, a zbyt duże, aby ulec natychmiastowej fagocytozie, maja szansę na bezpośrednie oddziaływanie na miąższ płucny. Na ogół są one w końcu fagocytowane i wydalane bądz to naturalną drogą oskrzelową, bądz też trafiają do układu chłonnego. Jeżeli ilość pyłu jest niewielka, opuszczają płuca przez drogi chłonne, natomiast przy większych ilościach lub przy uszkadzającym wpływie na komórki żerne, zalegają w grudkach chłonnych, tworząc tzw. guzki pylicze. Pylice dzielimy, zależnie od chemicznej przynależności pyłów, na organiczne i nieorganiczne. Do pierwszej grupy zaliczamy: Ż# pylicę tytoniową, Ż# pylicę pracowników elewatorów (pylica zbożowa), Ż# pylicę hodowców ptaków (nawóz), Ż# pylice związane z ekspozycją na zarodniki grzybów. Większość z nich prowadzi do przewlekłych procesów zapalnych w płucach i w ostatecznym efekcie do włóknienia płuc, niewydolności oddechowej, a następnie niewydolności krążenia w postaci tzw. serca płucnego . W grupie drugiej wyróżniamy: Ż# pylicę węglową (obecna u większości populacji), Ż# pylicę krzemową (choroba zawodowa górników), Ż# pylicę azbestową (czynnik ryzyka raka płuc), Ż# pylicę berylową. Popularna pylica węglowa nie jest przyczyną zmian chorobowych. Kryształy krzemu, a raczej dwutlenku krzemu, oddziaływają na płuca mechanicznie (ostre kryształy niszczące fagocytujące je komórki żerne) oraz chemicznie (po połączeniu z wodą powstaje kwas krzemowy) uszkadzając płuca, prowadzą do włóknienia i rozedmy. Przewód pokarmowy Przykładem zmian barwnikowych związanych z wchłanianiem barwnika przez przewód pokarmowy jest srebrzyca, rozwijająca się na ogół podczas leczenia preparatami srebra, jednak efekty osadzania się złogów srebra nie są widoczne, gdyż osadzają się one w kanalikach nerkowych. Barwniki wewnątrzustrojowe to najczęściej produkty przemiany: Ż# hemoglobiny, 21 Patologia zmian wstecznych Ż# melaniny, Ż# kwasu homogentyzynowego, Ż# lipofuscyny. Hemoglobina Hemoglobinuria (mioglobinuria) to podbarwienie skóry i obecność hemoglobiny w moczu, spowodowana masywnym rozpadem krwinek czerwonych w przebiegu niektórych chorób (np. malaria) lub zatruć (azotyny). Mioglobinuria występuje przy rozległych uszkodzeniach dużych mas mięśniowych (zmiażdżenie). Hemosyderyna to zawierający żelazo produkt rozpadu hemoglobiny, tworzony przez żywe komórki (np. fagocyty) z wynaczynionej krwi. Powstaje ok. 5 dni od wynaczynienia. Tutaj również zaliczamy wspomnianą wcześniej hemochromatozę. Barwnikiem powstającym z dalszego rozpadu hemoglobiny jest brudnociemnozielona sulfhemoglobina, zwana inaczej barwnikiem gnilnym. Pojawia się w ogniskach hemosyderyny, a także w plamach opadowych (patrz moduł I). Hematoidyna powstaje w tkankach słabo utlenowanych, np. w wylewach krwi czy ogniskach martwicy, nie zawiera żelaza, powstaje po ok. 3 tygodniach od wynaczynienia. Bilirubina produkt metabolizmu hemoglobiny, wydalany przede wszystkim z żółcią. Nadmiar bilirubiny we krwi nazywamy żółtaczką. Z punktu widzenia patologii wyróżniamy żółtaczki: Ż# przedwątrobową, czyli hemolityczną, Ż# wątrobową, czyli miąższową, Ż# pozawątrobową, czyli mechaniczną. Pierwsza z nich powstaje na skutek wzmożonego rozpadu krwinek czerwonych, czy to z powodu ich niedoskonałości (np. niedokrwistość drepanocytowa), chorób (malaria), czy toksyn (jady węży). Drugi typ wiąże się z chorobami wątroby wrodzonymi (choroba Gilberta) lub nabytymi (wirusowe zapalenie wątroby). Trzecią wywołuje