Головна · Паразити в організмі · Етіологія ушкоджень клітини. Пошкодження та загибель клітин та тканин: причини, механізми, види незворотного ушкодження. Некроз. Апоптоз Внаслідок чого ушкоджуються клітини

Етіологія ушкоджень клітини. Пошкодження та загибель клітин та тканин: причини, механізми, види незворотного ушкодження. Некроз. Апоптоз Внаслідок чого ушкоджуються клітини

ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ

Клітина є структурно-функціональною одиницею тканин та органів. У ній протікають процеси, що лежать в основі енергетичного та пластичного забезпечення структур та функцій тканин.

Різні патогенні фактори, що діють на клітину, можуть зумовити пошкодження. Під ушкодженням клітини розуміють такі зміни її структури, обміну речовин, фізико-хімічних властивостей та функцій, що ведуть до порушення життєдіяльності.

Нерідко процес ушкодження позначають терміном альтерація, що не зовсім точно, оскільки alteratio перекладається як зміна, відхилення і є таким чином ширшим поняттям. Однак у медичній літературі ці терміни застосовуються зазвичай як синоніми.

^ ПРИЧИНИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН

Пошкодження клітини може бути результатом на неї множини патогенних чинників. Їх умовно поділяють на три основні групи: фізичного, хімічного та біологічного характеру.

Серед факторів фізичного характеру причинами пошкодження клітин найчастіше є:

Механічні дії. Вони зумовлюють порушення структури плазмолеми та мембран субклітинних утворень;

Коливання температури. Підвищена температура середовища, в якому знаходиться клітина, до 45-50С і більше, може призвести до денатурації білка, нуклеїнових кислот, декомпозиції ліпопротеїдних комплексів, підвищення проникності клітинних мембран та інших змін. Значне зниження температури може зумовити суттєве уповільнення або незворотне припинення метаболічних процесів у клітині, кристалізацію внутрішньоклітинної рідини та розрив мембран;

Зміни осмотичного тиску у клітині, зокрема, внаслідок накопичення у ній продуктів неповного окислення органічних субстратів, і навіть надлишку іонів. Останнє, як правило, супроводжується струмом рідини в клітину по градієнту осмотичного тиску, набуханням її та розтягненням (аж до розриву) її плазмолеми та мембран органел. Зниження внутрішньоклітинного осмотичного тиску або підвищення його у позаклітинному середовищі веде до втрати клітиною рідини, її зморщування (пікнозу) та нерідко до загибелі;

Вплив іонізуючої радіації, що зумовлює утворення вільних радикалів та активацію перекисних вільно-радикальних процесів, продукти яких ушкоджують мембрани та денатурують ферменти клітин. Патогенна дія на клітину можуть надавати гравітаційні, електромагнітні та інші фактори фізичного характеру.

Пошкодження клітин нерідко викликають вплив факторів хімічної природи. До них належать різноманітні речовини екзогенного та ендогенного походження: органічні кислоти, луги, солі важких металів, продукти порушеного метаболізму. Так, ціаніди пригнічують активність цитохромоксидази. Етанол та його метаболіти пригнічують багато ферментів клітини. Речовини, що містять солі миш'яку, пригнічують піруватоксидазу. Неправильне застосування лікарських засобів може призвести до пошкодження клітин. Наприклад, передозування строфантину обумовлює значне пригнічення активності К+-Na+-АТФази сарколеми клітин міокарда, що веде до дисбалансу інтрацелюлярного вмісту іонів та рідини.

Важливо, що ушкодження клітини може бути обумовлено як надлишком, і дефіцитом однієї й тієї чинника. Наприклад, надлишковий вміст кисню в тканинах активує процес перекисного вільнорадикального окислення ліпідів (ПСОЛ), продукти якого ушкоджують ферменти та мембрани клітин. З іншого боку, зниження вмісту кисню обумовлює порушення окисних процесів, зниження освіти АТФ і, як наслідок, розлад функцій клітини.

Пошкодження клітин нерідко обумовлюється факторами імунних та алергічних процесів. Вони можуть бути викликані, зокрема, схожістю антигенів, наприклад, мікробів та клітин організму.

Пошкодження може бути також результатом утворення антитіл або Т-лімфоцитів, що діють проти незмінних клітин організму внаслідок мутацій у гемоні В або Т-лімфоцитів імунної системи.

Важливу роль у підтримці метаболічних процесів у клітині відіграють речовини, що надходять до неї із закінчення нейронів, зокрема нейромедіатори, трофогени, нейропептиди. Зменшення або припинення їх транспорту є причиною розладу обміну речовин у клітинах, порушення їх життєдіяльності та розвитку патологічних станів, які отримали назву нейродистрофій.

Крім зазначених факторів, ушкодження клітин нерідко буває обумовлено значно підвищеною функцією органів та тканин. Наприклад, при тривалому надмірному фізичному навантаженні можливий розвиток серцевої недостатності внаслідок порушення життєдіяльності кардіоміоцитів.

Ушкодження клітини може бути результатом дії як патогенних чинників, а й наслідком генетично запрограмованих процесів. Прикладом може бути загибель епідермісу, епітелію кишечника, еритроцитів та інших клітин у результаті їхнього старіння. До механізмів старіння та смерті клітини відносять поступову незворотну зміну структури мембран, ферментів, нуклеїнових кислот, виснаження субстратів метаболічних реакцій, зниження стійкості клітин до патогенних впливів.

За походженням всі причинні фактори пошкодження клітини ділять на: 1) екзогенні та ендогенні; 2) інфекційного та неінфекційного генезу.

Дія факторів, що пошкоджують, на клітину здійснюється прямо або опосередковано. У разі йдеться про формуванні ланцюга вторинних реакцій, освіті речовин – посередників, реалізують пошкоджуючу дію. Дія ушкоджуючого агента може опосередковуватися через: - Зміни нервових або ендокринних впливів на клітини (наприклад, при стресі, шоці); - Розлад системного кровообігу (при серцевій недостатності); - відхилення фізико-хімічних параметрів (при станах, що супроводжуються ацидозом, алкалозом, утворенням вільних радикалів, продуктів ПСОЛ, дисбалансом іонів та рідини); - імунно-алергічні реакції при аутоалергічних захворюваннях; - утворення надлишку або нестачі біологічно активних речовин (гістаміну, кінінів, простакландинів). Чимало з цих та інших сполук, що у розвитку патологічних процесів, отримали назву посередників – медіаторів (наприклад, медіатори запалення, алергії, канцерогенезу та інших.).

^ II. ЗАГАЛЬНІ МЕХАНІЗМИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН

На рівні клітини фактори, що пошкоджують, "включають" кілька патогенетичних ланок. До них відносять:

Розлад процесів енергетичного забезпечення клітин;

Пошкодження мембран та ферментних систем;

Дисбаланс іонів та рідини;

Порушення генетичної програми та/або її реалізації;

Розлад механізмів регуляції функції клітин.

1. Порушення енергетичного забезпечення процесів, що протікають у клітинах, часто є ініціальним та провідним механізмом їх альтерації. Енергопостачання може засмучуватися на етапах синтезу АТФ, транспорту, а також утилізації його енергії.

Синтез АТФ може бути порушений внаслідок дефіциту кисню та/або субстратів метаболізму, зниження активності ферментів тканинного дихання та гліколізу, пошкодження та руйнування мітохондрій, в яких здійснюються реакції циклу Кребса та перенесення електронів до молекулярного кисню, пов'язане з фосфорилюванням АДФ.

