Реферат на тему:
ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ
ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ
Причини пошкодження клітини: екзо-і ендогенні; фізичні, біологічні, хімічні.
Пошкодження клітини це зміна функціонування клітини, яке зберігається після видалення пошкоджуючого 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 і вторинним.
Первинне пошкодження клітини - це результат безпосередньої дії, що ушкоджує.
Розрізняють первинні ушкодження:
а) механічні,
б) термічні,
в) хімічні,
г) радіаційні.
Вторинні ушкодження клітини - це такі, коли результат первинного впливу сам стає фактором, що ушкоджує і вдруге пошкоджує здорові до цього моменту структури.
Первинні ушкоджують клітину фактори викликають специфічні, притаманні тільки їм ефекти. Ці ефекти пов'язані з характером первинного пошкоджуючого фактора:
а) механічні - викликають порушення цілісності структури тканини, клітин, міжклітинних і 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
з) радіаційні - призводять до руйнування молекул з утворенням вільних радикалів.
Незалежно від природи первинного шкідливого чинника, відповідна реакція пошкодженої клітини стандартна і називається неспецифічною реакцією клітини на пошкодження.
Причина такого стандартного відповіді полягає в тому, що при будь-якому пошкодженні обов'язково:
1) порушуються бар'єрні функції мембран клітинної та внутрішньоклітинної;
2) вимикаються іонні насоси.
Реакція клітин на пошкодження проявляється в структурні та функціональні зміни клітини.
Основні структурні зміни наступні:
а) підвищення проникності мембрани постраждалої клітини;
Ь) зменшення дисперсності колоїдів цитоплазми і ядра
з) збільшення в'язкості цитоплазми, якому іноді передує зменшення в'язкості
1) збільшення спорідненості цитоплазми і ядра до ряду фарбників.
Ступінь виразності залежить від сили і тривалості пошкоджуючого агента.
За ступенем вираженості розрізняють:
а) паранекроза - оборотні порушення структури та функції клітини
Ь) некробіоз - незворотні пошкодження (загибель) частини клітин в тканини.
з) некроз - масова загибель клітин з активацією лізосомальних ферментів і руйнуванням інших клітинних структур. Цей процес називається аутолізу. Значення аутолізу - видалення мертвих клітин і заміна їх новими клітинами або елементами сполучної тканини.
ПРОЯВИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН
1. Збільшення проникності цитоплазматичної мембрани:
1) білків 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 омічний та ємнісної складової. Ємнісна складова зумовлена тим, що клітинні мембрани, по суті, являють собою конденсатори. Омічний складова залежить від омічного опору цитоплазми і мембран.
3. Збільшення спорідненості до барвників цитоплазми і ядра клітини.
Це явище пов'язане з тим, на тлі підвищеної проникності мембрани при фарбуванні клітини барвника в неї надходить значно більше.
4. Зміна мембранного потенціалу.
Це явище є надзвичайно характерним для неспецифічного відповіді клітини на пошкодження. Причини:
1) пряме пошкодження мембрани;
2) порушення роботи мембранних іонних насосів за рахунок зниження вмісту в клітині АТФ. Зниження мембранного потенціалу спостерігається при холодовому, радіаційному, алергічному пошкодженнях клітин і їх органел.
5. Вихід іонів К + з клітин.
У нормі всередині клітини міститься більше іонів К +, ніж поза нею. Таке співвідношення забезпечується:
1) роботою Nа +-К +-АТФ-ази, яка постійно накачує К + всередину клітини;
2) спонтанним виходом К + з клітини за рахунок дифузії в область з більш низькою концентрацією. Причина втрати іонів К + - порушення роботи Nа +-К +-АТФ-ази в результаті пригнічення окисного фосфорилювання в мітохондріях.
