27. Особенности действия патогенных факторов на клетку.

Прямое действие патогенных факторов на клетку

Физические факторы.Механические факторы (удары, укусы, ранения разнообразными предметами, сдавливание, растяжение, разрывы и другие воздействия, приводящие к нарушениям структуры и функции отдельных молекул (сотрясение мозга), субклеточных структур, клетки, органа, ткани.

Термическое воздействие. Температура выше 45-50°С ведет к денатурации белков, изменению структуры нуклеиновых кислот, повышение проницаемости биологических мембран. Понижение температуры среды ниже границ адаптации ведет вначале снижению обменных процессов или их полному прекращению. При температуре -2°С начинается кристаллизация воды в клетке и ее полное разрушение.

Действие ионизирующей и ультрафиолетовой радиации. Первичным является энергетический дисбаланс и распад молекул (в первую очередь воды). Субклеточные структуры и сама клетка поглощают энергию. В результате действия радиации клетка не может переработать энергию в доступные для нее формы и энергия идет по пути сбрасывания. Энергия тратится на разрушение химических связей, белков, жиров, углеводов, на соединение образовавшихся радикалов. Таким образом, при ультрафиолетовом, радиационном воздействии образуется комплекс вредных, высокотоксичных веществ, как результат излишнего поглощения клеткой энергии.

Повышение или снижение осмотического давления. Может привести либо к разрыву клетки (внутриклеточная гиперосмия), либо к пикнозу (внеклеточная гиперосмия). Внутриклеточная гиперосмия. Когда концентрация веществ в клетке повышается, то рефлекторно в клетку поступает жидкость для выравнивания концентрации. В результате клетка раздувается и может лопнуть.

Внеклеточная гиперосмия. Когда концентрация минеральных солей становится больше во внеклеточной жидкости, то из клетки выходит жидкость, происходит сморщивание клетки, ее пикноз.

Химические (токсические) факторы. К ним относятся различные вещества, которые могут находится в среде обитания животных: кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, минеральные удобрения, недостаток или избыток макро- и микроэлементов.

Биологические факторы. Воздействие на организм животных продуктов жизнедеятельности вирусов, бактерий, простейших, грибов, паразитов, недостаток или избыточное содержание в крови животных физиологически активных веществ, прежде всего гормонов. Так, избыток инсулина приводит к истощению запасов гликогена в клетке, а его недостаток – к невозможности его использования. Яды животного происхождения (змей, пчел, кровососущих насекомых)содержат ферменты, способные разрушать биологические мембраны(гемолиз эритроцитов).

28. Структурно-функциональные нарушения субклеточных образований.

Каждая клетка представляет собой сложную систему, состоящую из специализированных образований, воспринимающих внешние сигналы, передающих их внутрь, реализующих ответную внутриклеточную реакцию, выделяющих метаболиты и собственные сигнальные молекулы. Эта многокомпонентная система слагается из плазматической мембраны, ядра, гиалоплазмы, органоидов: митохондрий, пероксисом, лизосом, эндоплазматической сети, рибосом, аппарата (комплекса) Гольджи, микрофиламентов, микротрубочек, характерных для отдельных клеток образований (микроворсинок, дермосом, миофибрилл и др.) и включений.

В ответ на повреждение клетка, как и организм, реагирует как единое целое. Тем не менее могут преобладать изменения структуры и функции ее отдельных компонентов.

Повреждение плазматической мембраны. Плазматические мембраны окружают клетку, отделяя ее от других образований.  Различные болезнетворные факторы (инфекции, интоксикации) вызывают повреждения эндоплазматического ретикулума. Они выражаются в набухании ретикулума, изменении формы его мембран. Ретикулум может распадаться на более или менее мелкие гранулы (дегрануляция ретикулума). Другим выражением повреждения ретикулума, например при отравлении печени ССl⁴, служит увеличение его петель и образование относительно крупных вакуолей. В поврежденном эндоплазматическом ретикулуме изменяется число рибосом (чаще уменьшается), расположенных на его мембранах.

