Цей файл узятий з колекції 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 Пишемо реферати на замовлення - e-mail: medinfo@mail.admiral.ru
У Medinfo для вас найбільша російська колекція медичних рефератів, історій хвороби, літератури, навчальних програм, тестів.
Заходьте на http://www.doktor.ru - Російський медичний сервер для всіх!
2Лекція
2 "Пошкодження клітини"
Склав: ст.викл.,
к.м.н. А. Р. Антонов
Навчальні питання
Вступне слово
1. Поняття про пошкодження клітини:
а) характеристика
б) види і особливості
в) причини
г) значення мітозу в пошкодженні клітини.
2. Загальні механізми ушкодження клітини:
а) специфічні і неспецифічні компоненти п 2о 0в-
кодження;
б) порушення структури і функції окремих органел.
3. Механізми захисту та адаптації клітини до пошкодження.
4. Висновок.
2В У Є Д Є М І Е
Жива клітина - це той універсальний рівень біосистем, на якому все розмаїття функцій, притаманних організмам будь-якої складності, виявляється в мінімальній кількості зв'язків та відхилень. Клітка як цілісна система здійснює свою діяльність в середовищі, що забезпечує її існування і функціонування, перебудовуючи, організовуючи свої елементи - субклітинні одиниці різного рівня - залежно від характеристик середовища. Важливо підкреслити, що функції субклітинних органел не строго детерміновані, тому вони можуть брати участь у різних внутрішньоклітинних процесах. Головною функцією клітини є здійснення обміну з середовищем речовиною, енергією та інформацією, що підпорядковане в кінцевому рахунку завданню збереження клітини в цілому при зміні умов існування.
Від порушення елементарних структур клітини і їх функцій до патології клітини як елементарної саморегулюючої живої системи і до патології клітинних утворень, об'єднаних кінцевої функцією - такий шлях пізнання структурної основи патології людини.
_ПОНЯТІЕ Про УШКОДЖЕННІ КЛІТИНИ
Проблема пошкодження клітин і організму в цілому займає важливе місце в сучасній загальній патології. Сам термін "пошкодження" зустрічається вже в давньогрецьких і давньоримської медицини, хоча до цих пір єдиної інтерпретації цього поняття немає.
У найбільш загальному сенсі, _поврежденіе організму. на будь-якому рівні (молекулярному, клітинному, органному) представляє собою таку зміну його структури і функції, яке не сприяє, а заважає життя та існування організму в навколишньому середовищі. Авцін А.П. і Шахламов В.А. (1979) визначають ушкодження як порушення структурної і функціональної організації живої системи, викликане різними причинами.
З точки зору розвитку процесів в самій загальній формі - це порушення клітинного обміну речовин, поява дистрофії, паранекроза, некробіозу і, нарешті, некрозу, якщо клітина гине.
Деякі фізіологи і патологи ставлять питання про "фізіологічному пошкодженні" при процесах природного розпаду і регенерації клітин, які обумовлені, наприклад, віковими змінами в організмі, або тривалим бездіяльністю клітин, що призводить до їх атрофії. Вивчення проблеми пошкодження клітини тісно пов'язане із з'ясуванням взаємин структурних та функціональних змін, які зустрічаються, як правило, у трьох варіантах:
1) морфологічні зміни тканин за своїм характером і ступеня вираженості цілком відповідають функціональним порушенням;
2) структурні зміни значно більше виражені, ніж функціональні;
3) структурні зміни незначні в порівнянні з важкими функціональними розладами.
У цих варіантах немає уявного протиріччя з принципом єдності структури і функції, навпаки, виявляється повна його справедливість, про що ми поговоримо пізніше.
Причиною пошкодження клітини може стати фактор як екзо-, так і ендогенної природи. З класифікацією етіологічних факторів ви вже знайомі, тому повторяться не буду.
Слід зазначити, що пошкодження бувають _обратімие. і _необратімие .. Наприклад, оборотним пошкодженням лізосом у клітинах епітелію кишечнику є їх руйнування під впливом ендотоксинів мікробів кишкової групи. Після припинення інтоксикації лізосоми в цитоплазмі пошкодженої клітини відновлюються. У разі сильної або тривалої інтоксикації і загибелі клітин, говорити про відновлення лізосом, звичайно, не доводиться. Незворотні пошкодження клітин може викликати, наприклад, будь-яка вірусна інфекція.
Пошкодження клітини може бути _острим. і _хроніческім ..
Функціональні прояви гострого пошкодження клітини діляться на преддепрессіонную гіперактивність, парціальний некроз і тотальне ушкодження. Ці прояви становлять сутність гострого пошкодження клітини в залежності від її будови, вихідного функціонального стану, виду етіологічного фактора і механізму його дії.