Відомо, що доставка енергії АТФ від місць її синтезу – з мітохондрій та гіалоплазми – до ефекторних структур (міофібрили, мембранні іонні “насоси” та ін.) здійснюється за допомогою ферментних систем: АДФ – АТФ – транслокази (аденіннуклеотидтрансферази) та креатинфосФ . Аденіннуклеотидтрансфераза забезпечує транспорт енергії макроергічного фосфатного зв'язку АТФ з матриксу мітохондрій через їхню внутрішню мембрану, а КФК переносить її далі на креатин з утворенням креатинфосфату, який надходить у цитозоль. Креатинфосфокіназа ефекторних клітинних структур транспортує фосфатну групу креатинфосфату на АДФ з утворенням АТФ, який використовується у процесі життєдіяльності клітини. Ферментні системи транспорту енергії можуть бути пошкоджені різними патогенними агентами, у зв'язку з чим навіть на тлі високого загального вмісту АТФ у клітині може розвиватися його дефіцит в структурах енерговитрат.

Порушення енергозабезпечення клітин та розлади їхньої життєдіяльності може розвиватися і в умовах достатньої продукції та нормального транспорту енергії АТФ. Це може бути результатом пошкодження ферментних механізмів утилізації енергії, головним чином за рахунок зниження активності АТФази (АТФази актоміозину, К+ - Na+ - залежної АТФази плазмолеми, Mg2+ - залежної АТФази "кальцієвої помпи" саркоплазматичного ретикулуму та ін).

Порушення процесів енергозабезпечення, у свою чергу, може стати одним із факторів розладів функції мембранного апарату клітин, їх ферментних систем, балансу іонів та рідини, а також механізмів регуляції клітини.

2. Пошкодження мембран і ферментів відіграє істотну роль у розладі життєдіяльності клітини, а також переході оборотних змін у ній до незворотних. Це зумовлено тим, що основні властивості клітини істотною мірою залежить від стану її мембран і пов'язаних з ними або вільних ензимів.

а). Одним з найважливіших механізмів ушкодження мембран та ферментів є інтенсифікація вільнорадикальних реакцій (СРР) та ПСОЛ. Ці реакції протікають у клітинах і в нормі, будучи необхідною ланкою таких життєвоважливих процесів, як транспорт електронів у ланцюгу дихальних ферментів, синтез простагландинів та лейкотрієнів, проліферація та дозрівання клітин, фагоцитоз, метаболізм катехоламінів та ін. ПСОЛ бере участь у процесах регуляції активність ферментів. Останнє є результатом як прямої дії продуктів ліпопероксидних реакцій на ензими, так і опосередкованого через зміну стану мембран, з якими асоційовано багато ферментів.

Інтенсивність ПСОЛ регулюються співвідношенням факторів, що активують (прооксиданти) та пригнічують (антиоксиданти) цей процес. До найбільш активних прооксидантів відносяться сполуки, що легко окислюються, що індукують вільні радикали, зокрема, нафтохінони, вітаміни А і Д, відновника – НАДФН2, НАДН2, ліпоєва кислота, продукти метаболізму простагландинів і катехоламінів.

Процес ПСОЛ умовно можна розділити втричі етапи: 1) кисневої ініціації (“кисневий” етап), 2) утворення вільних радикалів органічних і неорганічних агентів (“вільнорадикальний” етап), 3) продукції перекисів ліпідів (“перекисний” етап). Ініціальною ланкою вільнорадикальних перекисних реакцій при пошкодженні клітини є, як правило, утворення в процесі оксигеназних реакцій про активних форм кисню: супероксидного радикалу кисню (О2-.), гідроксильного радикала (ОН.), перекису водню (Н2О2), які взаємодіють з компонентами структур клітин, головним чином з ліпідами, білками та нуклеїновими кислотами. В результаті утворюються активні радикали, зокрема ліпідів, а також їх перекису. При цьому може набути ланцюгового “лавиноподібного” характеру.

Однак це відбувається не завжди. У клітинах протікають і діють чинники, які обмежують і навіть припиняють вільнорадикальні і перекисні реакції, тобто. мають антиоксидантний ефект. Одним із таких процесів є взаємодія радикалів та гідроперекисів ліпідів між собою, що веде до утворення “нерадикальних” сполук. Провідну роль системі антиоксидантної захисту клітин грають механізми ферментної, і навіть ферментної природи.

^ Ланки антиоксидантної системи та її

деякі фактори:

Ланки антиоксидантної системи

^ Механізми дії

I. "Антикіслородне"

Ретинол, каротиноїди, рибофлавін

Зменшення вмісту О2 у клітині, наприклад, шляхом активації його утилізації, підвищення сполучення процесів окислення та фосфорилювання.

ІІ. "Антирадикальне"

Супероксиддисмутаза, токофероли, манітол

Переведення активних радикалів у “нерадикальні” сполуки, “гасіння” вільних радикалів органічними сполуками.

ІІІ. "Антиперекисне"

Глютатіонпероксидази, каталази, серотинін

Інактивація гідроперекисів ліїдів, наприклад, при їх відновленні.

Дослідження останніх років показали, що надмірна активація вільнорадикальних та перекисних реакцій є одним з головних факторів ушкодження мембран та ферментів клітин. Провідне значення при цьому мають наступні процеси: 1) зміна фізико-хімічних властивостей ліпідів мембран, що зумовлює порушення конформації їх ліпопротеїдних комплексів та у зв'язку з цим зниження активності білків та ферментних систем, що забезпечують рецепцію гуморальних впливів, трансмембранне перенесення іонів та молекул, структурну мембран; 2) зміна фізико-хімічних властивостей білкових міцел, що виконують структурну та ферментну функції в клітині; 3) утворення структурних дефектів у мембрані – т.зв. найпростіших каналів (кластерів) внаслідок впровадження у яких продуктів ПСОЛ. Зазначені процеси, у свою чергу, зумовлюють порушення важливих для життєдіяльності клітин процесів – збудливості, генерації та проведення нерівного імпульсу, обміну речовин, сприйняття та реалізації регулюючих впливів, міжклітинної взаємодії та ін.

б). Активація гідролаз (лізосомальних, мембранозв'язаних та вільних).

У нормі склад та стан мембран та ферментів модифікується не тільки вільнорадикальними та ліпоперексидними процесами, але також мембранозв'язаними, вільними (солюбілізованими) та лізосомальними ферментами: ліпазами, фосфоліпазами, протеазами. Під впливом патогенних факторів їх активність або вміст у гіалоплазмі клітини може підвищитися (зокрема, внаслідок розвитку ацидозу, що сприяє збільшенню виходу ферментів із лізосом та їх подальшій активації). У зв'язку з цим інтенсивному гідролізу піддаються гліцерофосфоліпіди та білки мембран, а також ферменти клітин. Це супроводжується значним підвищенням проникності мембран та зниженням кінетичних властивостей ферментів.

У). Впровадження амфіфільних сполук у ліпідну фазу мембран.

Внаслідок дії гідролаз (головним чином ліпаз і фосфоліпаз) у клітині накопичуються вільні жирні кислоти та лізофосфоліпіди, зокрема, гліцерофосфоліпіди: фосфотидилхоліни, фосфатиділетаноламіни, фосфатидилсерини. Вони отримали назву амфіфільних сполук у зв'язку зі здатністю проникати і фіксуватися в обох - як у гідрофобному, так і в гідрофільних середовищах мембран клітин (амфі - означає "обидва", "два"). При порівняно невеликому рівні в клітині амфіфільних сполук вони, проникаючи в біомембрани, змінюють нормальну послідовність гліцерофосфоліпідів, порушують структуру ліпопротеїдних комплексів, збільшують пронацюваність, а також змінюють конфігурацію мембран у зв'язку з "клиноподібною" формою ліпідних міцел. Нагромадження у великій кількості амфіфілів супроводжується масованим впровадженням їх у мембрани, що так само, як і надлишок гідроперекисів ліпідів, веде до формування кластерів та мікророзривів у них. Пошкодження мембран та ферментів клітин є однією з головних причин суттєвого розладу життєдіяльності клітин та нерідко призводить до їх загибелі.

