Этот файлвзят из коллекцииMedinfo www.doktor.ru/medinfo medinfo.home.ml.org E-mail: medinfo@mail.admiral.ru or medreferats@usa.net or pazufu@altern.org FidoNet 2:5030/434 Andrey Novicov Пишем рефератына заказ — e-mail:medinfo@mail.admiral.ru
В Medinfo для вассамая большаярусская коллекциямедицинских рефератов, историй болезни, литературы, обучающихпрограмм, тестов.
Заходитена www.doktor.ru — Русскиймедицинскийсервер длявсех!
2Лекция
2«Повреждениеклетки»
Составил: ст.препод.,
к.м.н. А.Р.Антонов
Учебныевопросы
Вводное слово
1.Понятие о поврежденииклетки:
а)характеристика
б)виды и особенности
в)причины
г)значение митозав поврежденииклетки.
2.Общие механизмыповрежденияклетки:
а)специфические и неспецифическиекомпонентып 2о 0в-
реждения;
б)нарушениеструктуры ифункции отдельныхорганелл.
3.Механизмызащиты и адаптацииклетки к повреждению.
4.Заключение.
2В В Е Д Е НИ Е
Живаяклетка — этотот универсальныйуровень биосистем, накотором всеразнообразиефункций, присущихорганизмамлюбойсложности, проявляетсяв минимальномколичествесвязей и отклонений.Клетка как целостнаясистема осуществляетсвою деятельностьв среде, обеспечивающейее существованиеи функционирование, перестраивая, организовывая свои элементы- субклеточныеединицы различногоуровня — в зависимости от характеристиксреды. Важноподчеркнуть, что функциисубклеточныхорганелл нестрого детерминированы, поэтомуони могут участвоватьв различныхвнутриклеточныхпроцессах. Главной функциейклетки являетсяосуществлениеобмена со средой веществом, энергией и информацией, что подчиненов конечном счетезадаче сохраненияклетки какцелого приизменении условийсуществования.
Отнарушенияэлементарныхструктур клеткии их функций кпатологииклетки какэлементарнойсаморегулирующейсяживой системеи к патологииклеточныхобразований, объединенных конечнойфункцией — таковпуть познания структурной основы патологиичеловека.
_ПОНЯТИЕ ОПОВРЕЖДЕНИИКЛЕТКИ
Проблема поврежденияклеток и организмав целом занимаетважное местов современнойобщей патологии. Сам термин «повреждение»встречается уже в древнегреческихи древнеримскоймедицине, хотядо сих пор единойинтерпретацииэтого понятиянет.
Внаиболее общемсмысле, _повреждениеорганизма .на любом уровне(молекулярном, клеточном, органном)представляетсобойтакое изменениеего структурыи функции, котороене способствует, а мешает жизнии существованиюорганизма вокружающейсреде. АвцинА.П. и ШахламовВ.А. (1979) определяют повреждениекак нарушениеструктурнойи функциональнойорганизацииживой системы, вызванноеразличнымипричинами.
Сточки зренияразвития процессовв самой общейформе — этонарушениеклеточногообмена веществ, появление дистрофии, паранекроза, некробиозаи, наконец, некроза, если клеткапогибает.
Некоторыефизиологи ипатологи ставятвопрос о «физиологическомповреждении»при процессахестественного распада ирегенерацииклеток, которыеобусловлены, например, возрастнымиизменениямив организме, либо длительным бездействиемклеток, чтоприводит к ихатрофии. Изучениепроблемы поврежденияклетки тесносвязано с выяснением взаимоотношенийструктурныхи функциональныхизменений, которые встречаются, как правило, в трех вариантах:
1)морфологическиеизменениятканей по своемухарактеру истепени выраженностивполне соответствуют функциональным нарушениям;
2)структурныеизменениязначительноболее выражены, чем функциональные;
3)структурныеизменениянезначительныпо сравнению с тяжелымифункциональнымирасстройствами.
Вэтих вариантахнет кажущегосяпротиворечияс принципомединства структурыи функции, напротив, выявляетсяполнаяего справедливость, о чем мы поговоримпозднее.
Причиной повреждения клетки можетстать факторкак экзо-, так и эндогеннойприроды. Склассификациейэтиологическихфакторов выуже знакомы, поэтому повторятсяне буду.
Следует отметить, что повреждения бывают _обратимые .и _необратимые … Например, обратимым повреждением лизосом в клетках эпителия кишечникаявляется ихразрушениепод влияниемэндотоксиновмикробов кишечнойгруппы. Послепрекращения интоксикации лизосомы вцитоплазмеповрежденнойклетки восстанавливаются. В случае сильнойили длительнойинтоксикации и гибели клеток, говорить овосстановлениилизосом, конечно, не приходится.Необратимыеповрежденияклеток может вызвать, к примеру, любаявирусная инфекция.
Повреждениеклетки можетбыть _острым .и _хроническим ..
