Реакция клеток на повреждение

Содержание

• 1 Введение
  • 1.1 Что мы называем повреждением клетки?
• 2 Первичное и вторичное повреждение клеток
  • 2.1 Первичное, специфическое действие повреждающих факторов на клетки
  • 2.2 Развитие повреждения клетки после первичного, специфического воздействия
  • 2.3 Стратегия изучения механизма действия неблагоприятных факторов
• 3 Нарушение функций клеточных структур
  • 3.1 Увеличение проницаемости цитоплазматической мембраны
    • 3.1.1 Уменьшение электрического сопротивления ткани
    • 3.1.2 Окраска цитоплазмы различными красителями
    • 3.1.3 Снижение мембранного потенциала
• 4 Проявления повреждения клеток

Введение

Что мы называем повреждением клетки?

Нарушение функционирования клетки, вызванное действием неблагоприятных факторов, например недостатком кислорода или действием токсических соединений, может вначале и не привести к повреждению клетки: как только восстановятся нормальные окружающие условия, клетка вновь вернется в состояние, близкое к исходному.

Повреждением называется ухудшение функционирования клетки, которое сохраняется после удаления повреждающего агента.

Серьезное повреждение клетки может привести к развитию процессов, приводящих к ее гибели. Часто это связано с включением специального механизма апоптоза (запрограммированной смерти клетки), о котором будет сказано позже. Незапрограммированную смерть клетки называют некрозом.

Первичное и вторичное повреждение клеток

Таблица 1. Повреждающие факторы (т.е. воздействия, непосредственно повреждающие клеточные структуры)

Повреждающий фактор	Примеры повреждающего действия и повреждаемые структуры
Механическое воздействие	Слущивание клеток эпителия в кишечнике. Нарушение межклеточных контактов.
Высокая температура	Денатурация белков, плавление ДНК, пероксидация липидов.
Охлаждение	Повышение вязкости липидного слоя мембран и нарушение их работы.
Действие ядов и токсинов	Инактивация определенных ферментов и рецепторов.
Ультрафиолетовая радиация	Фотохимическое повреждение нуклеиновых кислот, белков и липидов мембран. Эритема, летальное и мутагенное действие УФ на микроорганизмы.
Видимый свет	Фотосенсибилизированное окисление клеточных структур, например, при гематопорфирии.
Ионизирующая радиация	Повреждение клеточных структур свободными радикалами.
Недостаток кислорода (гипоксия)	Повреждение клеточных структур вследствие недостатка АТФ.
Избыток кислорода или чрезмерное образование кислородных радикалов (оксидативный стресс)	Повреждение клеточных структур свободными радикалами.
Пищевая недостаточность антиоксидантов	Повреждение клеточных структур свободными радикалами.
Изменение ионного состава в окружающей среде	Нарушение возбудимости, спонтанная возбудимость, осмотический дисбаланс, набухание клеток и отек ткани.

В условиях целостного организма первичное действие повреждающего фактора на клетки-мишени (т.е. клетки, повреждаемые непосредственно) сопровождается изменениями и в других клетках. Эти изменения опосредованы нарушением функционирования клеток-мишеней и поэтому могут быть названы вторичными. Следовательно, обнаружив изменения в функционировании клеток того или иного органа при неблагоприятном воздействии, нельзя еще говорить о том, что данное воздействие само по себе вызвало наблюдаемые изменения в клетках. Одной из задач патологической физиологии является выяснение последовательности событий от момента воздействия повреждающего фактора на ту или иную систему организма до момента реализации этого повреждения, проявляющееся в нарушении функционирования клеток, органов, тканей и целого организма и сопровождается развитием болезни.