zamknięcie, całkowite lub częściowe, drogi odpływu żółci z hepatocyta. Morfologicznym wykładnikiem żółtaczki jest podbarwienie na kolor żółtawy skóry i błon śluzowych, a także odbarwienie kału i stolca. Wykładniki te występują najwyrazniej w przebiegu żółtaczki mechanicznej. Jeżeli do krwi, poza bilirubiną, dostaną się również inne składniki żółci (kwasy żółciowe), mamy do czynienia z żółcicą, charakteryzującą się dodatkowo świądem skóry, szczególnie na dłoniowych powierzchniach rąk. W rozwoju osobniczym człowieka spotykamy się również z żółtaczką fizjologiczną. Jest nią występująca po urodzeniu żółtaczka noworodków, 22 Patologia zmian wstecznych związana z wymianą krwinek zawierających płodową hemoglobinę na w pełni już dojrzałe. Bilirubina stanowi także istotny składnik złogów i kamieni występujących w drogach żółciowych. Karboksyhemoglobina powstaje na skutek łączenia się hemoglobiny z tlenkiem węgla. Barwa malinowa (patrz moduł I). Hematyna barwnik powstający przez oddziaływanie substancji toksycznych (kwasy i zasady) na hemoglobinę. Z niej powstaje brunatna methemoglobina. Melanin malaryczny, wbrew nazwie, jest również produktem rozpadu hemoglobiny, generowanym przez Plasmodium vivax. Tworzy się w wątrobie i śledzionie, jednak przedostając się do krwioobiegu może spowodować nawet zatory drobnych naczyń mózgowych. Barwnikami pochodzącymi z prekursorów hemoglobiny są porfiryny, których nadmiar wywołuje rzadką chorobę porfirię. Melanina Melanina jest produktem utleniania aminokwasu tyrozyny. Wytwarzają ją wyspecjalizowane, pochodzące z tkanki nerwowej komórki melanocyty, natomiast gromadzone są i transportowane przez melanofory. Melanina ma barwę ciemnobrunatną, występuje w skórze, oku, włosach, a także w ośrodkowym układzie nerwowym i ścianie przewodu pokarmowego. Zasadniczą jej funkcją jest ochrona przed promieniowaniem UV. Nadmiar melaniny uogólniony występuje po przewlekłym narażeniu na promieniowanie UV (opalanie się), naświetlaniu promieniami rtg. oraz w przewlekłej nadczynności kory nadnerczy, czyli chorobie Addisona (cisawica). Przyczyną niewydolności jest najczęściej uszkodzenie kory nadnerczy, do niedawna bardzo częste w przebiegu gruzlicy. Nadmiar melaniny miejscowy jest widoczny w skórze i zależnie od ilości i lokalizacji barwnika w naskórku i skórze w postaci znamion barwnikowych, piegów, a także w postaci złośliwego nowotworu czerniaka. Znamiona barwnikowe, szczególnie te narażone na ciągłe drażnienie, czyli zlokalizowane na stopach i dłoniach, na szyi czy w pasie, stanowią zwiększone zagrożenie złośliwieniem. Z tego powodu są często usuwane. Innym powodem ich usuwania są względy kosmetyczne. Należy pamiętać, aby znamiona usuwane były przez chirurga, a nie przez kosmetyczkę, a usunięta tkanka bezwzględnie musi trafić do badania histopatologicznego. Czasowe gromadzenie barwnika podczas ciąży nazywane jest plamami ciążowymi. Podobnie do nierównomiernego gromadzenia barwnika dochodzi w wieku 23 Patologia zmian wstecznych podeszłym. W błonie śluzowej przewodu pokarmowego podobny do melaniny barwnik jest przyczyną czerniaczki. Niedobór melaniny w organizmie nazywany jest albinizmem i spowodowany jest genetycznie uwarunkowanym defektem enzymatycznym, uniemożliwiającym wytwarzanie melaniny w melanocytach. Miejscowy niedobór melaniny (plamy bielacze) może być wrodzony, jednak częściej wiąże się go z miejscowym uszkodzeniem komórek w przebiegu