Функциональныепроявления острого повреждения клетки делятсяна преддепрессионную гиперактивность, парциальный некроз и тотальноеповреждение. Эти проявлениясоставляют сущностьострого повреждения клетки в зависимости от ее строения, исходногофункциональногосостояния, видаэтиологическогофактора и механизмаего действия.
_Преддепрессионнаягиперактивность .возникает вследствие обратимогоповрежденияклетки умереннымидействиямипатогенныхфакторов. Врезультатеэтого в мембранеклетки происходит неспецифическоевозбуждениеаденилатциклазнойсистемы и активацияобразованиявторичныхмессенджеров(посредников)и усиление деятельностиорганелл, впервую очередьмитохондрий. Это приводитк усилениюокислениясубстратови синтеза АТФ. Одновременно с этим мобилизуютсявсе энергозависимые процессы, направленныена повышениерезистентностиклетки к патологическомуфактору. Врезультате, если воздействиеэтогофактора ограничено, может произойти«выздоровление»клетки с последующим восстановлением первоначальной структуры и функции. По Меерсону, после этогов генетическом аппарате клетки образуется так называемый «системный структурный след», запоминающийпроисшедшеевоздействиеи в дальнейшем приповторномвоздействииэтого же фактораоблегчающийклеткеадаптацию.Обратите наэтот феноменособое внимание, поскольку он крайне важендля пониманиямногих адаптационных процессовв любых органахи тканях.
Вслучае _ парциальногонекроза . поврежденнаячасть клетки отделяетсяот функционирующейчасти вновьобразующиейсякомпенсаторной «демаркационной»мембраной иуничтожаетсяфагоцитами. После этогоструктура ифункция клеткивосстанавливаетсяза счет гиперплазиисубклеточныхединиц.
Еслиже повреждающийфактор имеетвыраженную интенсивностьи время действия, то происходит _тотальноеповреждение клетки, что приводитк депрессиифункции митохондрий, снижениюсинтеза макроэргов, нарушениюэнергозависимогоклеточноготранспорта. Нарастаетугроза дисфункцииклетки, которая реализуется в случае массивнойдеструкциилизосом, выхода гидролитическихферментов вцитоплазмуи структурной дезорганизации органелл имембран. Этафаза острогоповреждения клетки, когда ещесохраняетсянебольшойградиент концентрации электролитов между цитоплазмойи внеклеточнойсредой, называется«агонией» клетки.Исчезновениемембранногопотенциалав результатевыравниванияконцентрацийNa+ и К+ по обе сторонымембраныхарактеризуетсмерть клетки. При этом резкое увеличение проницаемости клеточныхмембран приводитк доступув клетку изокружающейсреды ферментов, которые продолжаютразрушениевсех ее структурныхэлементов.
Особенностиреакции клеткина повреждающийфактор зависяткак от егохарактеристики, так и от типаклетки по ее способностик делению, обеспечивающейвозможностьрекомпенсации.В настоящее время принятосчитать, чтов организме имеются _три категории .специализированныхклеток по их способностик делению.
_Клетки I категории .к моменту рожденияв первый период жизнидостигаютвысокоспециализированногосостоянияструктур засчет минимизациифункций. В организмеотсутствуетисточниквозобновленияэтих клетокв случае ихдисфункции. К такимклеткам относятсянейроны. КлеткиI категорииспособны к внутриклеточнойрегенерации, в результатекоторой восстанавливаетсяутраченныечасти клеток, если сохраненыядерный аппарати трофическоеобеспечение.
_Клетки II категории .- высокоспециализированные клетки, выполняющие какие-либо определенные функции и затемлибо «изнашивающиеся», либо слущивающиесяс различныхповерхностей, причем иногдаочень быстро. Подобно клеткамI категории, они не способныразмножаться, однако в организмеимеетсямеханизм дляих непрерывноговоспроизводства. Такие клеточныепопуляцииназываютсяобновляющимися, а состояние, в которомони находятся- стационарным.К ним, например, относятсяклетки, выстилающиебольшую частькишечника.
_Клетки III категории . отличаютсябольшой продолжительностьюжизни, их делениепосле полногозавершенияспециализациив нормальныхусловиях онтогенезапроисходитредко, но способностьк этому процессуу них сохраняется.При стимуляции, возникающей, например, послетравмы, ониначинают интенсивноделиться, врезультатечего воспроизводятся соответствующиеспециализированныеклетки. Примеромтаких клеток служитгепатоцит илигормональноактивная клетка.
Процессы клеточного деления (митоза)могут нарушаться приразличныхвоздействиях: УФО, ИО, высокаятемпература, митотическиеяды, канцерогеныи т.п. Как выпомните, с помощьюмитоза осуществляетсяпередачанаследственных свойств клетки.В процессе митотического деления выделяют4 фазы: профазу, метафазу, анафазуи телофазу.
Припатологиимитоза можетстрадать любоеиз его звеньев.Руководствуясьэтим, былипредприняты попытки создать классификациюпатологиимитоза.