3. ^ Дисбаланс іонів та рідини в клітині. Як правило, порушення трансмембранного розподілу, а також внутрішньоклітинного вмісту та співвідношення різних іонів розвивається слідом за або одночасно з розладами енергетичного забезпечення та поєднується з ознаками пошкодження мембран та ферментів клітин. Внаслідок цього суттєво змінюється проникність мембран для багатьох іонів. Найбільшою мірою це стосується калію, натрію, кальцію, магнію, хлору, тобто іонів, які беруть участь у таких життєвоважливих процесах, як збудження, його проведення, електромеханічне сполучення та ін.

а). Зміна трансмембранного співвідношення іонів. Як правило, дисбаланс іонів проявляється накопиченням у клітині натрію та втратою калію.

Наслідком дисбалансу є зміна мембранного потенціалу спокою та дії, а також порушення проведення імпульсу збудження. Ці зміни мають важливе значення, оскільки вони нерідко є однією з важливих ознак наявності та характеру пошкодження клітин. Прикладом можуть бути зміни електрокардіограми при пошкодженні клітин міокарда, електроенфецалограми при порушенні структури та функцій нейронів головного мозку.

б). Гіпер-і дегідратаціяклітин.

Порушення внутрішньоклітинного вмісту іонів зумовлюють зміну об'єму клітин унаслідок дисбалансу рідини. Він проявляється або гіпергадатацією (зменшенням вмісту рідини) клітини. Так, наприклад, підвищення вмісту іонів натрію та кальцію у пошкоджених клітинах супроводжується збільшенням у них осмотичного тиску. Внаслідок цього в клітинах накопичується вода. Клітини при цьому набухають, їх об'єм збільшується, що супроводжується збільшенням розтягуванням і нерідко мікророзривами цитолеми і мембран органел. Навпаки, дегідратація клітин (наприклад, при деяких інфекційних захворюваннях, що зумовлюють втрату води) характеризується виходом з них рідини та розчинених у ній білків (у тому числі ферментів), а також інших органічних та неорганічних водорозчинних сполук. Внутрішньоклітинна дегідратація нерідко поєднується зі зморщуванням ядра, розпадом мітохондрій та інших органел.

4. Одним із суттєвих механізмів розладу життєдіяльності клітини є пошкодження генетичної програми та/або механізмів її реалізації. Основними процесами, що ведуть до зміни генетичної інформації клітини, є мутації, депресія патогенних генів (наприклад, онкогенів), пригнічення активності життєвоважливих генів (наприклад, що регулюють синтез ферментів) або впровадження в геном фрагмента чужорідної ДНК (наприклад, ДНК онкогенного вірусу, аномальної ділянки ДНК іншої клітини).

Крім змін у генетичній програмі, важливим механізмом розладу життєдіяльності клітин є порушення реалізації цієї програми, головним чином у процесі клітинного поділу при мітозі або мейозі.

5. Важливим механізмом ушкодження клітин є розлад регуляції внутрішньоклітинних процесів. Це може бути результатом порушень, що розвиваються на одному або кількох рівнях регуляторних механізмів:

На рівні взаємодії біологічно активних речовин (гормонів, нейромедіаторів та ін) з рецепторами клітини;

На рівні клітинних т.зв. “других посередників” (месенджерів) нервових впливів: циклічних нуклеотидів-аденозинмонофосфату (цАМФ) та гуанозинмонофосфату (цГМФ), що утворюють у відповідь на дію “перших посередників” – гормонів та нейромедіаторів. Прикладом може бути порушення формування мембранного потенціалу в кардіоцитах при накопиченні цАМФ, що є, зокрема, однією з можливих причин розвитку серцевих аритмій;

На рівні метаболічних реакцій, що регулюються циклічними нуклеотидами або іншими внутрішньоклітинними факторами. Так, порушення процесу активації клітинних ферментів може суттєво змінити інтенсивність метаболічних реакцій та, як наслідок, призвести до розладу життєдіяльності клітини.

^ III. ОСНОВНІ ПРОЯВИ ПОШКОДЖЕНЬ КЛІТИНИ

1. Дистрофії. Під дистрофіями (dys – порушення, розлад, trophe-живлю) розуміють порушення обміну речовин у клітинах та тканинах, що супроводжуються розладами їхніх функцій, пластичних проявів, а також структурними змінами, що ведуть до порушення їх життєдіяльності.

Основними механізмами дистрофій є: - синтез аномальних речовин у клітині, наприклад, білково-полісахаридного комплексу амілоїду; надмірна трансформація одних сполук в інші, наприклад, жирів і вуглеводів у білки, вуглеводів у жири; - декомпозиція (фанероз), наприклад, білково-ліпідних комплексів мембран; - інфільтрація клітин та міжклітинної речовини, органічними та неорганічними сполуками, наприклад, холестерином та його ефірами стінок артерій при атеросклерозі.

До основних клітинних дистрофій відносять білкові (диспротеїнози), жирові (ліпідози), вуглеводні і мінеральні.

2. Дисплазії (dys – порушення, розлад, plaseo- утворюю) являють собою порушення процесу розвитку клітин, що проявляється стійкою зміною їх структури та функції, що веде до розладу їх життєдіяльності.

Причиною дисплазії є ушкодження геному клітини. Саме це обумовлює стійкі і, як правило, успадковані від клітини до клітини зміни, на відміну від дистрофій, які нерідко мають тимчасовий, оборотний характер і можуть усунутись при припиненні: дії причинного фактора.

Основним механізмом дисплазій є розлад процесу диференціювання, який полягає у формуванні структурної та функціональної спеціалізації клітини. Структурними ознаками дисплазій є зміни величини та форми клітин, їх ядер та інших органел, числа та будови хромосом. Як правило, клітини збільшені у розмірах, мають неправильну, химерну форму (“клітини-монстри”), співвідношення різних органел у них диспропорційне. Нерідко у таких клітинах виявляються різні включення, ознаки дистрофічних процесів. Як приклади дисплазій клітин можна назвати утворення мегалобластів у кістковому мозку при перніціозній анемії, серповидних еритроцитів при патології гемоглобіну, великих нейронів – “монстрів” при ураженні кори головного мозку (туберозний склероз), багатоядерних гігантських клітин з химерним розташуванням. Клітинні дисплазії є одним із проявів атипізму пухлинних клітин.

^ Зміна структури та функцій клітинних органел при пошкодженні клітини.

Пошкодження клітини характеризується більшим чи меншим порушенням структури та функції всіх її компонентів. Однак при дії різних патогенних факторів можуть переважати ознаки ушкодження тих чи інших органел.

При дії патогенних чинників відзначається зміна загальної кількості мітохондрій, і навіть структури окремих органел. Зменшення числа мітохондрій стосовно загальної маси клітини. Стереотипними для дії більшості факторів, що ушкоджують, змінами окремих мітохондрій є зменшення або збільшення їх розмірів і форми. Багато патогенних впливів на клітину (гіпоксія, ендо- та екзогенні токсичні агенти, у тому числі лікарські препарати при їх передозуванні, іонізуюча радіація, зміна осмотичного тиску) супроводжуються набуханням та вакуолізацією мітохондрій, що може призвести до розриву їх мембрани, фрагментації та гнучкості. Порушення структури мітохондрій призводить до суттєвого придушення процесу дихання в них та утворення АТФ, а також до дисбалансу іонів усередині клітини.

Ядро. Ушкодження ядра поєднується із зміною його форми, конденсацією хроматину по периферії ядра (маргінація хроматину), порушенням двоконтурності або розривами ядерної оболонки, злиттям її зі смужкою маргінації хроматину.

Лізосоми. При патогенних впливах вивільнення та активація ферментів лізосом може призвести до “самопереварювання” (аутолізу) клітини. Вихід лізосомальних гідролаз у цитоплазму може бути обумовлений механічними розривами їхньої мембрани або значним підвищенням проникності останніх. Це є наслідком накопичення в клітинах іонів водню (внутрішньоклітинний ацидоз), продуктів ПОЛ, токсинів та інших агентів.