Первичное, специфическое действие повреждающих факторов на клетки

Развитие повреждения клетки после первичного, специфического воздействия

Первичное, специфическое воздействие повреждающего фактора направлено на совершенно конкретные молекулярные структуры клетки. По химическому составу клеточные структуры состоят в основном из нуклеиновых кислот, белков, липидов и полисахаридов; все эти соединения могут быть мишенью для повреждающего действия факторов окружающей клетку среды (см. рис.1). Нарушение этих структур вызывает целый каскад событий, заканчивающихся общим ответом клетки как целого. При этом можно различить несколько стадий ответа клеток на внешнее неблагоприятное воздействие. Вначале, как правило, имеет место неспецифическая реакция, характерная для всякого раздражения. Практически у всех клеток при действии повреждающих агентов наблюдается резкое увеличение проницаемости клеточных мембран для ионов, в частности, для ионов кальция, с последующей активацией различных внутриклеточных систем: протеинкиназ, фосфолипаз, систем биосинтеза белков, фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов, аденилатциклазы, сократительного аппарата клетки и т. д. Эта первая, обратимая стадия в определенной степени направлена на компенсацию нарушений, вызываемых повреждающим агентом, будь то компенсация на уровне данной клетки или на уровне целого организма. При более сильном или более длительном воздействии повреждающего фактора имеет место также нарушение функций клеток, которое приводит к ухудшению функционирования ткани и органа в целом. Изменения, наблюдаемые при этом в клетке, напоминают изменения в погибших клетках, но они обратимы; такое состояние клеток называется паранекрозом. Внешне паранекроз проявляется в помутнении цитоплазмы, вакуолизации, появлении грубодисперсных осадков, увеличении проникновения в клетку различных красителей. Если часть клеток в ткани погибла окончательно, а другие продолжают функционировать, то такое состояние «между жизнью и смертью» называют некробиозом (от греч. necros — мертвый и bios — живой). Наконец, гибель клеток, то есть такое их повреждение, которое в условиях организма необратимо, называют некрозом. Некроз сопровождается активацией ряда лизосомальных ферментов (например, фосфолипаз и протеиназ), разрушением других клеточных структур. Этот процесс называется аутолизом. Аутолиз необходим для удаления мертвых клеток и замены их новыми клетками или элементами соединительной ткани. Замечательной особенностью развития патологических изменений в клетках в ответ на самые различные неблагоприятные воздествия является сходство этих изменений, которое позволило Д. Н. Насонову и В. Я. Александрову выдвинуть в 1940 г. теорию о неспецифической реакции клеток на повреждение.

Каким бы ни был повреждающий агент и на какие бы клетки он ни действовал, ответ клеток по ряду показателей является одинаковым.

К числу таких показателей относятся:

1. уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра;
2. увеличение вязкости цитоплазмы, которому иногда предшествует некоторое уменьшение вязкости;
3. увеличение сродства цитоплазмы и ядра к ряду красителей.

Во многих случаях наблюдаются также увеличение клеточной проницаемости, появление флюоресценции, повышение кислотности цитоплазмы, нарушение многих клеточных функций и т. д. Причины такого стереотипа изменений в морфологии клеток при их повреждении заключается в том, что сами молекулярно-клеточные механизмы повреждения клеток сходны, даже если причины, вызвавшие повреждение, различны.

Стратегия изучения механизма действия неблагоприятных факторов

Выяснение патогенеза различных заболеваний требует использования разных методических приемов, тем не менее основные этапы работы сходны. Для примера рассмотрим токсическое действие промышленного токсина — четыреххлористого углерода, который используется в некоторых производствах в качестве растворителя.

1. Первым этапом изучения механизмов возникающих в клетке нарушений часто служат клинические наблюдения. Обследование людей, отравившихся четыреххлористым углеродом, показало, что при действии его на организм нарушаются функции печени.
2. На втором этапе исследуются изменения, происходящие в клетках печени, что можно сделать в опытах на лабораторных животных. В таких опытах обычно проводят всестороннее изучение изменений в различных структурах клеток печени после воздействия на животное разных доз CCl₄, используя весь арсенал современных методов биохимии, биофизики, цитологии, клеточной физиологии. Оказывается, что изменений в клетке много, но некоторые из них наступают раньше всех прочих. Так, на очень ранних стадиях интоксикации резко изменяются свойства мембран эндоплазматического ретикулума.
3. Полученные данные позволяют приступить к третьему этапу исследования: изучению механизма действия повреждающего фактора в модельных экспериментах. В нашем случае такое изучение целесообразно проводить с изолированными мембранами эндоплазматического ретикулума печени. Следует отметить, что и на изолированных мембранах четыреххлористый углерод оказывает токсическое действие, вызывая нарушение основной биохимической функции ретикулума — гидроксилирование чужеродных соединений (ксенобиотиков). Детальное изучение модельных систем позволяет сделать вывод, что важным звеном патогенеза является образование перекисей липидов, вызванное взаимодействием CCl₄ с цитохромом Р-450.
4. Изучение патогенеза интоксикации четыреххлористым углеродом в клинике, в опытах на животных и в модельных экспериментах с изолированными клеточными структурами позволило составить гипотетическую схему последовательности событий при действии четыреххлористого углерода на клетки печени:

