Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Этот файл взят из коллекции Medinfo http://www.doktor.ru/medinfo http://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 рефераты на заказ - e-mail: medinfo@mail.admiral.ru
В Medinfo для вас самая большая русская коллекция медицинских рефератов, историй болезни, литературы, обучающих программ, тестов.
Заходите на http://www.doktor.ru - Русский медицинский сервер для всех!
2Лекция
2"Повреждение клетки"
Составил: ст.препод.,
к.м.н. А.Р.Антонов
Учебные вопросы
Вводное слово
1. Понятие о повреждении клетки:
а) характеристика
б) виды и особенности
в) причины
г) значение митоза в повреждении клетки.
2. Общие механизмы повреждения клетки:
а) специфические и неспецифические компоненты п 2о 0в-
реждения;
б) нарушение структуры и функции отдельных органелл.
3. Механизмы защиты и адаптации клетки к повреждению.
4. Заключение.
2В В Е Д Е Н И Е
Живая клетка - это тот универсальный уровень биосистем, на котором все разнообразие функций, присущих организмам любой сложности, проявляется в минимальном количестве связей и отклонений. Клетка как целостная система осуществляет свою деятельность в среде,обеспечивающей ее существование и функционирование, перестраивая, организовывая свои элементы - субклеточные единицы различного уровня - в зависимости от характеристик среды. Важно подчеркнуть, что функции субклеточных органелл не строго детерминированы,поэтому они могут участвовать в различных внутриклеточных процессах. Главной функцией клетки является осуществление обмена со средой веществом, энергией и информацией, что подчинено в конечном счете задаче сохранения клетки как целого при изменении условий существования.
От нарушения элементарных структур клетки и их функций к патологии клетки как элементарной саморегулирующейся живой системе и к патологии клеточных образований, объединенных конечной функцией - таков путь познания структурной основы патологии человека.
_ПОНЯТИЕ О ПОВРЕЖДЕНИИ КЛЕТКИ
Проблема повреждения клеток и организма в целом занимает важное место в современной общей патологии. Сам термин "повреждение" встречается уже в древнегреческих и древнеримской медицине, хотя до сих пор единой интерпретации этого понятия нет.
В наиболее общем смысле, _повреждение организма . на любом уровне (молекулярном, клеточном, органном) представляет собой такое изменение его структуры и функции, которое не способствует, а мешает жизни и существованию организма в окружающей среде. Авцин А.П. и Шахламов В.А. (1979) определяют повреждение как нарушение структурной и функциональной организации живой системы, вызванное различными причинами.
С точки зрения развития процессов в самой общей форме - это нарушение клеточного обмена веществ, появление дистрофии, паранекроза, некробиоза и, наконец, некроза, если клетка погибает.
Некоторые физиологи и патологи ставят вопрос о "физиологическом повреждении" при процессах естественного распада и регенерации клеток, которые обусловлены, например, возрастными изменениями в организме, либо длительным бездействием клеток, что приводит к их атрофии. Изучение проблемы повреждения клетки тесно связано с выяснением взаимоотношений структурных и функциональных изменений, которые встречаются, как правило, в трех вариантах:
1) морфологические изменения тканей по своему характеру и степени выраженности вполне соответствуют функциональным нарушениям;
2) структурные изменения значительно более выражены, чем функциональные;
3) структурные изменения незначительны по сравнению с тяжелыми функциональными расстройствами.
В этих вариантах нет кажущегося противоречия с принципом единства структуры и функции, напротив, выявляется полная его справедливость, о чем мы поговорим позднее.
Причиной повреждения клетки может стать фактор как экзо-, так и эндогенной природы. С классификацией этиологических факторов вы уже знакомы, поэтому повторятся не буду.
Следует отметить, что повреждения бывают _обратимые . и _необратимые .. Например, обратимым повреждением лизосом в клетках эпителия кишечника является их разрушение под влиянием эндотоксинов микробов кишечной группы. После прекращения интоксикации лизосомы в цитоплазме поврежденной клетки восстанавливаются. В случае сильной или длительной интоксикации и гибели клеток, говорить о восстановлении лизосом, конечно, не приходится. Необратимые повреждения клеток может вызвать, к примеру, любая вирусная инфекция.
Повреждение клетки может быть _острым . и _хроническим ..
Функциональные проявления острого повреждения клетки делятся на преддепрессионную гиперактивность, парциальный некроз и тотальное повреждение. Эти проявления составляют сущность острого повреждения клетки в зависимости от ее строения, исходного функционального состояния, вида этиологического фактора и механизма его действия.
