Изменения структуры, размеров, формы и числа митохондрий

Среди изменений структуры митохондрий наибольшее значение придается их конденсации и набуханию, а также появлению митохондриальных включений. Конденсация и набухание митохондрий могут отражать функциональное напряжение клетки, но чаще нарастающее кислородное голодание. Эти изменения нередко обратимы, однако, прогрессируя, ведут к тяжелой деструкции митохондрий и гибели клетки. Тогда к набуханию митохондрий присоединяются уплотнение их внутреннего пространства, деформация крист и потеря митохондриальных гранул, гомогенизация матрикса и появление в нем хлопьевидного материала, очагов обызвествления; в финале возникают разрывы наружной мембраны митохондрий.

Митохондриальные включения представлены хлопьевидным электронно-плотным материалом (липидные вещества), очагами обызвествления (гидроксиапатитоподобные кристаллы), миелиновыми фигурами, филаментоподобными и пластинчатыми структурами, белковыми кристаллами. Включения в митохондрии, как правило, встречаются при патологических состояниях, отражая неспецифическую реакцию митохондрий на повреждение клетки.

Размеры митохондрий колеблются в широких пределах от гигантских до резко редуцированных форм. Гигантские митохондрии, которые образуются за счет гипертрофии или слияния митохондрий, встречаются только в патологических условиях. Такие митохондрии, нередко с кристаллическими включениями, как правило, обнаруживают, например, в гепатоцитах при алкоголизме. Митохондрии, в том числе и гигантские, могут быть различной формы: сигарообразные, каплеобразные, извитые и т. д.

Число митохондрий крайне вариабельно. Увеличение числа митохондрий (т. е. гиперплазия), отражающее усиление протекающего в них окислительного фосфорилирования, характерно для клеток с активацией специализированной функции, что имеет место при гипертрофии, пролиферации и трансформации клеток, особенно после повреждения ткани. Большое число митохондрий крайне характерно для онкоцитов, в том числе и онкоцитарных опухолей. Уменьшение числа митохондрий типично для так называемых регрессивных процессов старения клеток, их атрофии.

Изменения крист митохондрий

Изменения крист митохондрий, как и самих митохондрий, могут касаться также их структуры, размеров, формы и числа.

Структурные изменения разнообразны: пластинчатые кристы появляются при усилении активности митохондрий. Деформация и агрегация крист встречаются при понижении этой активности. Форма крист также отражает повышенную или пониженную активность митохондрий. Размеры крист, как правило, соответствуют размерам митохондрий: гигантские кристы в гигантских митохондриях, редукция крист при редукции митохондрий. В такой же мере и число крист отражает активность митохондрий: увеличение числа крист митохондрий свидетельство возрастающих функциональных потребностей клетки; уменьшение числа крист (редукция) митохондрий свидетельство снижения этих потребностей.

Митохондриальный транспорт кальция и повреждение клетки

Одной из важных функций митохондрий является транспорт кальция. Кальций может накапливаться митохондриями в весьма значительных количествах, особенно параллельно с неорганическим фосфатом. Высвобождение кальция из митохондрий происходит двумя путями. Один из путей накопления кальция (митохондрии клеток сердца, мозга, скелетных мышц, экзокринных и эндокринных желез) стимулируется натрием и, видимо, представляет собой обмен Са + на Na+; другой путь (митохондрии клеток почек, печени, легких) нечувствителен к натрию, механизм его неясен.

Морфологическим подтверждением транспорта кальция митохондриями является обнаружение в митохондриальном матриксе электронно-плотных гранул диаметром 20-50 нм, которые, возможно, служат местом аккумуляции двухвалентных ионов. Увеличение размера, плотности и числа этих гранул обнаружено не только при обработке тканей высокими концентрациями Са2+, но и в интактных клетках тех тканей, которые вовлечены в активный транспорт кальция остеокластах, остеобластах и др. Та же ситуация обнаружена и при гормонально-обусловленных гиперкальциемиях кальцинозах. При некоторых болезнях (коронарная болезнь сердца), синдромах (хроническая почечная недостаточность) и патологических состояниях (отравления тиоацетатамидом, папаином, йодоформом и т. д.) клетки отвечают на повреждение появлением в митохондриальном матриксе многочисленных крупных плотных гранул кальция. При этом кальцификация митохондрий предшествует некрозу клетки и часто бывает обратимой.

Внутримитохондриальная кальцификация может быть связана как с избыточным притоком кальция в клетку вследствие первичного повреждения плазматической мембраны, так и с первичными нарушениями транспорта кальция митохондриями. При первичном повреждении плазматической мембраны избыточный приток кальция в клетку приводит к накоплению его в митохондриях, что отнимает энергию АТФ и повреждает саму систему генерации энергии митохондрии. Первичные нарушения митохондриального Транспорта кальция встречаются при заболеваниях скелетных мышц миопатиях (болезнь Люфта, синдром Кернса-Сайра). При этих болезнях митохондрии, несмотря на высокий уровень эндогенного кальция, могут дополнительно накапливать значительные его количества. В таких случаях можно говорить о болезнях нарушенного митохондриального транспорта.

Лизосомы

Лизосомы не только органы внутриклеточного пищеварения, о чем говорит их название, но и убийцы клетки; они причастны как к фагоцитозу, так и аутофагии. Физиологическая и патологическая активность лизосом зависит в основном от двух факторов: состояния (стабилизации) мембран лизосом и активности их ферментов. Поэтому повреждения клетки, к которым могут быть причастны лизосомы, возникают либо при дестабилизации лизосомных мембран, позволяющей проявиться гидролазной активности ферментов, либо при лизосомной ферментопатии, ведущей к накоплению в клетке ряда исходных или промежуточных продуктов обмена.