zakażeń grzybiczych, oparzeń czy napromienienia. Kwas homogentyzynowy i lipofuscyna Ochronozę (alkaptonuria) i spichrzanie lipofuscyny omówiono w temacie 2. Poza omówionymi już kamicami, polegającymi na krystalizacji cholesterolu i soli wapnia, możemy mieć do czynienia, szczególnie w nerkach, z wytrącaniem z moczu innych, często kolorowych substancji, normalnie usuwanych z moczem. W większości z typów kamieni stałą domieszką są sole wapnia, jednak o wyglądzie i strukturze kamienia decydują skład i pH moczu. W moczu o odczynie zasadowym wytrącają się kamienie fosforanowe i moczanowe, natomiast w kwaśnym dominują szczawianowe, złożone z kwasu moczowego i cystynowe. W przypadku kamicy pęcherzyka żółciowego najczęściej mamy do czynienia z kamieniami złożonymi, zawierającymi cholesterol, bilirubinę i węglan wapnia. Jedynie nieliczny procent kamieni zawiera tylko jeden składnik. 24 Patologia zmian wstecznych 5. Rola zmian wstecznych w procesie starzenia się organizmu (biomorfoza) Starzenie się organizmów jest takim samym nieodzownym elementem życia, jak początek życia osobniczego (narodziny) i śmierć. Zaczyna się już w momencie narodzenia i powinno kończyć się fizjologiczną śmiercią. Już Heraklit z Efezu mówiąc pantha rhei, mógł mieć na myśli nieuchronne zdążanie w kierunku śmierci. Starzeniem się można określić każdą nieodwracalną zmianę (wsteczną) w żyjącym organizmie, przebiegającą w funkcji czasu. W przypadku człowieka zmiany te uwarunkowane są genetycznie ( gen śmierci ) i określają maksymalną długość życia, której i tak nie osiągamy ze względu na szkodliwe oddziaływanie środowiska, a przede wszystkim z uwagi na procesy chorobowe. Procesy biomorfotyczne utożsamiane były z wysychaniem ; utratą wody przez organizm, co częściowo jest prawdą, gdyż zawartość wody w tkankach ludzkich w ciągu życia spada o prawie 20%. Podobnie wiązano je z gromadzeniem produktów przemiany materii (np. barwników), których komórki nie potrafią wydalić. Zaburzeniom wodnym towarzyszą zawsze zmiany poziomu elektrolitów w komórkach i substancji międzykomórkowej. Z wiekiem wzrasta ilość wapnia i magnezu w organizmie, natomiast poziom potasu obniża się. Widocznym i znanym wykładnikiem starzenia się, a co za tym idzie, wzrostu poziomu wapnia w ustroju, są zmiany dotyczące chrząstek; z wiekiem dochodzi do kostnienia nie tylko chrząstek nasadowych kości (żebra), ale chrząstek tchawicy i oskrzeli. Dochodzi także do innych zmian biochemicznych, prowadzących między innymi do zmniejszenia elastyczności tkanek łącznych. Ważnym wykładnikiem starzenia się ustroju, obserwowanym już od okresu dziecięcego, jest zwolnienie rozmnażania się komórek albo całkowite tego rozmnażania się zatrzymanie. Komórki niektórych tkanek (skóra i jej przydatki, błony śluzowe, układ krwiotwórczy i odpornościowy) przez całe życie organizmu dzielą się, ulegając wymianie. W miarę starzenia się ustroju tempo powstawania nowych pokoleń komórek, a co za tym idzie, tempo wzrostu maleje. Inne tkanki tracą zdolność do podziału krótko po zakończeniu życia płodowego (układ nerwowy). Organizmy jednokomórkowe w korzystnych warunkach mogą rozmnażać się bez przerwy, bardziej złożone, wielokomórkowe organizmy, w tym i człowiek, skazane są na starzenie się i śmierć. Niezależnie od odkryć genetyki, na pograniczu biologii, fizjologii i filozofii funkcjonują różne teorie starzenia się: teoria zatruciowa, mówiąca o nagromadzeniu 25 