_Преддепрессионная гиперактивность . возникает вследствие обратимого повреждения клетки умеренными действиями патогенных факторов. В результате этого в мембране клетки происходит неспецифическое возбуждение аденилатциклазной системы и активация образования вторичных мессенджеров (посредников) и усиление деятельности органелл, в первую очередь митохондрий. Это приводит к усилению окисления субстратов и синтеза АТФ. Одновременно с этим мобилизуются все энергозависимые процессы, направленные на повышение резистентности клетки к патологическому фактору. В результате, если воздействие этого фактора ограничено, может произойти"выздоровление" клетки с последующим восстановлением первоначальной структуры и функции. По Меерсону, после этого в генетическом аппарате клетки образуется так называемый "системный структурный след", запоминающий происшедшее воздействие и в дальнейшем при повторном воздействии этого же фактора облегчающий клетке адаптацию. Обратите на этот феномен особое внимание, поскольку он крайне важен для понимания многих адаптационных процессов в любых органах и тканях.
В случае _ парциального некроза . поврежденная часть клетки отделяется от функционирующей части вновь образующиейся компенсаторной "демаркационной" мембраной и уничтожается фагоцитами. После этого структура и функция клетки восстанавливается за счет гиперплазии субклеточных единиц.
Если же повреждающий фактор имеет выраженную интенсивность и время действия, то происходит _тотальное повреждение клетки, что приводит к депрессии функции митохондрий, снижению синтеза макроэргов, нарушению энергозависимого клеточного транспорта. Нарастает угроза дисфункции клетки, которая реализуется в случае массивной деструкции лизосом, выхода гидролитических ферментов в цитоплазму и структурной дезорганизации органелл и мембран. Эта фаза острого повреждения клетки, когда еще сохраняется небольшой градиент концентрации электролитов между цитоплазмой и внеклеточной средой, называется "агонией" клетки. Исчезновение мембранного потенциала в результате выравнивания концентраций Na+ и К+ по обе стороны мембраны характеризует смерть клетки. При этом резкое увеличение проницаемости клеточных мембран приводит к доступу в клетку из окружающей среды ферментов, которые продолжают разрушение всех ее структурных элементов.
Особенности реакции клетки на повреждающий фактор зависят как от его характеристики, так и от типа клетки по ее способности к делению, обеспечивающей возможность рекомпенсации. В настоящее время принято считать, что в организме имеются _три категории . специализированных клеток по их способности к делению.
_Клетки I категории . к моменту рождения в первый период жизни достигают высокоспециализированного состояния структур за счет минимизации функций. В организме отсутствует источник возобновления этих клеток в случае их дисфункции. К таким клеткам относятся нейроны. Клетки I категории способны к внутриклеточной регенерации, в результате которой восстанавливается утраченные части клеток, если сохранены ядерный аппарат и трофическое обеспечение.
_Клетки II категории . - высокоспециализированные клетки, выполняющие какие-либо определенные функции и затем либо "изнашивающиеся", либо слущивающиеся с различных поверхностей, причем иногда очень быстро. Подобно клеткам I категории, они не способны размножаться, однако в организме имеется механизм для их непрерывного воспроизводства. Такие клеточные популяции называются обновляющимися, а состояние, в котором они находятся - стационарным. К ним, например, относятся клетки, выстилающие большую часть кишечника.
_Клетки III категории . отличаются большой продолжительностью жизни, их деление после полного завершения специализации в нормальных условиях онтогенеза происходит редко, но способность к этому процессу у них сохраняется. При стимуляции, возникающей, например, после травмы, они начинают интенсивно делиться, в результате чего воспроизводятся соответствующие специализированные клетки. Примером таких клеток служит гепатоцит или гормонально активная клетка.
Процессы клеточного деления (митоза) могут нарушаться при различных воздействиях: УФО, ИО, высокая температура, митотические яды, канцерогены и т.п. Как вы помните, с помощью митоза осуществляется передача наследственных свойств клетки. В процессе митотического деления выделяют 4 фазы: профазу, метафазу, анафазу и телофазу.
При патологии митоза может страдать любое из его звеньев. Руководствуясь этим, были предприняты попытки создать классификацию патологии митоза.
Наибольшую известность получила классификация, предложенная в 1972 году И.А.Аловым:
_I тип .. Повреждение хромосом: задержка клеток в профазе; нарушение спирализации и деспирализации хромосом; образование мостов между хромосомами в анафазе; раннее разъединение сестринских хроматид; повреждение кинетохора.