Рибосоми. При дії шкідливих факторів спостерігається руйнування угруповань субодиниць рибосом (полісом), що складаються зазвичай з декількох рибосом - "мономерів", зменшення кількості рибосом, відрив органел від внутрішньоклітинних мембран. Ці зміни супроводжуються зниженням інтенсивності процесу синтезу білка у клітині.

^ Ендоплазматична мережа. При пошкодженні відзначається розширення канальців мережі, аж до утворення великих вакуолей і цистерн внаслідок накопичення рідини, вогнищева деструкція мембран канальців мережі, їх фрагментації.

^ Апарат Гольджі. Пошкодження апарату Гольджі супроводжується структурними змінами, подібними до таких в ендоплазматичній мережі. При цьому порушується виведення із клітини продуктів життєдіяльності, що обумовлює розлад її функції загалом.

Цитоплазма являє собою рідке, слабов'язке середовище, в якому знаходяться органели та включення кліті. Дія на клітину пошкоджуючих факторів може обумовлювати зменшення або збільшення вмісту в цитоплазмі рідини, протеоліз або коакуляцію білка, утворення “включень”, що не трапляються в нормі. Зміна стану цитоплазми, своєю чергою, істотно впливає процеси метаболізму, які у ній, у зв'язку з тим, що багато ферменти (наприклад, гліколізу) перебувають у клітинному матриксі, на функцію органел, на процеси сприйняття регулюючих та інших впливів на клітину.

^ Некроз та аутоліз.

Некроз (гр. necro – мертвий) – загибель клітин та тканин, що супроводжується незворотним припиненням їхньої життєдіяльності. Некроз нерідко є завершальним етапом дистрофій, дисплазій, а також наслідком прямої дії факторів, що пошкоджують значної сили. Зміни, що передують некрозу, називають некробіозом або патобіозом. Прикладами патобіозу можуть бути процеси омертвіння тканин при нейротрофічних розладах внаслідок денервації тканин, внаслідок тривалої венозної гіперемії або ішемії. Некробиотические процеси протікають й у нормі, будучи завершальним етапом життєвого циклу багатьох клітин. Більшість загиблих клітин зазнають аутолізу, тобто. саморуйнування структур.

Основним механізмом аутолізу є гідроліз компонентів клітин та міжклітинної речовини під впливом ферментів лізосом. Цьому сприяє розвиток ацидозу у пошкоджених клітинах.

У процесі лізису пошкоджених клітин можуть брати участь інші клітини – факоцити, і навіть мікроорганізми. На відміну від аутолітичного механізму останній називають гетеролітичним. Таким чином, лізис некротованих клітин (некроліз) може забезпечувати ауто- та гетеролітичними процесами, в яких беруть участь ферменти та інші фактори як загиблих, так і живих клітин, що контактують з ними.

5. ^ Специфічні та неспецифічні зміни при пошкодженні клітин. Будь-яке пошкодження клітини викликає у ній комплекс специфічних та неспецифічних змін.

Під специфічними розуміють зміни властивостей клітин, характерні для даного фактора при дії його на різні клітини, або властиві лише даному виду клітин при впливі на них агентів, що пошкоджують різного характеру. Так, дія будь-яку клітину механічних чинників супроводжується порушенням цілісності її мембран. Під впливом роз'єднувачів процесу окислення та фосфорилювання знижується або блокується сполучення цих процесів. Висока концентрація в крові одного з гормонів кори надниркових залоз - альдостерону зумовлює накопичення в різних клітинах надлишку іонів натрію. З іншого боку, дія агентів, що пошкоджують, на певні види клітин викликає специфічні для них зміни. Наприклад, вплив різних патогенних факторів на м'язові клітини супроводжується розвитком контрактури міофібрил, на нейрони – формуванням так званого потенціалу ушкодження, на еритроцити – гемолізом та виходом із них гемоглобіну.

Пошкодження завжди супроводжується комплексом і неспецифічних, стереотипних змін у клітинах. Вони спостерігаються у різних видах клітин при дії ними різноманітних агентів. До часто зустрічаються неспецифічних проявів альтерацій клітин відносяться ацидоз, надмірна активація вільно-радикальних і перекисних реакцій, денатурація молекул білка, підвищення проникності клітинних мембран потенціалу, підвищення сорбційних властивостей клітин.

Виявлення комплексу специфічних та неспецифічних змін у клітинах органів та тканин дає можливість судити про характер та силу дії патогенного фактора, про ступінь ушкодження, а також про ефективність застосовуваних з метою лікування медикаментозних та немедикаментозних засобів.

^ IV. КЛІТИННІ МЕХАНІЗМИ КОМПЕНСАЦІЇ ПРИ ПОШКОДЖЕННІ

Дія на клітину патогенних факторів та розвиток ушкодження супроводжується активацією або включенням реакція, спрямована на усунення або зменшення ступеня ушкодження та його наслідків. Комплекс цих реакцій забезпечує пристосування клітини до умов її життєдіяльності, що змінилися. До основних пристосувальних механізмів відносять реакції компенсації, відновлення і заміщення втрачених або пошкоджених структур і порушень функції, захисту клітин від дії патогенних агентів, а також регуляторне зниження їх функціональної активності. Весь комплекс таких реакцій умовно можна поділити на дві групи: внутрішньоклітинні та позаклітинні (міжклітинні).

До основних внутрішньоклітинних механізмів компенсації при пошкодженні можна віднести такі.

^ Компенсація порушень процесу енергетичного забезпечення клітин.

Одним із способів компенсації порушень енергетичного обміну внаслідок ураження мітохондрій є інтенсифікація процесу гліколізу. Певний внесок у компенсацію порушень енергозабезпечення внутрішньоклітинних процесів при пошкодженні робить активація ферментів транспорту та утилізація енергії АТФ (аденіннуклеотидтрансфарази, креатинфосфокінази, АТФ-аз), а також зниження функціональної активності клітини. Останнє сприяє зменшенню витрати АТФ.

^ Захист мембран та ферментів клітин.

Одним із механізмів захисту мембран і ферментів клітин є обмеження вільно-радикальних та перекисних реакцій ферментами антиоксидантного захисту (супероксиддисмутазою, каталазою, глютатіонпероксидазою). Іншим механізмом захисту мембран та ензимів від шкідливої ​​дії, зокрема, ферментів лізосом, може бути активація буферних систем клітини. Це зумовлює зменшення ступеня внутрішньоклітинного ацидозу і, як наслідок, надмірної гідролітичної активності лізосомальних ензимів. Важливу роль захисту мембран і ферментів клітин від ушкодження грають ферменти мікросом, що забезпечують фізико-хімічну трансформацію патогенних агентів шляхом їх окислення, відновлення, деметилювання і т.д. Альтерація клітин може супроводжуватися дерепресією генів і, як наслідок, активацією процесів синтезу компонентів мембран (білків, ліпідів, вуглеводів) замість пошкоджених або втрачених.

^ Компенсація дисбалансу іонів та рідини.

Компенсація дисбалансу вмісту іонів у клітині може бути досягнута шляхом активації механізмів енергетичного забезпечення іонних “насосів”, а також захисту мембран та ферментів, що беруть участь у транспорті іонів. Певну роль зниження ступеня іонного дисбалансу має дію буферних систем. Активація внутрішньоклітинних буферних систем (карбонатної, фосфатної, білкової) може сприяти відновленню оптимальних співвідношень іонів К+, Na+, Са2+ інших шляхом зменшення вмісту в клітці іонів водню. Зниження ступеня дисбалансу іонів у свою чергу може супроводжуватися нормалізацією вмісту внутрішньоклітинної рідини.

