Chương 3 - Tổn thương cơ bản ở tế bào và mô. Những nội dung chính trong chương này gồm có: Cấu trúc cơ bản của tế bào bình thường, nguyên nhân gây tổn thương tế bào, cơ chế gây tổn thương tế bào, tổn thương của tế bào. Mời các bạn cùng tham khảo.
Trang 1• CHƯƠNG III
• Cấu trúc cơ bản của tế bào bình thường
• Nguyên nhân gây tổn thương tế bào
• Cơ chế gây tổn thương tế bào
• Tổn thương của tế bào
• I CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA TẾ BÀO
• TẾ BÀO MÔ CƠ QUAN CƠ THỂ
• Đặc trưng cơ bản của tế bào
• Mỗi TB đều có các đặc điểm cơ bản của
vật chất sống:
• + Cấu trúc: tế bào gồm một hệ thống các bào
quan có cấu trúc, chức năng riêng biệt hoạt
động nhịp nhàng với nhau
• + Chức năng sinh lý: Hấp thu, bài tiết, vận
động, co duỗi, thích nghi với môi trường, sinh
sản, phát triển
• + Đặc điểm sinh hoá: Thay cũ đổi mới, đảm bảo cân bằng giữa đồng hoá và dị hoá
• + Khả năng thích nghi:
• - Tự điều hoà của mỗi tế bào
• Hệ điều hoà phối hợp chức năng của hàng loạt tế bào, điều hoà thông qua hệ thống thần kinh – thể dịch và hệ tuần hoàn
• Tóm lại: Muốn hiểu về cơ thể bệnh phải nghiên cứu sự bất thường về cấu trúc và chức năng của tế bào
• CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA TẾ BÀO:
• + Nhân tế bào – Nucleus
• - Hạch nhân – Nucleolus
• + Lưới nội nguyên sinh:
• SER – Smooth Endoplasmic Reticulum
• RER – Rough - Endoplasmic Reticulum
• + Bộ máy golgi
• + Thể tiêu – Lysosome
• + Thể ty - Mitochondri
• + Cytoskeleton
• + Màng tế bào – Plasma membrane
Trang 2• EUKARYOTIC CELLS
• Tế bào có nhân thật có cấu tạo phức tạp hơn
nhiều so với TB vi khuẩn ( Prokaryotic cells)
• Nhân TB là trung tâm thông tin của tế bào
• (The nucleus Information center for the cell)
• Nhân là bào quan lớn nhất của TB có vai trò
lưu giữ vật chất di truyền và trực tiếp chỉ huy
mọi hoạt động sống của TB
• Nhân bao gồm màng nhân, trên màng nhân
có các lỗ nhỏ
• Nuclear pore có đường kính 50 - 80 nm
• Protein có thể chứa đầy trong lỗ, giữ vai trò
kênh vận chuyển các phân tử qua màng
nhân
• Chất nhân
• Có 2 loại phân tử đó là: protein tham gia cấu trúc của nhân và phức hợp protein - RNA tổng hợp trong nhân đưa ra ngoài TB chất…
• Nhân được định vị trong không gian của TB nhờ hệ thống khung xương của TB
(Cytoskeleton)
• Hạt nhân (Nucleolus)
• Chromosoms bao gồm DNA và protein -histons Số lượng Chromosom đặc trưng riêng cho mỗi loài ( ở người là 46)
• Lưới nội nguyên sinh
• Là hệ thống ống, cấu tạo bởi màng sinh học nối dài từ nhân tới màng tế bào và thông với các bào quan, với chức năng vận chuyển các chất
• Nó cũng đảm nhận chức năng tổng hợp các chât
• Lưới nội nguyên sinh có hạt RER – (Rough -Endoplasmic Reticulum), tổng hợp protein
• Lưới nội nguyên sinh trơn (SER – Smooth Endoplasmic Reticulum) tổng hợp lipit và các chất sinh học hoạt động khác
Trang 3• Rebosomes: Sites of protein Synthesis
• Rebosome được cấu tạo từ protein và rRNA
(rebosome RNA)
• Rebosome là một trong những phõn tử phức
tạp nhất trong TB
• Số lượng Rebosome trong TB rất nhiều, TB
gan của người cú hàng triệu rebosome, nhưng
vi khuẩn thỡ chỉ cú một vài nghỡn rebosome
• Cỏc hạt rebosome bỏm trờn lưới nội nguyờn sinh tạo thành lưới nội nguyờn sinh cú hạt RER, với nhiệm vụ tổng hợp protein, đặc biệt
là protein ngoại bào (extracellular protein)
• Cỏc hạt rebosome tự do trong tế bào chất cú nhiệm vụ tổng hợp protein nội bào
(intracellular protein).