_II тип .. Повреждение митотического аппарата: задержка развития митоза в метафазе; рассредоточение хромосом в метафазе;полая метафаза; многополюсные митозы; асимметричные митозы;моноцентрические митозы; К-митозы.
_III тип .. Нарушение цитотомии: преждевременная цитотомия, задержка цитотомии; отсутствие цитотомии.
Можно считать установленным, что задержка вступления клеток в митоз возникает в основном в связи с нарушением их метаболизма, в частности синтеза нуклеиновых кислот и белков, а нарушение хромосом при репродукции клетки, обнаруживаемое в условиях патологии - вследствие разрыва цепей ДНК и расстройства репродукции ДНК хромосом.
_ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК
На уровне клетки повреждающие факторы "включают" несколько патогенетических звеньев:
I. 2 нарушение энергетического обеспечения процессов, 2протекающих в клетке:
1. Снижение интенсивности и(или) эффективности процессов ресинтеза АТФ.
2. Нарушение транспорта энергии АТФ.
3. Нарушение использования энергии АТФ.
II. 2 повреждение мембранного аппарата и ферментных сис2тем клетки;
III. 2 дисбаланс ионов и жидкости в клетке;
IV. 2 нарушение генетической программы клетки и(или) ме2ханизмов ее реализации:
А. Нарушение генетической программы:
1.Изменение биохимической структуры генов.
2.Дерепрессия патогенных генов.
3.Репрессия "жизненно важных" генов.
4.Внедрение в геном фрагмента чужеродной ДНК с пато-
генными свойствами.
Б. Нарушение реализации генетической программы:
1.Расстройство митоза.
2.Нарушение мейоза.
V. 2 расстройство внутриклеточных механизмов регуляции 2функции клеток:
1. Нарушение рецепции регуляторных воздействий.
2. Нарушение образования вторичных посредников.
3. Нарушение фосфорилирования протеинкиназ.
Повреждение клеток может быть специфическим и неспецифическим. По существу, каждое повреждение вызывается нарушением структуры и функции клеток тем или иным болезнетворным началом. Поэтому специфическое проявление повреждения на любом уровне прямо или косвенно связано с особенностями действия этиологического фактора, вызывающего данное повреждение.
Специфические формы повреждения можно усмотреть при анализе любого его вида. Например, при механической травме - это нарушение целостности структуры ткани,при иммунном гемолизе - изменение свойств мембраны эритроцитов под влиянием гемолизина и комплемента, радиационное повреждение - образование свободных радикалов с последующим нарушением окислительных процессов. Подобных примеров можно привести очень много.
Специфическим повреждениям клеток сопутствуют или следуют за ними и общие неспецифические проявления повреждения, на которых мы остановимся более подробно.
_Первым и наиболее общим неспецифическим выражением пов_реждения клетки ., вызванного любым агентом,является нарушение неравновесного состояния клетки и среды, что является общей характеристикой всего живого, независимо от уровня его организации. Организм обладает массой приспособлений, питаемых энергией пищевых веществ, с помощью которых он поддерживает состояние, препятствующее уравновешиванию диффузионных, осмотических, тепловых, электрических процессов с окружающей средой. Полное прекращение жизни - смерть характеризуется, как известно, постепенным прекращением неравновесного состояния и переходом его в состояние полного равновесия с окружающей средой.
С энергетической точки зрения, повреждение как нарушение неравновесного состояния живой системы сопровождается высвобождения дополнительной энергии в виде тепловой, электрической (потенциал повреждения), химической (снижение редокс-потенциала) и так называемой структурной энергии клеток и тканей.
Структурная энергия освобождается при _денатурации структур цитоплазмы и клеточных органоидов. Денатурация - повреждение молекул белка, имеет много показателей, такие, как величина энтропии, степень упорядоченности молекул.
Этот процесс в химическом смысле сопровождается сглаживанием, исчезновением третичной и четвертичной структур белка, расплавлением полипептидных цепей, изменением активности сульфгидрильных групп и т.д.
Повреждение клеток выражается еще и _нарушением структу_ры и функции мембран .. Вообще способность формировать мембраны является решающей в образовании клетки и ее субклеточных органелл. Любое нарушение сопровождается изменением проницаемости клеточных мембран и состояния цитоплазмы поврежденной клетки. Повреждение клеточных мембран, согласно модели Сингера, может быть обусловлено деструкцией их липидных или белковых (ферментных) компонентов.