6. Накопичення іонів Са 2 + у гіалоплазми. У нормі надходить у клітину Са 2 + акумулюється в мітохондріях, тому в гіалоплазми концентрація іонів Са 2 + приблизно в 10 000 разів нижче, ніж поза кліткою. При пошкодженні накопичення в мітохондріях пригнічується і вміст іонів Са 2 + у гіалоплазми наростає. Причина: порушення окисного фосфорилювання в мітохондріях і зменшення мембранного потенціалу мітохондрій.
7. Набухання клітин.
Форма і об'єм клітин залежать від:
1) стану цитоскелету клітини;
2) різниці між онкотичного і осмотичним тиском всередині і поза клітини (онкотическое п осмотичний тиск визначається кількістю білків та іонів в одиниці об'єму. Інша назва цієї величини «колоїдно-осмотичний тиск».
Збільшення об'єму клітин відбувається при
1) накопиченні білків та іонів всередині клітини;
2) зниження їх концентрації поза клітини. У результаті колоїдно-осмотичний тиск у клітині стає більше, ніж поза нею і молекули води переходять у клітку з метою вирівнювання концентрацій.
Наслідки: здавлення мікросудин і порушення мікроциркуляції.
8. Порушення структури і функції мітохондрій.
Всього 4 порушення:
1) зниження споживання кисню - пов'язане із зменшенням швидкості перенесення електронів по дихальному ланцюгу.
2) збільшення проникності внутрішньої мітохондріальної мембрани може призвести до роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях і зміни показників роботи мітохондрій. Існує 2 (два) показника роботи мітохондрій: коефіцієнт Р / О і 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 у відсутності АДФ. Зниження ДК до одиниці і Р / Про до 0 говорить про роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях.;
3) зниження здатності накопичувати кальцій - призводить до збільшення його концентрації в гіалоплазми. Розвивається в результаті зниження мембранного потенціалу та роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях;
4) набухання мітохондрій - пов'язано з надходження води всередину мітохондрій і призводить до їх розриву. Розрізняють активне і 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 слідом за фосфатом К +. Фосфат К + надходить в мітохондрії при зменшенні мембранного потенціалу нижче 170-180 мВ зі знаком «мінус».
9. Активація лізосомальних ферментів і ацидоз. Збільшення проникності клітинних і внутрішньоклітинних мембран стосується і мембран лізосом. З них викидаються активні ліпази, протеази, нуклеази та інші ферменти. Негайно починається розпад білків, жирів, пуринових і піримідинових основ. Утворюються кислоти: аміно-, жирні і нуклеїнові. Вони дисоціюють на водень і кислотний залишок і середовище закісляется. РН падає до 6,0 і нижче.
10. Апоптоз - це запрограмована загибель клітини, яка необхідна для видалення старих клітин або заміни одних клітин іншими. Стадії апоптозу:
1) надходження сигналу на поверхню клітини. Сигнал - надходження або ненадходження певних речовин;
2) зв'язування сигнальної молекули з 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 і рибосом.
12. Послідовність порушень в клітині при гіпоксії -
Загальний висновок:
1) необоротні пошкодження настають лише через 1-1,5 години після припинення надходження кисню. У більш ранні терміни можливе відновлення функцій клітини;
2) при проведенні лікувальних заходів лікар повинен орієнтуватися на зазначені терміни.
13. Порочне коло клітинної патології. Неспецифічна реакція клітин на пошкодження - це типовий патологічний процес. Його основними ланками є:
1) пошкодження клітинної та внутрішньоклітинних мембран;
2) зниження рівня АТФ;
3) збільшення вмісту Са 2 + в цитоплазмі;
4) активація деструктивних ферментів - мембранних фосфоліпаз, ендонуклеаз;
5) руйнування фосфоліпідів мембрани та збільшення її пошкодження. На 4-м і 5-м етапах спостерігаємо зміну причинно-наслідкових відносин, коли слідство (активація деструктивних ферментів) стає джерелом нових пошкоджень 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 призводять всього 4 (чотири) основних механізми:
1) перекисне окислення ліпідів;
2) дія мембранних фосфоліпаз;
3) механічне (осмотичний) розтяг мембран;
4) адсорбція на бішарі поліелектролітів, включаючи деякі білки і пептиди.