• Rebosome của tế bào Eukaryote cú hệ số sa lắng là 80s, gồm 2 tiểu phần 60s và 40s Rebosome của tế bào Prokaryote cú hệ số
sa lắng là 70s, gồm 2 tiểu phần 50s và 30s
• Hệ thống Golgi
• Hệ thống golgi: hệ thống chế tiết của tế bào Eukaryotes có nhiệm vụ thu nhận các chất,
đóng gói, biến đổi khi cần thiết và phân phát các chất tiết đi các nơi
• Về cấu trúc, nó có mặt (cis face) nhận và mặt chuyển (trans face) hay còn gọi là phía nhận (Receiving end) và phía thải
(discharged end)
Trang 4• Lysosomes: Intracellular Digestion Centers
• Lysosome là một túi chứa men chủ yếu là các men thuỷ phân,
• Các men này có vai trò tiêu hoá nội bào, phá huỷ các bào quan cũ, thu hồi các vật chất dùng để tái tạo bào quan mới
• Khi mới hình thành, lysosome sơ cấp
(Primmary lysosomes) nhận men từ hệ thống
Golgi
• Nó không tự tiêu hoá vì các men chỉ hoạt động trong điều kiện pH thấp
• TB Eukaryotes đã phải tiêu tốn năng lượng từ
ATP để duy trì độ pH thấp, tránh quá trình tự tiêu của các men trong lysosome
• Nếu trao đổi chất của TB bị rối loạn, TB bị
nhiễm axit sẽ thúc đẩy quá trình tự tiêu và TB
sẽ tổn thương
• VK không có lysosome nên nó không bị chết
khi trao đổi chất của nó bị vô hoạt, nó có thể
duy trì trạng thái cận sinh đó dưới dạng nha
bào để chờ cơ hội hồi phục khả trao đổi chất
trở lại
• Các men của lysosome còn được sử dụng để
tiêu hoá vật chất mà TB ăn từ ngoại vào
trong quá trình thực bào (phagecytosis)
• Bao gồm cả tác nhân bệnh lý và các chất
hữu cơ nói chung, được chứa trong một loại
túi nhỏ gọi là hốc thực bào (phagesome) hay
còn gọi chung là (food vesicle).
• Peroxisomes: Detoxifiers of Hydrogen Peroxit
• Trong quá trình trao đổi chất của TB thường
sinh ra các gốc tự do, tồn tại dưới dạng
Hydrogen Peroxit (H2O2), các chất này rất
nguy hiểm nếu nó tiếp xúc với vật chất hữu cơ
trong thành phần cấu tạo của TB
• Để thích nghi, TB Eukaryotes đã hình thành
túi nhỏ để chứa và tiêu huỷ các chất độc hại
đó Các túi nhỏ chứa các chất độc hại nói
chung được gọi là Microbodies
• Peroxisomes là một loại túi như vậy nó chứa
catalaza để biến đổi Hydrogen Peroxit thành
nước và oxy
• Mitochondria: The Cell's Chemical Furnaces
• Thể ty là cơ quan sản sinh ATP, dạng năng lượng sinh học quan trọng mà TB sử dụng trong quá trình sống
• Cấu tạo của thể ty bao gồm 2 lớp màng.
• Lớp màng phía trong tạo ra các uốn lượn, gấp khúc hình thành các mào (Crista), tạo lên phần khoang trong chứa chất nền của thể ty (Matrix), nơi xảy ra quá trình oxy hoá và phosphoryl hoá để nạp năng lượng vào ATP
• Thể ty cũng có DNA riêng của nó, có vai trò tổng hợp protein riêng của thể ty,
• Tuy nhiên để mã hoá tổng hợp nên các men của thể ty vẫn do DNA trong nhân quyết định.