Наибольшуюизвестностьполучилаклассификация, предложеннаяв 1972 году И.А.Аловым:
_Iтип … Повреждениехромосом: задержкаклеток в профазе; нарушениеспирализациии деспирализациихромосом; образованиемостов междухромосомамив анафазе; раннееразъединение сестринскиххроматид; повреждениекинетохора.
_IIтип … Повреждениемитотического аппарата: задержка развитиямитоза в метафазе; рассредоточениехромосом вметафазе; полаяметафаза; многополюсныемитозы; асимметричныемитозы; моноцентрическиемитозы; К-митозы.
_IIIтип … Нарушениецитотомии: преждевременнаяцитотомия, задержка цитотомии; отсутствиецитотомии.
Можносчитать установленным, что задержка вступления клеток в митоз возникаетв основном всвязи с нарушениемих метаболизма, в частностисинтеза нуклеиновыхкислот и белков, а нарушениехромосом прирепродукцииклетки, обнаруживаемоев условияхпатологии — вследствиеразрыва цепейДНК и расстройстварепродукцииДНК хромосом.
_ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫПОВРЕЖДЕНИЯКЛЕТОК
Науровне клеткиповреждающиефакторы «включают» несколькопатогенетическихзвеньев:
I. 2нарушение энергетического обеспечения процессов, 2протекающихв клетке:
1.Снижениеинтенсивностии(или) эффективности процессовресинтеза АТФ.
2.Нарушениетранспортаэнергии АТФ.
3.Нарушениеиспользованияэнергии АТФ.
II. 2повреждениемембранногоаппарата иферментных сис2темклетки;
III. 2 дисбалансионов и жидкостив клетке;
IV. 2нарушение генетическойпрограммыклетки и(или)ме2ханизмовее реализации:
А.Нарушениегенетическойпрограммы:
1.Изменениебиохимическойструктурыгенов.
2.Дерепрессияпатогенныхгенов.
3.Репрессия«жизненноважных» генов.
4.Внедрение вгеном фрагментачужероднойДНК с пато-
генными свойствами.
Б.Нарушениереализациигенетическойпрограммы:
1.Расстройствомитоза.
2.Нарушениемейоза.
V. 2расстройство внутриклеточных механизмов регуляции 2функцииклеток:
1.Нарушениерецепции регуляторныхвоздействий.
2.Нарушениеобразованиявторичныхпосредников.
3.Нарушениефосфорилированияпротеинкиназ.
Повреждениеклеток можетбыть специфическими неспецифическим.По существу, каждое повреждениевызываетсянарушениемструктуры ифункции клетоктем или инымболезнетворным началом.Поэтому специфическоепроявлениеповрежденияна любомуровне прямоили косвенносвязано сособенностямидействияэтиологическогофактора, вызывающегоданное повреждение.
Специфическиеформы повреждения можно усмотреть при анализелюбого еговида. Например, при механическойтравме — этонарушениецелостностиструктурыткани, при иммунномгемолизе — изменениесвойств мембраныэритроцитовпод влиянием гемолизинаи комплемента, радиационноеповреждение- образование свободных радикалов споследующимнарушениемокислительныхпроцессов. Подобных примеровможно привести очень много.
Специфическимповреждениям клеток сопутствуютили следуютза ними и общиенеспецифическиепроявленияповреждения, накоторых мыостановимсяболее подробно.
_Первым и наиболееобщим неспецифическимвыражениемпов_режденияклетки ., вызванноголюбым агентом, являетсянарушение неравновесногосостоянияклетки и среды, что являетсяобщей характеристикойвсего живого, независимоот уровня егоорганизации. Организм обладаетмассой приспособлений, питаемых энергиейпищевых веществ, с помощью которыхон поддерживает состояние, препятствующееуравновешиваниюдиффузионных, осмотических, тепловых, электрическихпроцессов сокружающей средой. Полное прекращениежизни — смертьхарактеризуется, какизвестно, постепеннымпрекращениемнеравновесногосостояния и переходомего в состояниеполного равновесияс окружающейсредой.
Сэнергетическойточки зрения, повреждениекак нарушениенеравновесного состояния живой системысопровождается высвобождениядополнительнойэнергии в видетепловой, электрической (потенциалповреждения), химической(снижение редокс-потенциала)и так называемойструктурнойэнергии клеток итканей.
Структурнаяэнергия освобождается при _денатурации структурцитоплазмыи клеточных органоидов. Денатурация — повреждениемолекул белка, имеет многопоказателей, такие, каквеличина энтропии, степень упорядоченностимолекул.
Этотпроцесс в химическомсмысле сопровождаетсясглаживанием, исчезновениемтретичной ичетвертичнойструктур белка, расплавлениемполипептидныхцепей, изменениемактивности сульфгидрильныхгрупп и т.д.
Повреждениеклеток выражаетсяеще и _нарушениемструкту_рыи функции мембран …Вообще способностьформироватьмембраны является решающейв образованииклетки и еесубклеточных органелл.Любое нарушениесопровождаетсяизменениемпроницаемостиклеточныхмембран и состоянияцитоплазмыповрежденной клетки. Повреждениеклеточныхмембран, согласномодели Сингера, может быть обусловлено деструкциейих липидныхили белковых(ферментных)компонентов.