_Преддепрессіонная Гіперактивність. виникає внаслідок оборотного пошкодження клітини помірними діями патогенних факторів. У результаті цього в мембрані клітини відбувається неспецифічне порушення аденілатціклазной системи та активація утворення вторинних месенджерів (посередників) і посилення діяльності органел, в першу чергу мітохондрій. Це призводить до посилення окислення субстратів та синтезу АТФ. Одночасно з цим мобілізуються всі енергозалежні процеси, спрямовані на підвищення резистентності клітини до патологічного фактору. У результаті, якщо вплив цього фактора обмежена, може статися "одужання" клітини з наступним відновленням початкової структури і функції. За Меерсона, після цього в генетичному апараті клітини утворюється так званий "системний структурний слід", що запам'ятовує те, що сталося вплив і надалі при повторному впливі цього ж фактора полегшує клітці адаптацію. Зверніть на цей феномен особливу увагу, оскільки він украй важливий для розуміння багатьох адаптаційних процесів у будь-яких органах і тканинах.
У разі _ парціального некрозу. пошкоджена частина клітини відокремлюється від функціонуючої частини знову образующе компенсаторної "демаркаційної" мембраною і знищується фагоцитами. Після цього структура і функція клітини відновлюється за рахунок гіперплазії субклітинних одиниць.
Якщо ж фактор, що ушкоджує має виражену інтенсивність і час дії, то відбувається _тотальное ушкодження клітини, що призводить до депресії функції мітохондрій, зниження синтезу макроергів, порушення енергозалежної клітинного транспорту. Наростає загроза дисфункції клітини, яка реалізується у разі масивної деструкції лізосом, виходу гідролітичних ферментів в цитоплазму і структурної дезорганізації органел і мембран. Ця фаза гострого пошкодження клітини, коли ще зберігається невеликий градієнт концентрації електролітів між цитоплазмою і позаклітинної середовищем, називається "агонією" клітини. Зникнення мембранного потенціалу в результаті вирівнювання концентрацій Na + і К + по обидві сторони мембрани характеризує смерть клітини. При цьому різке збільшення проникності клітинних мембран призводить до доступу в клітину з навколишнього середовища ферментів, які продовжують руйнування всіх її структурних елементів.
Особливості реакції клітини на фактор, що ушкоджує залежать як від його характеристики, так і від типу клітини за її здатністю до поділу, що забезпечує можливість рекомпенсації. В даний час прийнято вважати, що в організмі є _трі категорії. спеціалізованих клітин по їх здатності до поділу.
_Клеткі I категорії. до моменту народження в перший період життя досягають високоспеціалізованого стану структур за рахунок мінімізації функцій. В організмі відсутній джерело відновлення цих клітин у разі їх дисфункції. До таких клітин відносяться нейрони. Клітини I категорії здатні до внутрішньоклітинної регенерації, в результаті якої відновлюється втрачені частини клітин, якщо збережено ядерний апарат і трофічна забезпечення.
_Клеткі II категорії. - Високоспеціалізовані клітини, що виконують будь-які певні функції і потім або "зношуються", або слущивающихся з різних поверхонь, причому іноді дуже швидко. Подібно клітинам I категорії, вони не здатні розмножуватися, однак в організмі є механізм для їх безперервного відтворення. Такі клітинні популяції називаються оновлюються, а стан, в якому вони знаходяться - стаціонарним. До них, наприклад, відносяться клітини, що вистилають велику частину кишечнику.
_Клеткі III категорії. відрізняються великою тривалістю життя, їх розподіл після повного завершення спеціалізації в нормальних умовах онтогенезу відбувається рідко, але здатність до цього процесу у них зберігається. При стимуляції, що виникає, наприклад, після травми, вони починають інтенсивніше ділитися, в результаті чого відтворюються відповідні спеціалізовані клітини. Прикладом таких клітин служить гепатоцит або гормонально активна клітина.
Процеси клітинного ділення (мітозу) можуть порушуватися при різних впливах: УФО, ВО, висока температура, митотические отрути, канцерогени і т.п. Як ви пам'ятаєте, за допомогою мітозу здійснюється передача спадкових властивостей клітини. У процесі мітотичного поділу виділяють 4 фази: профазу, метафазі, анафазу і телофазу.
При патології мітозу може страждати будь-яке з його ланок. Керуючись цим, були зроблені спроби створити класифікацію патології мітозу.
Найбільшу популярність здобула класифікація, запропонована в 1972 році І. А. Аловим:
_I Тип .. Пошкодження хромосом: затримка клітин у профазі; порушення спіралізаціі і деспіралізаціі хромосом; освіта мостів між хромосомами в анафазі; раннє роз'єднання сестринських хроматид; пошкодження кінетохора.