^ Усунення порушень у генетичній програмі клітин.

Ушкодження ділянки ДНК можуть бути виявлені та усунені за участю ферментів репаративного синтезу ДНК. Ці ферменти виявляють і видаляють змінену ділянку ДНК (ендонуклеази та рестриктази), синтезують нормальний фрагмент нуклеїнової кислоти замість видаленого (ДНК-полімерази) та вбудовують цей знову синтезований фрагмент на місце віддаленого (лігази). Крім цих складних ферментних систем репарації ДНК у клітині є ензими, що усувають "дрібномасштабні" біохімічні зміни в геномі. До них відносяться деметилази, що видаляють метильні групи, лігази, що усувають розриви в ланцюгах ДНК, що виникають під дією іонізуючого випромінювання або вільних радикалів.

^ Компенсація розладів механізмів регуляції внутрішньоклітинних процесів.

До таких реакцій відносяться: зміна числа рецепторів гормонів, нейромедіаторів та інших фізіологічно активних речовин на поверхні клітини, а також чутливості рецепторів до цих речовин. Кількість рецепторів може змінюватись завдяки тому, що молекули їх здатні занурюватися в мембрану або цитоплазму клітини та підніматися на її поверхню. Від числа та чутливості рецепторів, що сприймають регулюючі стимули, значною мірою залежить характер та вираженість відповіді на них.

Надлишок або недолік гормонів та нейромедіаторів або їх ефектів може бути компенсований також на рівні других посередників – циклічних нуклеотидів. Відомо, що співвідношення цАМФ і цГМФ змінюється не тільки в результаті дії позаклітинних регуляторних стимулів, але і внутрішньоклітинних факторів, зокрема, фосфодіестераз та іонів

Розрізняють такіосновні види ушкоджень клітин :

1) гостре та хронічне;

2) парціальне, субтотальне, тотальне;

3) оборотне, незворотне;

4) специфічне, неспецифічне;

5) дисплазія;

6) дистрофія;

7) паранекроз;

8) некробіоз;

9) некроз.

Гострийпошкодження клітинпід впливом патогенних факторів та несприятливих зовнішніх та внутрішніх умов виникає швидко (секунди, хвилини, години, дні), хронічне– повільно (тижня, місяці, роки).

При парціальномупошкодженнявиходить з ладу та чи інша незначна частина клітини, яка загалом залишається життєздатною, а ушкодження є оборотними. При субтотальному пошкодженнястраждає більшість клітини, життєздатність якої різко знижується, а пошкодження нерідко є незворотними. При тотальному пошкодженнянастає незворотна загибель усієї клітини.

Оборотні пошкодженняклітин після припинення дії патогенного агента не супроводжуються їхньою загибеллю. Порушення внутрішньоклітинного гомеостазу, що виникають при них, є зазвичай незначними і тимчасовими. Вони усуваються завдяки активізації внутрішньо- та позаклітинних захисно-компенсаторно-пристосувальних механізмів. Через війну життєдіяльність клітини відновлюється. Наприклад, як при дії еритемної дози ультрафіолетових променів (що викликає почервоніння шкіри), так і при короткочасному зменшенні кровотоку (ішемії) у шкірі або у внутрішніх органах, що виникають у клітинах незначні, часткові зміни метаболізму, структури та функцій через певний час відновлюються до нормального рівня.

Необоротні ушкодженняклітин характеризуються вираженими та стійкими порушеннями внутрішньоклітинного гомеостазу. Останні не можуть бути усунені навіть максимальною активізацією захисно-компенсаторно-пристосувальних механізмів у пошкоджених внутрішньо- і позаклітинних структурах, що ще залишилися життєздатними. Наприклад, при тривалих або різко виражених впливах на організм ультрафіолетових та інфрачервоних променів, радіоактивних та токсичних речовин, ішемії міокарда, головного та спинного мозку в різних клітинах, тканинах та органах організму виникають грубі розлади структури, метаболізму та функцій останніх, що призводять до зниження їх тривалості. життя та загибелі (некрозу). Загибель клітин зазвичай супроводжується аутолізом (завдяки виходу з лізосом та активізації гідролітичних ферментів). Однак у ряді випадків загибель клітин та тканин може виникати без розвитку аутолізу. Це відбувається тоді, коли смерть цілого організму настає швидко (раптово), наприклад, при дії на дуже високих або низьких температур навколишнього середовища.

Специфічні ушкодження клітини є характерними для того чи іншого конкретного патогенного фактора. Наприклад, до специфічних проявів ушкодження клітин можна віднести: 1) розвиток імунного гемолізу еритроцитів за наявності в організмі антиеритроцитарних антитіл; 2) пригнічення активності холінестерази фосфорорганічними сполуками; 3) пригнічення моноамінооксидази її інгібіторами та ін.

Неспецифічні(стереотипні) ушкодження клітин виникають під впливом різних з етіології та патогенезу патогенних факторів. Наприклад, до неспецифічних проявів ушкодження клітин відносяться:

1) збільшення обсягу (набухання) клітин;

2) пригнічення енергетичного та пластичного обмінів;

3) порушення метаболізму води, електролітів, вітамінів, ліпідів, вуглеводів, білків внаслідок розвитку ферментопатій;

4) розвиток ацидозу (первинного, вторинного);

5) пригнічення Na +, K +, Ca 2+, АТФ-азних насосів;

6) збільшення позаклітинної концентрації калію та внутрішньоклітинної концентрації кальцію;

7) порушення структури, метаболізму та функцій клітинної та внутрішньоклітинних мембран (насамперед, підвищення проникності, сорбційних властивостей, зміни електропотенціалу клітинних мембран, розвитку ацидозу та ін.

11.4. Морфологічні та функціональні прояви

пошкоджень клітин

До морфологічних ознак ушкодження клітинвідносять:

1) набухання (збільшення) та вакуолізацію клітини та її органел (особливо мітохондрій, цитоплазма, ядро);

2) зміни мембран клітини та органел (лізосом, мітохондрій, ендоплазматичного ретикулюму, рибосом, полісом, апарату Гольджі, ядра та ін.);

3) деструктивні зміни ядра (його розмірів, форми, структури);

4) зменшення числа функціонуючих органел (рибосом, мітохондрій та ін);

5) зниження числа рецепторів мембран клітин;

6) порушення міжклітинних контактів;

7) розлади контактів клітин із міжклітинними структурами;

8) ушкодження генетичних структур клітини (генів, хромосом, геному).

До функціональних ознак ушкодження клітин відносять :

1) зміни фізико-хімічних та біоелектричних властивостей мембран (наприклад, збільшення електропровідності тканини, зниження електричного (омічного) опору клітинних мембран;

2) підвищення проникності мембран клітин та органел для мікро- та макромолекул (іонів, моно-, ди- та полімерів білків, ліпідів, вуглеводів;

3) поява та збільшення в крові цитоплазматичних ферментів (аспартат- та аланінамінотрансфераз, лактатдегідрогенази, креатинкінази, кислої фосфатази та ін.) в результаті пошкодження клітин, особливо їх мембран;

4) зміна тинкторіальних властивостей клітин (збільшення здатності клітин забарвлюватися вітальними барвниками внаслідок підвищення сорбційних властивостей ушкодженої клітини та зростання проникності їх мембран;

5) зменшення рухливості клітин;

6) зниження активності рецепторів клітин;

7) порушення процесу розподілу клітин (зниження та збочення функції ядра, мітохондрій та інших внутрішньоклітинних та позаклітинних структур);

8) порушення біохімічних процесів у клітинах та міжклітинних структурах, головним чином, зниження споживання кисню, вмісту кальцію в мітохондріях та процесу окисного фосфорилювання, що призводять до розладів як енергетичного, так і пластичного обмінів);

9) поява нових функцій клітин та ін.

