ВВЕДЕНИЕ

            Клетка – элементарная и в то же время чрезвычайно сложная саморегулирующаяся структурно-функциональная единица тканей, органов, систем и организма в целом, испытывающая влияние со стороны регуляторных (нервной, гуморальной, эндокринной, иммунной, наследственной) и исполнительных (крово- и лимфообращения, дыхания, выделения, пищеварения) систем, обеспечивающих её гомеостаз, адаптацию и резистентность с участием многообразных защитно-приспособительных механизмов.

Схема строения клетки: Я - ядро; ЯП - ядерные поры; Яд - ядрышко; ПНП - перинуклеарное пространство; Цп - цитоплазма (гиалоплазма); Цм - оболочка клетки (цитомембрана); ЭР - эндоплазматический ретикулум (эндоплазматическая сеть); Рб - рибосомы; М - митохондрии; АГ - пластинчатый комплекс (комплекс Гольджи); Лз - лизосомы; Ц - центросома; СВ - секреторные вакуоли; ПП - пиноцитозные пузырьки; Фз - стадии фагоцитоза.

Повреждение клетки

Повреждение клетки (альтерация) – такие изменения структуры, метаболизма, физико-химических свойств и функций клетки, которые ведут к нарушению ее жизнедеятельности.

 В учении о повреждении клетки можно условно выделить четыре раздела:

1. Патология клетки в целом;

2. Патология субклеточных структур;

3. Патология межклеточного взаимодействия;

4. Патология взаимодействия клеток с межклеточными структурами.

ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ

По происхождению повреждающие факторы подразделяют на экзогенные и эндогенные.

Экзогенные:

- физические воздействия (механические, термические, лучевые, электрический ток и др.).

- химические агенты (кислоты, щелочи, спирты, соли тяжелых металлов и др.).

- инфекционные факторы (вирусы, риккетсии, бактерии, гельминты и другие инфекционные агенты, а так же их токсины).

Эндогенные:

- физические (избыток свободных радикалов, колебания осмотического давления и др.).

- химические факторы (накопление или недостаток определенных ионов, кислорода, углекислого газа, перекисных соединений и др.).

- биологические агенты (белки, лизосомальные ферменты, метаболиты, избыток или недостаток гормонов, ферментов и др.).

ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ

К общим механизмам повреждения клетки относят:

- нарушение механизмов энергообеспечения клетки;

- повреждение биологических мембран и ферментов клетки;

- нарушение содержания воды и ионов в клетке;

- повреждение органелл клетки;

- повреждение генетического аппарата клетки.

Нарушение механизмов энергообеспечения клетки

 Этот механизм часто является начальным и ведущим в альтерации клетки. Энергообеспечение клетки может расстраиваться на этапах синтеза,транспорта и утилизации энергии АТФ. Главная причина расстройств – гипоксия (недостаточное снабжение клеток кислородом и нарушение биологического окисления).

Синтез АТФ может быть нарушен в результате дефицита кислорода и/или субстратов окисления, снижения активности ферментов тканевого дыхания и гликолиза, повреждения и разрушения митохондрий, в которых осуществляется реакция цикла Кребса и перенос электронов к молекулярному кислороду, сопряженный с фосфорилированием АДФ.

Транспорт АТФ. Заключенная в макроэргических связях энергия АТФ поступает к эффекторным структурам (миофибриллы, ионные насосы и др.) с помощью АДФ-АТФ-транслоказы (адениннуклеотидтрансфераза) и КФК (креатинфосфокиназа). При повреждении этих ферментов или мембран клеток развивается дефицит АТФ в энергорасходующих структурах клетки.

Нарушение энергообеспечения клетки и расстройство ее жизнедеятельности может развиваться и в условиях достаточной продукции и нормального транспорта энергии АТФ. Это может быть результатом повреждения механизмов утилизации энергии, главным образом за счет снижения активности АТФ-азы (АТФ-аза актомиозинового комплекса, Na⁺/К⁺-АТФаза, Са²⁺-АТФаза и др.).