Перекисне окислення ліпідів
Реакції ПОЛ ініціюються так званими «вільними радикалами». Вільні радикали - це атомарні групи, які мають на зовнішній орбіті неспарений електрон. Такі атомарні групи дуже реактогенність, тому що прагнуть відновити своє електричне рівновагу. Прагнучи до електронейтральності, вільні радикали активно захоплюють електрони у сусідніх молекул. При цьому постраждалі молекули самі позбавляються електричної стабільності і змінюють свої властивості.
До вільним радикалам відносяться:
1) супероксидний аніон-радикал О 2;
2) гідроксильний радикал ОН -;
З) перекис водню. Загальна назва всіх перерахованих сполук - активні форми кисню. Вони утворюються в фагоцитах, до яких відносяться тканинні макрофаги, моноцити, гранулоцити.
Активні форми кисню ушкоджують здорові клітини. В організмі існують системи захисту:
1) ферменти супероксиддисмутаза (СОД) і каталаза - знешкоджує супероксидний аніон-радикал. На першому етапі під впливом СОД супероксидний аніон-радикал приєднують молекулу кисню і два атоми водню. Утворюється перекис водню та молекулярний кисень. На другому етапі перекис водню під впливом каталази переводиться в воду та молекулярний кисень;
2) ферменту мієлопероксидази (МП) - каталізує знешкодження перекису водню. Для цього переводить перекис водню в гіпохлорит з утворенням води.
В умовах патології система захисту може бути пошкоджена. Тоді супероксидний аніон-радикал і перекис водню вступає в альтернативні реакції:
1) спочатку супероксидний аніон радикал реагує з тривалентні залізом і утворюється двовалентне залізо і молекулярний кисень:
2) потім двовалентне залізо реагує з перекисом водню і утворюється залізо тривалентне і гідрооксільний радикал.
Саме освіта гідрооксільного радикала в разі неспрацьовування системи захисту призводить до запуску перекисного окислення ліпідів і пошкодження ліпідного шару мембран.
Схема реакції перекисного окислення ліпідів
1) Гідрооксільний радикал проникає в товщу ліпідного шару і вступає в реакцію з молекулою жирної кислоти. Він забирає в неї атом водню і відновлює свою електронейтральності, утворюючи воду. У молекули жирної кислоти на зовнішній орбіті залишається неспарений електрон, тобто утворюється ліпідний радикал: НО - + LН → Н 2 О + L -
2) Ліпідний радикал вступає в реакцію з розчиненим киснем.
Утворюється новий вільний радикал - радикал ліпоперекісі:
L - + О 2 → LОО -
3) Радикал ліпоперекісі реагує з сусідньої молекулою жирної
кислоти. Утворюється новий ліпідний радикал:
LОО - + LН → LООН + L -
4) Ліпідний радикал знову реагує з розчиненим О 2 і з
непошкодженою молекулою жирної кислоти і утворюється новий радикал ліпоперекісі і новий ліпідний радикал.
Таким чином, в реакції перекисного окислення ліпідів постійно, чергуючи один одного, утворюються ліпідний радикал і радикал ліпоперекісі. Процес захоплює все нові і нові молекули жирних кислот і ушкоджує ліпідний шар
Наслідки перекисного окислення ліпідів полягають у порушенні властивостей і функцій клітинних і внутрішньоклітинних мембран. Найбільш вивчені 3 (три) з них:
1) Окислювання тіолових груп мембранних білків. Призводить до появи пір в мембранах клітин і мітохондрій і збільшення проникності мембран.
2) Збільшення іонної проникності ліпідного бішару. Призводить до роз'єднання окисного фосфорилювання і зниження утворення АТФ.
3) Зниження стабільності ліпідного шару і створення умов для електричного пробою мембран.
