4.2.4. Патогенез повреждения клетки

При действии самых разнообразных патогенных факторов в первую очередь происходит повреждение плазматической мем­браны. Функциональные мембраны клетки представляют со­бой барьеры для заряженных частиц (ионов) и молекул с мо­лекулярной массой выше 100-150. Эти вещества активно или пассивно накапливаются в пространствах, ограниченных мемб­ранами и обусловливают возникновение концентрационных (хи­мических) или электрохимических (ионных) градиентов на гра­ницах клетка - среда. Транспорт веществ происходит с участи­ем систем активного и пассивного транспорта. Системы пас­сивного переноса облегчают перемещение веществ в направ­ления градиента их концентраций через мембрану клеток. Де­ятельность этих систем не требует затрат энергии, однако и не является в полном смысле слова пассивной. Гидрофобный ли-пидный слой представляет определенный барьер для прохож­дения растворимых в вода веществ. Предполагается наличие в мембране специальных мембранных каналов, деятельность 32

которых определяется величиной и видом заряда их поверхно­сти и связана с механизмом активного транспорта. Система активного транспорта осуществляет перемещение веществ про­тив градиента их концентрации с расходом энергии макроэрги-ческих фосфатов. Так работает, например, система калий-на­триевого насоса. Эта система локализована в клеточной мемб­ране и за счет энергии, высвобождаемой при гидролизе АТФ выводит натрий из клеток и накапливает в ней калий. Разница в концентрации натрия и калия поддерживается, пока существу­ет живая клетка. Прекращение работы этой системы ведет к гибели клетки.

Причины нарушения активного транспорта могут быть связаны;

1. С недостатком синтеза АТФ в клетке. Например, при по­ вреждении мотохондрий, дефиците кислорода, глюкозы и т.д.

2. С блокадой мембранных АТФ-аз. Например, сердечные гликозиды, блокируя калий-натриевую АТФ-азу, могут прово­ цировать возникновение аритмий.

3. С повреждением мембран липидными перекисями, свобод­ ными радикалами. Например, клеток миокарда при стрессе.

Нарушение работы активного транспорта приводит к из­менению деятельности мембранных каналов, т. е. к наруше­нию механизма пассивного транспорта. В результате изменяется поступление веществ в клетку и выведение метаболитов, на­копление натрия и кальция в ней. Избыток кальция в цитоплаз­ме поглощается митохондриями и ЭПР. При повреждении клетки ее способность удалять кальций через плазматическую мемб­рану снижается. Буферная емкость митохондрий ограничена и слишком большой поток кальция может ее превысить. Мито­хондрии набухают, в матриксе их появляются преципитаты, в состав которых входит кальций, окислительное фосфорилиро-вание угнетается. Повышение содержания кальция в цитоплаз­ме приводит к увеличению содержания белка-кальмодулина. Он активирует гликолиз, снижает ресинтез гликогена, увеличи­вает расход АТФ и потребность клетки в кислороде. Активация гликолиза приводит к снижению рН в клетке и активации лизо-сомальных ферментов. В результате катаболические процес­сы в клетке начинают преобладать над анаболическими и спо­собствуют дальнейшему прогрессированию ацидоза и повыше­нию осмотического давления. Это вызывает перемещение воды из внеклеточного пространства и развитие отека. Развитие оте­ка клетки усугубляет дистрофические процессы в ней. На опре-

33

деленном этапе ацидоз начинает угнетать гликолиз, что при­водит к значительному снижению содержания АТФ в клетке и еще более выраженной активации лизосомальных ферментов. Дефицит АТФ и активация лизосомальных ферментов (липаз и фосфолипаз) усугубляет повреждение мембран митохондрий и ЭПР, что приводит к нарушению процессов аккумуляции каль­ция в них и выходу его в цитоплазму. В этом случае кальций, который в нормальных условиях является жизненно важным ре­гулятором клеточного метаболизма, становится для клетки на­стоящим "убийцей". Реакции, обычно регулируемые кальцием, протекают непрерывно, неконтролируемо. Активация липаз и фосфолипаз, накопление продуктов липидного обмена (жирных кислот, перекисей) усугубляет повреждение клеточной мембра­ны, мембран лизосом и митохондрий, блокирует мембранные АТФ-азы, рецепторы и каналы ионной проницаемости.

Так формируется ряд порочных кругов, приводящих к не­кробиозу клетки. Продукты перекисного окисления липидов вызывают повреждение спирали ДНК. Накопление ошибок ге­нетического кода становится одной из причин быстрого старе­ния клетки. Процесс повреждения может быть остановлен вклю­чением саногенетических механизмов. Следует диалектически оценивать значение изменений, возникающих при поврежде­нии. Некоторые звенья этого процесса имеют как патогенное, так и саногенное значение.