Нарушение процессов энергообеспечения, в свою очередь, может стать одним из факторов расстройств функции мембранного аппарата клетки, ее ферментных систем, баланса ионов и жидкости.

Повреждение биологических мембран и ферментов клетки

Наиболее ранние изменения свойств и поведения клеток при действии повреждающих агентов связаны с изменениями функционирования мембранных структур клетки: цитоплазматической мембраны, мембраны митохондрий и ядра, мембран эндоплазматического ретикулума и других внутриклеточных структур. Это обусловлено тем, что основные свойства клетки в существенной мере зависят от состояния ее мембран и связанных с ними ферментов.

Повреждение клеточных мембран и ферментов происходит за счет следующих процессов:

• интенсификация свободнорадикальных и перекисных реакций;

• активация гидролаз;

• внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран;

• расстройство репарации мембран;

• нарушения конформации макромолекул;

• разрыв мембран.

Процессы повреждения клеточных мембран:

1) Интенсификация свободнорадикальных и перекисных реакций – один из важнейших механизмов повреждения мембран и ферментов. Эти реакции протекают в клетке и в норме, являясь необходимым звеном таких жизненно важных процессов, как транспорт электронов в цепи дыхательных ферментов, синтез простагландинов и лейкотриенов, пролиферация и созревание клеток, фагоцитоз, метаболизм катехоламинов и др. Свободнорадикальное перекисное окисление липидов (СПОЛ) участвует в процессах регуляции липидного состава биомембран и активности ферментов.

При действии патогенных факторов генерация свободных радикалов и СПОЛ значительно возрастает, что приводит к повреждению мембран и ферментов клеток. Ведущее значение при этом имеют следующие процессы:

• изменение физико-химических свойств липидов мембраны, что приводит к нарушению конформации липопротеидных комплексов и в связи с этим снижение активности белков и ферментных систем, которые обеспечивают рецепцию гуморальных воздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, структурную целостность мембран;

• изменение физико-химических свойств белков, которые выполняют структурную и ферментативную функцию в клетке;

• образование структурных дефектов в мембране (пор, кластеров) вследствие внедрения в мембрану продуктов СПОЛ. Это приводит к значительному изменению содержания ионов и воды в клетке.

Указанные процессы, в свою очередь, обуславливают нарушение важных для жизнедеятельности клеток процессов: возбудимости, генерации и проведения нервного импульса, обменных процессов, межклеточного взаимодействия и др.

Прооксиданты и антиоксиданты

Интенсивность СПОЛ регулируется соотношением факторов, активирующих (прооксиданты) и подавляющих (антиоксиданты) этот процесс.

К прооксидантам относятся высокие концентрации кислорода (например, при длительной оксигенации больного чрезмерное образование активных форм кислорода), ферментные системы, генерирующие супероксидные радикалы (ксантиноксидаза, ферменты плазматической мембраны фагоцитов), ионы двухвалентного железа, нафтохиноны, продукты метаболизма простагландинов и катехоламинов.

Начальным звеном свободнорадикальных перекисных реакций при повреждении клетки является образование в процессе оксигеназных реакций активных форм кислорода (АФК): супероксидного анион-радикала (О^•₂), пероксида водорода (H₂O₂), гидроксильного радикала (ОН^•), которые взаимодействуют с компонентами структур клеток, главным образом с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами.

К системе антиоксидантной защиты клетки относят ферменты, неферментативные низкомолекулярные антиоксиданты и соединения, препятствующие образованию свободных радикалов. К антиоксидантным ферментам относят супероксиддисмутазу (СОД), каталазу, церулоплазмин, глутатионзависимые ферменты. Они устраняют АФК каталитическим путем. Неферментативные низкомолекулярные соединения (аскорбат или витамин С, α-токоферол или витамин Е, глутатион, карнозин, урацил, мочевая кислота, таурин, билирубин) взаимодействуют со свободными радикалами в тех компартментах клетки, которые лишены антиоксидантных ферментов. Действие разных ферментов-антиоксидантов тесно связано друг с другом и четко сбалансировано между собой.