Основные механизмы повреждения клетки

Повреждение клетки определяется как типический патологический процесс, суть которого состоит в нарушении внутриклеточного гомеостаза, что выражается в нарушении структурной целостности и функционирования.

Этиологияповреждений клеток.

Различают внешние и внутренние причины повреждения клеток.

Внешние причины:

• физические (механические, осмотические, термические, лучевые);

• химические (яды, канцерогены, соли тяжелых металлов, лекарственные препараты);

• биологические (микроорганизмы, вирусы, внутриклеточные паразиты и др.).

Внутренние причины:

• генетические дефекты клеток;

• мутации на уровне генов и хромосом;

• старение клетки.

По механизмам возникновения повреждения (патогенетическим механизмам) выделяют следующие варианты:

• наследственный: действие повреждающих факторов на исходно здоровую клетку;

• цитопатический: первично нарушается гомеостаз клетки (при гипоксиях, недостаточности антиоксидантной и других защитных систем, генетические нарушения и др.).

Основные механизмы повреждения клетки.

При действии любого причинного фактора, как правило, возникает комплекс механизмов повреждения. Поэтому выделение отдельных механизмов в значительной степени условно. Принято выделять следующие из них в качестве основных:

• мембраногенные;

• митохондриальные и других клеточных органелл;

• ацидотический;

• кальциевые;

• генотоксические;

• нарушения рецепции и вторичных мессенджеров.


І. Мембраногенные механизмы повреждения клеток.

Мембранные структуры клетки:

цитоплазматическая мембрана,

митохондриальная,

мембраны эндоплазматического ретикулума.

Основной функциональный слой – липидный. Причины его нарушения:

• липидная пероксидация (ПОЛ);

• осмотическое растяжение;

• действие фосфолипаз;

• адсорбция полиэлектролитов.

Патогенетическая цепь нарушений

Мембраногенное действие

нарушение молекулярной упорядоченности

липидного слоя мембран, образование ионофоров, облегчающих диффузию ионов через мембрану, а также каналов и пор;

ослабление электроизолирующих свойств гидрофобного слоя и «электрический пробой» мембран

нарушение функции ионных насосов и каналов;

образование лизофосфолипидов с детергентным действием

повышение проницаемости мембран

потеря клеткой ионов К+ и накопление ионов Са2+

нарушение поляризации, рецепции и осмотических свойств клетки

набухание клетки

нарушение функций

Электрический пробой мембраны – электромеханический разрыв с образованием новых трансмембранных каналов.

Детергентное действие проявляется снижением поверхностного натяжения клеточных мембран.

Перекисное окисление липидов - свободнорадикальное окисление ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов клеточных мембран.

Инициаторы ПОЛ – свободные радикалы:

супероксидный радикал, гидроксильный радикал,

( О2-) (ОН)

водородный радикал (Н), (О2--синглетный (возбужденный

кислород).

 


Особенности ПОЛ:

• цепной характер вследствие вовлечения новых молекул ненасыщенных жирных кислот;

• разветвленный характер, когда промежуточные продукты ПОЛ становятся источниками новых свободных радикалов.

 

ІІ. Митохондриальные механизмы.

Действие токсических веществ, перекисное окисление

липидов, гипоксия

нарушение работы переносчиков электронов

увеличение проницаемости внутренней мембраны

уменьшение скорости потребления кислорода,

разобщение окислительного фосфорилирования

снижение уровня АТФ в клетке

нарушение функции ионных насосов

↓ ↓

падение разности потенциалов вхождение в клетку

на мембране митохондрии ионов Са2+, Nа+ и выход ионов К+

↓ ↓

выход ионов Са2+из митохондрий

набухание митохондрий

активация ферментов

(фосфолипаз,протеаз,

протеинкиназ и др.)

активация, затем

дезорганизация метаболизма

абсорбция ионов Са2+ на митохондриях

деструкция митохондрий

ІІІ. «Кальциевые» механизмы повреждения клетки.

При нормальном функциональном состоянии клетки проникновение в нее ионов Са2+ происходит через следующие каналы:

• быстрые потенциалзависимые Са2+-каналы; открываются на короткий срок при перезарядке мембраны;

• медленные потенциалзависимыеСа2+-каналы; они открыты постоянно при подпороговой деполяризации мембраны и через них проникает избыток ионов при гиперкальциемии.

При повреждении мембран и метаболизма клетки концентрация ионов Са2+ внутри клетки возрастает, что служит признаком начинающихся необратимых нарушений. Повышение внутриклеточного содержания кальция может быть результатом его повышенного проникновения в цитоплазму или нарушения его удаления.

Увеличение «вход» ионов Са2+ в клетку может наблюдаться при:

• повышении проницаемости мембран;

• нарушении Nа+ - Са2+-обменного механизма, т.е. градиента концентраций ионов Nа+ по обе стороны мембраны, необходимого для переноса Са2+.

Нарушение удаления ионов Са2+ из цитоплазмы

обусловлено повреждением энергозависимых ионных насосов (недостаточный синтез АТФ, снижение активности Са2+-зависимой АТФ-азы. В результате нарушаются:

• транспорт кальция в эндоплазматический ретикулум

• Са2+-аккумулирующая функция митохондрий.