Patologia zmian wstecznych toksycznych produktów przemiany materii, teoria uszkodzeń na skutek szkodliwego oddziaływania promieniowania kosmicznego, teoria zużycia organizmu (najstarsza), teoria zaniku narządów (szczególnie gruczołów wydzielania wewnętrznego), teoria starzenia się na skutek zwyrodnienia komórek nerwowych i wiele innych. Objawy i wykładniki morfologiczne procesów starzenia się nie są jednoznaczne i na podstawie zaistnienia tylko jednego czy nawet kilku objawów nie da się wnioskować na temat biologicznego wieku organizmu. Najbardziej znane wykładniki morfologiczne; tj. zaniki tkanki podskórnej oraz zanik i odbarwienie owłosienia nie są jednoznaczne. Dopiero złożenie ich ze zmianami postawy; np. zmniejszeniem długości ciała (związane z zanikiem krążków międzykręgowych), zmianami mimiki, zanikiem tkanki podskórnej tłuszczowej czy zaburzeniami motoryki. Całością procesów dotyczących starzenia się zajmuje się gałąz patomorfologii, nazywana chronopatologią. Z wiekiem u ludzi zmniejsza się zdolność regeneracyjna, czyli sprawność procesów gojenia się. Prowadzone podczas II wojny światowej badania francuskich uczonych wykazały, że na podstawie wielkości rany skórno-mięśniowej i wieku rannego, można wyliczyć z pewnym przybliżeniem czas zagojenia rany. Oczywiście im ranny był starszy, tym procesy naprawcze przebiegały wolniej. Podobnym zjawiskiem jest osteoporoza polegająca, między innymi, na utracie lub upośledzeniu zdolności wytwarzania beleczek kostnych. Kościec ma do spełnienia w organizmie ludzkim 3 zasadnicze zadania: podporowe, metaboliczne (rezerwuar wapnia i fosforanów), a także krwiotwórcze. Każdy z tych procesów ulega wraz z wiekiem niekorzystnym zaburzeniom. Zrzeszotnienie dotyczy całej masy kostnej organizmu, jednak z uwagi na dostępność badań, przemiany różnych kości są w różnym stopniu poznane. Badania kości długich czy kręgów wymagają diagnostyki scyntygraficznej. Dlatego osteoporozę poznawano dzięki badaniom kości twarzy, a konkretnie szczęk. Zanik zębodołów i odsłonięcie szyjek zębów uznawany był (szczególnie przez stomatologów) za wzór starczego zaniku kości. Beleczki kostne w istocie gąbczastej kości wraz z wiekiem ulegają scieńczeniu, ich liczba maleje, zwiększa się przestrzeń międzybeleczkowa, zanika także część korowa kości. Można przyjąć, że taki właśnie obraz jest charakterystyczny dla osteoporozy. Zmiany biomorfotyczne skóry są łatwe do obserwacji, choć i w przypadku skóry wpływ zmian chorobowych i czynników zewnętrznych jest istotny. Istotne znaczenie ma tutaj destrukcyjne znaczenie ultrafioletu: skóra zawsze osłonięta przed działaniem promieni słonecznych, pochodząca od osoby w średnim czy nawet starszym wieku, w badaniu mikroskopowym trudna jest często do odróżnienia od skóry osoby młodej. Promienie UV niszczą włókna łącznotkankowe skóry właściwej, powodują przebarwienia i uszkadzają przydatki skóry, co 26 Patologia zmian wstecznych w sumie daje obraz skóry starczej, Pierwsze zmiany wskazujące na starzenie się, a konkretnie utratę elastyczności skóry, obserwujemy już w trzecim dziesiątku życia pod postacią zmarszczek mimicznych. Proces ten można wydajnie przyspieszyć opalając się i narażając skórę na niesprzyjające warunki środowiskowe. Znacznie pózniej, do narastającej utraty elastyczności, dołącza się zanik tkanki podskórnej, prowadzący do starczego wyglądu , charakteryzującego się cienką jak pergamin skórą, pozornie