30. Повреждение клетки (определение). Классификации повреждений клетки. Теория о неспецифической реакции клеток на повреждение. Типовые проявления повреждения клеток.

Повреждение клетки – это разнообразные по этиологии, но типовые (универсальные) по патогенезу и проявлениям нарушения структуры, метаболизма и функций клетки, сохраняющиеся после удаления повреждающего фактора и приводящие к нарушению ее гомеостаза, снижению приспособляемости и резистентности к изменениям внутренней и внешней среды, к преждевременной гибели.

Классификация повреждений: I. По времени возникновения:

• Непосредственное (первичное) • Опосредованное (вторичное) повреждения – вследствие первичных нарушений постоянства внутр. ср. организма II. По этиологии – причины повреждений.

• Врожденное (наследственное):

• генетические мембранопатии

• генетические энзимопатии

• Приобретенное (гипоксия, механ. и физ. факторы, хим. в-ва и лекарства, м/о, факторы иммунной системы, спонтанные мутации (следствие метаболизма, ошибок репликации и ДНК-репарации), дисбаланс питания)

III. По скорости развития и выраженности основных проявлений • Острое повреждение – развивается быстро, в р-те однократного интенсивного повреждающего воздействия. • Хроническое повреждение – протекает медленно, в р-те длительных/многократных повреждающих воздействий слабой/умеренной силы. IV. В зависимости от периода жизненного цикла:

• Митотическое

• Интерфазное V. По степени нарушений внутриклеточного гомеостаза:

• Обратимое

• Необратимое VI. По патогенезу:

• Насильственное – в случае действия на исходно здоровую клетку факторов, интенсивность которых превышает обычные возмущающие воздействия, к которым клетка адаптирована (некроз).

• Цитопатическое – в случае действия на клетку с первичными нарушениями естественных стимулов, которые в конкретных условиях становятся повреждающими (слабый болезн. фактор → апоптоз; при гипоксии → гликолиз → мет.ацидоз). Наиболее чувствительны нейроны, кардиомиоциты.

Примеры повреждающих агентов: (Действующие агенты → Основные мишени → Первичные процессы) Токсины → Белки (актив. центры ферментов и рецепт., ион. каналы)→ Инактивация ферментов, рецепт. и ион. каналов. УФ излучение → Нуклеиновые кислоты и белки → Фотохимические реакции нуклеотидов и опред. аминокислот. Вирусы → НК → мутации. Гипоксия → Митохондрии → Снижение синтеза АТФ, увеличение мембранного потенциала, дефицит макроэргов. Гипокалиемия → Клеточные мембраны → гиперполяризация

Универсальный ответ клетки на повреждение. Особенность развития пат. изменений в клетках в ответ на различные неблагоприятные воздействия – сходство этих изменений, которое позволило Д.Н. Насонову и В.Я. Александрову выдвинуть Теорию о неспецифической реакции клеток на повреждение – каким бы ни был повреждающий агент и на какие бы клетки он ни действовал, ответ клеток по ряду показателей является одинаковым.

К числу таких показателей относятся: 1) уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра; 2) увеличение вязкости цитоплазмы, которому иногда предшествует ее некоторое уменьшение; 3) увеличение сродства цитоплазмы и ядра к ряду красителей. Во многих случаях обнаруживаются также набухание клетки, изменение ионной проницаемости плазматической и внутриклеточных мембран, выход метаболитов из клетки, изменение флуоресценции, повышение кислотности цитоплазмы и т.д.

Типовые проявления повреждения клеток:

• Ядро – Хромосомные аберрации

• Рибосомы и полисомы – Нарушение синтеза белка

• Лизосомы – Ферментативное расщепление субклеточных структур (аутолизис)

• Цитоскелет (микротрубочки, микрофиламенты) – Изменения формы (выпячивания, пузыри), нарушения движения (хемотаксис), деления, секреции

• Митохондрии – Нарушение синтеза АТФ, депонирования кальция, набухание

• Плазматическая мембрана – Нарушение разделительной, соед-ой, контактной, транспортнОЙ и др. ф-ий

Липидный слой цитоплазматической и внутриклеточных мембран выполняет две основные функции – барьерную и матричную (структурную). Повреждение барьера приводит к нарушению регуляции внутриклеточных процессов и тяжелым расстройствам кл ф-й. Механизмы повреждения биологических мембран при патологии: -механическое растяжение в результате нарушения осмотического равновесия в клетках -в гипотоническом растворе разрыв эритроцитов/ разрыв внешней мембраны митохондрий Непосредственно обусловливают нарушение целостности липидного бислоя в патологии: 1) механическое (осмотическое) растяжение мембраны; 2) перекисное окисление липидов; 3) действие мембранных фосфолипаз и протеинкиназ; 4) адсорбция на липидном слое полиэлектролитов, включая некоторые белки и пептиды.