11.5. Основні типи клітинних реакцій у патології

Серед них найчастіше виділяють такі:

Ультраструктурна патологія клітин (мембран клітин та органел);

Реакції проліферації (запальні, імуногенні) із завершеним та незавершеним диференціюванням клітин;

Реакції клітинного метаморфозу (утворення одного виду клітин, наприклад епітелію замість іншого);

Реакції гіпертрофії та атрофії клітин;

реакції цитокінезу (кінетики групи або окремих клітин, міграція макрофагів, діапедез клітин крові, лейкотаксис, лімфотаксис тощо);

Реакції міжклітинних взаємодій (імунного та не імунного типів, інформативні, деструктивні, метаболічні, змішані);

Реакції ендоцитозу (піноцитозу – поглинання дрібних крапельок рідини з розчиненими в них речовинами; фагоцитозу – поглинання твердих частинок), які можуть бути завершеними та незавершеними;

Клітинні дисплазії;

Клітинні дистрофії.

Реферат на тему:

ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ

ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ

Причини пошкодження клітини: екзо- та ендогенні; фізичні, біологічні, хімічні.

Пошкодження клітинице зміна функціонування клітини, яке зберігається після видалення ушкоджуючого агента.

Пошкодження клітини може бути частковим або повним, оборотним або необоротним. Необоротне пошкодження може призвести до деструкції та загибелі клітини.

Пошкодження клітини може бути первинним та вторинним.

Первинне ушкодження клітини- Це результат безпосередньої дії ушкоджуючого фактора.

Розрізняють первинні ушкодження:

а) механічні,

б) термічні,

в) хімічні,

г) радіаційні.

Вторинні ушкодження клітини- це такі, коли результат первинного впливу сам стає ушкоджуючим фактором і вдруге ушкоджує здорові до цього моменту структури.

Первинні фактори, що пошкоджують клітинувикликають специфічні, властиві лише їм ефекти. Ці ефекти пов'язані з характером первинного фактора, що ушкоджує:

а) механічні – викликають порушення цілісності структури тканини, клітин, міжклітинних та субклітинних структур.

Ь) термічні – пов'язані з денатурацією білків. білково-ліпідних комплексів та зміною вторинної структури нуклеїнових кислот

с) хімічні – пригнічують активність ферментів, блокують клітинні рецептори, викликають перебудову молекул за рахунок гідролізу, переамінування тощо.

с) радіаційні – призводять до руйнування молекул із утворенням вільних радикалів.

Незалежно від природи первинного пошкоджуючого фактора, реакція ушкодженої клітини у відповідь стандартна і називається неспецифічною реакцією клітини на пошкодження.

Причина такої стандартної відповіді полягає в тому, що за будь-якого пошкодження обов'язково:

1) порушуються бар'єрні функції мембран клітинної та внутрішньоклітинної;

2) вимикаються іонні насоси.

Реакція клітин на ушкодження проявляється у структурних та функціональних змінах клітини.

Основні структурні зміни такі:

а) підвищення проникності мембрани клітини, що постраждала;

Ь) зменшення дисперсності колоїдів цитоплазми та ядра

с) збільшення в'язкості цитоплазми, якому іноді передує зменшення в'язкості

1) збільшення спорідненості цитоплазми та ядра до ряду барвників.

Ступінь вираженості залежить від сили та тривалості ушкоджуючого агента.

За рівнем виразності розрізняють:

а) паранекроз - оборотні порушення структури та функції клітини

Ь) некробіоз – незворотні ушкодження (загибель) частини клітин у тканині.

с) некроз - масова загибель клітин з активацією лізосомальних ферментів та руйнуванням інших клітинних структур. Цей процес називається аутоліз. Значення аутолізу - видалення мертвих клітин та заміна їх новими клітинами чи елементами сполучної тканини.

ПРОЯВИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН

1. Збільшення проникності цитоплазматичної мембрани:

1) білкам та колоїдним фарбам (макромолекули);

2) до амінокислот і глюкози (речовини з низькою молекулярною масою);

3) до іонів.

2. Зменшення електричного опору тканини.

Електричний опір тканини називається імпеданс. Він складається з омічної та ємнісної складової. Ємнісна складова обумовлена ​​тим, що клітинні мембрани, по суті, є конденсаторами. Омічна складова залежить від омічного опору цитоплазми та мембран.

3. Збільшення спорідненості до барвників цитоплазми та ядра клітини.

Це пов'язано з тим, на тлі підвищеної проникності мембрани при фарбуванні клітини барвника до неї надходить значно більше.

4. Зміна мембранного потенціалу.

Це надзвичайно характерне для неспецифічної відповіді клітини на ушкодження. Причини:

1) пряме ушкодження мембрани;

2) порушення роботи мембранних іонних насосів за рахунок зниження вмісту у клітині АТФ. Зниження мембранного потенціалу спостерігається при холодовому, радіаційному, алергічному пошкодження клітин та їх органел.

5. Вихід іонів К+ із клітин.

У нормі всередині клітини міститься більше іонів К+, ніж за її межами. Таке співвідношення забезпечується:

1) роботою Nа+-К+-АТФ-ази, яка постійно накачує К+ усередину клітини;

2) спонтанним виходом К+ з клітини за рахунок дифузії в ділянку з нижчою концентрацією. Причина втрати іонів К+ – порушення роботи Nа+-К+-АТФ-ази внаслідок пригнічення окисного фосфорилювання у мітохондріях.

6. Накопичення іонів Са 2+ у гіалоплазмі.В нормі вступник у клітину Са 2+ акумулюється в мітохондріях, тому в гіалоплазмі концентрація іонів Са 2+ приблизно в 10 000 разів нижче, ніж поза клітиною. При пошкодженні накопичення у мітохондріях пригнічується і вміст іонів Са 2+ у гіалоплазмі наростає. Причина: порушення окисного фосфорилювання в мітохондріях та зменшення мембранного потенціалу мітохондрій.

7. Набухання клітин.

Форма та об'єм клітин залежать від:

1) стани цитоскелета клітини;

2) різниці між онкотичним та осмотичним тиском усередині та поза клітиною (онкотичний посмотичний тиск визначається кількістю білків та іонів в одиниці об'єму. Інша назва цієї величини «колоїдно-осмотичний тиск».

Збільшення обсягу клітин відбувається за

1) накопичення білків та іонів усередині клітини;

2) зниження їх концентрації поза клітиною. В результаті колоїдно-осмотичний тиск у клітині стає більшим, ніж поза нею і молекули води переходять у клітину з метою вирівнювання концентрацій.

Наслідки: здавлення мікросудин та порушення мікроциркуляції.

8. Порушення структури та функції мітохондрій.

Усього 4 порушення:

1) зниження споживання кисню - пов'язане зі зменшенням швидкості перенесення електронів по дихальному ланцюзі.

2) збільшення проникності внутрішньої мітохондріальної мембрани може призвести до роз'єднання окислювального фосфорилювання в мітохондріях та зміни показників роботи мітохондрій. Існує 2 (два) показники роботи мітохондрій: коефіцієнт Р/О та коефіцієнт дихального контролю ДК. Коефіцієнт Р/О – це відношення кількості синтезованої АТФ до кількості поглиненого кисню. Коефіцієнт дихального контролю - це відношення швидкості дихання мітохондрій у присутності субстратів окислення, АДФ та ортофосфату до швидкості дихання мітохондрій без АДФ. Зниження ДК до одиниці та Р/О до 0 говорить про роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях.;

3) зниження здатності накопичувати кальцій – призводить до збільшення його концентрації в гіалоплазмі. Розвивається в результаті зниження мембранного потенціалу та роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях;

4) набухання мітохондрій - пов'язане з надходженням води всередину мітохондрій і призводить до їх розриву. Розрізняють активне та пасивне набухання мітохондрій. Пасивне набухання мітохондрій відбувається за рахунок руху молекул води в мітохондрію при збільшенні колоїдно осмотичного тиску всередині неї і не вимагає витрат енергії. Активне набухання мітохондрій - це рух молекул води в мітохондрію виключно за фосфатом К + . Фосфат К+ надходить у мітохондрії при зменшенні мембранного потенціалу нижче 170-180 мВ зі знаком «мінус».