_II Тип .. Пошкодження мітотичного апарату: затримка розвитку мітозу в метафазі; розосередження хромосом в метафазі; порожниста метафаза; багатополюсні мітози; асиметричні мітози; моноцентричні мітози; К-мітози.
_III Тип .. Порушення цитотомії: передчасна цитотомія, затримка цитотомії; відсутність цитотомії.
Можна вважати встановленим, що затримка вступу клітин у мітоз виникає в основному у зв'язку з порушенням їх метаболізму, зокрема синтезу нуклеїнових кислот і білків, а порушення хромосом при репродукції клітини, що виявляється в умовах патології - внаслідок розриву ланцюгів ДНК і розлади репродукції ДНК хромосом.
_ОБЩІЕ МЕХАНІЗМИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН
На рівні клітини фактори, що ушкоджують "включають" кілька патогенетичних ланок:
I. 2 порушення енергетичного забезпечення процесів, 2протекающіх в клітині:
1. Зниження інтенсивності і (або) ефективності процесів ресинтезу АТФ.
2. Порушення транспорту енергії АТФ.
3. Порушення використання енергії АТФ.
II. 2 ушкодження мембранного апарату і ферментних сіс2тем клітини;
III. 2 дисбаланс іонів і рідини в клітці;
IV. 2 порушення генетичної програми клітини і (або) ме2ханізмов її реалізації:
А. Порушення генетичної програми:
1.Зміна біохімічної структури генів.
2.Дерепрессія патогенних генів.
3.Репрессія "життєво важливих" генів.
4.Внедреніе в геном фрагмента чужорідної ДНК з пато-
генними властивостями.
Б. Порушення реалізації генетичної програми:
1.Расстройство мітозу.
2.Порушення мейозу.
V. 2 розлад внутрішньоклітинних механізмів регуляції 2функціі клітин:
1. Порушення рецепції регуляторних впливів.
2. Порушення утворення вторинних посередників.
3. Порушення фосфорилювання протеїнкінази.
Пошкодження клітин може бути специфічним і неспецифічним. По суті, кожне пошкодження викликається порушенням структури і функції клітин тим чи іншим хвороботворним початком. Тому специфічний прояв пошкодження на будь-якому рівні прямо або побічно пов'язане з особливостями дії етіологічного фактора, що викликає дане ушкодження.
Специфічні форми пошкодження можна угледіти при аналізі будь-якого його виду. Наприклад, при механічній травмі - це порушення цілісності структури тканини, при імунному гемолізі - зміна властивостей мембрани еритроцитів під впливом гемолизина і комплементу, радіаційне пошкодження - утворення вільних радикалів з наступним порушенням окислювальних процесів. Подібних прикладів можна навести дуже багато.
Специфічним пошкоджень клітин супроводжують або слідують за ними і загальні неспецифічні прояви ушкодження, на яких ми зупинимося більш докладно.
_Первим І найбільш загальним неспецифічним виразом пов_режденія клітини., Викликаного будь-яким агентом, є порушення нерівноважного стану клітини і середовища, що є загальною характеристикою всього живого, незалежно від рівня його організації. Організм має масу пристосувань, що живляться енергією харчових речовин, за допомогою яких він підтримує стан, що перешкоджає врівноважування дифузійних, осмотичних, теплових, електричних процесів з навколишнім середовищем. Повне припинення життя - смерть характеризується, як відомо, поступовим припиненням нерівноважного стану і переходом його в стан повного рівноваги з навколишнім середовищем.
З енергетичної точки зору, ушкодження як порушення нерівноважного стану живої системи супроводжується вивільнення додаткової енергії у вигляді теплової, електричної (потенціал ушкодження), хімічної (зниження редокс-потенціалу) і так званої структурної енергії клітин і тканин.
Структурна енергія вивільняється при _денатураціі структур цитоплазми і клітинних органоїдів. Денатурація - пошкодження молекул білка, має багато показників, такі, як величина ентропії, ступінь впорядкованості молекул.
Цей процес у хімічному сенсі супроводжується згладжуванням, зникненням третинної і четвертинної структур білка, розплавленням поліпептидних ланцюгів, зміною активності сульфгідрильних груп і т.д.
Пошкодження клітин виражається ще й _нарушеніем структу_ри і функції мембран .. Взагалі здатність формувати мембрани є вирішальною в освіті клітини та її субклітинних органел. Будь-яке порушення супроводжується зміною проникності клітинних мембран і стану цитоплазми пошкодженої клітини. Пошкодження клітинних мембран, відповідно до моделі Сінгера, може бути обумовлено деструкцією їх ліпідних або білкових (ферментних) компонентів.