А. Первичное специфическое действие CCl₄:

P-450 + CCl₄ -> ·CCl₃ + ·Cl (свободные радикалы)
Свободные радиалы + липиды мембран -> перекисное окисление липидов

Б. Неспецифическая реакция клетки:

Перекисное окисление липидов -> нарушение барьерных свойств мембран -> нарушение ионного баланса -> нарушение биоэнергетических процессов -> нарушение клеточных функций -> внешние морфологические изменения в цитоплазме клеток

Проверкой такой схемы могут послужить, в частности, опыты по действию антиоксидантов — ингибиторов перекисного окисления липидов. Оказалось, что в модельных опытах антиоксиданты снижают накопление перекисей липидов, вызванное CCl₄, а применение антиоксиданта до отравления четыреххлористым углеродом препятствует развитию интоксикации у животных и людей.

Таким образом, общая схема исследований по патологии клетки напоминает работу химика-органика при выяснении строения неизвестного вещества: сначала проводится анализ неизвестного соединения, а потом его предполагаемая формула окончательно доказывается путем синтеза этого вещества.

Нарушение функций клеточных структур

Таблица 2. Ранние изменения в функционировании внутриклеточных структур при повреждении клетки

Явление	Проявление
Увеличение проницаемости цитоплазматической мембраны	Увеличение электропроводности; Увеличение связывания красителей; Снижение мембранного потенциала; Выход ионов калия из клетки; Выход метаболитов; Увеличение объема (набухание) клеток; Увеличение внутриклеточной концентрации ионов кальция.
Нарушение структуры и функций митохондрий	Снижение потребления кислорода; Увеличение проницаемости внутренней митохондриальной мембраны; Набухание митохондрий; Снижение кальций-аккумулирующей способности.
Ацидоз
Повреждение эндоплазматического ретикулума
Изменение активности ферментов и рецепторов	Активация ферментов лизосом; Активация эндонуклеаз -> апоптоз.
Повреждение генетического аппарата клетки	Повреждение рибосом.

Увеличение проницаемости цитоплазматической мембраны

Уменьшение электрического сопротивления ткани

Окраска цитоплазмы различными красителями

Снижение мембранного потенциала

Таблица 3. Распределение ионов калия и натрия внутри и снаружи некоторых клеток

ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВОЙ МАТЕРИИ. ЦИТОПЛАЗМА И ЯДРО КЛЕТКИ

Термин «протоплазма» означает «первичная материя» и впервые был предложен Яном Пуркинье в 1839 году. К первичным формам организации протоплазмы относятся клетка и ее производные – симпласт, синцитий, межклеточное вещество, которые возникли в процессе эволюции с целью адаптации к условиям внешней среды. Симпласт – это не расчлененная на клетки протоплазма с большим количеством ядер. Функционально – это адаптивная форма организации живой материи, которая выполняет в организме двигательную функцию. Пример: поперечно-полосатые мышечные волокна (60% от массы человека). Образуется путем слияния множества клеток или абортивным делением.Синцитий – соклетие – это протоплазматическая решетка в узлах которой лежат ядра. Имеется в семенниках у мужчин. Цель образования – синхронизация процессов сперматогенеза. Межклеточное вещество – «цемент» или «параплазма». Это продукт синтетической деятельности клеток. В межклеточном веществе различают два главных компонента: основное вещество (гликозаминопротеогликаны и гликопротеины) и погруженные в него волокна (коллагеновые, эластические, ретикулярные). Межклеточное вещество ярко выражено в тканях, выполняющих опорно-механические функции (костная, хрящевая, плотные соединительные ткани).Клетка – это главная элементарная форма организации живой материи, предел делимости, в которой жизнь проявляется во всей своей полноте. В организме человека количество клеток варьирует от 10% до 40% в зависимости от возраста. Клетки отличаются по величине, по форме и продолжительности жизни.Величина клетки определяется ядерно-цитоплазматическими отношениями и отношением площади поверхности к объему цитоплазмы, которые должны быть постоянными. Смещение константы ведет либо к делению клетки, либо к ее гибели. Форма клетки тесно связана с ее функцией.