Клітинні системи захисту від перекисного окислення ліпідів. У нормі на швидкість і вираженість процесу перекисного окислення ліпідів впливають спеціальні захисні системи. У складі цих систем різні хімічні речовини. Їх ділять на 2 (дві) групи: 1) прооксиданти, які посилюють процеси перекисного окислення; 2) антиоксиданти, які гальмують процес перекисного окислення.
Прооксиданти: високі концентрації кисню (напр., при гіпербаричної оксигенації), деякі ферменти, іони двовалентного заліза.
Антиоксиданти: діляться на 4 групи:
1) СОД, каталаза, глютатіонредуктаза. Нейтралізують супероксидний аніон-радикал і перекис водню. Запобігають утворенню гідроксильного радикала.
2) Фосфоліпаза і глютатіонпероксидази. Руйнують гідропероксиду ліпідів.
3) Система окислення та зв'язування іонів заліза. Знижує концентрацію двовалентного заліза в крові. За участю двовалентного заліза відбувається утворення гідроксил-радикала.
У крові є фермент церрулоплазмін і трансферин. Церрулоплазмін переводить двовалентне залізо у тривалентне, а трансферин зв'язує і переносить тривалентне залізо в клітини. У клітинах залізо депонується в формі феритину.
4) Жиророзчинні антиоксиданти або перехоплювачі вільних радикалів, або <пастки ». Обривають ланцюги перекисного окислення за рахунок захоплення ліпідних радикалів і радикалів ліпоперекісей. По хімічній природі це похідні фенолу. Це: вітамін Е, убіхінон, тироксин, іонол (входить до складу ліків дибунола).
ДІЯ МЕМБРАННИХ фосфоліпаз
Фосфоліпази - це ферменти, які гідролізують мембранні фосфоліпіди. Фосфоліпази є практично у всіх клітинах і у всіх клітинних структурах. У мембранах в нормі фосфоліпази малоактивні. Причини малоактивними фосфоліпаз:
1) фосфоліпази погано гідролізують саме фосфоліпіди ліпідного бішару мембран;
2) фосфоліпази активуються іонами Са і ингибируются іонами Мg, а в цитоплазмі здорової клітини як раз мало кальцію і багато магнію.
Надмірне збільшення вмісту іонів кальцію в цитоплазмі при пошкодженні призводить до активації фосфоліпаз. Фосфоліпіди ліпідного шару гідролізуються. Мембрана втрачає бар'єрні властивості і стає можливим електричний пробій мембрани.
Механічне (Осмотичний) РОЗТЯГУВАННЯ МЕМБРАН та адсорбції БІЛКІВ
Механічне розтягнення мембран спостерігається при порушенні осмотичного рівноваги в клітинах, а саме збільшення внутрішньоклітинного колоїдно-осмотичного тиску. У цьому випадку в клітку надходить вода, обсяг клітини збільшується, і створюються умови для електричного пробою мембран.
Адсорбція білків на мембранах також призводить до зниження електричної стабільності мембран.
Перекисне окислення ліпідів, активація фосфоліпаз. адсорбція білків на мембранах і механічне їх розтягування призводять до зниження електричної міцності ліпідного шару мембран і електричного пробою мембран.
ЯВА електричного пробою МЕМБРАН
У нормі між внутрішньою та зовнішньою сторонами мембраною існує невелика різниця потенціалів, а через мембрану проходить електричний струм. Його величина залежить від:
1) різниці потенціалів на зовнішній і внутрішній сторонах мембрани або напруги на мембрані V;
2) омічного опору мембрани цього току R.
I = V / R
Величина струму через мембрану прямо пропорційна різниці потенціалів на мембрані і обернено пропорційна опору мембрани току.
Якщо різниця потенціалів на мембрані перевищить критичне значення, то відбудеться різке зростання струму. Критична різниця потенціалів, вище якої відбувається різке зростання струму, називається потенціалом пробою. Якщо різниця потенціалів перевищує критичне значення, то струм через мембрану буде мимовільно наростати в часі до повного руйнування мембрани. Це явище називається електричним пробоєм мембрани.
ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ
ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИНИ
Причини пошкодження клітини: екзо-і ендогенні; фізичні, біологічні, хімічні.
Пошкодження клітини це зміна функціонування клітини, яке зберігається після видалення пошкоджуючого 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 і вторинним.
Первинне пошкодження клітини - це результат безпосередньої дії, що ушкоджує.
Розрізняють первинні ушкодження:
а) механічні,
б) термічні,
в) хімічні,
г) радіаційні.
Вторинні ушкодження клітини - це такі, коли результат первинного впливу сам стає фактором, що ушкоджує і вдруге пошкоджує здорові до цього моменту структури.
Первинні ушкоджують клітину фактори викликають специфічні, притаманні тільки їм ефекти. Ці ефекти пов'язані з характером первинного пошкоджуючого фактора:
а) механічні - викликають порушення цілісності структури тканини, клітин, міжклітинних і 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
з) радіаційні - призводять до руйнування молекул з утворенням вільних радикалів.
Незалежно від природи первинного шкідливого чинника, відповідна реакція пошкодженої клітини стандартна і називається неспецифічною реакцією клітини на пошкодження.
Причина такого стандартного відповіді полягає в тому, що при будь-якому пошкодженні обов'язково:
1) порушуються бар'єрні функції мембран клітинної та внутрішньоклітинної;
2) вимикаються іонні насоси.
Реакція клітин на пошкодження проявляється в структурні та функціональні зміни клітини.
Основні структурні зміни наступні:
а) підвищення проникності мембрани постраждалої клітини;
Ь) зменшення дисперсності колоїдів цитоплазми і ядра
з) збільшення в'язкості цитоплазми, якому іноді передує зменшення в'язкості
1) збільшення спорідненості цитоплазми і ядра до ряду фарбників.
Ступінь виразності залежить від сили і тривалості пошкоджуючого агента.
За ступенем вираженості розрізняють:
а) паранекроза - оборотні порушення структури та функції клітини
Ь) некробіоз - незворотні пошкодження (загибель) частини клітин в тканини.
з) некроз - масова загибель клітин з активацією лізосомальних ферментів і руйнуванням інших клітинних структур. Цей процес називається аутолізу. Значення аутолізу - видалення мертвих клітин і заміна їх новими клітинами або елементами сполучної тканини.
ПРОЯВИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН
1. Збільшення проникності цитоплазматичної мембрани:
1) білків 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 омічний та ємнісної складової. Ємнісна складова зумовлена тим, що клітинні мембрани, по суті, являють собою конденсатори. Омічний складова залежить від омічного опору цитоплазми і мембран.
3. Збільшення спорідненості до барвників цитоплазми і ядра клітини.
Це явище пов'язане з тим, на тлі підвищеної проникності мембрани при фарбуванні клітини барвника в неї надходить значно більше.
4. Зміна мембранного потенціалу.
Це явище є надзвичайно характерним для неспецифічного відповіді клітини на пошкодження. Причини:
1) пряме пошкодження мембрани;
2) порушення роботи мембранних іонних насосів за рахунок зниження вмісту в клітині АТФ. Зниження мембранного потенціалу спостерігається при холодовому, радіаційному, алергічному пошкодженнях клітин і їх органел.
5. Вихід іонів К + з клітин.
У нормі всередині клітини міститься більше іонів К +, ніж поза нею. Таке співвідношення забезпечується:
1) роботою Nа +-К +-АТФ-ази, яка постійно накачує К + всередину клітини;
2) спонтанним виходом К + з клітини за рахунок дифузії в область з більш низькою концентрацією. Причина втрати іонів К + - порушення роботи Nа +-К +-АТФ-ази в результаті пригнічення окисного фосфорилювання в мітохондріях.
6. Накопичення іонів Са 2 + у гіалоплазми. У нормі надходить у клітину Са 2 + акумулюється в мітохондріях, тому в гіалоплазми концентрація іонів Са 2 + приблизно в 10 000 разів нижче, ніж поза кліткою. При пошкодженні накопичення в мітохондріях пригнічується і вміст іонів Са 2 + у гіалоплазми наростає. Причина: порушення окисного фосфорилювання в мітохондріях і зменшення мембранного потенціалу мітохондрій.