Повреждение липидных компонентов клеточных и субклеточных мембран возникает несколькими путями. Важнейшими из них являются перекисное окисление липидов (ПОЛ), активация мембранных фосфолипаз, осмотическое растяжение пептидной основы мембран, повреждающееся воздействие иммунных комплексов.
Суммарным выражением патологии клеточной мембраны может служить нарушение ее основных функций:
1) мембранного транспорта;
2) изменение проницаемости мембраны;
3) изменение коммуникации клеток и их "узнавания";
4) изменение подвижности мембран и формы клеток;
5) изменение синтеза и обмена мембран.
_Мембранный транспорт . предполагает перенос ионов и других субстратов против градиента концентрации. При этом нарушается функция клеточных насосов и ингибируются процессы регуляции обмена веществ между клеткой и окружающей ее средой. Молекулярный механизм работы клеточных насосов до конца не расшифрован и в настоящее время. Энергетической основой их работы являются процессы фосфорилирования и дефосфорилирования ферментов - аденозинфосфатаз за счет энергии АТФ. Эти ферменты "вмонтированы" в белковую часть клеточных мембран. Там же работают ионные каналы, через которые проходят в клетку и из клетки ионы, вода и другие вещества (например, аминокислоты). В зависимости от вида проходящих по каналу ионов различают Na-K-АТФазу, Ca-Mg-АТФазу, Н-АТФазу. Особое значение имеет работа Na-K-насоса, результатом которой является превышение концентрации ионов К+ внутри клетки приблизительно в 20-30 раз по сравнению с внеклеточной. Соответственно этому, концентрация ионов Na+ внутри клетки приблизительно в 10 раз меньше, чем снаружи.
Повреждение Na-K-насоса вызывает освобождение ионов К из клетки и накопление в ней ионов Na, что характерно для гипоксических состояний, токсических повреждений клетки (яд кобры, каракурта), инфекционных поражений, аллергии, снижения температуры внешней среды. С транспортом ионов Na и К тесно связан транспорт ионов Са. Интегральное выражение этих нарушений хорошо иллюстрируется на примере гипоксии миокарда, которая прежде всего проявляется патологией митохондрий.
Следует отметить, что повреждение мембран митохондрий являлется ключом клеточного повреждения. В его прогрессировании большая роль принадлежит нарушению контроля уровня кальция в цитоплазме. Ишемическое повреждение митохондрий приводит к нарушению функции Na-К-АТФазного насоса, постепенному накоплению в клетке Na и потере ею калия, что в совокупности ведет к вытеснению Са из митохондрий. В результате повышается уровень ионизированного кальция в цитоплазме и увеличивается его связь с кальмодулином, что, в свою очередь, приводит к расхождению клеточных стыков, активации фосфолипаз. Эндоплазматическая сеть накапливает воду и ионы, следствием чего является развитие гидропической дистрофии. Усиление гликолиза сопровождается истощением гликогена, накоплением лактата и снижением рН. Таким образом, накопление Са в клетке можно считать универсальным механизмом клеточной деструкции.
Кроме того, хорошо известно участие Са в освобождении медиаторов аллергии из тучных клеток. По современным данным, их аллергическая травма сопровождается разжижением мембраны, разрыхлением и увеличением проводимости кальциевых каналов. Са, проникая в большом количестве внутрь клетки, способствует освобождению гистамина и других медиаторов из гранул.
_Проницаемость мембран . - качество мембраны, позволяющее поддерживать обмен клетки со средой и осуществлять контроль "перекрытых каналов", связанный с метаболизмом энергии и конформацией белка. Проницаемость мембраны позволяет поддерживать не только постоянство электролитного состава клетки - ионный гомеостаз, но и ионный гетерогенитет, т.е. вполне определенные, резко выраженные различия ионного состава внутриклеточной м внешней среды. Donnan (1911) предложил уравнение равновесия концентрации анионов и катионов по обе стороны полунепроницаемой мембраны, согласно которому произведения концентрации противоположно заряженных ионов по обе стороны мембраны равны между собой.
В качестве примера изменения проницаемости для ионов мембраны эритроцитов при иммунной травме следует указать на специфический гемолиз. Процесс гемолиза начинается с увеличения проницаемости мембраны эритроцитов для ионов К, Na, Ca. Нарушается функция Na-К-насоса, из эритроцитов выходит К, а входит Na. Увеличивается проницаемость мембран для молекул глюкозы, аминокислот и ряда других метаболитов. Тормозится обмен Cl- и HCO3- (феномен Гамбургера) и Cl- и SO4-за счет фиксации на эритроците гемолизина и комплемента.
