4.6: Травми тканин і старіння
- Page ID
- 1554
Цілі навчання
- Визначте кардинальні ознаки запалення
- Перерахуйте реакцію організму на травму тканин
- Поясніть процес відновлення тканин
- Обговорити прогресивний вплив старіння на тканини
- Опишіть вплив ракових мутацій на тканини
Тканини всіх типів вразливі до травм і, неминуче, старіння. У першому випадку розуміння того, як тканини реагують на пошкодження, може керувати стратегіями для сприяння відновленню. В останньому випадку розуміння впливу старіння може допомогти в пошуку способів зменшити його наслідки.
Травми та ремонт тканин
Запалення - стандартна, початкова реакція організму на травму. Будь то біологічні, хімічні, фізичні або радіаційні опіки, всі травми призводять до однакової послідовності фізіологічних подій. Запалення обмежує ступінь травми, частково або повністю усуває причину травми, і ініціює відновлення і регенерацію пошкодженої тканини. Некроз, або випадкова загибель клітин, викликає запалення. Апоптоз - це запрограмована загибель клітин, нормальний покроковий процес, який руйнує клітини, більше не потрібні організму. За механізмами, які ще досліджуються, апоптоз не ініціює запальну реакцію. Гостре запалення з часом розсмоктується шляхом загоєння тканин. Якщо запалення зберігається, воно стає хронічним і призводить до хворих станів. Артрит і туберкульоз - приклади хронічного запалення. Суфікс «-іт» позначає запалення конкретного органу або типу, наприклад, перитоніт - це запалення очеревини, а менінгіт відноситься до запалення мозкових оболонок, жорстких оболонок, які оточують центральну нервову систему
Чотири кардинальні ознаки запалення - почервоніння, набряк, біль і місцеве тепло - вперше були зафіксовані ще в давнину. Корнелію Цельсу приписують документування цих знаків за часів Римської імперії, ще в першому столітті нашої ери. П'ята ознака, втрата функції, також може супроводжувати запалення.
При травмі тканин пошкоджені клітини виділяють запальні хімічні сигнали, які викликають місцеву вазодилатацію, розширення кровоносних судин. Збільшення кровотоку призводить до видимого почервоніння і спека. У відповідь на травму тучні клітини, присутні в тканині дегранулят, виділяючи потужний судинорозширювальний гістамін. Посилений кровотік і медіатори запалення набирають лейкоцити на місце запалення. Ендотелій, що вистилає місцеву кровоносну судину, стає «дірявим» під впливом гістаміну та інших медіаторів запалення, що дозволяють нейтрофілів, макрофагів і рідини переміщатися з крові в міжтканинні простори. Надлишок рідини в тканині викликає набряк, правильніше званий набряком. Набряклі тканини, що здавлюють больові рецептори, викликають відчуття болю. Простагландини, що виділяються з травмованих клітин, також активують больові нейрони. Нестероїдні протизапальні препарати (НПЗЗ) зменшують біль, оскільки пригнічують синтез простагландинів. Високий рівень НПЗЗ зменшує запалення. Антигістамінні препарати зменшують алергію, блокуючи гістамінові рецептори і, як наслідок, гістамінну відповідь.
Після стримування травми починається фаза відновлення тканин з видалення токсинів і продуктів життєдіяльності. Згортання (коагуляція) зменшує крововтрати з пошкоджених судин і утворює мережу білків фібрину, які затримують клітини крові і пов'язують краї рани між собою. Парша утворюється при висиханні згустку, знижуючи ризик зараження. Іноді в рані накопичується суміш відмерлих лейкоцитів і рідини під назвою гній. У міру прогресування загоєння фібробласти з навколишніх сполучних тканин замінюють втрачений травмою колаген і позаклітинний матеріал. Ангіогенез, зростання нових кровоносних судин, призводить до васкуляризації нової тканини, відомої як грануляційна тканина. Згусток втягується, стягуючи краю рани разом, і він повільно розчиняється в міру відновлення тканини. Коли утворюється велика кількість грануляційної тканини і зникають капіляри, в загоїлася області часто видно блідий рубець. Первинний союз описує загоєння рани, де краю знаходяться близько один до одного. Коли є зяюча рана, потрібно більше часу, щоб поповнити область клітинами і колагеном. Процес, який називається вторинним об'єднанням, відбувається, коли краю рани стягуються тим, що називається скороченням рани. Коли рана глибиною більше чверті дюйма, рекомендуються шви (шви), щоб сприяти первинному зрощенню і уникнути утворення спотвореного рубця. Регенерація - це додавання нових клітин того ж типу, що і ті, які були травмовані (рис.\(\PageIndex{1}\)).