7. Набухання клітин.
Форма і об'єм клітин залежать від:
1) стану цитоскелету клітини;
2) різниці між онкотичного і осмотичним тиском всередині і поза клітини (онкотическое п осмотичний тиск визначається кількістю білків та іонів в одиниці об'єму. Інша назва цієї величини «колоїдно-осмотичний тиск».
Збільшення об'єму клітин відбувається при
1) накопиченні білків та іонів всередині клітини;
2) зниження їх концентрації поза клітини. У результаті колоїдно-осмотичний тиск у клітині стає більше, ніж поза нею і молекули води переходять у клітку з метою вирівнювання концентрацій.
Наслідки: здавлення мікросудин і порушення мікроциркуляції.
8. Порушення структури і функції мітохондрій.
Всього 4 порушення:
1) зниження споживання кисню - пов'язане із зменшенням швидкості перенесення електронів по дихальному ланцюгу.
2) збільшення проникності внутрішньої мітохондріальної мембрани може призвести до роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях і зміни показників роботи мітохондрій. Існує 2 (два) показника роботи мітохондрій: коефіцієнт Р / О і 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 у відсутності АДФ. Зниження ДК до одиниці і Р / Про до 0 говорить про роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях.;
3) зниження здатності накопичувати кальцій - призводить до збільшення його концентрації в гіалоплазми. Розвивається в результаті зниження мембранного потенціалу та роз'єднання окисного фосфорилювання в мітохондріях;
4) набухання мітохондрій - пов'язано з надходження води всередину мітохондрій і призводить до їх розриву. Розрізняють активне і 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 слідом за фосфатом К +. Фосфат К + надходить в мітохондрії при зменшенні мембранного потенціалу нижче 170-180 мВ зі знаком «мінус».
9. Активація лізосомальних ферментів і ацидоз. Збільшення проникності клітинних і внутрішньоклітинних мембран стосується і мембран лізосом. З них викидаються активні ліпази, протеази, нуклеази та інші ферменти. Негайно починається розпад білків, жирів, пуринових і піримідинових основ. Утворюються кислоти: аміно-, жирні і нуклеїнові. Вони дисоціюють на водень і кислотний залишок і середовище закісляется. РН падає до 6,0 і нижче.
10. Апоптоз - це запрограмована загибель клітини, яка необхідна для видалення старих клітин або заміни одних клітин іншими. Стадії апоптозу:
1) надходження сигналу на поверхню клітини. Сигнал - надходження або ненадходження певних речовин;
2) зв'язування сигнальної молекули з 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 і рибосом.
12. Послідовність порушень в клітині при гіпоксії -
Загальний висновок:
1) необоротні пошкодження настають лише через 1-1,5 години після припинення надходження кисню. У більш ранні терміни можливе відновлення функцій клітини;
2) при проведенні лікувальних заходів лікар повинен орієнтуватися на зазначені терміни.
13. Порочне коло клітинної патології. Неспецифічна реакція клітин на пошкодження - це типовий патологічний процес. Його основними ланками є:
1) пошкодження клітинної та внутрішньоклітинних мембран;
2) зниження рівня АТФ;
3) збільшення вмісту Са 2 + в цитоплазмі;
4) активація деструктивних ферментів - мембранних фосфоліпаз, ендонуклеаз;
5) руйнування фосфоліпідів мембрани та збільшення її пошкодження. На 4-м і 5-м етапах спостерігаємо зміну причинно-наслідкових відносин, коли слідство (активація деструктивних ферментів) стає джерелом нових пошкоджень 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 призводять всього 4 (чотири) основних механізми:
1) перекисне окислення ліпідів;
2) дія мембранних фосфоліпаз;
3) механічне (осмотичний) розтяг мембран;
4) адсорбція на бішарі поліелектролітів, включаючи деякі білки і пептиди.