_Коммуникация клеток и их "узнавание" ..
Клеточное "общение" и "узнавание" подразумевают прежде всего различия во внешних поверхностях плазматических мембран и мембран внутриклеточных органелл. В этом отношении особый интерес представляет гликокаликс мембраны с поверхностными антигенами-маркерами определенного типа клеток.
При различных патологических процессах (воспаление, регенерация, опухолевый рост) поверхностные антигены могут изменяться, причем различия могут касаться как типа антигена, так и его доступности со стороны внеклеточного пространства. Например, изменения гликолипидов мембраны делают ее более доступной воздействию антител. Известно также, что изменения с поверхностью мембраны протеиназ могут влиять на прочность связей мембранных компонентов с цитоскелетом и тем самым на подвижность клеток.
Коммуникабельность клеток определяется и состоянием клеточных стыков, которые могут повреждаться при различных патологических состояниях и болезнях.
Межклеточное взаимодействие и кооперация клеток связаны с клеточной рецепцией и медиацией, нарушение которой ведет к разнообразной патологии клеток.
_Подвижность мембран и форма клеток .. Различают два типа изменений; выпячивание мембраны наружу - экзотропия, и выпячивание мембраны внутрь цитоплазмы - эзотропия. Изменения формы клеток связаны не только с этими двумя типами изменений, нередко речь идет об упрощении клеточной поверхности, т.е. потере специфических образований, без которых невозможно нормальное функционирование клетки (например, потеря микроворсинок энтероцитами).
_Синтез мембран . может усиливаться либо снижаться, также как и обмен мембран при некоторых заболеваниях.
Следующим неспецифическим проявлением повреждения клетки можно считать _ потенциал повреждения . (или так называемый мембранный потенциал), который представляет собой разность потенциалов между неповрежденной и поврежденной ее поверхностями. Поврежденная ткань (или клетка) становится электроотрицательной по отношению к своим неповрежденным участкам. Разность потенциалов обусловлена уменьшением количества ионов К на поврежденной поверхности. Мембранный потенциал клеток печени крысы при гипоксии снижается с -60 до -80 mВ.
Одним из важнейших неспецифических выражений повреждения тканей и клеток является _ нарушение обмена воды . в тканях и клетках. Оно заключается в том, что в поврежденной клетке вода освобождается из цитоплазмы и выходит в окружающюю среду. Соответственно увеличивается содержание экстрацеллюлярной воды и возникает травматический отек. Примером может служить отек мозга и т.д. Чем сильнее повреждение, тем больше поврежденная ткань отдает воды в межклеточную жидкость, кровь и лимфу. Например, при переломе бедра из поврежденных тканей за 5 суток переходит в кровь и лимфу до 8 л воды.
_Изменение электропроводности . как показатель повреждения клеток и тканей выражает прежде всего изменение емкостных свойств не только поверхностных цитоплазматических, но и внутренних мембран эндоплазматической сети и клеточных органоидов, которые выполняют роль конденсаторов, а содержимое клеток - роль раствора, содержащего коллоиды и кристаллоиды. Как известно, клетки обладают не только омическим, но и емкостным сопротивлением, суммарная величина которых называется _импеданс .. Применение этого показателя в качестве диагностического метода разрабатывается на кафедре физики нашего института.
Распространение повреждения вглубь клетки травмирует ее органоиды и нарушает активность связанных с ними _ ферментных _систем .. В митохондриях поврежденной клетки происходят различные нарушения активности окислительных ферментов (цитохромоксидазы и др.). Вследствие этого интенсивность клеточного дыхания снижается, активируются внутриклеточные протеазы, что приводит к накоплению кислых продуктов протеолиза и снижению рН клеточной среды. Эти процессы лежат в основе _ауто_лиза . поврежденных клеток.
_Уменьшение окислительного фосфорилирования ., оценивающееся отношением убыли неорганического Р к количеству поглощаемого кислорода, так же может служить признаком повреждения клетки.
Заслуживает внимания и изменение _ редокс-потенциала . тканей при различных повреждениях. Простота метода его определения и быстрота получения ответа позволяют использовать этот метод для выявления повреждения тканей при их консервации и пересадке.