Пошкодження ліпідних компонентів клітинних і субклітинних мембран виникає кількома шляхами. Найважливішими з них є перекисне окислення ліпідів (ПОЛ), активація мембранних фосфоліпаз, осмотичний розтягнення пептидного основи мембран, шкідливу дію імунних комплексів.
Сумарним виразом патології клітинної мембрани може служити порушення її основних функцій:
1) мембранного транспорту;
2) зміна проникності мембрани;
3) зміна комунікації клітин та їх "впізнавання";
4) зміна рухливості мембран і форми клітин;
5) зміна синтезу і обміну мембран.
_Мембранний Транспорт. припускає перенесення іонів та інших субстратів проти градієнта концентрації. При цьому порушується функція клітинних насосів і ингибируются процеси регуляції обміну речовин між клітиною і навколишнім середовищем. Молекулярний механізм роботи клітинних насосів до кінця не розшифрований і в даний час. Енергетичною основою їх роботи є процеси фосфорилювання і дефосфорилювання ферментів - аденозінфосфатаз за рахунок енергії АТФ. Ці ферменти "вмонтовані" в білкову частину клітинних мембран. Там же працюють іонні канали, через які проходять в клітину і з клітини іони, вода та інші речовини (наприклад, амінокислоти). Залежно від виду проходять по каналу іонів розрізняють Na-K-АТФази, Ca-Mg-АТФази, Н-АТФази. Особливе значення має робота Na-K-насоса, результатом якої є перевищення концентрації іонів К + всередині клітини приблизно в 20-30 разів у порівнянні з позаклітинної. Відповідно до цього, концентрація іонів Na + всередині клітини приблизно в 10 разів менше, ніж зовні.
Пошкодження Na-K-насоса викликає звільнення іонів К з клітини і накопичення в ній іонів Na, що характерно для гіпоксичних станів, токсичних пошкоджень клітини (отрута кобри, каракурта), інфекційних уражень, алергії, зниження температури зовнішнього середовища. З транспортом іонів Na і К тісно пов'язаний транспорт іонів Са. Інтегральне вираження цих порушень добре ілюструється на прикладі гіпоксії міокарда, яка передусім проявляється патологією мітохондрій.
Слід зазначити, що пошкодження мембран мітохондрій являлется ключем клітинного пошкодження. У його прогресуванні велика роль належить порушенню контролю рівня кальцію в цитоплазмі. Ішемічне пошкодження мітохондрій призводить до порушення функції Na-К-АТФазну насоса, поступового накопичення в клітині Na і втрати нею калію, що в сукупності веде до витіснення Са з мітохондрій. У результаті підвищується рівень іонізованого кальцію в цитоплазмі і збільшується його зв'язок з кальмодуліном, що, у свою чергу, призводить до розбіжності клітинних стиків, активації фосфоліпаз. Ендоплазматична мережа накопичує воду та іони, наслідком чого є розвиток гідропічної дистрофії. Посилення гліколізу супроводжується виснаженням глікогену, накопиченням лактату і зниженням рН. Таким чином, накопичення Са в клітині можна вважати універсальним механізмом клітинної деструкції.
Крім того, добре відомо участь Са у звільненні медіаторів алергії з тучних клітин. За сучасними даними, їх алергічна травма супроводжується розрідженням мембрани, розпушенням і збільшенням провідності кальцієвих каналів. Са, проникаючи у великій кількості всередину клітини, сприяє звільненню гістаміну та інших медіаторів з гранул.
_Проніцаемость Мембран. - Якість мембрани, що дозволяє підтримувати обмін клітини з середовищем і здійснювати контроль "перекритих каналів", пов'язаний з метаболізмом енергії та конформацією білка. Проникність мембрани дозволяє підтримувати не тільки сталість електролітного складу клітини - іонний гомеостаз, але й іонний гетерогенітет, тобто цілком певні, різко виражені відмінності іонного складу внутрішньоклітинної м зовнішнього середовища. Donnan (1911) запропонував рівняння рівноваги концентрації аніонів та катіонів по обидві сторони полунепроніцаемой мембрани, згідно з яким твори концентрації протилежно заряджених іонів по обидві сторони мембрани рівні між собою.
Як приклад зміни проникності для іонів мембрани еритроцитів при імунної травмі слід вказати на специфічний гемоліз. Процес гемолізу починається з збільшення проникності мембрани еритроцитів для іонів К, Na, Ca. Порушується функція Na-К-насоса, з еритроцитів виходить К, а входить Na. Збільшується проникність мембран для молекул глюкози, амінокислот і ряду інших метаболітів. Гальмується обмін Cl-і HCO3-(феномен гамбургера) і Cl-і SO4-за рахунок фіксації на еритроциті гемолизина і комплементу.
