Митоза - патологиямитоза
Биология - Митоза - Патология на митозата
Патологията на митозата се развива, когато нормалният ход на митотичното делене е нарушен и често води до появата на клетки с дисбалансиран кариотип, следователно води до развитие на мутации и анеуплоидия. Също така, в резултат на развитието на определени форми на патология, се наблюдават хромозомни аберации. Непълните митози, които спират поради дезорганизация или разрушаване на митотичния апарат, водят до образуването на полиплоидни клетки. Полиплоидията и образуването на дву- и многоядрени клетки възникват при нарушения на механизмите на цитокинезата. При значителни последици от патологията на митозата е възможна клетъчна смърт.
В нормалните тъкани патологията се среща в малки количества. Например, около 0,3% от патологичните митози се срещат в епидермиса на мишки; в епитела на човешкия ларинкс и матка - около 2%. Патологичните митози често се наблюдават по време на канцерогенеза, по време на различни екстремни експозиции, по време на лъчева болест или вирусна инфекция, при рак и предракова хиперплазия. Честотата на патологичните митози също нараства с възрастта.
Обикновено се разграничава патологията на митозата от функционален и органичен тип. Функционалните нарушения включват, например, хипореактивността на клетките, влизащи в митоза, т.е. намаляване на отговора към физиологичните регулатори, които определят интензивността на пролиферацията на нормалните клетки. Органичните нарушения възникват при увреждане на структурите, участващи в митотичното делене, както и при нарушаване на процесите, свързани с тези структури.
Класификация и обща характеристика на различни форми на патология на митозата
Въз основа на морфологичните особености и цитохимичните нарушения на митотичния процес се разграничават три основни групи митотична патология: патология,свързани с увреждане на хромозомите; патология, свързана с увреждане на митотичния апарат; нарушение на цитокинезата.
I. Патология на митозата, свързана с увреждане на хромозомите
1) Забавяне на митозата в профазата се наблюдава, когато репликацията на ДНК е нарушена.
2) Нарушаването на спирализацията и деспирализацията на хромозомите може да се проследи в резултат на действието на различни митотични отрови върху деляща се клетка. Например, излагането на колхицин води до хиперспирализация на хромозомите, които се скъсяват и удебеляват.
3) Ранно отделяне на хроматиди в профаза. Посочената патология се наблюдава, например, когато осмотичното налягане в заешки фибробласти се променя в тъканна култура или когато миши фибробласти са изложени на канцерогени.
4) Фрагментацията и пулверизацията на хромозомите възниква в туморните клетки, по време на вирусна инфекция, в резултат на излагане на нормални клетки на йонизиращо лъчение или мутагени. Фрагментите могат да бъдат единични, сдвоени и множествени. Тези, които нямат центромерна област, не участват в метакинезата и съответно не се отклоняват към полюсите на разделяне в анафаза. По време на масовата фрагментация на хромозомите повечето фрагменти също са произволно разпръснати в цитоплазмата и не участват в метакинезата.
В резултат на това част от хромозомните фрагменти могат да попаднат в едно от дъщерните ядра, или да се резорбират, или да образуват отделен микронуклеус. Освен това отделните фрагменти имат способността да се обединяват отново в краищата си и такива събирания са произволни по природа и водят до хромозомни аберации.
5) Хромозомните и хроматидните мостове са резултат от хромозомната фрагментация. Когато фрагментите, съдържащи центромера, се обединят отново, се образува дицентрична хромозома, коятопо време на анафазата се простира между противоположните полюси на разделяне, образувайки мост. Хромозомният мост е резултат от повторното обединяване на хромозомни фрагменти, всеки от които е образуван от две хроматиди с центромер. Хроматидният мост е резултат от повторното обединяване на два фрагмента от отделни хроматиди с центромера.
До края на анафазата в началото на телофазата мостовете обикновено се разрушават бързо в резултат на прекомерно разтягане на дицентричните фрагменти на хромозомите. Образуването на мостове води до генотипна хетерогенност на дъщерните клетки, а също така нарушава хода на крайните етапи на делене и забавя цитокинезата.
6) Закъснението на хромозомите в метакинезата и по време на дивергенция към полюсите възниква, когато хромозомите са повредени в областта на кинетохора. Повредените хромозоми пасивно се "движат" в цитоплазмата и в резултат на това или се унищожават и елиминират от клетката, или произволно влизат в едно от дъщерните ядра, или образуват отделно микроядро. Хромозомно изоставане се наблюдава в тъканни култури от туморни клетки, както и в експерименти, при които хромозомните кинетохори се облъчват с микролъч от ултравиолетови лъчи.
