В клеточной биологии и патофизиологии клеточная адаптация относится к изменениям, производимым клеткой в ответ на неблагоприятные или изменяющиеся изменения окружающей среды. Адаптация может быть физиологической (нормальной) или патологической (аномальной).
Морфологические адаптации, наблюдаемые на клеточном уровне, включают атрофию , гипертрофию , гиперплазию и метаплазию . [1] В медицинском контексте, за пределами специализированных отраслей биомедицины , морфологические адаптации не всегда относятся к фундаментальному клеточному уровню, а наблюдаются и оцениваются на уровне тканей и органов . Дисплазия — это процесс изменения клеток, связанный с клеточными аномалиями, который не считается адаптивным в положительном смысле адаптации.
Клеточная атрофия – это уменьшение размера клеток. Если достаточное количество клеток в органе подвергается атрофии, весь орган уменьшается в размерах. Атрофия тимуса на ранних этапах развития человека (детство) является примером физиологической атрофии. Атрофия скелетных мышц является распространенной патологической адаптацией к неиспользованию скелетных мышц (обычно называемой «атрофией неиспользования»). К тканям и органам, особенно подверженным атрофии, относятся скелетные мышцы, сердечная мышца, вторичные половые органы и мозг . [2] [3]
Клеточная гипертрофия – это увеличение размера и объема клеток. Если достаточное количество клеток органа гипертрофируется, весь орган увеличится в размерах. Гипертрофия может включать увеличение внутриклеточного белка , а также цитозоля (внутриклеточной жидкости) и других цитоплазматических компонентов. Например, адипоциты (жировые клетки) могут увеличиваться в размерах за счет отложения большего количества липидов внутри цитоплазматических везикул . Таким образом, у взрослых людей увеличение жировой ткани происходит главным образом за счет увеличения размера адипоцитов, а не за счет увеличения количества адипоцитов. [4] Гипертрофия может быть вызвана механическими сигналами (например, растяжением) или трофическими сигналами (например, факторами роста). Примером физиологической гипертрофии являются скелетные мышцы при длительных нагрузках с нагрузкой . Примером патологической гипертрофии является сердечная мышца в результате гипертонии . [5]
Гиперплазия – это увеличение количества клеток. [6] Это результат усиленного митоза или деления клеток (также называемого пролиферацией клеток ). Два типа физиологической гиперплазии — компенсаторная и гормональная . Компенсаторная гиперплазия обеспечивает регенерацию тканей и органов. Он часто встречается в эпителиальных клетках эпидермиса и кишечника , гепатоцитах печени , клетках костного мозга и фибробластах . В меньшей степени он встречается в костных , хрящевых и гладкомышечных клетках. Гормональная гиперплазия возникает преимущественно в органах, зависящих от эстрогена . Например, эстроген-зависимые клетки матки после беременности подвергаются гиперплазии и гипертрофии. Патологическая гиперплазия – это аномальное увеличение деления клеток. Распространенная патологическая гиперплазия у женщин возникает в эндометрии и называется эндометриозом . [7]
Метаплазия возникает, когда клетка определенного типа заменяется клетками другого типа, которые могут быть менее дифференцированными. Считается, что это обратимый процесс, вызванный перепрограммированием стволовых клеток. Стволовые клетки обнаруживаются в эпителии и эмбриональной мезенхиме соединительной ткани . Ярким примером метаплазии являются изменения, связанные с дыхательными путями в ответ на вдыхание раздражителей, таких как смог или дым. Бронхиальные клетки превращаются из секретирующего слизь мерцательного столбчатого эпителия в нереснитчатый плоский эпителий , неспособный секретировать слизь. Эти трансформированные клетки могут стать диспластическими или раковыми, если не устранить стимул (например, курение сигарет). Наиболее распространенным примером метаплазии является пищевод Барретта , когда неороговевающий плоский эпителий пищевода подвергается метаплазии с образованием муцинозных столбчатых клеток, что в конечном итоге защищает пищевод от кислотного рефлюкса, возникающего в желудке. Если стресс сохраняется, метаплазия может перерасти в дисплазию и, в конечном итоге, в карциному; Например, пищевод Барретта может со временем перерасти в аденокарциному. [8]
Дисплазия относится к аномальным изменениям формы, размера и/или организации клеток. Дисплазия не считается настоящей адаптацией; скорее, считается, что это связано с гиперплазией и иногда называется «атипической гиперплазией». К тканям, склонным к дисплазии, относятся цервикальный и респираторный эпителий, где она тесно связана с развитием рака; он также может быть вовлечен в развитие рака молочной железы . Хотя дисплазия обратима, если стресс сохраняется, дисплазия прогрессирует до необратимой карциномы. [9]