Тканини і старіння
За словами поета Ральфа Уолдо Емерсона, «Найвірніший отрута - це час». Насправді біологія підтверджує, що багато функцій організму з віком знижуються. Усі клітини, тканини та органи страждають від старіння, з помітною мінливістю між особами завдяки різному генетичному складу та способу життя. Зовнішні ознаки старіння легко впізнавані. Шкіра та інші тканини стають тоншими і сухішими, знижуючи їх еластичність, сприяючи появі зморшок і підвищеному артеріальному тиску. Волосся сивіють, оскільки фолікули виробляють менше меланіну, коричневого пігменту волосся та райдужної оболонки ока. Обличчя виглядає в'ялим, оскільки еластичні і колагенові волокна зменшуються в сполучній тканині і м'язовий тонус втрачається. Окуляри та слухові апарати можуть стати частиною життя, оскільки органи чуття повільно погіршуються, все через зниження еластичності. Загальна висота зменшується, оскільки кістки втрачають кальцій та інші мінерали. З віком рідина зменшується в фіброзних хрящових дисках, інтеркальованих між хребцями в хребті. Суглоби втрачають хрящі і жорсткість. Багато тканин, в тому числі в м'язах, втрачають масу через процес, який називається атрофією. Шишки і жорсткість набувають більшого поширення. Як наслідок, проходи, кровоносні судини, дихальні шляхи стають більш жорсткими. Головний і спинний мозок втрачають масу. Нерви не передають імпульси з тією ж швидкістю і частотою, як в минулому. Деяка втрата ясності думки та пам'яті може супроводжувати старіння. Більш серйозні проблеми не обов'язково пов'язані з процесом старіння і можуть бути симптомами основного захворювання.
У міру збільшення зовнішніх ознак старіння роблять і внутрішні вивіски, які не так помітні. Частота серцевих захворювань, респіраторних синдромів та діабету 2 типу збільшується з віком, хоча це не обов'язково вікові ефекти. Загоєння ран відбувається повільніше у літніх людей, супроводжується більш високою частотою зараження, оскільки здатність імунної системи відбиватися від збудника знижується.
Старіння також очевидно на клітинному рівні, оскільки всі клітини відчувають зміни зі старінням. Теломери, ділянки хромосом, необхідні для поділу клітин, скорочують кожен раз, коли клітини діляться. Як вони це роблять, клітини менше здатні ділитися і регенерувати. Через зміни клітинних мембран транспортування кисню та поживних речовин у клітину та видалення вуглекислого газу та продуктів життєдіяльності з клітини не настільки ефективні у людей похилого віку. Клітини можуть почати функціонувати ненормально, що може призвести до захворювань, пов'язаних зі старінням, включаючи артрит, проблеми з пам'яттю та деякі види раку.
Прогресивний вплив старіння на організм значно варіюється серед людей, але Дослідження показують, однак, що фізичні вправи і здоровий спосіб життя вибір може уповільнити погіршення стану тіла, що приходить зі старості.
Тканини і рак
Рак є загальним терміном для багатьох захворювань, при яких клітини уникають регуляторних сигналів. Неконтрольований ріст, інвазія в сусідні тканини, колонізація інших органів, якщо їх не лікувати досить рано, є його відмінними ознаками. Здоров'я страждає, коли пухлини «відбирають» кровопостачання у «нормальних» органів.
Мутація визначається як постійна зміна ДНК клітини. Епігенетичні модифікації, зміни, які не впливають на код ДНК, але змінюють спосіб декодування ДНК, також відомі, що генерують аномальні клітини. Зміни в генетичному матеріалі можуть бути спричинені агентами навколишнього середовища, інфекційними агентами або помилками реплікації ДНК, які накопичуються з віком. Багато мутації не викликають помітного зміни функцій клітини. Однак якщо модифікація впливає на ключові білки, які впливають на здатність клітини до розростання впорядковано, клітина починає аномально ділитися. У міру накопичення змін в клітині вони втрачають здатність утворювати правильні тканини. У тканині утворюється пухлина, маса клітин, що демонструють аномальну архітектуру. Багато пухлин є доброякісними, тобто вони не метастазують і не викликають захворювання. Пухлина стає злоякісною, або раковою, коли порушує межі її тканини, сприяє ангіогенезу, притягує зростання капілярів, метастазує в інші органи (рис.\(\PageIndex{2}\)). Конкретні назви раків відображають тканину походження. Раки, отримані з епітеліальних клітин, називають карциномами. Рак мієлоїдної тканини або клітин крові утворює мієломи. Лейкози - це рак лейкоцитів, тоді як саркоми походять із сполучної тканини. Клітини у пухлин розрізняються як за будовою, так і за функцією. Деякі клітини, звані раковими стовбуровими клітинами, здаються підтипом клітин, відповідальних за неконтрольований ріст. Останні дослідження показують, що всупереч тому, що раніше передбачалося, пухлини не є дезорганізованими масами клітин, а мають свої структури.