 

Внутриклеточный избыток ионов Са2+ приводит к формированию «порочных кругов» нарушений, ведущих к необратимому повреждению клетки.

 

Повышение внутриклеточной концентрации ионов Са2+

 

активация фосфолипазы А2 нарушение биоэнергетической

↓ функции митохондрий

↓ ↓

расщепление фосфолипидов с разобщение окислительного

выделением ненасыщенных фосфорилирования

жирных кислот ↓

↓ снижение синтеза АТФ

повышение проницаемости ↓

мембран снижение активности ионных

насосов, в том числе кальциевого

↓ ↓

увеличение поступления нарушение удаления

ионов Са2+в клетку ионов Са2+из клетки


нарастание избытка ионов Са2+в клетке

и нарастание нарушений

 

При избыточном содержании ионов Са2+ в клетке происходят:

• нарушение специализированных функций клеток (взаимодействие сократительных белков и сократительных мышечных волокон; генерирование потенциалов действия им др.);

• изменение свойств белков, соединенных с ионами Са2+(кальмодулин, тропонин-С и др.);

• разобщение окислительного фосфорилирования;

• повреждение клеточных мембран.

ІV. Ацидотический механизм (физических, токсических, бактериальных воздействий).

Осуществляется при многих повреждениях клетки и развивается вследствие накопления недоокисленных продуктов обмена веществ (например, молочной и других органических кислот). Всегда возникает при гипоксии.

Патогенетическая цепь изменений:

Гипоксия

усиление анаэробного гликолиза

накопление уменьшение синтеза АТФ и активности АТФ-аз

кислых ↓

метаболитов нарушение функции ионных насосов

↓ ↓

угнетение накопление ионов Са2+ в клетке

лактатдегидро- ↓

геназы активация фосфолипаз нарушение

↓ ↓ функции

активация гидролиз фосфолипидов митохондрий

кислых ↓ ↓

лизосомальных увеличение проницаемости накопление

гидролаз мембран кислых

↓ продуктов

расщепление белков,

жиров, углеводов,

нуклеиновых кислот

При значительно выраженном внутриклеточном ацидозе формируется «шоковая клетка». Этому способствует, прежде всего, ишемия, так как при этом не удаляются продукты жизнедеятельности клетки. Признаки: выраженное набухание митохондрий, эндоплазматического ретикулума, а также лизосом с выходом лизосомальных ферментов.

V. Повреждение генетического аппарата клетки (генотоксические механизмы).

Первичным является повреждение структуры ДНК с возникновением генных мутаций. Последствия мутаций:

• в половых клетках – наследственная патология;

• в соматических – гибель клетки, трансформация в опухолевую;

• нейтральных исход.

Причины мутаций: вирусные, лучевые и химические воздействия. При этом в ДНК может происходить дезаминирование и гидратация аминокислот, расщепление оснований и спиралей ДНК, изменение синтеза белков. Радиочувствительность клеток наибольшая в фазах пресинтетической и премитотической.

VІ. Повреждение клетки, вызванное нарушениями рецепторов и систем вторичных мессенджеров.

Основные механизмы нарушений рецепторного аппарата клетки – нарушения

• взаимодействие с регуляторными молекулами (гормонами, медиаторами);

• фосфорилирования (активации) протеинкиназ;

• образования и эффектов вторичных мессенджеров.

Общие проявления повреждения клетки:

• специфические и неспецифические проявления;

• морфологические и функциональные нарушения:

- уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра и увеличение адгезивных свойств этих клеточных структур к красителям;

- изменение вязкости цитоплазмы;

- изменение биологических процессов;

- повышение проницаемости мембран;

- снижение мембранного потенциала;

- изменение баланса ионов Nа+, К+, Са2+;

- отек и набухание клетки;

- нарушение функций клетки

• дистрофии и дисплазии клетки, паранекроз, некробиоз, некроз, аутолиз.

Механизмы защиты и адаптации клеток при повреждающих воздействиях:

• микросомальные механизмы детоксикации:

- буферные системы и антиоксиданты клетки;

- антимутационные механизмы;

• приспособительные изменения функциональной активности клетки (рецепторного и генетического аппарата, метаболизма);

• клеточная и субклеточная регенерация;

• пути повышения устойчивости клеток к действию патогенных факторов.

В антиоксидантную систему защиты клеток включены следующие
факторы:

• ферменты, инактивирующие свободные радикалы (супероксиддисмутаза, каталаза, глутатионпероксидаза и др.);

• хелаторы ионов металлов с переменной валентностью (трансферрины, ферритин, церулоплазмин и др.);

• фенольные соединения – «ловушки» свободных радикалов – альфа-токоферол (витамин Е), коэнзимQ и др.;

• аскорбиновая кислота (витамин С);

• каротиноиды – жирорастворимые растительные пигменты;

• тиоловые соединения (SH-содержащие).






Дата добавления: 2016-06-22; просмотров: 3127; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.062 сек.