przylegającą do kośćca. Ta utrata elastyczności związana jest z elastozą, czyli homogenizacją włókien sprężystych skóry właściwej, zmniejszaniem się ilości i zmianami składu jakościowego kolagenów tkanki łącznej. Aatwe do obserwacji są zmiany biomorfotyczne, dotyczące przydatków skóry, włosów i paznokci. Owłosienie ludzkiego ciała ulega zmianie trzykrotnie w ciągu życia. Owłosieniem pierwotnym jest meszek płodowy, który kończy swój wzrost w 8 lub na początku 9 miesiąca ciąży. Meszek wypada i jest zastępowany przez włosy wtórne, pochodzące z tych samych mieszków włosowych. Zamiana owłosienia pierwotnego na wtórne może dokonać się jeszcze w czasie życia wewnątrzmacicznego, jednak częściej zachodzi dopiero po urodzeniu, a dobiega końca przed upływem 6 miesiąca życia. Włosy wtórne służą człowiekowi przez cały okres dzieciństwa, by wraz z początkiem okresu dojrzewania ustąpić miejsca owłosieniu ostatecznemu. Dłuższe i mocniejsze włosy w okolicy narządów płciowych i np. pod pachami wyrastają z nowych, rozwijających się pod wpływem hormonów płciowych mieszków włosowych. Jedynie włosy na głowie, rzęsach i brwiach od razu po urodzeniu różnicują się w owłosienie ostateczne. Wstępem do procesu starzenia się włosów jest zahamowanie syntezy barwnika. Czas, w którym pojawiają się pierwsze siwe włosy, uzależniony jest w znacznym stopniu od czynników dziedzicznych i środowiskowych, dlatego, o czym wspomniano wyżej, siwienie nie może być uznawane za jednoznaczny wykładnik procesu starzenia się, podobnie zresztą, jak łysienie. Zaburzenia metabolizmu włosów, a także zaburzenia hormonalne powodują wspomniane powyżej zahamowanie syntezy barwnika, wolniejszy wzrost włosa, skrócenie fazy wzrostu i fazy spoczynkowej w życiu włosa oraz scieńczenie włosów. Zmiany w paznokciach są równie charakterystyczne jak we włosach, wraz z wiekiem paznokcie wolniej przyrastają na długość, natomiast zwiększa się wzrost paznokcia na grubość. Również wygląd płytki paznokciowej zmienia się wraz z wiekiem, podobnie jak powierzchni skóry: na gładkich do 4., 5. dekady życia paznokciach pojawiają się podłużne rowki, których głębokość narasta z czasem. 27 Patologia zmian wstecznych Podobnie zmiany starcze obserwujemy na zębach, w postaci zmiany zabarwienia (zżółknięcie), ścierania powierzchni żujących oraz pogłębiania się zgryzu i przemieszczania się zębów na skutek opisanych wcześniej zmian zanikowych w zębodołach. Badania izolowanych zmian biomorfotycznych w miąższowych narządach wewnętrznych są dla patomorfologii bardzo trudne, gdyż niezwykle rzadko zdarza się narząd u osoby w podeszłym wieku, w którym nie występują zmiany patologiczne, będące następstwem procesu chorobowego czy zaburzeń ukrwienia. Ogólnie przyjmuje się, że dochodzi do zaników narządów (np. zaniki: prosty, z nieczynności, barwnikowy, tłuszczowy itd.), zwiększenia ilości tkanek łącznych w narządzie i, oczywiście, upośledzenia fizjologicznej funkcji narządu. Jeszcze trudniej jest ustosunkować się do zmian w naczyniach krwionośnych, gdyż naczynia osób w podeszłym wieku w zasadzie zawsze wykazują mniejsze lub większe zmiany miażdżycowe. Wdzięczniejszym materiałem do badań patomorfologicznych procesu starzenia się organizmu są płuca. Rozedma starcza płuc jest wykładnikiem morfologicznycm biomorfozy tego narządu. Charakteryzuje się zwiększeniem ogólnej objętości płuc, czemu jednak nie towarzyszy zwiększenie pojemności i objętości