Огляд глави
Запалення є класичною відповіддю організму на травму і слідує загальній послідовності подій. Область червона, відчуває себе теплою на дотик, набрякає і болюча. Травмовані клітини, огрядні клітини та резидентні макрофаги випускають хімічні сигнали, які викликають розширення судин і витік рідини в навколишні тканини. Фаза відновлення включає згортання крові з подальшою регенерацією тканин, оскільки фібробласти відкладають колаген. Деякі тканини регенеруються легше, ніж інші. Епітеліальні та сполучні тканини замінюють пошкоджені або відмерлі клітини з запасу стовбурових клітин дорослих. М'язові і нервові тканини піддаються або повільної регенерації, або зовсім не відновлюються.
Вік зачіпає всі тканини і органи організму. Пошкоджені клітини не регенеруються так швидко, як у молодих людей. Сприйняття відчуття і ефективність реакції втрачаються в нервовій системі. М'язи атрофуються, а кістки втрачають масу і стають крихкими. Колаген зменшується в деякій сполучній тканині, а суглоби жорсткіше.
Інтерактивні запитання щодо посилань
Перегляньте це відео, щоб побачити, як рука заживає. За який проміжок часу, на вашу думку, ці знімки були зроблені?
Відповідь: Приблизно один місяць.
Перегляньте це відео, щоб дізнатися більше про пухлини. Що таке пухлина?
Відповідь: Маса ракових клітин, які продовжують рости і ділитися.
Переглянути питання
Питання: Який з перерахованих нижче процесів не є кардинальною ознакою запалення?
А. почервоніння
Б. тепло
С. лихоманка
D. набряк
Відповідь: C
Питання: Коли огрядна клітина реагує на роздратування, яке з перерахованих нижче хімічних речовин вона виділяє?
А. колаген
Б. гістамін
C. гіалуронова кислота
Мейлін Д.
Відповідь: B
Q. атрофія відноситься до ________.
А. втрата еластичності
Б. втрата маси
С. втрата жорсткості
D. втрата проникності
Відповідь: B
Питання: Особи можуть уповільнити швидкість старіння шляхом зміни всіх цих аспектів способу життя, за винятком ________.
А. дієта
Б. вправа
С. генетичні фактори
D. стрес
Відповідь: C
Питання критичного мислення
Питання: Чому важливо стежити за посиленим почервонінням, набряком і болем після того, як поріз або садно були очищені і перев'язані?
A. Ці симптоми свідчать про наявність інфекції.
Q. аспірин - нестероїдний протизапальний препарат (НПЗЗ), який пригнічує утворення тромбів і регулярно приймається особами з серцевим захворюванням. Стероїди, такі як кортизол, використовуються для боротьби з деякими аутоімунними захворюваннями та важкими артритами, регулюючи запальну реакцію. Прочитавши роль запалення у реакції організму на інфекцію, чи можна передбачити небажаний наслідок прийому протизапальних препаратів на регулярній основі?
А. оскільки НПЗЗ або інші протизапальні препарати гальмують утворення тромбів, регулярне і тривале застосування цих препаратів може сприяти внутрішнім кровотечам, таким як кровотеча в шлунку. Надмірний рівень кортизолу пригнічує запалення, що може уповільнити процес загоєння ран.
Питання: Як індивідуальний вік, сузір'я симптомів починає зниження до того моменту, коли функціонування індивіда порушується. Визначте та обговоріть два фактори, які відіграють роль у факторах, що призводять до компрометованої ситуації.
А. генетичний склад і спосіб життя кожної людини є факторами, які визначають ступінь зниження клітин, тканин і органів як індивідуальний вік.
Питання: Обговорити зміни, які відбуваються в клітині, коли людина старіє.
А. всі клітини відчувають зміни зі старінням. Вони стають більшими, і багато хто не може розділити і регенерувати. Через зміни клітинних мембран транспортування кисню та поживних речовин у клітину та видалення вуглекислого газу та продуктів життєдіяльності не настільки ефективні у людей похилого віку. Клітини втрачають здатність функціонувати, або починають функціонувати ненормально, що призводить до захворювань і раку.
Посилання
Емерсон, РВ. Старість. Атлантичний. 1862 [цитується 2012 грудня 4]; 9 (51) :134—140.
Глосарій
- апоптоз
- запрограмована загибель клітин
- атрофії
- втрата маси і функціональності
- згортання
- також називається коагуляцією; складний процес, за допомогою якого компоненти крові утворюють пробку для зупинки кровотечі
- гістамін
- хімічна сполука, що виділяється огрядними клітинами у відповідь на травму, що викликає розширення судин та проникність ендотелію
- запалення
- відповідь тканини на травму
- некрозу
- випадкова загибель клітин і тканин
- первинний союз
- краю рани досить близько один до одного, щоб сприяти загоєнню без використання швів, щоб тримати їх близько
- вторинний союз
- загоєння рани сприяє скороченню рани
- вазодилатація
- розширення кровоносних судин
- звуження рани
- процес, за допомогою якого кордони рани фізично стягуються