Патогенные факторы меняют структуру и основные функции мембран: рецепторную, барьерную, контактную, транспортную, ферментативную.

Наиболее часто патогены меняют проницаемость мембран. Так, под влиянием змеиного яда из «двухвостых» фосфолипидов образуется одноцепочечный липид — лизолецитин. В присутствии лизолецитина клеточные мембраны распадаются, что является основной причиной смерти при укусах ядовитых змей.

Повышение проницаемости резко нарушает транспортную функцию мембран, работу ионных насосов. Поддержание градиента ионов внутри и вне клетки — энергозависимый процесс. Снижение уровня АТФ, нарушение активности Na+- и К+-зависимой аденозинтрифосфатазы приводят к выходу К+ из клетки и вхождение Na+ и Са2+ из окружающей среды (кровь, межклеточная жидкость.

Проникновение в клетку ионов натрия и хлора повышает осмотическое давление, увеличивает приток воды, мембрана растягивается вплоть до разрыва. Если даже этого не произойдет, липидный слой теряет свои барьерные свойства.

Нарушение рецепторного аппарата плазматической мембраны изменяет ответ клетки на идущие извне регуляторные сигналы, приводит к расстройствам межклеточных взаимоотношений, например, опухолевые клетки теряют способность воспринимать сигналы, тормозящие пролиферацию.

Повреждение митохондрий. Это энергообразующие структуры. В одной клетке может содержаться от 50 до 5000 митохондрий, что зависит от ее функционального состояния. Каждая из них состоит из двух мембран — внутренней и наружной. Наружная мембрана гладкая, окружает органоид; внутренняя образует многочисленные складки — кристы.

Химическая энергия АТФ трансформируется в механическую (мышцы), электрическую (нервы), осмотическую (почки) и т.д.

Митохондрий первыми подвергаются изменениям при различных патологических состояниях клеток (гипоксия, интоксикация и др.).

Под действием токсинов, жирных кислот, альфа-денитрофенола, кортикостероидов, тироксина, инсулина,

Изменения структуры при патологических процессах стереотипны, однако есть и различия, определяемые спецификой этиологии и патогенеза отдельных заболеваний. Наибольшее значение имеют такие изменения, как набухание митохондрий, их конденсация, фрагментация, появление митохондриальных включений белковых кристаллов, липидных веществ), очагов обызвествления. Они отражают развитие неспецифических реакций митохондрий на повреждение.

Весьма важным морфологическим признаком повреждения митохондрий является их набухание. Набухание митохондрий наблюдается, например, в клетках миокарда при недостаточности сердца, а также при многих инфекционных, гипоксических, токсических и других патологических процессах. Набухание митохондрий происходит при помещении клеток в гипотоническую среду, под влиянием ионизирующей радиации, бактериальных токсинов, при действии химических ядов и других патогенных агентов на клетку. Набухание приводит сначала к разрывам наружных мембран митохондрий, а затем - к их полному разрушению. На месте митохондрий в цитоплазме поврежденных миокардиальных клеток остаются скопления обрывков крист и наружных митохондриальных мембран. Значительно реже набухание митохондрий сопровождается образованием множественных мелких вакуолей в районе крист. Развитие процесса набухания приводит к потере двухконтурности наружной митохондриальной мембраны и скоплению в просветленном матриксе митохондрий кольчатых структур, представляющих собой обрывки митохондриальных крист.

Повреждение клеточных лизосом. Лизосомы представляют собой образования диаметром 0,4 мкм, содержащие большое количество ферментов (катепсины, рибонуклеаза, кислая фосфатаза, дезоксирибонуклеаза, гиалуронидаза и др.). Различные повреждающие агенты, например, эндотоксины бактерий кишечно-тифозной группы, а также мелкие неорганические частицы (двуокись кремния, двуокись титана, алмазная пыль), попадая в лизосомы, разрушают их. Ферменты лизосом освобождаются в цитоплазму клетки и вызывают повреждение субклеточных структур и ферментов цитоплазмы. Повреждение лизосом может привести клетку к гибели. Так повреждаются клетки эпителия кишечника, фагоциты альвеол легкого и др. Бактериальные токсины, аутоантитела и подобные патогенные агенты способны также вызывать повреждение лизосом лимфоцитов. Ферменты лизосом вызывают дальнейшее нарушение структур и функций. При небольшой степени выраженности этот процесс может быть стимулятором трансформации лимфоцитов и вызывать их размножение.