_Коммунікація Клітин та їх "впізнавання" ..
Клітинне "спілкування" і "впізнавання" мають на увазі перш за все відмінності в зовнішніх поверхнях плазматичних мембран і мембран внутрішньоклітинних органел. У цьому відношенні особливий інтерес представляє глікокалікс мембрани з поверхневими антигенами-маркерами певного типу клітин.
При різних патологічних процесах (запалення, регенерація, пухлинний ріст) поверхневі антигени можуть змінюватися, причому відмінності можуть стосуватися як типу антигену, так і його доступності з боку позаклітинного простору. Наприклад, зміни гліколіпідів мембрани роблять її більш доступною впливу антитіл. Відомо також, що зміни з поверхнею мембрани протеїназ можуть впливати на міцність зв'язків мембранних компонентів з цитоскелетом і тим самим на рухливість клітин.
Комунікабельність клітин визначається і станом клітинних стиків, які можуть пошкоджуватися при різних патологічних станах і хворобах.
Міжклітинну взаємодію і кооперація клітин пов'язані з клітинної рецепцією та медіацією, порушення якої веде до різноманітної патології клітин.
_Подвіжность Мембран і форма клітин .. Розрізняють два типи змін; випинання мембрани назовні - екзотропія, і випинання мембрани всередину цитоплазми - езотропія. Зміни форми клітин пов'язані не тільки з цими двома типами змін, нерідко мова йде про спрощення клітинної поверхні, тобто втрати специфічних утворень, без яких неможливе нормальне функціонування клітини (наприклад, втрата мікроворсинок ентероцитами).
_Сінтез Мембран. може посилюватися або знижуватися, також як і обмін мембран при деяких захворюваннях.
Наступним неспецифічним проявом пошкодження клітини можна вважати _ потенціал ушкодження. (Або так званий мембранний потенціал), який представляє собою різницю потенціалів між неушкодженою і пошкодженої її поверхнями. Пошкоджена тканину (або клітка) стає електронегативно по відношенню до своїх неушкодженим ділянкам. Різниця потенціалів обумовлена зменшенням кількості іонів К на пошкодженій поверхні. Мембранний потенціал клітин печінки щура при гіпоксії знижується з -60 до -80 mв.
Одним з найважливіших неспецифічних виразів пошкодження тканин і клітин є _ порушення обміну води. в тканинах і клітинах. Воно полягає в тому, що в пошкодженій клітині вода звільняється з цитоплазми і виходу в навколишнє середовище. Відповідно збільшується вміст екстрацелюлярний води і виникає травматичний набряк. Прикладом може служити набряк мозку і т.д. Чим сильніше пошкодження, тим більше пошкоджена тканина віддає води в міжклітинну рідину, кров і лімфу. Наприклад, при переломі стегна з пошкоджених тканин за 5 діб переходить в кров і лімфу до 8 л води.
_Ізмененіе Електропровідності. як показник пошкодження клітин і тканин виражає насамперед зміна ємнісних властивостей не тільки поверхневих цитоплазматичних, але й внутрішніх мембран ендоплазматичної мережі і клітинних органоїдів, які виконують роль конденсаторів, а вміст клітин - роль розчину, що містить колоїди і кристалоїди. Як відомо, клітини мають не тільки омічним, але і ємнісним опором, сумарна величина яких називається _імпеданс .. Застосування цього показника в якості діагностичного методу розробляється на кафедрі фізики нашого інституту.
Поширення пошкодження всередину клітини травмує її органели і порушує активність пов'язаних з ними _ ферментних _сістем .. У мітохондріях пошкодженої клітини відбуваються різні порушення активності окисних ферментів (цитохромоксидази та ін.) Внаслідок цього інтенсивність клітинного дихання знижується, активуються внутрішньоклітинні протеази, що призводить до накопичення кислих продуктів протеолізу та зниження рН клітинної середовища. Ці процеси лежать в основі _ауто_ліза. пошкоджених клітин.
_Уменьшеніе Окисного фосфорилювання., Що оцінюється відношенням убутку неорганічного Р до кількості поглинається кисню, так само може служити ознакою ушкодження клітини.
Заслуговує уваги і зміна _ редокс-потенціалу. тканин при різних ушкодженнях. Простота методу його визначення та швидкість отримання відповіді дозволяють використовувати цей метод для виявлення пошкодження тканин при їх консервації та пересадці.
