Действие радиации

Под действием ионизирующего облучения в клетке происходит ионизация воды, что приводит к образованию активных радикалов, которые вызывают повреждения белков и других биополимеров, повреждение мембран, органоидов, ядра и гибель клетки. При этом митохондрии набухают, просветляются, в них разрушаются кристы. Каналы эндо плазматической сети расширяются и фрагментируются, численность рибосом снижается, что приводит к угнетению синтетических процессов в клетке. При этом количество лизосом в клетке, напротив, увеличивается и автофагия повреждённых структур клетки возрастает.

Наиболее чувствительными к радиации являются интенсивно делящиеся клетки (в красном костном мозге, эпителии кишечника, сперматогенные клетки семенников). В них наблюдаются аномальные фигуры митоза, изменения формы хромосом, их разрывы, повреждения веретена деления. При этом нарушения в генетическом аппарате клетки могут приводить к развитию опухолей.

Старение клеток

Старение клеток связано с изнашиванием структур клеток в результате длительной, интенсивной работы, снижением интенсивности репликации ДНК, накоплению её повреждений и генетических ошибок, приводящим к угнетению и нарушению биосинтеза белка. При этом популяция постмитотических клеток может постепенно уменьшаться (нервные клетки, кардиомиоциты), или частично (условно постмитотические: клетки печени, по чек, желез) или полностью (митотические: покровные эпителии) обновляться. При этом процесс обновления клеточной популяции может идти очень быстро: полное обновление эпидермиса кожи происходит за 3-4 недели, а эпителия кишечника – за 3-5 дней. Длительность существования этих обновляющихся популяций равна продолжительности жизни организма.

При старении изменяется объём клетки, нарушаются межклеточные контакты, уменьшается текучесть её мембран и интенсивность транспортных и обменных процессов. В результате повреждения рецепторов цитолеммы уменьшается возбудимость и реактивность клетки, дезорганизуется цито скелет. Ядро клетки становится неровным, расширяется перинуклеарное пространство, увеличивается доля гетерохроматина. Митохондрии просветляются, в них уменьшается количество крист, наблюдается расширение цистерн эндоплазматической сети, уменьшение числа рибосом, происходит редукция комплекса Гольджи. Увеличивается число всех видов лизосом, включая остаточные тельца, в которых накапливаются трудно перевариваемые вещества (например, пигмент старения липофусцин), уменьшается стабильность лизосомальных мембран, возрастает аутофагия. В результате клетка постепенно разрушается и её остатки фагоцитируются макрофагами.

Смерть клетки

Различают две формы гибели клеток – некроз и апоптоз.

Некроз вызывается главным образом различными внешними факторами (химическими или физическими), которые нарушают проницаемость мембран и клеточную энергетику. В результате нарушается ионный состав клетки, происходит набухание мембранных органоидов, прекращается синтез АТФ, нуклеиновых кислот, белков, происходит де градация ДНК, активация лизосомных ферментов, что в итоге приводит к растворению, "самоперевариванию" клетки – лизису. Эта форма смерти преобладает при старении клетки.

Апоптоз начинается с активации в ядре генов, ответственных за самоуничтожение клетки (генов программированной гибели клетки). Программа такого самоуничтожения может включаться при воздействии на клетку сигнальных молекул или, наоборот, прекращении действия регулирующего сигнала. Процесс апоптоза значительно отличается от некроза. В начале апоптоза синтез РНК и белка не снижается, в цитоплазме клетки возрастает содержание ионов кальция, активируются эндонуклеазы, под действием которых происходит расщепление ДНК на нуклеосомные фрагменты. При этом хроматин конденсируется, образуя грубые скопления по периферии ядра. Затем ядра начинают фрагментироваться, распадаться на «микроядра», каждое из которых покрыто ядерной оболочкой. При этом цитоплазма также начинает фрагментироваться и от клетки отшнуровываются крупные фрагменты, часто содержащие «микроядра» – апоптические тельца, которые потом поглощаются фагоцитами или некротизируются и постепенно исчезают.

Апоптоз широко распространён в эмбриогенезе, в процессе которого в организме образуется гораздо больше клеток, чем нужно для взрослого организма. Примером запрограммированной смерти клеток во взрослом организме является атрофия молочной железы после окончания лактации, гибель клеток жёлтого тела в конце менструального цикла. Апоптоз, наряду с митозом, является регулятором тканевого гомеостаза.