Некроз является результатом воздействия внешних факторов на клетку или ткань, таких как инфекция, облучение ионизирующей радиацией или травма, которые пагубно влияют на жизнедеятельность клеток[2]. Напротив, апоптоз — это естественно запрограммированная и целенаправленная причина смерти клетки. В то время как апоптоз часто оказывает благотворное воздействие на организм, некроз почти всегда вреден и может привести к летальному исходу.[3]
Клеточная гибель вследствие некроза не следует по пути апоптотической трансдукции сигнала, но при этом активируются различные рецепторы, что приводит к потере целостности клеточной мембраны[4] и неконтролируемому высвобождению продуктов клеточной гибели во внеклеточное пространство.[1] Это инициирует в окружающих тканях воспалительную реакцию, которая привлекает лейкоциты и близлежащие фагоциты, которые устраняют мёртвые клетки путем фагоцитоза. Однако вредные микробные вещества, высвобождаемые лейкоцитами, создают сопутствующие повреждения окружающих тканей.[5] Это избыточное сопутствующее повреждение тормозит процесс заживления. Таким образом, необработанный некроз приводит к накоплению разлагающейся мёртвой ткани и остатков клеток в месте или вблизи места гибели клеток. Классический пример — гангрена. По этой причине часто приходится удалять омертвевшие ткани хирургическим путем — процедура, известная как санация.
Структурные признаки, указывающие на необратимое повреждение клеток и прогрессирование некроза, выражаются в виде плотной массы и прогрессирующего разрушения генетического материала, а также разрушения мембран клеток и органелл.[6]
Морфологические закономерности
Существует шесть морфологических типов некроза: [7]
Коагуляционный некроз характеризуется образованием студенистого (гелеобразного) вещества в мёртвых тканях, в которых сохраняется архитектура ткани,[7] и может наблюдаться с помощью световой микроскопии. Коагуляция происходит в результате денатурации белка, в результате чего альбумин переходит в твёрдое и непрозрачное состояние.[6] Этот паттерн некроза обычно наблюдается в гипоксических (низкокислородных) средах, таких как инфаркт. Коагуляционный некроз возникает преимущественно в таких тканях, как почки, сердце и надпочечники.[6] Тяжёлая ишемия чаще всего вызывает некроз этой формы.[8]
Колликвационный некроз (или разжижающий некроз), в отличие от коагуляционного некроза, характеризуется разложением мёртвых клеток с образованием вязкой жидкой массы.[7] Это типично для бактериальных, а иногда и грибковых инфекций из-за их способности стимулировать воспалительную реакцию. Некротическая жидкая масса часто кремово-жёлтого цвета из-за присутствия мёртвых лейкоцитов и обычно известна как гной.[7] Гипоксические инфаркты в головном мозге представляют собой этот тип некроза, потому что мозг содержит мало соединительной ткани, но большое количество пищеварительных ферментов и липидов, и поэтому клетки могут быть легко перевариваемы их собственными ферментами.[6]
Гангренозный некроз можно считать разновидностью коагуляционного некроза, напоминающего мумифицированную ткань. Это характерно для ишемии нижних конечностей и желудочно-кишечного тракта. Если происходит наложение инфекции на мёртвые ткани, то возникает разжижающий некроз (влажная гангрена).[9]
Казеозный некроз можно рассматривать как комбинацию коагуляционного и разжижающего некроза[6], обычно вызываемого микобактериями (например, туберкулезом), грибами и некоторыми инородными веществами. Некротическая ткань выглядит белой и рыхлой, как комковатый сыр. Мёртвые клетки распадаются, но не разлагаются полностью, оставляя гранулированные частицы.[6] Микроскопическое исследование показывает аморфные зернистые остатки, заключённые в характерный воспалительный мешочек. [7] Некоторые гранулёмы содержат этот паттерн некроза.[10]
Жировой некроз — это некроз исключительно жировой ткани,[10] возникающий в результате действия активированных липаз на жировые ткани, такие как поджелудочная железа. В поджелудочной железе это приводит к острому панкреатиту, состоянию, при котором панкреатические ферменты просачиваются в брюшную полость и разжижают мембрану, расщепляя сложные эфиры триглицеридов на жирные кислоты путём омыления жира.[7] Кальций, магний или натрий могут связываться с этими повреждениями, образуя мелово-белое вещество.[6] Отложения кальция микроскопически различимы и могут быть достаточно большими, чтобы быть видимыми при рентгенографическом исследовании.[8] Невооружённым глазом отложения кальция кажутся зернистыми белыми пятнами.[8]
Существуют также иные формы некроза: гангрена (термин, используемый в клинической практике для конечностей, перенёсших тяжёлую гипоксию), гумматозный некроз (из-за спирохетальных инфекций) и геморрагический некроз (из-за закупорки венозного дренажа органа или ткани).