Будь-яке пошкодження тканин супроводжується _ ацидозом. клітин (рН падає до 6 і нижче). Ацидоз - один з найбільш важливих і легко вимірюваних показників пошкодження клітини. Розрізняють _ацідоз первинний. - Внаслідок активації протеолізу, глікогенолізу і гліколізу в пошкодженій клітині (велике значення при цьому має пошкодження лізосом); і _ ацидоз. вторинний - виникає в запальній тканині значно познее (через кілька годин після пошкодження). Первинний ацидоз виникає незалежно від виду пошкоджуючого агента. При пошкодженні клітин змінюються їх _ сорбційні. властивості, що проявляється в посиленні інтенсивності фарбування клітин різними барвниками. За цим показником можна судити в оборотності ушкодження - якщо клітини відновлюють первинні сорбційні властивості.
Не можна не сказати про те, що при пошкодженні клітин істотно змінюються структурно-функціональні характеристики органел. Більш детально ми зупинимося на деяких з них.
Зміни _ ендоплазматичної мережі. можуть бути представлені гіперплазією і атрофією, дезагрегація рибосом і полісом, розривом трубок і бульбашок ЕПР (рис.1). Відомо, що найважливішою функцією ЕПР є знешкодження різних токсичних речовин. Каталізаторами таких процесів є монооксигенази або оксигенази зі змішаною функцією (ОСФ), кінцевою оксігеназной цього ланцюжка є цитохром Р-450. Слід пам'ятати, що далеко не завжди ця система може знешкодити надходять речовини, навпаки, можливе утворення реакційноздатних оксигенированной продуктів, які, взаємодіючи з нуклеїновими кислотами та білками клітини, ведуть до її пошкодження.
Виділяють два основні шляхи пошкодження клітини від дії системи ОСФ-цитохром Р-450:
1) Освіта активованих продуктів, що викликають руйнування життєвоважливих клітинних компонентів (ДНК, РНК, білків, кофакторів), що призводить до гострого або хронічного токсичного пошкодження клітини.
2) Генерація супероксидних радикалів кисню і перекису водню, індукують ПОЛ.
Дослідження останніх років показали, що саме інтенсифікація процесів ПОЛ є одним з головних факторів ушкодження мембран і ферментів клітин. Провідне значення при цьому мають такі процеси: 1) зміна фізико-хімічних властивостей ліпідів мембран, зменшення вмісту в них фосфоліпідів, холестерину і жирних кислот. Це обумовлює порушення конформації їх ліпопротеїдних комплексів і пов'язане з цим зниження активності білків і ферментних систем, що забезпечують рецепцію гуморальних впливів, трансмембранний перенос іонів і молекул, структурну цілісність мембран, 2) зміна фізико-хімічних властивостей білкових міцел, що виконують структурну і ферментну функції в клітині ; 3) утворення структурних дефектів у мембрані - т.зв. найпростіших каналів (кластерів) внаслідок впровадження в них продуктів ПОЛ. Збільшення освіти продуктів ПОЛ і паралельно з цим кластерів може призвести до фрагментації мембран (цей процес отримав назву детергентного дії продуктів ПОЛ) і до загибелі клітини.
Важливо відзначити, що в клітині існують _ захисні сісте_ми., Які можуть інгібувати ці ушкодження (відновлений глютатіон, перетворення епоксидів в транс-дігідродіоли, природні структурні антиоксиданти - vit. Е і холестерин).
Таким чином, пошкодження клітини в цьому випадку реалізується лише після виснаження систем. Про пошкодження _ мітохонд_рій. ми вже говорили, тому коротко підсумовуємо раніше сказане. Морфологічно це проявляється набуханням мітохондрій, зміною їх розмірів (рис.2), структури і кількості крист, а функціонально - в порушенні транспорту Са і вироблення енергії.
Досить значну роль у пошкодженні клітини відводять лізосом - "органам" внутрішньоклітинного травлення, які відомі ще і як "вбивці" клітини. Фізіологічна патологічна активність лізосом залежить в основному від двох факторів: стану (стабілізації) мембран лізосом та активність їх ферментів. Дестабілізації лізосомальних мембран сприяють мікотоксини і ендотоксини бактерій, канцерогени, фосфоліпази, активатори ПОЛ, гіпоксія, голодування, порушення КЩР, ендокринопатії, шок, травми. Ці чинники об'єднуються під назвою лабілізаторов мембран. Антагоністами їх є стабілізатори (протизапальні гормони, хлороксін, холестерол та ін.)
У патологічних умовах виникають конкурентні взаємини між лабілізаторамі і стабілізаторами лізосомних мембран, якщо вони на користь перших, проникність мембран стає достатньою для виходу гідролаз в цитоплазму. У цьому випадку частина клітини або вся клітина гине (рис.3).