Повреждениелипидных компонентовклеточных исубклеточныхмембран возникаетнесколькимипутями. Важнейшимииз них являютсяперекисноеокислениелипидов (ПОЛ), активация мембранныхфосфолипаз, осмотическоерастяжениепептиднойосновы мембран, повреждающеесявоздействиеиммунных комплексов.
Суммарнымвыражениемпатологииклеточноймембраны может служитьнарушение ееосновных функций:
1)мембранноготранспорта;
2)изменениепроницаемостимембраны;
3)изменениекоммуникацииклеток и их«узнавания»;
4)изменениеподвижностимембран и формыклеток;
5)изменениесинтеза и обменамембран.
_Мембранныйтранспорт . предполагаетперенос ионови другихсубстратовпротив градиентаконцентрации.При этом нарушаетсяфункция клеточныхнасосов иингибируютсяпроцессы регуляцииобмена веществмежду клеткойи окружающейее средой. Молекулярныймеханизм работы клеточныхнасосов доконца не расшифровани в настоящеевремя. Энергетическойосновой их работыявляются процессыфосфорилированияи дефосфорилированияферментов — аденозинфосфатазза счет энергии АТФ. Эти ферменты«вмонтированы» в белковуючасть клеточныхмембран. Тамже работаютионные каналы, через которые проходят в клеткуи из клеткиионы, вода идругие вещества(например, аминокислоты).В зависимостиот вида проходящих по каналу ионовразличаютNa-K-АТФазу, Ca-Mg-АТФазу, Н-АТФазу. Особоезначение имеетработа Na-K-насоса, результатом которойявляется превышение концентрации ионов К+ внутри клеткиприблизительнов 20-30 раз по сравнениюс внеклеточной.Соответственно этому, концентрация ионов Na+ внутри клеткиприблизительнов 10 раз меньше, чем снаружи.
ПовреждениеNa-K-насоса вызывает освобождениеионов К изклетки и накоплениев ней ионов Na, что характерно для гипоксическихсостояний, токсическихповрежденийклетки (яд кобры, каракурта), инфекционныхпоражений, аллергии, снижения температуры внешней среды. С транспортомионов Na и К тесносвязан транспортионов Са. Интегральноевыражение этих нарушений хорошо иллюстрируетсяна примерегипоксии миокарда, которая преждевсего проявляетсяпатологиеймитохондрий.
--PAGE_BREAK--
Следует отметить, что повреждениемембран митохондрий являлетсяключом клеточногоповреждения. В его прогрессировании большая роль принадлежит нарушениюконтроля уровня кальцияв цитоплазме. Ишемическое повреждение митохондрий приводитк нарушениюфункции Na-К-АТФазногонасоса, постепенномунакоплениюв клетке Na и потереею калия, чтов совокупностиведет к вытеснениюСа из митохондрий.В результатеповышаетсяуровень ионизированногокальция в цитоплазмеи увеличивается его связь скальмодулином, что, в свою очередь, приводит красхождению клеточных стыков, активации фосфолипаз.Эндоплазматическаясеть накапливаетводу и ионы, следствиемчего являетсяразвитие гидропической дистрофии. Усилениегликолизасопровождаетсяистощениемгликогена, накоплениемлактата и снижениемрН. Таким образом, накопление Сав клетке можносчитать универсальныммеханизмомклеточной деструкции.
Крометого, хорошо известно участиеСа в освобождении медиатороваллергии изтучных клеток.По современнымданным, ихаллергическаятравма сопровождаетсяразжижениеммембраны, разрыхлениеми увеличениемпроводимостикальциевых каналов. Са, проникая вбольшом количествевнутрь клетки, способствуетосвобождениюгистамина идругих медиаторовиз гранул.
_Проницаемостьмембран . — качествомембраны, позволяющее поддерживатьобмен клеткисо средой иосуществлять контроль «перекрытыхканалов», связанный с метаболизмом энергии и конформациейбелка. Проницаемостьмембраны позволяетподдерживатьне только постоянствоэлектролитногосостава клетки- ионныйгомеостаз, нои ионный гетерогенитет, т.е. вполне определенные, резко выраженныеразличия ионногосостава внутриклеточнойм внешней среды.Donnan (1911) предложилуравнениеравновесияконцентрациианионов и катионовпо обе стороныполунепроницаемоймембраны, согласнокоторому произведенияконцентрациипротивоположнозаряженныхионов по обесторонымембраны равнымежду собой.
Вкачестве примера изменения проницаемостидля ионов мембраныэритроцитовпри иммуннойтравме следуетуказать на специфическийгемолиз. Процессгемолиза начинаетсяс увеличенияпроницаемостимембраны эритроцитовдля ионов К, Na, Ca.Нарушается функция Na-К-насоса, из эритроцитоввыходит К, авходит Na. Увеличиваетсяпроницаемостьмембран длямолекулглюкозы, аминокислоти ряда другихметаболитов.Тормозитсяобмен Cl- и HCO3- (феноменГамбургера)и Cl- и SO4-засчет фиксациина эритроцитегемолизинаи комплемента.