У слепых кротовых крыс (род слепыши) процесс некроза играет роль апоптоза. Низкое содержание кислорода, как в норах слепых кротов, обычно вызывает апоптоз клеток. В процессе адаптации к более высокой склонности к гибели клеток слепые кротовые крысы развили мутацию в белке-супрессоре опухолиp53 (который также есть у людей), чтобы предотвратить апоптоз клеток. Люди, страдающие раком, имеют сходные мутации, и считалось, что слепые кротовые крысы более восприимчивы к раку, потому что их клетки не могут подвергаться апоптозу. Однако через определённое время (в течение 3 дней, согласно исследованию, проведённому в Университете Рочестера) клетки слепых кротовых крыс высвобождают интерферон-бету (который иммунная система обычно использует для борьбы с вирусами) в ответ на чрезмерную пролиферацию клеток, вызванную подавлением апоптоза. В этом случае интерферон-бета вызывает некроз клеток, и этот механизм также убивает раковые клетки у слепых кротовых крыс. Из-за таких механизмов подавления опухоли слепые кротовые крысы и другие слепышовые устойчивы к раку.[11][12]
Причины
Некроз может возникнуть из-за внешних или внутренних факторов.
Внешние факторы
Внешними факторами могут быть механическая травма (физическое повреждение организма, которое вызывает разрушение клеток), повреждение кровеносных сосудов (которое может нарушить кровоснабжение ассоциированных тканей) и ишемия.[13] Термическое воздействие (чрезвычайно высокая или низкая температура) тоже может привести к некрозу из-за разрушения клеток.
При обморожении образуются кристаллы, повышающие давление оставшейся ткани и жидкости, вызывающие разрыв клеток.[13] В экстремальных условиях ткани и клетки погибают в результате неправильного процесса разрушения мембран и цитозоля.[14]
Внутренние факторы
К внутренним факторам, вызывающим некроз, относятся: трофоневротические нарушения (заболевания, возникающие вследствие дефектного нервного действия в части органа, приводящего к нарушению питания); повреждение и паралич нервных клеток. Панкреатические ферменты (липазы) являются основной причиной жирового некроза. [13]
Недостаточная секреция цитокиноввызывает патологические состояния. Оксид азота (NO) и активные формы кислорода (АФК) также влияют на интенсивную некротическую гибель клеток.[13] Классическим примером некротического состояния является ишемия, которая приводит к резкому истощению кислорода, глюкозы, и других причин дистрофии, и индуцирует массивную некротическую гибель эндотелиальных клеток и непролиферирующих клеток окружающих тканей (нейронов, кардиомиоцитов, почечных клеток и т. д.).[1] Последние цитологические данные свидетельствуют о том, что некротическая гибель не только происходит во время патологических событий, но и является составной частью какого-то физиологического процесса.[13]
Активационно-индуцированная гибель первичных Т-лимфоцитов и других важных составляющих иммунного ответа является каспазно-независимой и некротической по морфологии; следовательно, современные исследователи продемонстрировали, что некротическая гибель клеток может происходить во время не только патологических, но и нормальных процессов, таких как обновление тканей, эмбриогенез и иммунный ответ.[13]
Патогенез
Пути
До недавнего времени некроз считался нерегулируемым процессом. Однако есть два масштабных пути, по которым в организме может произойти некроз.
Первый изначально связан с онкозом, при котором происходит отёк клеток. Затем поражённые клетки начинают пузыриться, и за этим следует пикноз, при котором происходит сморщивание клеточного ядра. На заключительном этапе этого пути клеточные ядра растворяются в цитоплазме, что называется кариолизом.
Второй путь — это вторичная форма некроза, которая, как выясняется, возникает после апоптоза и почкования. При этих клеточных изменениях некроза ядро распадается на фрагменты (известные как кариорексис).[16]
В более широком гистологическом масштабе псевдорозетки (ложные розетки) представляют собой гиперцеллюлярные зоны, которые обычно окружают некротическую ткань. Псевдорозеточный некроз указывает на агрессивную опухоль.[18]
Цитоплазматическая гиперэозинофилия (видна в левой половине изображения)
Псевдорозетки наблюдаются вокруг некроза при глиобластоме
Лечение
Существует много причин некроза, и как таковое лечение зависит от причины возникновения некроза. Лечение некроза обычно включает в себя два различных процесса: как правило, первопричина некроза должна быть устранена до того, как можно будет заняться самой мёртвой тканью.