Trang 5Khai thác năng lượng
• The Cytoskeleton: Interior Framework of the cell
• Trong TB chất của Eukaryotes có khung xương
được cấu tạo bằng lưới protein dạng sợi, tạo ra
hình thái của TB
• Bào quan này được gọi là Cytoskeleton
• Bao gồm sợi Actin filaments, có thể co giãn để
thay đổi hình dáng tế bào (đường kính mỗi sợi
actin khoảng 7nm, được tạo bởi 2 chuỗi
protein
• Microtubules là dạng sợi rỗng có đường kính
25nm, được tạo bởi 13 protein dạng sợi hình
thành 1 ống rỗng
• Intermediate filament: các sợi trung gian có đường kính 8 - 10nm, loại protein khá bền vững thí dụ như keratin, loại protein có nhiều
ở tế bào thanh mạc để tạo thành các xoang
• Nó cũng có nhiều ở tế bào thần kinh với tên
gọi là Neurofilament.
• Cytoskeleton có vai trò rất quan trọng là giữ
ổn định hình dáng TB và định vị các bào quan trong không gian của TB
• Nếu Cytoskeleton bị yếu hoặc bị phá huỷ TB
sẽ bị tổn thương
Trang 6• Màng TB (Biological membrane are fluid
layer of lipit )
• Cấu trúc cơ bản của màng sinh học là lớp lipit
kép, gồm có phần ưa nước hướng ra ngoài
và phần kỵ nước dấu vào trong, tạo thành
một lớp liên tục ngăn cách trong và ngoài TB
• Theo mô hình khảm lông lớp lipit trải rộng liên
tục song cũng rất linh động để thực hiện quá
trình trao đổi chất với bên ngoài
• Lớp lipit kép – Màng sinh học (Biomembrane)
cũng bao bọc các bào quan, phân chia các
khu vực chức năng của tế bào
•Sư ngăn cách này không làm cô lập TB với nhau và với môi trường xung quanh mà trái lại, trao đổi chất vẫn được thực hiện theo đường hướng thuận lợi cho việc duy trì và phát triển
sự sống của TB
• Đó là vì màng TB có một thành phần không thể thiếu là các protein bám trên màng với nhiều chức năng khác nhau
•Thêm vào nữa là các phân tử cholesterol và hydratcarbon bám trên màng tạo ra tính đặc hiệu của TB
• Màng TB cũng được đổi mới liên tục, thay cũ đổi mới giống như các bào quan khác
Trang 7• Các loại Protein trên màng sinh học
• -Protein tạo ra kênh vận chuyển (Transport channels)
• Channel protein là loại Protein xuyên màng, cho phép vận chuyển các chất qua màng lựa chọn, thí dụ các anion Cl-, HCO3-
• Carrier Proteintạo ra kênh vận chuyển chủ động, cho phép các chất vận chuyển ra hoặc vào đúng nhu cầu của TB
• -Cell suface identify markers Proteindấu
ấn để nhận biết, phân biệt tế bào (ID), cũng
có thể gọi là Cell recognition protein thí dụ như MHC
• Receptor proteinloại protein nhận các tín hiệu
hoá học để mẫn cảm tế bào, nó như những ăng
ten của tế bào
• -Cell adhesion proteincó vai trò bám dính với
các tế bào khác
• Enzym Protein: tế bào thực hiện các phản ứng
hoá học trên màng tương, sử dụng các enzym
bám trên màng
• Thí dụ: adenylat cyclaza có trên màng TB biểu
mô ruột Vi khuẩn E.coli có độc tố hoạt hoá
chức năng của enzym này gây tiêu chảy
• Protein tạo điểm bám cho khung xương TB
(Attachments to the Cytoskeleton).