_Коммуникацияклеток и их«узнавание» ..
Клеточное«общение» и«узнавание»подразумеваютпрежде всегоразличия вовнешних поверхностяхплазматических мембрани мембран внутриклеточных органелл. Вэтом отношении особыйинтерес представляетгликокаликсмембраны с поверхностнымиантигенами-маркерамиопределенноготипа клеток.
Приразличныхпатологическихпроцессах(воспаление, регенерация, опухолевыйрост) поверхностныеантигены могутизменяться, причем различиямогут касатьсякак типа антигена, таки его доступностисо сторонывнеклеточногопространства. Например, изменениягликолипидовмембраны делают ее более доступнойвоздействиюантител. Известнотакже, что изменения споверхностьюмембраны протеиназмогут влиятьна прочность связеймембранных компонентовс цитоскелетоми тем самым на подвижностьклеток.
Коммуникабельностьклеток определяется и состоянием клеточныхстыков, которыемогут повреждатьсяпри различных патологическихсостоянияхи болезнях.
Межклеточноевзаимодействиеи кооперацияклеток связаны склеточнойрецепцией имедиацией, нарушениекоторой ведетк разнообразнойпатологииклеток.
_Подвижностьмембран и формаклеток … Различаютдва типа изменений; выпячиваниемембраны наружу- экзотропия, и выпячиваниемембраны внутрь цитоплазмы- эзотропия. Изменения формыклеток связаныне только сэтими двумятипами изменений, нередко речь идет об упрощенииклеточнойповерхности, т.е.потере специфическихобразований, без которыхневозможнонормальноефункционированиеклетки (например, потеря микроворсинокэнтероцитами).
_Синтез мембран .может усиливатьсялибо снижаться, также каки обмен мембранпри некоторыхзаболеваниях.
Следующимнеспецифическимпроявлениемповрежденияклеткиможно считать _потенциалповреждения .(или так называемый мембранный потенциал), который представляетсобой разность потенциаловмежду неповрежденнойи поврежденной ее поверхностями.Поврежденнаяткань (или клетка)становитсяэлектроотрицательнойпо отношениюк своим неповрежденным участкам. Разностьпотенциалов обусловленауменьшениемколичестваионовК на поврежденнойповерхности.Мембранныйпотенциал клетокпечени крысыпри гипоксииснижается с-60 до -80 mВ.
Однимиз важнейшихнеспецифическихвыражений повреждениятканей и клетокявляется _нарушениеобмена воды .в тканях иклетках. Онозаключаетсяв том, что вповрежденнойклетке водаосвобождаетсяиз цитоплазмыи выходит вокружающююсреду.Соответственноувеличиваетсясодержание экстрацеллюлярнойводы и возникает травматическийотек. Примеромможет служитьотек мозга ит.д. Чем сильнееповреждение, тем большеповрежденная ткань отдаетводы в межклеточнуюжидкость, кровьи лимфу. Например, при переломебедра из поврежденных тканейза 5 суток переходитв кровь и лимфудо 8 л воды.
_Изменениеэлектропроводности .как показательповреждения клетоки тканей выражает прежде всегоизменениеемкостных свойствне только поверхностных цитоплазматических, но и внутреннихмембран эндоплазматическойсети и клеточныхорганоидов, которые выполняютроль конденсаторов, а содержимое клеток- роль раствора, содержащегоколлоиды икристаллоиды. Какизвестно, клеткиобладают нетолько омическим, но и емкостнымсопротивлением, суммарнаявеличина которыхназывается _импеданс …Применениеэтого показателяв качестведиагностическогометода разрабатывается на кафедрефизики нашего института.
Распространениеповреждениявглубь клеткитравмируетее органоидыи нарушаетактивностьсвязанных сними _ ферментных _систем …В митохондриях поврежденнойклетки происходятразличныенарушенияактивностиокислительныхферментов (цитохромоксидазыи др.). Вследствиеэтого интенсивностьклеточногодыхания снижается, активируютсявнутриклеточныепротеазы, чтоприводит кнакоплениюкислых продуктовпротеолизаи снижениюрН клеточнойсреды. Эти процессылежат в основе _ауто_лиза .поврежденныхклеток.
_Уменьшениеокислительногофосфорилирования ., оценивающеесяотношениемубыли неорганическогоР к количествупоглощаемогокислорода, также может служитьпризнакомповреждения клетки.
Заслуживаетвнимания иизменение _редокс-потенциала .тканейпри различныхповреждениях. Простота методаего определенияи быстрота получения ответа позволяют использовать этотметод для выявленияповреждениятканей при ихконсервациии пересадке.