oddechowych. Płuca w stanie rozedmy starczej (i nie tylko starczej) są przykładem zaniku odśrodkowego. Na skutek zaniku łącznotkankowego zrębu przegród międzypęcherzykowych (analogia do tkanki podskórnej) zmniejsza się liczba pęcherzyków płucnych, przy zwiększeniu ich objętości. Dochodzi do zalegania powietrza w płucach, co w badaniach klinicznych objawia się zmniejszeniem pojemności życiowej przy równoczesnym wzroście objętości zalegającej. Największą pojemność życiową mają płuca pomiędzy 20 a 30 rokiem życia, potem pojemność ta zaczyna maleć. Na szybkość tego procesu, poza biomorfozą, mają pewien wpływ również czynniki chorobowe i środowiskowe. Obecność znacznej rozedmy, w tym starczej, objawia się również stałym, wdechowym ustawieniem klatki piersiowej i zwiększeniem kąta żebrowego. Oczywiście zmniejszenie liczby pęcherzyków płucnych i wzrost ich objętości, a co za tym idzie, zmniejszenie powierzchni oddechowej, nie pozostaje bez wpływu na wydolność wymiany gazowej, a w konsekwencji na utlenowanie krwi. Rozedma starcza płuc jest jednak równocześnie przykładem na fizjologiczność procesów starzenia się. Otóż jest to jedyny typ rozedmy, którego wystąpienie nie generuje powstania nadciśnienia płucnego. Najprawdopodobniej jest to spowodowane równoczesnym zanikiem łoża naczyniowego w zanikających przegrodach międzypęcherzykowych. Biomorfozie podlegają także narządy zmysłów. Morfologicznym wykładnikiem starzenia się oka jest zaćma i powstawanie rąbka starczego wokół tęczówki. Czynnościowo starzenie 28 Patologia zmian wstecznych objawia się zaburzeniami akomodacji (starcza krótkowzroczność) i spadające z wiekiem możliwości widzenia w ciemnościach. W narządzie słuchu obniża się górna granica słyszalnych częstotliwości, następnie pojawia się zwiększenie progu pobudliwości słuchu, najpierw dla tonów wysokich, potem dla niskich, co w sumie nazywane jest starczym niedosłuchem. Wykładnikami morfologicznymi starzenia się narządu słuchu są zaniki komórek odbiorczych w ślimaku. Zwolnienie przemiany materii w starszym wieku wiązać należy przede wszystkim z procesami zanikowymi gruczołów wydzielania wewnętrznego, zmniejszoną aktywnością metaboliczną wątroby, a nawet spadkiem produkcji gruczołów wydzielania zewnętrznego, co ma istotne znaczenie w procesie trawienia i wchłaniania pokarmów. Trudno jest w jednym temacie streścić wielodyscyplinarny i wielowątkowy problem badawczy, jakim jest proces starzenia się. Podkreślono tu jedynie zasadnicze zmiany morfologiczne, jakie obserwujemy w starzejącym się ustroju, a szczególnie te, które można zaliczyć do zmian wstecznych, będących wiodącym tematem niniejszego modułu. 29 Patologia zmian wstecznych Literatura podstawowa 1. Kruś Stefan, 2003: Patologia. Podręcznik dla licencjackich studiów medycznych, PZWL, Warszawa. 2. Zollinger Hans Ulrich, 1977: Anatomia patologiczna, PZWL, Warszawa. Literatura dodatkowa 1. Groniowski Janusz, Kruś Stafan, 1991: Podstawy patomorfologii podręcznik dla studentów medycyny, PZWL, Warszawa (wyd. 2). 2. Rożynek Marian, 1980: Vademecum pathomorphologicum, PZWL, Warszawa. 3. Kruś Stefan, Skrzypek-Fakhoury Elżbieta, 1996: Patomorfologia kliniczna, PZWL Warszawa. 4. Cotran R., Kumar V., Robbins S., 1999: Robbins Pathologic Basic Of Disease, W.B. Saunders comp., Philadelphia, London, Toronto, Montreal, Sydney, Tokyo (6th edition). 5. Stachura Jerzy, Domagała Wenancjusz, 2003: Patologia, t. I, PAU, Kraków. 30