9. Активація лізосомальних ферментів та ацидоз.Збільшення проникності клітинних та внутрішньоклітинних мембран стосується і мембран лізосом. З них викидаються активні ліпази, протеази, нуклеази та інші ферменти. Негайно починається розпад білків, жирів, пуринових та піримідинових основ. Утворюються кислоти: аміно-, жирні та нуклеїнові. Вони дисоціюють на водень і кислотний залишок і закислюється середовище. РН знижується до 6,0 і нижче.

10. Апоптоз- це запрограмована загибель клітини, яка необхідна видалення старих клітин чи заміни одних клітин іншими. Стадії апоптозу:

1) надходження сигналу поверхню клітини. Сигнал - надходження чи ненадходження певних речовин;

2) зв'язування сигнальної молекули із рецептором на поверхні клітини;

3) запуск каскаду реакцій внутрішньоклітинної сигналізації;

4) активація синтезу деструктивних ферментів, зокрема ендонуклеаз;

5) аутоліз.

11. Пошкодження генетичного апарату клітини- це руйнування нуклеїнових кислот ядра та рибосом.

12. Послідовність порушень у клітині при гіпоксії -

Загальний висновок:

1) незворотні ушкодження наступають лише через 1-1,5 години після припинення надходження кисню. У попередні терміни можливе відновлення функцій клітини;

2) під час проведення лікувальних заходів лікар повинен орієнтуватися на зазначені терміни.

13. Порочне коло клітинної патології.Неспецифічна реакція клітин на ушкодження – це типовий патологічний процес. Його основними ланками є:

1) пошкодження клітинної та внутрішньоклітинних мембран;

2) зниження рівня АТФ;

3) збільшення вмісту Са 2+ у цитоплазмі;

4) активація деструктивних ферментів – мембранних фосфоліпаз, ендонуклеаз;

5) руйнування фосфоліпідів мембрани та посилення її ушкодження. На 4-му та 5-му етапах спостерігаємо зміну причинно-наслідкових відносин, коли слідство (активація деструктивних ферментів) стає джерелом нових ушкоджень мембрани.

МЕХАНІЗМИ ПОРУШЕННЯ БАР'ЄРНОЇ ФУНКЦІЇ БІОЛОГІЧНИХ МЕМБРАН

Порушення цілісності ліпідного шару призводить до порушення бар'єрної функції мембран. В основі лежить явище електричного пробою мембран .

До електричного пробою мембран приводять всього 4 (чотири) основні механізми:

1) перекисне окиснення ліпідів;

2) дія мембранних фосфоліпаз;

ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ- такі зміни її структури, метаболізму, фізико-хімічних властивостей та функції, що ведуть до порушення життєдіяльності.

Причини пошкодження.

Пошкодження клітини - результат на неї безлічі патогенних агентів. Причини пошкодження клітини класифікують за природою патогенних факторів, їх походження та ефектів.

Природа ушкоджуючого фактора може бути фізичною, хімічною та біологічною.

ФІЗИЧНІ ФАКТОРИ ПОШКОДЖЕННЯ

Найбільш частими причинами ушкодження клітини фізичної природи є механічні, температурні, осмотичні, вільнорадикальні (надлишок вільних радикалів та продуктів активації ліпопероксидних процесів ушкоджує мембрани та денатурує білки). Патогенну дію на клітину можуть також іонізувати радіація, електромагнітні фактори та інші агенти фізичного характеру.

До механічно пошкоджуючих факторів

відносяться удари, розтягування (наприклад, при перерозтягуванні м'язової тканини або органів), здавлення (зокрема, пухлиною, гематомою, рубцем, ексудатом), гравітаційні навантаження та ін.

Коливання температури .

Підвищення температури середовища, що оточує клітину, до 40-50 °С і вище може призвести до денатурації білка, нуклеїнових кислот, декомпозиції ЛП, підвищення проникності клітинних мембран та інших змін.

Значне зниження температури суттєво уповільнює або припиняє внутрішньоклітинні метаболічні процеси і може призвести до кристалізації внутрішньоклітинної рідини та розриву мембран, що означає загибель клітини.

Зміни осмотичного тиску .

Гіперосмія може розвинутись внаслідок накопичення в клітині продуктів неповного окислення органічних субстратів або надлишку іонів. Останнє, як правило, супроводжується надходженням у клітину води за градієнтом осмотичного тиску, набуханням клітини та розтягненням (аж до розриву) плазмолеми та мембран органел.

Зниження внутрішньоклітинного осмотичного тиску або підвищення його у позаклітинному середовищі призводить до втрати клітинної рідини, зморщування (пікнозу) і нерідко – до загибелі клітини.

ХІМІЧНІ ФАКТОРИ ПОШКОДЖЕННЯ

До них відносяться органічні та неорганічні кислоти та луги, солі важких металів, цитотоксичні сполуки та ЛЗ. Пошкодження клітини може виникати як при надлишку, так і при дефіциті одного і того агента. Цитотоксичні сполуки . Класичні приклади цитотоксичних сполук – інгібітори ферментів. Так, ціаніди пригнічують активність цитохромоксидази; етанол та його метаболіти пригнічують багато ферментів клітини; речовини, що містять солі миш'яку, пригнічують піруватоксідазу.

Лікарські засоби . Неправильне застосування ЛЗ (частіше як передозування) може призвести до пошкодження клітин.

БІОЛОГІЧНІ ФАКТОРИ ПОШКОДЖЕННЯ

До них відносять головним чином інфекційні агенти та цитотоксичні фактори системи ІХН.

Інфекційні агенти (віруси, рикетсії, мікроби, гельмінти, гриби, при-они) як власними силами, і у вигляді продуктів їх життєдіяльності чи деградації викликають розлади функцій клітини, порушують перебіг у ній метаболічних реакцій, проникність чи навіть цілісність мембран, пригнічують активність клітинних ферментів.

До цитотоксичних факторів системи ІБН належать ендо- та екзотоксини, аутоагресивні Т-лімфоцити, у ряді випадків - AT (наприклад, при явищах молекулярної мімікрії).

ГЕНЕЗ УШКОДЖУЮЧИХ ФАКТОРІВ

Причини пошкодження клітин класифікують залежно від їхнього походження на екзогенні чи ендогенні, інфекційні чи неінфекційні.

Екзогенними факторами ушкодження є фізичні впливи (механічні травми, електричний струм, тепло, холод), хімічні агенти (кислоти, луги, етанол, сильні окислювачі) та біологічні фактори (віруси, рикетсії, бактерії, гельмінти та ін.).

До ендогенних факторів ушкодження відносяться агенти фізичної природи, хімічні фактори, фактори біологічної природи.

До факторів неінфекційного генезу відносяться агенти фізичної, хімічної чи біологічної (але неінфекційної) природи.

ЕФЕКТИ УШКОДЖУЮЧИХ ФАКТОРІВ

Дія факторів, що пошкоджують, на клітини здійснюється прямо (первинні фактори пошкодження) або опосередковано. В останньому випадку йдеться про формування ланцюга вторинних реакцій, що реалізують шкідливий вплив про первинних патогенних факторів.

Загальні механізми ушкодження.

Розлади енергетичного забезпечення клітини: Зниження інтенсивності та/або ефективності ресинтезу АТФ, Порушення транспорту енергії АТФ , Порушення використання енергії АТФ.