Любое повреждение тканей сопровождается _ ацидозом . клеток (рН падает до 6 и ниже). Ацидоз - один из наиболее важных и легко измеряемых показателей повреждения клетки. Различают _ацидоз первичный . - вследствие активации протеолиза, гликогенолиза и гликолиза в поврежденной клетке (большое значение при этом имеет повреждение лизосом); и _ ацидоз . вторичный - возникающий в воспаленной ткани значительно познее (через несколько часов после повреждения). Первичный ацидоз возникает независимо от вида повреждающего агента. При повреждении клеток меняются их _ сорбционные . свойства, что проявляется в усилении интенсивности окрашивания клеток различными красителями. По этому показателю можно судить в обратимости повреждения - если клетки восстанавливают первоначальные сорбционные свойства.
Нельзя не сказать о том, что при повреждении клеток существенно меняются структурно-функциональные характеристики органелл. Более подробно мы остановимся на некоторых из них.
Изменения _ эндоплазматической сети . могут быть представлены гиперплазией и атрофией, дезагрегацией рибосом и полисом, разрывом трубок и пузырьков ЭПР (рис.1). Известно, что важнейшей функцией ЭПР является обезвреживание различных токсических веществ. Катализаторами таких процессов являются монооксигеназы или оксигеназы со смешанной функцией (ОСФ), конечной оксигеназной этой цепочки является цитохром Р-450. Следует помнить, что далеко не всегда эта система может обезвредить поступающие вещества, напротив, возможно образование реакционноспособных оксигенированных продуктов, которые, взаимодействуя с нуклеиновыми кислотами и белками клетки, ведут к ее повреждению.
Выделяют два основных пути повреждения клетки от воздействия системы ОСФ-цитохром Р-450:
1) Образование активированных продуктов, вызывающих разрушение жизненноважных клеточных компонентов (ДНК, РНК, белков, кофакторов), что приводит к острому или хроническому токсическому повреждению клетки.
2) Генерация супероксидных радикалов кислорода и перекиси водорода, индуцирующих ПОЛ.
Исследования последних лет показали, что именно интенсификация процессов ПОЛ является одним из главных факторов повреждения мембран и ферментов клеток. Ведущее значение при этом имеют следующие процессы: 1) изменение физико-химических свойств липидов мембран, уменьшение содержания в них фосфолипидов, холестерина и жирных кислот. Это обусловливает нарушение конформации их липопротеидных комплексов и связанное с этим снижение активности белков и ферментных систем, обеспечивающих рецепцию гуморальных воздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, структурную целостность мембран; 2) изменение физико-химических свойств белковых мицелл, выполняющих структурную и ферментную функции в клетке; 3) образование структурных дефектов в мембране - т.н. простейших каналов (кластеров) вследствие внедрения в них продуктов ПОЛ. Увеличение образования продуктов ПОЛ и параллельно с этим кластеров может привести к фрагментации мембран (этот процесс получил название детергентного действия продуктов ПОЛ) и к гибели клетки.
Важно отметить, что в клетке существуют _ защитные систе_мы ., которые могут ингибировать эти повреждения (восстановленный глютатион, превращение эпоксидов в транс-дигидродиолы, естественные структурные антиоксиданты - vit. Е и холестерин).
Таким образом, повреждение клетки в этом случае реализуется лишь после истощения систем. О повреждении _ митохонд_рий . мы уже говорили, поэтому кратко суммируем ранее сказанное. Морфологически это проявляется набуханием митохондрий, изменением их размеров (рис.2), структуры и числа крист, а функционально - в нарушении транспорта Са и выработки энергии.
Весьма значительную роль в повреждении клетки отводят лизосомам - "органам" внутриклеточного пищеварения, которые известны еще и как "убийцы" клетки. Физиологическая патологическая активность лизосом зависит в основном от двух факторов: состояния (стабилизации) мембран лизосом и активности их ферментов. Дестабилизации лизосомальных мембран способствуют микотоксины и эндотоксины бактерий, канцерогены, фосфолипазы, активаторы ПОЛ, гипоксия, голодание, нарушение КЩР, эндокринопатии, шок, травмы. Эти факторы объединяются под названием лабилизаторов мембран. Антагонистами их являются стабилизаторы (противовоспалительные гормоны, хлороксин, холестерол и др.).
В патологических условиях возникают конкурентные взаимоотношения между лабилизаторами и стабилизаторами лизосомных мембран, если они в пользу первых, проницаемость мембран становится достаточной для выхода гидролаз в цитоплазму. В этом случае часть клетки или вся клетка гибнет (рис.3).