Активация лизосомальных ферментов может происходить не только под действием тех или иных специфических факторов, но и под влиянием закисления внутриклеточной среды (ацидоза), характерного для определенной стадии неспецифической реакции клетки на любое повреждающее воздействие.

Одним из процессов, вызывающих выход лизосомальных ферментов, является также активация перекисного окисления липидов в лизосомальных мембранах.

Повреждение рибосом. При токсических воздействиях на клетки наблюдается изменение конфигурации эндоплазматического ретикулума и связанных с ним рибосом. Например, при отравлении тринитротолуолом в клетках печени мембраны эндоплазматического ретикулума и расположенные на них рибосомы принимают форму различных завитков, не наблюдающихся в нормальных клетках. Синтез гемоглобина и некоторых ферментов осуществляется на полисомах. При угнетении синтеза гемоглобина, например при апластической анемии, в клетках костного мозга происходит уменьшение числа полисом и их распад на отдельные рибосомы.

Повреждение пероксисом (микротелец). Пероксисомы — окруженные мембраной пузырьки диаметром 0,3—1,5 мкм, производные эндоплазматической сети. Содержат каталазу и некоторые окислительные ферменты. Участвуют в расщеплении пероксидных соединений (Н 2О2), обмене липидов и углеводов. Изменения структуры, числа пероксисом чаще являются вторичными, встречающимися при разных патологических процессах. Увеличение количества микротелец и повышение каталазной активности наблюдают при лептоспирозе и вирусном гепатите. Уменьшается число микротелец в клетках злокачественных опухолей. Облучение в эксперименте приводит к разрушению нуклеоидов пероксисом. При введении ингибиторов каталаз подопытным животным разрушается пероксисомный матрикс. Состояние пероксисом отражает оксидазно-каталазную активность клеток.

Повреждение комплекса (аппарата) Гольджи. Этот органоид клетки представлен в виде вытянутых цистерн, крупных вакуолей, мелких пузырьков. Функции: модификация белков, «упаковка» секретируемых продуктов в гранулы, формирование клеточной мембраны, образование лизосом, выработка гормонов—стероидов, инсулина, глюкагона. Изменения, вызываемые патогенными факторами, касаются гиперплазии и гипертрофии пластинчатого комплекса и сопровождаются повышением секреторной функции — образования гранул и вакуолей. Синтез белков может превышать возможности выведения, тогда они накапливаются и могут повредить мембраны.

Атрофия пластинчатого комплекса обусловлена деструкцией и набуханием мембран, прекращением секреторной деятельности, торможением образования гранул и вакуолей. Причины редукции компонентов комплекса — токсикозы, алиментарная недостаточность, дистрофия и некрозы.

Повреждение ядра. Обязательный компонент клетки, хранитель генетической информации, с помощью которой она управляет синтезом белка, морфологическими и физиологическими процессами. Влияние патогенных факторов на клетку сопровождается некоторыми типическими структурными и функциональными изменениями ядра.

Повреждение цитоскелета. Цитоскелет представляет собой совокупность филоментов и микротрубочек, формирующих опорно-двигательную систему клетки, ее форму и перемещение внутриклеточных структур. Повреждение нитеподобных фибриллярных белковых структур (филоментов) может привести к дискинезии выводных протоков, снижению сократительной способности мышц, ресничек мерцательного эпителия дыхательных путей, торможению двигательной функции спермиев, фагоцитов. Повреждение системы микротрубочек может сопровождаться нарушением перемещения жидкостей, гранул в сложных внутриклеточных системах.