Клетка состоит из цитоплазмы и ядра. Цитоплазма включает в себя: клеточную поверхность, а также органеллы и включения, погруженные в гиалоплазму. Клетка – это система компартментов или отсеков (мембранных органелл) с относительно автономными процессами, которые связаны между собой через обмен веществ.

МОРФОЛОГИЯ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ В КЛЕТКЕ

Морфология обмена веществ в клетке – это постоянно меняющееся взаимодействие биологических мембран, организованное в пространстве и во времени (ГЭРЛ-система и поток мембран в клетке). ГЭРЛ-система включает в себя комплекс Гольджи (К.Гольджи, 1898), эндоплазматический ретикулум (К.Портер,1945) и лизосомы (Де Дюв, 1955).

Метаболизм обеспечивается тремя основными функциями клетки:

1. Синтетическая функция – с одной стороны эндоплазматический ретикулум синтезирует вещества, которые экспортируются из клетки для нужд всего организма (нейромедиаторы, гормоны, ферменты), с другой — свободные рибосомы и полисомы производят вещества, восполняющие и обновляющие цитоплазму самой клетки. Расстройство этой функции наблюдается при всех болезнях, но главным образом нарушения возникают при повреждении эндокринной системы. 2. Энергетическая функция – любая работа клетки сопровождается затратой энергии. Энергетический аппарат представлен митохондриями (Бенда, 1902). Они лабильны, подвижны, быстро повреждаются и быстро адаптируются. Митохондрии осуществляют синтез АТФ, происходящий в результате процессов окисления органических субстратов и фосфорилирования АДФ. 3. Регуляторная функция целиком зависит от генома клетки и отвечает за правильный ход метаболических процессов. Нарушение этой функции приводит к генетическим или хромосомным болезням.

В ядре клетки путем транскрипции с ДНК синтезируются три типа РНК (рибосомальная, матричная и транспортная-РНК), которые и регулируют образование белков в клетке.

Таким образом, клетка представляет собой систему биологических мембран, которые разделяют ее на компартменты (органеллы), выполняющие специальные функции, взаимодействие которых и обеспечивает метаболизм.

Процессы в клетке проходят в несколько этапов:

1. поступление веществ в клетку (эндоцитоз)

2. образование мономеров (лизосомы)

3. синтез веществ для самой клетки (полирибосомы)

4. синтез веществ на экспорт (ЭПР, комплекс Гольджи)

5. эвакуация метаболитов, не поддающихся усвоению (телолизосомы или остаточные тельца) и продуктов секреции (секреторные пузырьки) – экзоцитоз.

СПОСОБЫ РЕПРОДУКЦИИ КЛЕТОК. РЕАКЦИЯ КЛЕТКИ НА ПОВРЕЖДЕНИЕ

Смена клеточных популяций обеспечивает в организме рост и развитие, постоянство внутренней среды, процессы выздоровления. Размножение – это основная физиологическая ось вокруг которой вращается жизнь вида. Деление клеток рассматривается как форма самодвижения живой материи, ее самосовершенствование. Деление связано с внутренними свойствами самой материи. Клеточный цикл – это жизнь клетки от одного деления до другого. Он включает в себя два периода: 1.собственно деление (митоз) 2.подготовка к делению (интерфаза)(около 90% всего клеточного цикла,3 периода:G1пресинтетический или постмитотический,Sсинтетический,G2 постсинтетический или премитотический)