Нарушение функции лизосом может носить наследственный характер (т.н. лизосомные болезни), что проявляется дефектом (отсутствием) одного или нескольких лизосомных ферментов, что ведет к накоплению в клетке веществ, которые в норме метаболизируются этим ферментом. Примерами таких болезней являются гликогенозы, гепатозы и т.д. Синонимами их служат "болезни накопления" или тезаурисмозы.
_Механизмы защиты
_и адаптации клеток к повреждению ..
Наряду с ранее описанными механизмами повреждения, в клетке существуют и параллельно протекают защитные и адаптивные процессы, без которых полноценное функционирование клеток просто невозможно.
В основе этих процессов лежат такие основополагающие свойства клеток как биосистем:
1) отграниченность от среды за счет биологического барьера - мембраны, позволяющей осуществлять обмен со средой без нарушения целостности системы;
2) открытость системы, заключающаяся в возможности обмена со средой веществом, энергией и информацией, что позволяет поддерживать функциональный гомеостаз;
3) избирательность обмена со средой;
4) способность в процессе обмена создавать функциональные резервы вещества и энергии, необходимой для экстремальных ситуаций;
5) способность изменять свою структуру в зависимости от требований среды.
Весь комплекс адаптивных реакций условно можно разделить на две группы: внутриклеточные и межклеточные.
2Внутриклеточные механизмы адаптации клеток:
1. Компенсация нарушений энергетического обеспечения клеток.
2. Защита мембран и ферментов клеток.
3. Уменьшение степени или устранение дисбаланса ионов и жидкости в клетках.
4. Устранение нарушений генетической программы клеток.
5. Компенсация расстройств механизмов регуляции внутриклеточных процессов.
6. Снижение функциональной активности клеток.
7. Регенерация.
8. Гипертрофия.
9. Гиперплазия.
В процессе эволюции по мере усложнения своей организации клетки приобрели способность противостоять патогенным воздействиям извне. Решающую роль для такого саморегулирования играет принцип перемещающейся активности функциональных структур. Этот принцип заключается в том, что в нормальных условиях функциональные элементы системы "задействованы" не полностью: из общего числа структур, выполняющих одинаковую функцию активно действуют только часть их, обеспечивающая физическую нагрузку. При увеличении нагрузки повышается число функционирующих структур, при уменьшении снижается. Этот принцип распространяется на все уровни системы: от молекулярного до организменного. Таким образом, на уровне тканей имеются резервные клетки, а на уровне клетки - резервные органеллы и молекулы, которые в нормальных условиях в каждый данный момент могут быть включены в функцию.
Поскольку естественная жизнь клетки конечна, то необходима их замена, т.е. восстановление либо числа клеток, либо их функции.
Замена изнасившихся структур новыми происходит спокойно и ритмично в течении всей жизни человека и носит название _физиологической регенерации .. При болезнях она может протекать бурно, неравномерно, импульсивно, обеспечивая восстановление того или иного объема погибшей ткани, поэтому она называется _ репаративной .. Различают _ полную репаративную реге_нерацию . (restitutio ad integrum) и _ неполную . (substitutio). первая подразумевает восстановление исходной архитектоники тканей после повреждения. Неполная регенерация наблюдается в случае обширных некрозов тканей, сопровождающихся разрушением их соеденительнотканного скелета. При этом место повреждения заживает рубцом, а регенерация развертывается в оставшейся части органа. При всем полиморфизме репаративной регенераторной реакции высших животных и человека в основе каждого из ее проявлений всегда лежит один и тот же элементарный процесс - _ воспроизведение субклеточных структур и их _составных частей .. Именно это звено регенераторной реакции представляет собой тот универсальный кирпичик, различные комбинации которого составляют структурную основу компенсаторных процессов, по-разному называемых, но имеющих одну сущность и направление - обеспечение постоянства внутренней среды организма и динамического равновесия с внешней средой.
По сути своей, регенерация отражает собой главный процесс, лежащий в основе всего разнообразия структурных функциональных изменений клеток - непрерывный распад и синтез веществ. При нарушении равновесия между темпом разрушения структур и их регенерации в пользу первого, развивается _дистрофия . (т.е. нарушение регенерации на молекулярном и ультраструктурном уровне).
Универсальными процессами адаптивного характера являются _ гипертрофия и гиперплазия клеток и тканей ., происходящая по принципу минимизации, т.е. "всегда имеет место гиперплазия не "индифферентных", неспецифических структур, а строго ориентированных на нейтрализацию специфического патогенного фактора, который индуцировал гиперплазию в каждом конкретном случае".