Санация, относящаяся к удалению омертвевших тканей хирургическим или нехирургическим путём, является стандартной терапией при некрозе. В зависимости от тяжести некроза, может варьироваться от удаления небольших участков кожи до полной ампутации поражённых конечностей или органов. Химическое удаление омертвевшей ткани — это ещё один вариант, при котором ферментативные средства, классифицируемые как протеолитические, фибринолитические или коллагеназы, используются для воздействия на различные компоненты омертвевшей ткани.[19] В отдельных случаях для удаления некротических тканей и инфекции применяется специальная терапия личинкамиLucilia sericata.[20]
В случае ишемии, к которой относится инфаркт миокарда, ограничение кровоснабжения тканей вызывает гипоксию и образование активных форм кислорода (АФК), которые вступают в реакцию с белками и мембранами и повреждают их. Антиоксидантные процедуры могут быть применены для очистки АФК.[21]
Химические и токсические вещества (например, фармацевтические препараты, кислоты, основания) вступают в реакцию с кожей, что приводит к потере кожи и в конечном итоге к некрозу. Лечение включает в себя выявление и прекращение действия вредного агента с последующим лечением раны, включая профилактику инфекции и, возможно, использование иммуносупрессивной терапии, например противовоспалительных препаратов или иммунодепрессантов.[22] В примере укуса змеи использование противоядия останавливает распространение токсинов, в то время как приём антибиотиков препятствует инфекции.[23]
Даже после того, как первоначальная причина некроза будет устранена, некротическая ткань останется в организме. Иммунный ответ организма на апоптоз, который включает автоматическое разрушение и переработку клеточного материала, не запускается некротической гибелью клеток из-за отключения апоптотического пути.[24]
В растениях
Если кальция недостаточно, пектин не может быть синтезирован, и поэтому клеточные стенки не могут связываться, что препятствует меристемам. Это приводит к некрозу кончиков стеблей, корней и краёв листьев.[25] Например, некроз тканей может произойти у резуховидки Таля из-за растительных патогенов.
На кактусах, таких как Сагуаро и Кардон в пустыне Сонора, периодически образуются некротические пятна; вид двукрылых, называемый Drosophila mettleri, обладает способностью к детоксикации p450, позволяющей ему использовать экссудаты, выделяющиеся в этих пятнах, как для гнездования, так и для кормления личинок.
↑Gas gangrene, antibiotic associated colitis, and other Clostridial infections // Harrison's principles of internal medicine self-assessment and board review / Stone RM. — 15th. — New York : McGraw-Hill, Medical Pub. Division, 2001. — P. 922–927. — ISBN 978-0071386784.
↑ 123McConnell TH. The nature of disease: pathology for the health professions. — Baltimore, Mar. : Lippincott Williams & Wilkins, 2007. — ISBN 978-0781753173.
↑Sattar. Fundamentals of Pathology. — 2015th. — Chicago, IL : Pathoma LLC, 2015. — P. 5. — ISBN 978-0-9832246-2-4.
↑Nazarian RM, Van Cott EM, Zembowicz A, Duncan LM (2009). "Warfarin-induced skin necrosis". J. Am. Acad. Dermatol. 61 (2): 325—32. doi:10.1016/j.jaad.2008.12.039. PMID19615543.
↑Yanagawa, Youichi (10 October 1980). "Cutaneous hemorrhage or necrosis findings after Vespa mandarinia (wasp) stings may predict the occurrence of multiple organ injury: A case report and review of literature". Clinical Toxicology. 45 (7): 803—807. doi:10.1080/15563650701664871. PMID17952752. S2CID11337426.
↑Wippold FJ, Lämmle M, Anatelli F, Lennerz J, Perry A (2006). "Neuropathology for the neuroradiologist: palisades and pseudopalisades". AJNR Am J Neuroradiol. 27 (10): 2037—41. PMID17110662.
↑Singhal A, Reis ED, Kerstein MD (2001). "Options for nonsurgical debridement of necrotic wounds". Adv Skin Wound Care. 14 (2): 96—100, quiz 102–3. doi:10.1097/00129334-200103000-00014. PMID11899913.
↑Horobin AJ, Shakesheff KM, Pritchard DI (2005). "Maggots and wound healing: an investigation of the effects of secretions from Lucilia sericata larvae upon the migration of human dermal fibroblasts over a fibronectin-coated surface". Wound Repair Regen. 13 (4): 422—33. doi:10.1111/j.1067-1927.2005.130410.x. PMID16008732.
↑Eum HA, Cha YN, Lee SM (2007). "Necrosis and apoptosis: sequence of liver damage following reperfusion after 60 min ischemia in rats". Biochem. Biophys. Res. Commun. 358 (2): 500—5. doi:10.1016/j.bbrc.2007.04.153. PMID17490613.