Любоеповреждениетканей сопровождается _ацидозом .клеток (рНпадает до 6 иниже). Ацидоз- один из наиболееважных и легкоизмеряемых показателейповрежденияклетки. Различают _ацидозпервичный .- вследствиеактивациипротеолиза, гликогенолизаи гликолиза в поврежденнойклетке (большоезначение приэтом имеетповреждениелизосом); и _ацидоз . вторичный — возникающийв воспаленной ткани значительнопознее (через несколькочасов послеповреждения). Первичныйацидоз возникаетнезависимоот вида повреждающегоагента. Приповрежденииклеток меняютсяих _ сорбционные .свойства, чтопроявляется вусилении интенсивностиокрашиванияклеток различнымикрасителями.По этому показателю можно судить в обратимости повреждения- если клетки восстанавливают первоначальные сорбционныесвойства.
Нельзя не сказатьо том, что приповрежденииклеток существенноменяютсяструктурно-функциональные характеристики органелл.Более подробномы остановимсяна некоторыхиз них.
Изменения _эндоплазматической сети . могутбыть представленыгиперплазиейи атрофией, дезагрегациейрибосом и полисом, разрывом трубоки пузырьковЭПР (рис.1). Известно, что важнейшейфункцией ЭПР является обезвреживание различных токсическихвеществ. Катализаторамитаких процессовявляются монооксигеназыили оксигеназысо смешанной функцией (ОСФ), конечной оксигеназнойэтой цепочкиявляется цитохромР-450. Следуетпомнить, чтодалеко не всегда эта система может обезвредитьпоступающиевещества, напротив, возможно образованиереакционноспособныхоксигенированныхпродуктов, которые, взаимодействуяс нуклеиновымикислотами ибелками клетки, ведут к ееповреждению.
Выделяют дваосновных путиповрежденияклетки от воздействиясистемы ОСФ-цитохромР-450:
1)Образование активированных продуктов, вызывающих разрушениежизненноважных клеточныхкомпонентов(ДНК, РНК, белков, кофакторов), что приводитк острому илихроническому токсическомуповреждениюклетки.
2)Генерациясупероксидныхрадикаловкислорода и перекисиводорода, индуцирующихПОЛ.
Исследованияпоследних летпоказали, чтоименно интенсификация процессов ПОЛявляется однимиз главныхфакторов повреждениямембран и ферментовклеток. Ведущеезначение при этомимеют следующиепроцессы: 1)изменениефизико-химическихсвойств липидовмембран, уменьшение содержания в них фосфолипидов, холестеринаи жирных кислот.Это обусловливает нарушениеконформацииих липопротеидныхкомплексови связанное с этим снижениеактивностибелков и ферментныхсистем, обеспечивающихрецепцию гуморальныхвоздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, структурнуюцелостность мембран;2) изменениефизико-химическихсвойств белковыхмицелл, выполняющихструктурнуюи ферментнуюфункции в клетке; 3)образованиеструктурныхдефектов вмембране — т.н. простейшихканалов (кластеров) вследствиевнедрения вних продуктовПОЛ. Увеличениеобразованияпродуктов ПОЛ и параллельнос этим кластеровможет привестик фрагментациимембран(этот процессполучил название детергентного действия продуктовПОЛ) и к гибеликлетки.
Важноотметить, чтов клетке существуют _защитные систе_мы ., которые могут ингибироватьэти повреждения(восстановленныйглютатион, превращениеэпоксидов втранс-дигидродиолы, естественныеструктурныеантиоксиданты- vit. Е и холестерин).
Такимобразом, повреждениеклетки в этомслучае реализуетсялишь послеистощениясистем. О повреждении _митохонд_рий .мы уже говорили, поэтому краткосуммируем ранеесказанное. Морфологическиэто проявляетсянабуханиеммитохондрий, изменениемих размеров(рис.2), структурыи числа крист, а функционально — в нарушениитранспортаСа и выработкиэнергии.
Весьма значительную роль в поврежденииклетки отводят лизосомам- «органам»внутриклеточногопищеварения, которые известныеще и как «убийцы»клетки. Физиологическаяпатологическаяактивностьлизосом зависитв основном отдвух факторов: состояния(стабилизации)мембран лизосоми активности ихферментов. Дестабилизациилизосомальныхмембран способствуютмикотоксиныи эндотоксиныбактерий, канцерогены, фосфолипазы, активаторыПОЛ, гипоксия, голодание, нарушение КЩР, эндокринопатии, шок, травмы.Эти факторыобъединяются подназваниемлабилизаторовмембран. Антагонистамиих являются стабилизаторы(противовоспалительныегормоны, хлороксин, холестероли др.).
Впатологических условиях возникаютконкурентныевзаимоотношениямежду лабилизаторамии стабилизаторами лизосомныхмембран, еслиони в пользупервых, проницаемостьмембранстановитсядостаточнойдля выходагидролаз вцитоплазму. Вэтом случаечасть клеткиили вся клеткагибнет (рис.3).