Порушення функції лізосом може носити спадковий характер (т.зв. лізосомні хвороби), що проявляється дефектом (відсутністю) одного або декількох лізосомних ферментів, що веде до накопичення в клітині речовин, які в нормі метаболізуються цим ферментом. Прикладами таких хвороб є глікогенози, гепатози і т.д. Синонімами їх служать "хвороби накопичення" або тезаурісмози.
_Механізми Захисту
_і адаптації клітин до пошкодження ..
Поряд з раніше описаними механізмами ушкодження, в клітині існують і паралельно протікають захисні і адаптивні процеси, без яких повноцінне функціонування клітин просто неможливо.
В основі цих процесів лежать такі основоположні властивості клітин як біосистем:
1) Відмежованістю від середовища за рахунок біологічного бар'єра - мембрани, що дозволяє здійснювати обмін із середовищем без порушення цілісності системи;
2) відкритість системи, що полягає в можливості обміну з середовищем речовиною, енергією та інформацією, що дозволяє підтримувати функціональний гомеостаз;
3) вибірковість обміну з середовищем;
4) здатність у процесі обміну створювати функціональні резерви речовини та енергії, необхідної для екстремальних ситуацій;
5) здатність змінювати свою структуру в залежності від вимог середовища.
Весь комплекс адаптивних реакцій умовно можна розділити на дві групи: внутрішньоклітинні та міжклітинні.
2Внутріклеточние механізми адаптації клітин:
1. Компенсація порушень енергетичного забезпечення клітин.
2. Захист мембран і ферментів клітин.
3. Зменшення ступеня або усунення дисбалансу іонів і рідини в клітинах.
4. Усунення порушень генетичної програми клітин.
5. Компенсація розладів механізмів регуляції внутрішньоклітинних процесів.
6. Зниження функціональної активності клітин.
7. Регенерація.
8. Гіпертрофія.
9. Гіперплазія.
У процесі еволюції в міру ускладнення своєї організації клітини отримали здатність протистояти патогенним впливам ззовні. Вирішальну роль для такого саморегулювання відіграє принцип переміщається активності функціональних структур. Цей принцип полягає в тому, що в нормальних умовах функціональні елементи системи "задіяні" не повністю: із загального числа структур, що виконують однакову функцію активно діють тільки частина їх, що забезпечує фізичне навантаження. При збільшенні навантаження підвищується кількість функціонуючих структур, при зменшенні знижується. Цей принцип поширюється на всі рівні системи: від молекулярного до организменного. Таким чином, на рівні тканин є резервні клітини, а на рівні клітини - резервні органели і молекули, які в нормальних умовах в кожен даний момент можуть бути включені у функцію.
Оскільки природне життя клітини кінцева, то необхідна їх заміна, тобто відновлення або числа клітин, або їх функції.
Заміна ізнасівшіхся структур новими відбувається спокійно і ритмічно протягом всього життя людини і носить назву _фізіологіческой регенерації .. При хворобах вона може протікати бурхливо, нерівномірно, імпульсивно, забезпечуючи відновлення того чи іншого об'єму загиблої тканини, тому вона називається _ репаративної .. Розрізняють _ повну репаративну реге_нерацію. (Restitutio ad integrum) і _ неповну. (Substitutio). перший увазі відновлення вихідної архітектоніки тканин після пошкодження. Неповна регенерація спостерігається у разі великих некрозів тканин, що супроводжуються руйнуванням їх соеденітельнотканного скелета. При цьому місце пошкодження гоїться рубцем, а регенерація розгортається в частині органу. При всьому поліморфізмі репаративної регенераторною реакції вищих тварин і людини в основі кожного з її проявів завжди лежить один і той же елементарний процес - _ відтворення субклітинних структур і їх _составних частин .. Саме ця ланка регенераторною реакції представляє собою той універсальний цеглинка, різні комбінації якого складають структурну основу компенсаторних процесів, по-різному званих, але мають одну сутність і напрям - забезпечення сталості внутрішнього середовища організму і динамічної рівноваги з зовнішнім середовищем.
По суті своїй, регенерація відображає собою головний процес, що лежить в основі всього різноманіття структурних функціональних змін клітин - безперервний розпад і синтез речовин. При порушенні рівноваги між темпом руйнування структур та їх регенерації на користь першого, розвивається _дістрофія. (Тобто порушення регенерації на молекулярному та ультраструктурному рівні).
Універсальними процесами адаптивного характеру є _ гіпертрофія і гіперплазія клітин і тканин., Яка відбувається за принципом мінімізації, тобто "Завжди має місце гіперплазія не" індиферентних ", неспецифічних структур, а строго орієнтованих на нейтралізацію специфічного патогенного фактора, який індукував гіперплазію в кожному конкретному випадку".
