Общие механизмы повреждения клеток:

1. Нарушение энергетического обеспечения процессов, протекающих в клетке (снижение ресинтеза, нарушение транспорта АТФ и др.)

2. Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки (повышение проницаемости плазмолеммы и внутриклеточных мембран, нарушение функции рецепторов и транспортных систем клеточной мембраны, активация свободно-радикального окисления и др.)

3. Дисбаланс ионов и жидкости (нарушение циркуляции внутриклеточной жидкости, отек, внутриклеточный ацидоз, выход К из клетки и поступление Na в клетку и др.)

4. а) нарушение генетической программы клетки или механизмов ее реализации

(мутации, внедрение в геном чужеродной ДНК, репрессия «жизненно важных» генов)

б) нарушение реализации генетической программы (расстройство митоза, мейоза)

5. Нарушение механизмов регуляции клеток (патология рецепторов, вторичных мессенджеров и др.)

Повреждение клеток может быть специфическим и неспецифическим.

Специфическое повреждение связано с особенностями патогенного фактора, действующего на клетку. Примеры:

- иммунный гемолиз под влиянием комплемента или гемолизинов

- радиационное повреждение под влиянием свободных радикалов

- цианиды инактивируют цитохромоксидазу в клетках, путем связывания трехвалентного железа

- анаэробные бактерии Clostridium perfringens вырабатывают фосфолипазу, повреждающую фосфолипиды клеточной стенки

- отравление угарным газом приводит к образованию карбоксигемоглобина

Неспецифическое повреждение.

Не зависит от вида повреждающего фактора, разные патогенные факторы вызывают однотипные нарушения. Например, внутриклеточный ацидоз, выход калия из клетки; повреждение мембран, ионных насосов, ядра и др.

Наряду с механизмами повреждения, в клетке существуют и параллельно протекают защитные и компенсаторные процессы.

Основой реакции клетки на повреждение клетки является ее гипо- или гиперфункция, при этом клетка переходит на иной уровень интенсивности своего функционирования, не снижая своей жизнеспособности. Результатом гиперфункции клетки является увеличение синтеза и сборки органелл клетки - ее гипертрофия.

Примеры: - гипертрофия миокарда (увеличение массы миокарда, числа миофибрилл, митохондрий) при гиперфункции сердца; - развитие зоба (увеличение щитовидной железы) при усиленном выбросе тиреотропного гормона и пролиферацию тканей щитовидной железы в ответ на недостаточное поступление йода в организм.

Формы компенсаторных реакций могут быть различными: компенсация нарушений энергообмена, устранение дисбаланса ионов, генетических поломок, гипофункция, анабиоз, гипертрофия, гиперплазия.

Повреждение клетки обратимо до определённого момента. При невозможности или ограничении компенсаторной способности клетки развивается её необратимое (летальное) повреждение.

Механизмы необратимого повреждения.

Два феномена всегда характеризуют необратимость,

1. невозможность выхода из митохондриальной дисфункции (нарушение окислительного фосфорилирования и генерации АТФ)

2. развитие глубоких нарушений функции мембраны. Потеря способности регуляции обмена, повышенная проницаемость для экстрацеллюлярных молекул. Видимые ультраструктурные изменения мембраны происходят на самых ранних стадиях необратимого повреждения.

Причины повреждения мембраны.

1. Прогрессирующая потеря фосфолипидов мембраны - из-за повышения деградации фосфолипидов при активации эндогенных фосфолипаз; вследствие повышения концентрации кальция в цитозоле; вследствие снижения АТФ-зависимого синтеза фосфолипидов де ново.

2. Нарушение цитоскелета - повреждение цитоскелета может проявляться в отслойке мембраны от цитоскелета, что делает мембрану чувствительной к растяжениям и разрывам. Потенциальным механизмом деградации протеинов цитоскелета является активация внутриклеточных протеиназ, возможно, индуцированная повышенным уровнем цитозольного кальция.

3. Свободные радикалы кислорода - являются высокотоксичными, вызывающими повреждение мембран и других клеточных составляющих. В норме кислород восстанавливается до воды, но при некоторых реакциях с участием оксидаз (например, ксантиноксидазы) в митохондриях, лизосомах, пероксисомах и плазматических мембранах могут образовываться супероксидный анион радикал. Свободные радикалы имеют один неспаренный электрон на внешней орбитали, в таком состоянии они чрезвычайно активны и нестабильны, вступают в клетках в реакции с неорганическими и органическими веществами, особенно с ключевыми молекулами мембран и нуклеиновых кислот. Свободные радикалы инициируют аутокаталитические реакции, в которых молекулы, подвергшиеся их влиянию, сами превращаются в свободные радикалы, что приводит к удлинению цепи повреждения.

Дыхательные ферменты ферферментыферменты

Цитозольные ферменты

пероксисомы

Глютатионредуктаза,

глютатионпероксидаза

Больной

Радикалы могут образовываться в клетке при поглощении ею лучевой энергии (УФО, гамма-излучение) или в окислительно-восстановительных реакциях, сопровождающих нормальные физиологические процессы. Они могут образовываться при гипоксии, гипероксии в процессе метаболизма экзогенных химических веществ и др. Металлы переменной валентности, например, железо и медь могут являться донорами или акцепторами свободных электронов и тем самым катализировать образование свободных радикалов. Количество кислородных радикалов увеличивается при восстановлении (реперфузии) тока крови в ишемизированных тканях. Активные формы кислорода, в основном, продуцируются полиморфно-ядерными лейкоцитами, инфильтрирующими область ишемии при реперфузии. Свободные радикалы вмогут вызывать пероксидацию мембран клетки и органелл, повреждая ЭПР, митохондрии и другие микросомальные компоненты.

Существует несколько механизмов клеточной гибели: некроз, апоптоз (программируемая клеточная смерть), аутофагия (процесс при котором внутренние компоненты клетки подвергаются самоперевариванию лизосомальными энзимами)