7) Образуването на микроядра се дължи на фрагментация или изоставане на отделни хромозоми, около които се образува ядрената обвивка в телофазата, успоредно с образуването на мембраната около главните дъщерни ядра. Новообразуваните микроядра или остават в клетката през целия последващ клетъчен цикъл до следващото делене, или се подлагат на пикноза, унищожават се и се отстраняват от клетката.
8) Когато хромозомите не се разделят, сестринските хроматиди не се разделят с началото на анафазата и се придвижват заедно към един от полюсите, което води до анеуплоидия.
9) Подуване и адхезия на хромозомите се наблюдава в туморните клетки и при излагане натоксични дози от различни митотични отрови. В резултат на подуване хромозомите губят нормалната си форма и се слепват, превръщайки се в бучки. Не се случва хромозомна сегрегация и клетките в това състояние често умират.
II. Патология на митозата, свързана с увреждане на митотичния апарат
1) Забавената митоза в метафазата е характерна за цялата група патологии на митозата, свързани с увреждане на митотичния апарат.
2) Колхициновата митоза или c-митозата е една от формите на патология на митозата, свързана с увреждане на митотичния апарат поради излагане на статмокинетични отрови. В резултат на излагане на статмокинетични отрови, митозата се забавя на етапа на метафазата поради дезорганизацията на различни компоненти на митотичното вретено на делене - центриоли, микротубули, кинетохори. Увреждането също засяга клетъчното ядро, плазмалемата и различни вътреклетъчни органели. Действието на статмокинетичните отрови засилва спирализацията на хромозомите, което води до тяхното скъсяване и удебеляване, а понякога води до подуване и адхезия на хромозомите. В резултат на това възникват хромозомни аберации, образуват се микроядра в резултат на фрагментация или изоставане на хромозомите и се развива анеуплоидия.
Резултатът от k-митозата зависи от дозата и времето на излагане на делящата се клетка на статмокинетичната отрова. При токсични дози се наблюдава ядрена пикноза и клетъчна смърт. Значителното отравяне води до полиплоидизация. Ефектът от малки дози е обратим. В рамките на няколко часа митотичният апарат може да бъде възстановен и митотичното делене да продължи.
3) Разсейването на хромозомите в метафазата възниква в резултат на увреждане или пълна дезорганизация на митотичния апарат.
4) Мултиполярната митоза е свързана с аномалия на възпроизводствотоцентриоли, което води до образуването на допълнителни полюси и вретена на делене. В резултат на това хромозомите са неравномерно разпределени между дъщерните ядра, което от своя страна води до образуването на анеуплоидни клетки с небалансиран набор от хромозоми.
5) Моноцентричната митоза е свързана с нарушение на разделянето на центриолите. В този случай се образува само един полюс, от който се разминават нишките на едно полушпинделче. В резултат на това моноцентричната митоза води до полиплоидизация.
6) Асиметричната митоза се характеризира с непропорционално развитие на противоположни полюси на делене, което води до неравномерно разпределение на хромозомите между дъщерните ядра, т.е. до анеуплоидия. В резултат на това асиметричната митоза води до образуването на микроклетки и гигантски клетки с хипо- и хиперплоидни ядра.
7) Метафаза от три групи и метафаза с полярни хромозоми се характеризира с наличието в метафазата, в допълнение към основната екваториална плоча, на още две групи или отделни хромозоми в областта на полюсите на клетъчното делене. Хромозомите се задържат близо до полюсите на вретеното поради забавяне на процеса на метакинеза, а не поради преждевременна дивергенция. Причините за изоставането могат да бъдат увреждане на кинетохора или дезорганизация на отделни хромозомни нишки, участващи в движението на изоставащите хромозоми.
8) Кухата метафаза е пръстеновидно натрупване на хромозоми в екваториалната плоча по периферията на клетката.
III. Патология на митозата, свързана с нарушена цитотомия
Има две групи патология на митозата, свързана с нарушение на цитотомията: ранна цитотомия, възникваща още в анафазата; или обратно, забавяне или пълно отсъствие на цитотомия, в резултат на което се образуват двуядрени клетки или се образува едно полиплоидно ядро.