Повреждение плазматической мембраны:

1. Увеличение проницаемости плазматической мембраны.

2. Выход калия из клетки

3. Выход метаболизма из клетки

4. Изменение мембранного потенциала

5. Увеличение внутриклеточной концентрации кальция

6. Нарушение клеток

Повреждение митохондрий

1. Снижение потребления кислорода и синтеза АТФ

2. Увеличение проницаемости внутренней митохондриальной мембраны

3. Нарушение митохондрий

4. Снижение кальций-аккумулирующей способности митохондрий

Повреждение эндоплазматического ретикулума

1. Выход кальция в цитоплазму

2. Нарушение синтеза белков и липидов

Повреждение ядра

1. Кариопикноз, кариолизис

2. Хромосомные абберации

3. Снижение числа роботом

4. Нарушение синтеза белка

Внутриклеточный ацидоз

1. Активация Na/H-обмена

2. Снижение активности Na/K-ATФазы

3. Повышение внутр клеточной концентрации натрия

4. Нарушение клеток

Изменение активности внутриклеточных ферментов

1. Активация ферментов лизосом и повреждение субклеточных структур

2. Активация эндонуклеаз и фрагментация ДНК

3. Апоптоз

31. Нарушение барьерной (разделительной) функции цитоплазматической мембраны. Основные патогенетические факторы повреждения липидного бислоя: механическое растяжение мембраны, действие мембранных фосфолипаз, ПОЛ, электрический пробой мембраны.

Свойства клеточных мембран:

1. Биологические мембраны представляют собой смесь липидов и белков — двойной слой липидов и протеины

2. Мембраны живых клеток поляризована

3. Мембрана обладает избирательной ионной проницаемостью

Функции липидного бислоя плазматической мембраны:

• Барьерная

• Матричная

Молекулярные механизмы увеличения проницаемости липидного слоя мембран для ионов.

1. В липидном бислое появляется жирорастворимое вещество, способное связывать ионы. Механизм переноса ионов в этом случае напоминает «перевоз пассажиров в лодке с одного берега на другой» и называется «челночным», или переносом с помощью подвижного переносчика. (Пример подвижного переносчика – ионофорный АБ валиномицин, который образует комплекс с ионами калия, растворимый в липидной фазе мембраны. К числу подвижных переносчиков, возможно, относятся водорастворимые продукты перекисного окисления липидов, в присутствии которых, как оказалось, увеличивается проницаемость мембраны для ионов водорода).

2. В липидном слое появляются вещества, молекулы которых, собираясь вместе, образуют канал через мембрану. Сквозь такой канал ионы могут проходить с одной стороны мембраны на другую. Каналы образуются молекулами некоторых АБ (грамицидина А и полимиксина). Продукты перекисного окисления липидов также могут образовывать каналы в липидном слое, если в растворе есть ионы кальция. Продукты расщепления некоторых фосфолипидов (в частности, кардиолипина) фосфолипазой А2 образуют каналы для одновалентных катионов.

3. Электрическая прочность липидного слоя мембраны снижается, и ее участок разрушается электрическим током, который возникает под влиянием разности потенциалов, существующей на мембране. Такое явление носит название «электрического пробоя» . Формирование в мембране «пор» с индукцией пробоя мембраны лежит в основе нарушений барьерной функции мембраны при адсорбции на липидном бислое полиэлектролитов, чужеродных для клетки белков, антител

Непосредственно обусловливают нарушение целостности липидного бислоя в патологии: 1) механическое (осмотическое) растяжение мембраны; 2) перекисное окисление липидов; 3) действие мембранных фосфолипаз и протеинкиназ; 4) адсорбция на липидном слое полиэлектролитов, включая некоторые белки и пептиды.

1. Механическое растяжение мембраны — при нарушении осмотического равновесия в клетке.

Сопряжено с увеличением объема клетки. Клетка находится в состоянии динамамического равновесия, при котором «протечка» мембраны компенсируется постоянной работой ионной помпы. Нарушение регуляции объема клетки приводит к ее набуханию. Мембрана растягивается, что увеличит проницаемость. Набухание клеток может быть следствием снижения осмотического давления плазмы, в результате чего происходит перераспределение воды из внеклеточного сектора в клетку.

• Эритроциты в гипотон.растворе NaCl ⇒ вода будет поступать в клетки ⇒ они примут сферическую форму (набухание) ⇒ гемолиз.

• Митохондрии гипотонических средах ⇒ набухание ⇒ нарушение реакций окислительного фосфорилирования.