Перекисне окислення ліпідів
Реакції ПОЛ ініціюються так званими «вільними радикалами». Вільні радикали - це атомарні групи, які мають на зовнішній орбіті неспарений електрон. Такі атомарні групи дуже реактогенність, тому що прагнуть відновити своє електричне рівновагу. Прагнучи до електронейтральності, вільні радикали активно захоплюють електрони у сусідніх молекул. При цьому постраждалі молекули самі позбавляються електричної стабільності і змінюють свої властивості.
До вільним радикалам відносяться:
1) супероксидний аніон-радикал О 2;
2) гідроксильний радикал ОН -;
З) перекис водню. Загальна назва всіх перерахованих сполук - активні форми кисню. Вони утворюються в фагоцитах, до яких відносяться тканинні макрофаги, моноцити, гранулоцити.
Активні форми кисню ушкоджують здорові клітини. В організмі існують системи захисту:
1) ферменти супероксиддисмутаза (СОД) і каталаза - знешкоджує супероксидний аніон-радикал. На першому етапі під впливом СОД супероксидний аніон-радикал приєднують молекулу кисню і два атоми водню. Утворюється перекис водню та молекулярний кисень. На другому етапі перекис водню під впливом каталази переводиться в воду та молекулярний кисень;
2) ферменту мієлопероксидази (МП) - каталізує знешкодження перекису водню. Для цього переводить перекис водню в гіпохлорит з утворенням води.
В умовах патології система захисту може бути пошкоджена. Тоді супероксидний аніон-радикал і перекис водню вступає в альтернативні реакції:
1) спочатку супероксидний аніон радикал реагує з тривалентні залізом і утворюється двовалентне залізо і молекулярний кисень:
2) потім двовалентне залізо реагує з перекисом водню і утворюється залізо тривалентне і гідрооксільний радикал.
Саме освіта гідрооксільного радикала в разі неспрацьовування системи захисту призводить до запуску перекисного окислення ліпідів і пошкодження ліпідного шару мембран.
Схема реакції перекисного окислення ліпідів
1) Гідрооксільний радикал проникає в товщу ліпідного шару і вступає в реакцію з молекулою жирної кислоти. Він забирає в неї атом водню і відновлює свою електронейтральності, утворюючи воду. У молекули жирної кислоти на зовнішній орбіті залишається неспарений електрон, тобто утворюється ліпідний радикал: НО - + LН → Н 2 О + L -
2) Ліпідний радикал вступає в реакцію з розчиненим киснем.
Утворюється новий вільний радикал - радикал ліпоперекісі:
L - + О 2 → LОО -
3) Радикал ліпоперекісі реагує з сусідньої молекулою жирної
кислоти. Утворюється новий ліпідний радикал:
LОО - + LН → LООН + L -
4) Ліпідний радикал знову реагує з розчиненим О 2 і з
непошкодженою молекулою жирної кислоти і утворюється новий радикал ліпоперекісі і новий ліпідний радикал.
Таким чином, в реакції перекисного окислення ліпідів постійно, чергуючи один одного, утворюються ліпідний радикал і радикал ліпоперекісі. Процес захоплює все нові і нові молекули жирних кислот і ушкоджує ліпідний шар
Наслідки перекисного окислення ліпідів полягають у порушенні властивостей і функцій клітинних і внутрішньоклітинних мембран. Найбільш вивчені 3 (три) з них:
1) Окислювання тіолових груп мембранних білків. Призводить до появи пір в мембранах клітин і мітохондрій і збільшення проникності мембран.
2) Збільшення іонної проникності ліпідного бішару. Призводить до роз'єднання окисного фосфорилювання і зниження утворення АТФ.
3) Зниження стабільності ліпідного шару і створення умов для електричного пробою мембран.