Нарушениефункции лизосомможет носить наследственный характер(т.н. лизосомныеболезни), чтопроявляетсядефектом (отсутствием)одного или нескольких лизосомных ферментов, чтоведет к накоплениюв клетке веществ, которые в нормеметаболизируютсяэтим ферментом. Примерамитаких болезнейявляютсягликогенозы, гепатозы и т.д. Синонимамиих служат «болезнинакопления»или тезаурисмозы.
_Механизмызащиты
_и адаптацииклеток к повреждению ..
Наряду с ранееописанными механизмами повреждения, в клетке существуют и параллельнопротекаютзащитные иадаптивныепроцессы, безкоторых полноценное функционирование клетокпросто невозможно.
Воснове этихпроцессов лежат такие основополагающие свойстваклеток какбиосистем:
1)отграниченность от среды за счет биологического барьера- мембраны, позволяющейосуществлятьобмен со средой безнарушенияцелостностисистемы;
2)открытостьсистемы, заключающаясяв возможностиобменасо средой веществом, энергией иинформацией, что позволяетподдерживатьфункциональныйгомеостаз;
3)избирательностьобмена со средой;
4)способностьв процессеобмена создаватьфункциональныерезервы веществаи энергии, необходимойдля экстремальныхситуаций;
5)способностьизменять своюструктуру взависимостиот требованийсреды.
Веськомплекс адаптивных реакций условноможно разделитьна две группы: внутриклеточныеи межклеточные.
2Внутриклеточныемеханизмыадаптацииклеток:
1.Компенсация нарушений энергетического обеспечения клеток.
2.Защита мембрани ферментовклеток.
3.Уменьшениестепени илиустранениедисбалансаионов и жидкостив клетках.
4.Устранениенарушенийгенетическойпрограммыклеток.
5.Компенсациярасстройствмеханизмов регуляции внутриклеточныхпроцессов.
6.Снижениефункциональнойактивностиклеток.
7.Регенерация.
8.Гипертрофия.
9.Гиперплазия.
Впроцессе эволюциипо мере усложнениясвоей организацииклетки приобрели способность противостоять патогенным воздействиямизвне. Решающуюроль для такогосаморегулированияиграет принципперемещающейсяактивности функциональных структур.Этот принципзаключаетсяв том, что внормальных условияхфункциональныеэлементы системы«задействованы» не полностью: из общего числаструктур, выполняющиходинаковую функциюактивно действуюттолько часть их, обеспечивающая физическуюнагрузку. Приувеличениинагрузки повышаетсячислофункционирующихструктур, приуменьшенииснижается. Этот принципраспространяется на все уровнисистемы: отмолекулярногодо организменного. Таким образом, на уровне тканей имеютсярезервныеклетки, а науровне клетки- резервные органеллыи молекулы, которые в нормальныхусловиях в каждый данныймомент могутбыть включеныв функцию.
Посколькуестественнаяжизнь клеткиконечна, тонеобходимаих замена, т.е.восстановлениелибо числаклеток, либо ихфункции.
Замена изнасившихсяструктур новымипроисходитспокойно иритмично втечении всейжизни человека и носит название _физиологическойрегенерации … При болезняхона может протекатьбурно, неравномерно, импульсивно, обеспечиваявосстановлениетого или иногообъема погибшейткани, поэтомуона называется _репаративной …Различают _полную репаративнуюреге_нерацию .(restitutio ad integrum) и _ неполную .(substitutio). перваяподразумеваетвосстановление исходной архитектоники тканейпосле повреждения.Неполная регенерациянаблюдаетсяв случаеобширных некрозовтканей, сопровождающихсяразрушениемих соеденительнотканногоскелета. Приэтом местоповреждениязаживает рубцом, а регенерацияразвертываетсяв оставшейсячасти органа.При всем полиморфизмерепаративнойрегенераторнойреакции высшихживотных ичеловека воснове каждогоиз ее проявленийвсегда лежитодин и тот жеэлементарныйпроцесс - _воспроизведение субклеточных структур и их _составныхчастей … Именно это звенорегенераторнойреакции представляетсобой тот универсальный кирпичик, различные комбинациикоторого составляютструктурнуюоснову компенсаторныхпроцессов, по-разномуназываемых, но имеющих одну сущностьи направление- обеспечениепостоянствавнутренней средыорганизма идинамическогоравновесияс внешней средой.
Посути своей, регенерацияотражает собойглавный процесс, лежащий в основевсего разнообразияструктурных функциональныхизменений клеток — непрерывныйраспад и синтез веществ. При нарушенииравновесиямежду темпом разрушения структур и их регенерации в пользу первого, развивается _дистрофия .(т.е. нарушениерегенерациина молекулярноми ультраструктурномуровне).
Универсальнымипроцессамиадаптивногохарактераявляются _гипертрофия и гиперплазияклеток и тканей ., происходящая попринципу минимизации, т.е. «всегдаимеет местогиперплазияне „индифферентных“, неспецифическихструктур, астрого ориентированныхна нейтрализациюспецифического патогенного фактора, который индуцировалгиперплазиюв каждом конкретном случае».