Як приклад динаміки адаптивно-компенсаторних реакцій можна навести запалення - один з типових патологічних процесів. Для клітинних структур пріобладающюю роль тут грають компенсаторні реакції тканини, а для тканини - адаптація, що протікає в три етапи: 1) утворення бар'єру, що розділяє уражену ділянку тканини від нормального; 2) зміна обміну в осередку ураження, що забезпечує елімінацію чужорідних і некротичних мас і подготавливающее матеріальні та енергетичні ресурси для репаративної регенерації; 3) проліферація клітин, що зумовлює відновлення порушених структур і функцій.
Треба пам'ятати, що занадто сильна компенсаторна реакція, яка не відповідає викликала її причини, сама може з'явитися _ причиною патології., Більш яскраво вираженою, ніж привід до її виникнення. Прикладом може служити генералізація запального процесу.
Виходячи з раніше сказаного, спробуємо відповісти на питання, яке давно цікавило як теоретичну, так і прикладну медицину: чи можна цілеспрямовано підвищити резистентність клітин, а, значить, і всього організму, до дії патогенних факторів?
У даному випадку мова повинна йти не термінової адаптації до якої-небудь екстремальній ситуації, коли організм працює на межі зриву, використовуючи наявні системи захисту і компенсації, а про довготривалої адаптації, в основі якої лежать структурні зміни, що викликаються в клітинах в результаті збільшення функцій і дії гормонів і дії медіаторів. Схема, запропонована Ф. З. Меерсона, включає два ланцюги явищ: по-перше, мобілізація функціональної системи, специфічно відповідальної за адаптацію до даного конкретного фактору, і, по-друге, абсолютно не специфічна стандартна активація стрес-реалізуючих систем. Надалі в клітинах функціональної системи, відповідальної за адаптацію збільшена фізіологічна функція виявляється пов'язаною з активацією генетичного апарату: виникає збільшення синтезу нуклеїнових кислот і білків, що утворюють ключові структури клітин. У підсумку виборчого зростання цих ключових формується, так званий, "системний структурний слід", який призводить до збільшення функціональної потужності систем, відповідальних за адаптацію, що і робить можливим стійку довготривалу адаптацію. Останнім часом встановлено, що ізольовані органи та клітинні елементи - мітохондрії, елементи СПР, взяті у адаптованих тварин (до гіпоксії), самі по собі володіють високою стійкістю до аноксії, токсичним ушкодженням, а також до аутолізу при тривалому зберіганні. Це явище позначене як "феномен адаптаційної стабілізації структур" (Фасс) і встановлено, що в молекулярному механізмі Фасс важливу роль відіграє збільшення експресії певних генів і як наслідок накопичення в клітинах спеціальних так званих стрес-білків (білків теплового шоку) з молекулярною масою 71 - 72 кДа, які запобігають денатурацію білків і захищають клітину від пошкодження. Крім того, ці білки підвищують стійкість клітинного апарату біосинтезу білка фактором, що ушкоджує. Можна зробити висновок, що ці білки належать до клітинних систем репарацій.
Відповідаючи на питання, поставлений раніше, можна відповісти: так, підвищити резистентність клітин до пошкодження можна, використовуючи навіть не стресові, а фізіотерапевтичні впливу, що і покладено в основу нового напряму в медицині: адаптаційних.
_ЗАКЛЮЧЕНІЕ ..
На завершення нашої лекції хочу сказати, що патологія клітини поняття не однозначне, що охоплює різні сторони структурних функціональних порушень як самої клітини, так і її кооперативних зв'язків з іншими клітинами.
Відомий вітчизняний клініцист і фізіолог К. М. Биков (1944) писав: "Сучасна фізіологія, накопичивши величезний матеріал про діяльність окремих органів і тканин, все більше наближається до розв'язання двох центральних проблем: _ фізіоло_гія клітин і фізіологія цілого організму.". Ви, як майбутні лікарі, повинні добре розуміти, що будь-які клітинні або молекулярні зміни жорстко коригуються в регуляторних системах організму і у величезній більшості випадків блокується його адаптаційними реакціями.
У той же час приватна патологія клітини представлена не тільки досить стереотипними змінами тієї чи іншої ультраструктури у відповідь на різноманітні впливи, а й змінами ультраструктур клітини, специфічними на стільки, що можна говорити про хромосомних хворобах і "хворобах рецепторів", лізосомних, перокісомних та ін . хворобах клітини.
В основі всіх типових патологічних процесів лежить патологія клітини як базису морфогенезу загальнопатологічних проявів, як дистрофія, стаз, тромбоз, інфаркт, репарація, метаплазія, неоплазія та ін.
Таким чином, патологія клітини як інтегративне поняття - необхідна база загальної патології, без якої не можливе розуміння і, головне, адекватна корекція порушень на рівні цілого організму.