Клітинні системи захисту від перекисного окислення ліпідів. У нормі на швидкість і вираженість процесу перекисного окислення ліпідів впливають спеціальні захисні системи. У складі цих систем різні хімічні речовини. Їх ділять на 2 (дві) групи: 1) прооксиданти, які посилюють процеси перекисного окислення; 2) антиоксиданти, які гальмують процес перекисного окислення.
Прооксиданти: високі концентрації кисню (напр., при гіпербаричної оксигенації), деякі ферменти, іони двовалентного заліза.
Антиоксиданти: діляться на 4 групи:
1) СОД, каталаза, глютатіонредуктаза. Нейтралізують супероксидний аніон-радикал і перекис водню. Запобігають утворенню гідроксильного радикала.
2) Фосфоліпаза і глютатіонпероксидази. Руйнують гідропероксиду ліпідів.
3) Система окислення та зв'язування іонів заліза. Знижує концентрацію двовалентного заліза в крові. За участю двовалентного заліза відбувається утворення гідроксил-радикала.
У крові є фермент церрулоплазмін і трансферин. Церрулоплазмін переводить двовалентне залізо у тривалентне, а трансферин зв'язує і переносить тривалентне залізо в клітини. У клітинах залізо депонується в формі феритину.
4) Жиророзчинні антиоксиданти або перехоплювачі вільних радикалів, або <пастки ». Обривають ланцюги перекисного окислення за рахунок захоплення ліпідних радикалів і радикалів ліпоперекісей. По хімічній природі це похідні фенолу. Це: вітамін Е, убіхінон, тироксин, іонол (входить до складу ліків дибунола).
ДІЯ МЕМБРАННИХ фосфоліпаз
Фосфоліпази - це ферменти, які гідролізують мембранні фосфоліпіди. Фосфоліпази є практично у всіх клітинах і у всіх клітинних структурах. У мембранах в нормі фосфоліпази малоактивні. Причини малоактивними фосфоліпаз:
1) фосфоліпази погано гідролізують саме фосфоліпіди ліпідного бішару мембран;
2) фосфоліпази активуються іонами Са і ингибируются іонами Мg, а в цитоплазмі здорової клітини як раз мало кальцію і багато магнію.
Надмірне збільшення вмісту іонів кальцію в цитоплазмі при пошкодженні призводить до активації фосфоліпаз. Фосфоліпіди ліпідного шару гідролізуються. Мембрана втрачає бар'єрні властивості і стає можливим електричний пробій мембрани.
Механічне (Осмотичний) РОЗТЯГУВАННЯ МЕМБРАН та адсорбції БІЛКІВ
Механічне розтягнення мембран спостерігається при порушенні осмотичного рівноваги в клітинах, а саме збільшення внутрішньоклітинного колоїдно-осмотичного тиску. У цьому випадку в клітку надходить вода, обсяг клітини збільшується, і створюються умови для електричного пробою мембран.
Адсорбція білків на мембранах також призводить до зниження електричної стабільності мембран.
Перекисне окислення ліпідів, активація фосфоліпаз. адсорбція білків на мембранах і механічне їх розтягування призводять до зниження електричної міцності ліпідного шару мембран і електричного пробою мембран.
ЯВА електричного пробою МЕМБРАН
У нормі між внутрішньою та зовнішньою сторонами мембраною існує невелика різниця потенціалів, а через мембрану проходить електричний струм. Його величина залежить від:
1) різниці потенціалів на зовнішній і внутрішній сторонах мембрани або напруги на мембрані V;
2) омічного опору мембрани цього току R.
I = V / R
Величина струму через мембрану прямо пропорційна різниці потенціалів на мембрані і обернено пропорційна опору мембрани току.
Якщо різниця потенціалів на мембрані перевищить критичне значення, то відбудеться різке зростання струму. Критична різниця потенціалів, вище якої відбувається різке зростання струму, називається потенціалом пробою. Якщо різниця потенціалів перевищує критичне значення, то струм через мембрану буде мимовільно наростати в часі до повного руйнування мембрани. Це явище називається електричним пробоєм мембрани.