В качестве примера динамики адаптивно-компенсаторных реакций можно привести воспаление - один из типических патологических процессов. Для клеточных структур приобладающюю роль здесь играют компенсаторные реакции ткани, а для ткани - адаптация, протекающая в три этапа: 1) образование барьера, разделяющего пораженный участок ткани от нормального; 2) изменение обмена в очаге поражения, обеспечивающее элиминацию инородных и некротических масс и подготавливающее материальные и энергетические ресурсы для репаративной регенерации; 3) пролиферация клеток, обусловливающая восстановление нарушенных структур и функций.
Надо помнить, что слишком сильная компенсаторная реакция, не соответствующая вызвавшей ее причине, сама может явиться _ причиной патологии ., более ярко выраженной, чем повод к ее возникновению. Примером может служить генерализация воспалительного процесса.
Исходя из ранее сказанного, попытаемся ответить на вопрос, давно интересующий как теоретическую, так и прикладную медицину: можно ли целенаправленно повысить резистентность клеток, а, значит, и всего организма, к действию патогенных факторов?
В данном случае речь должна идти не срочной адаптации к какой-либо экстремальной ситуации, когда организм работает на грани срыва, используя имеющиеся системы защиты и компенсации, а о долговременной адаптации, в основе которой лежат структурные изменения, вызываемые в клетках в результате увеличения функций и действия гормонов и действия медиаторов. Схема, предложенная Ф.З.Меерсоном, включает две цепи явлений: во-первых, мобилизация функциональной системы, специфически ответственной за адаптацию к данному конкретному фактору, и, во-вторых, совершенно не специфическая стандартная активация стресс-реализующих систем. В дальнейшем в клетках функциональной системы, ответственной за адаптацию увеличенная физиологическая функция оказывается сопряженной с активацией генетического аппарата: возникает увеличение синтеза нуклеиновых кислот и белков, образующие ключевые структуры клеток. В итоге избирательного роста этих ключевых формируется, так называемый, "системный структурный след", который приводит к увеличению функциональной мощности систем, ответственных за адаптацию, что и делает возможным устойчивую долговременную адаптацию. В последнее время установлено, что изолированные органы и клеточные элементы - митохондрии, элементы СПР, взятые у адаптированных животных (к гипоксии), сами по себе обладают высокой устойчивостью к аноксии, токсическим повреждением, а также к аутолизу при длительном хранении. Это явление обозначено как "феномен адаптационной стабилизации структур" (ФАСС) и установлено, что в молекулярном механизме ФАСС важную роль играет увеличение экспрессии определенных генов и как следствие накопление в клетках специальных так называемых стресс-белков (белков теплового шока) с молекулярной массой 71-72 кДа, которые предотвращают денатурацию белков и защищают клетку от повреждения. Кроме того, эти белки повышают устойчивость клеточного аппарата биосинтеза белка повреждающим фактором. Можно сделать вывод, что эти белки принадлежат к клеточным системам репараций.
Отвечая на вопрос, поставленный ранее, можно ответить: да, повысить резистентность клеток к повреждению можно, используя даже не стрессовые, а физиотерапевтические воздействия, что и положено в основу нового направления в медицине: адаптационных.
_ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..
В завершение нашей лекции хочу сказать, что патология клетки понятие не однозначное, охватывающее различные стороны структурных функциональных нарушений как самой клетки, так и ее кооперативных связей с другими клетками.
Известный отечественный клиницист и физиолог К.М.Быков (1944) писал: "Современная физиология, накопив огромный материал о деятельности отдельных органов и тканей, все более приближается к разрешению двух центральных проблем: _ физиоло_гия клеток и физиология целого организма .". Вы, как будущие врачи, должны хорошо понимать, что любые клеточные или молекулярные изменения жестко корректируются в регуляторных системах организма и в огромном большенстве случаев блокируется его адаптационными реакциями.
В то же время частная патология клетки представлена не только достаточно стереотипными изменениями той или иной ультраструктуры в ответ на различные воздействия, но и изменениями ультраструктур клетки, специфичными на столько, что можно говорить о хромосомных болезнях и "болезнях рецепторов", лизосомных, перокисомных и др. болезнях клетки.
В основе всех типических патологических процессов лежит патология клетки как базиса морфогенеза общепатологических проявлений, как дистрофия, стаз, тромбоз, инфаркт, репарация, метаплазия, неоплазия и др..
Таким образом, патология клетки как интегративное понятие - необходимая база общей патологии, без которой не возможно понимание и, главное, адекватная коррекция нарушений на уровне целого организма.