Вкачестве примера динамики адаптивно-компенсаторных реакцийможно привестивоспаление- один из типическихпатологическихпроцессов. Для клеточныхструктурприобладающюю рольздесь играюткомпенсаторные реакции ткани, а для ткани- адаптация, протекающаяв три этапа: 1)образованиебарьера, разделяющегопораженныйучасток тканиот нормального; 2)изменениеобмена в очагепоражения, обеспечивающееэлиминацию инородных инекротическихмасс и подготавливающее материальныеи энергетические ресурсы для репаративной регенерации; 3)пролиферацияклеток, обусловливающаявосстановлениенарушенныхструктур ифункций.
Надопомнить, чтослишком сильнаякомпенсаторнаяреакция, не соответствующая вызвавшей еепричине, самаможет явиться _причиной патологии ., более ярковыраженной, чем повод к ее возникновению. Примером может служить генерализация воспалительногопроцесса.
Исходя из ранеесказанного, попытаемсяответить навопрос, давно интересующийкак теоретическую, так и прикладную медицину: можно ли целенаправленноповыситьрезистентность клеток, а, значит, и всегоорганизма, кдействию патогенных факторов?
Вданном случаеречь должнаидти не срочнойадаптации к какой-либоэкстремальной ситуации, когдаорганизм работает награни срыва, используяимеющиесясистемы защитыи компенсации, а о долговременнойадаптации, воснове которойлежат структурныеизменения, вызываемыев клетках в результате увеличенияфункций и действиягормонов идействия медиаторов.Схема, предложеннаяФ.З.Меерсоном, включает две цепи явлений: во-первых, мобилизацияфункциональнойсистемы, специфическиответственнойза адаптациюк данному конкретному фактору, и, во-вторых, совершенноне специфическаястандартнаяактивация стресс-реализующих систем. В дальнейшем в клеткахфункциональной системы, ответственнойза адаптацию увеличеннаяфизиологическаяфункция оказывается сопряженной сактивацией генетического аппарата: возникаетувеличение синтезануклеиновыхкислот и белков, образующие ключевые структурыклеток. В итогеизбирательногороста этихключевых формируется, так называемый, «системныйструктурныйслед», который приводит кувеличениюфункциональноймощности систем, ответственныхза адаптацию, что и делаетвозможным устойчивуюдолговременнуюадаптацию. Впоследнее времяустановлено, что изолированныеорганы иклеточныеэлементы — митохондрии, элементы СПР, взятые у адаптированныхживотных (кгипоксии), самипо себе обладают высокойустойчивостьюк аноксии, токсическимповреждением, а такжек аутолизу придлительномхранении. Этоявление обозначенокак «феномен адаптационной стабилизации структур» (ФАСС)и установлено, что в молекулярноммеханизме ФАССважную роль играетувеличениеэкспрессииопределенныхгенов и какследствиенакоплениев клетках специальныхтак называемыхстресс-белков (белков теплового шока) с молекулярной массой71-72 кДа, которыепредотвращаютденатурациюбелков и защищаютклетку отповреждения. Кроме того, эти белки повышаютустойчивостьклеточногоаппарата биосинтезабелка повреждающимфактором. Можносделать вывод, что эти белкипринадлежатк клеточнымсистемам репараций.
Отвечая навопрос, поставленныйранее, можноответить: да, повыситьрезистентностьклеток к повреждениюможно, используядаже не стрессовые, а физиотерапевтическиевоздействия, что и положенов основу новогонаправленияв медицине: адаптационных.
_ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..
Взавершение нашей лекциихочу сказать, что патология клеткипонятие неоднозначное, охватывающееразличныестороныструктурных функциональных нарушений каксамой клетки, таки ее кооперативныхсвязей с другимиклетками.
Известныйотечественный клиницист ифизиолог К.М.Быков (1944)писал: «Современнаяфизиология, накопив огромныйматериало деятельностиотдельныхорганов и тканей, все более приближаетсяк разрешениюдвух центральныхпроблем: _ физиоло_гияклеток и физиологияцелого организма .». Вы, как будущие врачи, должны хорошопонимать, чтолюбые клеточныеили молекулярныеизмененияжестко корректируютсяв регуляторныхсистемахорганизма ив огромномбольшенствеслучаев блокируется егоадаптационнымиреакциями.
Вто же времячастная патологияклетки представлена не толькодостаточно стереотипными изменениями той или иной ультраструктурыв ответ на различныевоздействия, но и изменениямиультраструктурклетки, специфичнымина столько, что можноговорить охромосомныхболезнях и «болезнях рецепторов», лизосомных, перокисомныхи др. болезняхклетки.
Воснове всехтипическихпатологическихпроцессов лежит патологияклетки как базиса морфогенезаобщепатологических проявлений, как дистрофия, стаз, тромбоз, инфаркт, репарация, метаплазия, неоплазия идр..
Такимобразом, патологияклетки какинтегративноепонятие- необходимаябаза общейпатологии, безкоторой не возможнопонимание и, главное, адекватнаякоррекциянарушений науровне целогоорганизма.