Пошкодження мембран та ферментів клітини : Надмірна інтенсифікація вільнорадикальних реакцій та СПОЛ, Значна активація гідролаз, Впровадження амфіфільних сполук у ліпідну фазу мембран та їх детергентну дію, Гальмування ресинтезу пошкоджених компонентів мембран та/або синтезу їх de novo, Порушення конформації макромолекул білка, ЛП, фосфоліпідів, Перерозтягування та розрив мембран набряклих клітин та/або їх органел.

Дисбаланс іонів та води в клітці : Зміна співвідношення окремих іонів у цитозолі, Порушення трансмембранного співвідношення іонів, Гіпергідратація клітин, Гіпогідратація клітин, Порушення електрогенезу.

Порушення в геномі та/або механізмів експресії генів : Мутації, Дерепресія патогенних генів, Репресія життєво важливих генів, Трансфекція (впровадження в геном чужорідної ДНК), Дефекти транскрипції, процесингу, трансляції, посттрансляційної модифікації, Дефекти реплікації та репарації, Порушення мітозу та мейозу

Розлади регуляції функцій клітин:Рецепції регулюючих факторів, Утворення других посередників, Регуляції метаболічних процесів у клітині

Повідомлення

Виконав:

студентка 3 курсу

лікувального факультету 10 групи

Нестерова Наталія Ігорівна

Рязань, 2015

Характеристика поняття ушкодження (альтерація) як основи патології клітини.

Клітина – один із гістологічних елементів організму. Для свого зростання, диференціювання (спеціалізації), функціонування, пристосування та виживання вона підтримує власний гомеостаз, здійснює обмін речовин та енергії, реалізує генетичну інформацію, передає її потомству, синтезує компоненти міжклітинної речовини та прямо чи опосередковано бере участь у виконанні всіх функцій організму.

Порушення життєдіяльності організму завжди так чи інакше пов'язане зі зміною функціонування клітин. Клітини організму виконують певні функції. Спільно вони здатні задовольняти фізіологічні потреби організму у підтримці нормального гомеостазу. При вплив надлишкових фізіологічних чи патологічних стимулів у клітинах може розвинутися процес адаптації, наслідком якого є досягнення нового стаціонарного стану, що дозволяє їм нормально функціонувати в умовах, що змінилися. Якщо резерв адаптаційної відповіді вичерпано, а адаптації не досягнуто, настає пошкодження клітини. До певної межі пошкодження клітини оборотне, але навіть якщо це порушення має тимчасовий та оборотний характер, воно погіршує стан організму загалом. Якщо несприятливий фактор діє тривало або інтенсивність його дії дуже велика, настає незворотне пошкодження клітини та її загибель.

Пошкодження клітини – такі зміни

- її структури, метаболізму,

-фізико-хімічних властивостей та функцій, що призводять до багатоликих розладів гомеостазу(постійності рН, електролітів, води, білків, вуглеводів, ліпідів, гормонів, вітамінів та інших ФАВ), а також зниження її пристосовності(До мінливих умов зовнішнього і внутрішнього середовища організму), резистентності(До дії різних пошкоджуючих факторів) та тривалості життя.



Тип (вид) пошкодження клітини залежить від:

  • швидкості розвитку основних проявів порушень функції клітин. Виділяють гостре та хронічне пошкодження клітини. Гостро пошкодження розвивається швидко, і як правило, в результаті одноразового, але інтенсивного шкідливого впливу. Хронічне ушкодження протікає повільно та є наслідком багаторазового впливу, але менш інтенсивного за силою ушкодження агента;
  • життєвого циклу клітини, на період якого доводиться впливушкоджуючого фактора. Розрізняють мітотичні і інтерфазні ушкодження;
  • ступеня (глибини) порушення клітинного гомеостазу – оборотні і незворотні ушкодження;
  • характеру взаємодії ушкоджуючого фактора з клітиною. Якщо патогенний агент діє безпосередньо на клітину, то говорять про прямому (первинному) її ушкодження. В умовах цілісного організму вплив причиниможе здійснюватися через формування ланцюга вторинних реакцій. Наприклад, при механічній травмі безпосередньо в місці впливу цього агента утворюються біологічно активні речовини (БАВ) - це продукти розпаду загиблих клітин, гістамін, оксидази, простогландини та ін сполуки, що синтезуються пошкодженими клітинами. БАВ, своєю чергою, викликають порушення функції клітин, які раніше не потрапили під вплив цього фактора. Таке пошкодження отримало назву опосередковане або вторинне . Вплив етіологічного фактора може проявлятися опосередковано і через зміни нервових та ендокринних регуляцій (шок, стрес), при відхиленнях фізико-хімічного стану організму (ацидоз, алколоз), при порушеннях системного кровообігу (серцева недостатність), гіпоксії, гіпо- та гіпертермія, гіпо- та гіпоглікемія та ін.
  • характеру пошкоджень, викликаних певним патогенним фактором. Розглядають специфічні та неспецифічні ушкодження.

Виділяють два патогенетичні варіанти пошкодження клітин:

· 1. Насильницький.Розвивається у разі на початково здорову клітину фізичних, хімічних і біологічних чинників, інтенсивність яких перевищує звичайні обурювальні впливи, яких клітина адаптована. Найбільш чутливі до цього варіанту пошкодження функціонально малоактивні клітини, що мають малу потужність власних гомеостатичних механізмів.

· 2. Цитопатичний.Виникає внаслідок первинного порушення захисно-компенсаторних гомеостатичних механізмів клітини. У цьому випадку фактором, що запускає патогенетичні механізми пошкодження, є природні для цієї клітини стимули, що обурюють, які в цих умовах стають ушкоджуючими. До цитопатичного варіанта відносяться всі види ушкодження клітини, що виникає внаслідок відсутності будь-яких необхідних їй компонентів (гіпоксичне, нервово-трофічне, при голодуванні, гіповітамінозах, недостатності антиоксидантної системи, генетичних дефектах та ін.). До цитопатичного ушкодження найбільш чутливі ті клітини, реактивність, а отже, і функціональна активність яких у природних умовах дуже високі (нейрони, кардіоміоцити).

Основні причини ушкодження клітини

Залежно від походження виділяють такі види патогенних факторів:

Екзогенні (первинні) та ендогенні (первинні в результаті прямого, вторинні в результаті опосередкованого пошкодження клітин);

Інфекційні та неінфекційні

Перша подія, яка врешті-решт призводить до пошкодження клітини, - це взаємодія шкідливого агента з мішенями-молекулами (табл. 3-1). Так, мішенями для ультрафіолетових променів можуть бути ароматичні групи білків, ферментів та рецепторів або нуклеотиди в молекулах ДНК та РНК. Мішенню для окису вуглецю є різні гемсодержащие ферменти. Мішенню при дії гіпоксії виявляються мітохондрії, які перестають запасати енергію у формі АТФ і т.д.

Приклади ушкоджуючих агентів, що діють на клітину

Взаємодія шкідливого фактора з мішенню може призводити до пошкодження самої мішені, що спостерігається, наприклад, при дії ультрафіолетових променів на клітини. В інших випадках мета не ушкоджується чинним агентом, але тимчасово перестає функціонувати. Саме це призводить зрештою до пошкодження клітини в цілому. Наприклад, при дії ціаністого калію вимикається функція цитохромоксидази, яка в даному випадку є мішенню для отрути. Але фермент не пошкоджується: якщо видалити ціанід із довкілля, функція цитохромоксидази відновиться. Причиною загибелі клітини є подальше ушкодження клітинних структур, спричинене тривалим припиненням енергозабезпечення.

Таким чином, між моментом взаємодії ушкоджуючого агента з мішенню та процесом пошкодження певних клітинних структур може статися цілий ланцюг послідовних подій.

Важливо, що чинником ушкодження може бути як недолік (абсолютний, відносний), і надлишок (абсолютний, відносний) речовин, необхідні життєдіяльності клітин і міжклітинних структур, і навіть поява у організмі речовин, які у нормі.