• CHỨC NĂNG CỦA PROTEIN MÀNG
• Khuếch tán chủ động (Facilitated Diffusion)
• Các chất mang (Carrier protein ) vận chuyển
ions, đường, axit amin qua màng
• Các chất cần vận chuyển gắn vào thụ thể trên màng và phân tử protein đó sẽ đưa chất vận chuyển vào trong TB
• Quá trình vận chuyển này có 3 điểm đặc trưng:
• Thụ thể đặc hiệu cho các loại chất cần vận chuyển
• Thụ động, có sự chênh lệch về nồng độ các chất giữa trong và ngoài màng
• Độ bão hoà, nếu tất cả các chất mang đã được
sử dụng thì nồng độ có tăng lên, quá trình vận chuyển cũng không thể thực hiện được
Trang 8•Thẩm thấu (Omosis)
•Thẩm thấu là sự khuếch tán của nước qua màng
để đến những nơi có nồng độ chất tan cao
• Khi có sự chênh lệch về nồng độ các chất tan trong nước, nước sẽ khuếch tán đến nơi có nồng
độ cao, còn các chất tan sẽ khuếch tán đến nơi
có nồng độ thấp
• Khi có màng ngăn cách, các chất tan không thể khuếch tán được, nước sẽ được hấp dẫn tới nơi
có nồng độ chất tan cao, sự dịch chuyển của nước được gọi là thẩm thấu và lực hấp dẫn đó được gọi là áp suất thẩm thấu (ASTT) và chúng
ta có các khái niệm về độ đẳng trương, dung dịch
ưu trương và dung dịch nhược trương
• Bulk passge into and out of the cell
• Vận chuyển cả gói qua màng
• Endocytosis: Lớp màng lipit của TB rất linh
động, co thể co giãn, thêm bớt rất linh hoạt
• Khi cần thiết nó cho phép vận chuyển cả khối
vật chất vào trong TB, khối chất mang được
bọc bằng lớp màng sinh học lấy bớt ra từ màng
TB Gồm 3 hiện tượng:
• Phagecytosis (thực bào: với chất rắn)
• Pinocytosis (ẩm bào: với chất lỏng)
• Và Receptor - mediated endocytosis
Trang 9• Vận chuyển chủ động
• Trong khi khuếch tán, khuếch tán chủ động và thẩm thấu đều thuận chiều gradient nồng độ thì vận chuyển chủ động (Active transport) là ngược chiều gradient nồng độ, để tạo ra sự chênh lệch cần thiết giữa trong và ngoài màng, điển hình nhất là bơm natri
• The Sodium - potassium Pump (bơm natri)
• Hơn một phần ba năng lượng của TB được sử dụng để vận chuyển chủ động Na+từ trong TB
ra ngoài và K+từ ngoài TB vào trong, nhờ một
cơ chế gọi là Bơm Natri (The Sodium -potassium Pump), hoạt động này tiêu tốn ATP
của TB
•Bơm natri là một chuỗi các thay đổi hình thái
của phân tử protein vận chuyển ở trên màng:
• Bước 1: 3 ion Na+bám vào phân tử protein
xuyên màng, phía bên trong TB, đó chính là
nguyên nhân làm thay đổi hình thái phân tử
protein
• Bước 2: ở hình thái mới phân tử protein gắn với
phân tử ATP, tách lấy 1 gốc Pi và giải phóng
ADP, gốc Pi phosphoryl hoá protein
• Bước 3: ở trạng thái phosphoryl hoá phân tử
protein thay đổi hình thái lần thứ 2 để ôm gọn 3
phân tử Na+ vào và đưa qua màng ra ngoài
• Khi hướng ra mặt ngoài protein mất ái lực với
Na+và Na+sẽ tách ra khuếch tán vào dịch gian
bào
• Bước 4: ở hình dạng mới protein có ái lực với K+, vì vậy sẽ có 2 K+gắn vào vị trí mà Na+
vừa mới tách ra
• Bước 5: Vì sự gắn của K+nên protein lại thay đổi hình dáng và để tách gốc Pi ra
• Bước 6: Gốc Pi tách ra làm cho phân tử protein trở lại trạng thái ban đầu, và K+mất ái lực cũng được tách ra, nhưng nó đã ở trong tế bào rồi Mỗi chu kỳ của bơm natri đưa được 3 Na+ra ngoài đồng thời đưa được 2 K+vào trong TB
• Sự thay đổi hình thái của protein xảy ra rất nhanh, cho phép vận chuyển 300 Na+mỗi giây
Trang 10• II NGUYÊN NHÂN GÂY TỔN THƯƠNG TẾ BÀO:
• + Vật lý:
• - Cơ học: Chèn ép, dập nát, vết cắt…
• - Điện: Điện cao tần, sét, điện trường…
• - Nhiệt: quá nóng, quá lạnh…
• - Phóng xạ, bức xạ mặt trời…
• - áp suất: quá cao, quá thấp…
• + Hoá học:
• - Độc tố sinh học: độc tố vi khuẩn, nấm mốc…
• - Tồn dư thuốc bảo vệ thực vật
• - Môi trường: axit, kiềm, kim loại nặng…
• Sinh học: - Virus
• - Vi khuẩn
• - Nguyên sinh động vật (Protozoa)
• - Động vật đa bào (Metazoa)
• Phương thức tác động:
• + Các yếu tố vật lý:
• - Tác động trực tiếp gây TTTB: hư hại
màng, đông vón protein, cháy tế bào…
• - Tác động làm hạ oxy huyết, tổn thương
thành mạch quản
• - Tác động bức xạ ion hoá hình thành các gốc
tự do (O2; H2O2OH) phá huỷ tế bào
• + Các yếu tố hoá học:
• - Trực tiếp gây hư hại màng (các dung môi hoà tan lipit, tác động vào các thụ thể
• - Gây rối loạn chuyển hoá các chất
• + Yếu tố dinh dưỡng:
• Thiếu protein, thiếu vitamin… gây rối loạn
chuyển hoá của tế bào, quá trình sinh tổng hợp
bị ảnh hưởng; thiếu sắt gây thiếu oxy…; ứ thừa các chất cũng gây thoái hoá tế bào…
Trang 11• + Yếu tố sinh học : gây TTTB bằng nhiều cách:
• - Virus làm biến đổi quá trình chuyển hoá
của TB chủ
• - Vi khuẩn sản sinh độc tố gây TTTB
• - Vi khuẩn, virus tác động gây sản sinh miễn
dịch và phản ứng miễn dịch gây TTTB
• Tác dụng không mong muốn của phản ứng
miễn dịch có thể gây hư hại màng, làm giảm
oxy huyết hoặc tổn thương thành mạch quản
• - Sư gắn và hoạt hoá bổ thể đục các “lỗ”
nhỏ trên màng tương TB đích (TB đích có thể
là vi khuẩn, các sinh vật khác, hoặc TB túc chủ
bị nhiễm virus)
• III CƠ CHẾ GÂY TỔN THƯƠNG TẾ BÀO
• 1 Tổn thương tế bào do tế bào bị cắt
đứt nguồn năng lượng
• - Giảm oxy huyết là nguyên nhân cực kỳ
quan trọng và rất phổ biến gây tổn thương tế
bào, nó làm giảm quá trình oxy hoá hiếu khí
• + Giảm cung cấp máu (ischemia)
• + Bệnh về tim mạch như: suy tim, viêm cơ
tim,
• + Bệnh về đường hô hấp như: trở ngại
đường hô hấp trên, viêm phế quản, viêm phổi,
xơ phổi, tràn dịch màng phổi, khí phế, lao
• + Bệnh về máu như: thiếu máu toàn thân, mất máu mạn tính do KST đường máu, bệnh ghẻ nặng, giun móc giảm hồng cầu, thiếu Hb, do thiếu sắt khả năng vận chuyển oxy bị giảm
• + Khi chất lượng Hb thay đổi do ngộ độc hoá chất, hình thành một phức hợp bền vững gây mất khả năng vận chuyển oxy
• Thí dụ: CO, CN- nitrit, nitrat, clorat, bismut
• - Một số hoá chất có khả năng cắt đứt chuỗi
hô hấp tế bào như: ngộ độc Cyanide - bất hoạt enzim Cytochrom - oxydaza ở thể ty, phong bế sự chuyển electron trong chuỗi hô hấp, làm trở ngại quá trình hô hấp mô bào
• BIẾN ĐỔI TẾ BÀO DO THIẾU OXY:
• Tổn thương đầu tiên ở thể ty:
• + Biến đổi ở thể ty: Thiếu oxy Hô hấp tế bào
giảm Photphoryl hoá giảm ATP giảm, tỷ lệ
ADP/ATP tăng, P vô cơ tăng
• Các khoang của thể ty trương dãn, màng thể ty đứt
nát Na + , Ca ++ xâm nhập vào chất nền, K + , Mg ++
thoát ra ngoài, chất nền của thể ty bị biến đổi
năng lượng dự trữ của tế bào giảm Đường
phân yếm khí tăng giảm glycogen, tăng axit
lactic giảm pH
• + Biến đổi ở nhân: Do pH giảm nên nhiễm sắc chất
trong nhân bị vón cục Nhân đông, nhân vỡ,
nhân tiêu…
• + Biến đổi ở màng: Thiếu ATP Bơm natri bị ảnh hưởng Na+, Ca++xâm nhập vào
tế bào chất, K+, Mg++thoát ra ngoài, nước xâm nhập vào tế bào làm trương dãn tế bào
• + Biến đổi các bào quan khác: Do sức kháng của màng bị yếu nên lưới nội nguyên sinh bị trương dãn và đứt nát, các hạt Ribosom bị tách ra, khả năng tổng hợp protein giảm Màng của thể tiêu cũng bị đứt nát thể tiêu bị phá vỡ, giải phóng các men nội bào Phá huỷ các chất hữu cơ, tác động làm quá trình tổn thương tế bào nhanh hơn