Два способа репродукции соматических клеток:1.Митоз — непрямое деление. Открыл и описал четыре стадии митоза немецкий ученый Флемминг в 1878 году. Термин ”хромосома” впервые предложил Вальдейер в 1880 году. 4 фазы митоза:Профаза-спирализация и конденсаця хромосом,исчезает ядрышко,растворяется ядерная оболочка,начинает формироваться веретено деления.Метафаза-образуется веретено,хромосомы формируют материнскую звезду,хроматиды расходятся,связаны в области центромеры.Анафаза-хроматиды расходятся к полюсам и формируют две дочерние звезды.Телофаза-процессы обратные профазе,деспирализация хроматина,восстановление ядерной оболочки и т.д. 2.Эндорепродукция – обновление протоплазмы в рамках старой формы. Это незаконченный клеточный цикл, в результате которого образуется либо полиплоидная, либо многоядерная клетка, либо клетка с политенными хромосомами. Пример: нейроны мозга, гепатоциты печени.Существуют внешние и внутренние факторы, которые либо ускоряют, либо замедляют процессы пролиферации. Внешние факторы – температура, радиация, рентгеновские лучи, ультрофиолетовые лучи и т.д. Например: высокие дозы радиации вызывают аномальные митозы (полицентрический, моноцентрический). Внутренние факторы: 1.изменение ядерно-плазменных отношений вызывает гибель или деление клетки, 2.потеря контактных взаимоотношений между клетками может привести к образованию злокачественной опухоли, 3.изменение позиционной информации. Паранекроз (около смерти) – это общая неспецифическая реакция, которая возникает в результате старения клетки, или в ответ на воздействие неблагоприятных факторов и приводит к нарушению внутреннего равновесия в клетке: 1.подавление способности к гранулообразовани 2.понижение дисперсности коллоидной системы

3.сдвиг рН в кислую сторону 4.потеря возбудимости В основе паранекроза лежит обратимая денатурация белков. Нарастающее действие повреждающих факторов приводит клетку в состояние дистрофии. Дистрофия – это нарушение обмена веществ в клетки. Она может быть белковой (зернистая или мутная дистрофия), липидной (тигровое сердце, гусинная печень), углеводной, гидропической. Два вида дистрофии: 1.физиологическая (необратимая) дистрофия, всегда приводит к некрозу клетки (пример – эпидермис кожи, волосы, ногти) 2.патологическая (обратимая) дистрофия; в том случае, когда патологические процессы не затронули ядро клетки и снято неблагоприятное действие раздражителя, клетка может адаптироваться:1.на молекулярном уровне (полиплоидия) 2.на субклеточном (увеличение количества органелл)3.на клеточном (гипертрофия, гиперплазия)4.на тканевом (метаплазия)

В настоящее время различают два типа гибели клеток: некроз и апоптоз. Некроз трактуют как наиболее частую неспецифическую форму гибели клеток. Он может быть вызван тяжелыми повреждениями в результате прямой травмы, радиации, влияния токсических агентов, вследствие гипоксии и т.д. В отличие от некроза, апоптоз– это запрограммированная гибель клетки, вызываемая внутренними или внешними сигналами, которые сами по себе не являются токсичными или деструктивными. Апоптоз – это активный процесс, требующий затрат энергии, транскрипции генов и синтеза белка de novo. Апоптогенное действие строго специфично в различных типах клеток. Например: В иммунной системе таким действием обладают интерлейкины, которые могут как индуцировать, так и ингибировать апоптоз иммуноцитов. Клетки большинства опухолей обладают пониженной способностью запускать механизмы клеточной гибели в ответ на некоторые физиологические стимулы. Существуют вирусы (герпеса, гриппа, кори, полиомиелита, аденовирусы), которые в клетках-хозяевах способны индуцировать апоптоз. Апоптозявляется общебиологическим механизмом, ответственным за поддержание постоянства численности клеток, формообразование, выбраковку дефектных клеток в органах и тканях.

ТКАНИ

Функциональное и морфологическое разнообразие клеток организма обусловлено окружением клетки, т.е. той средой, в которой она живет и размножается. Эта среда окружения клетки получила названиепространственной информации или информации положения.

Дифференцировка и специализация клеток – это процесс взаимодействия эндогенной генетической информации и экзогенной эпигенетической информации (пространственной информации). Ведущее место в дифференцировке и специализации принадлежит информации положения клетки, которая определяется рядом факторов:1.градиенты концентрации химических веществ2.векторы электромагнитных полей3.контактные взаимоотношения между клетками4.эмбриональная индукция Клетка, способная воспринимать позиционную информацию называется компетентной. В этой клетке под влиянием эпигенетических факторов геном подразделяется на экспрессированные (рабочие) и репрессированные (спящие) гены. Экспрессированные гены в свою очередь делятся на конституитивные и индуцибильные. Конституитивные гены отвечают за общие для всех клеток организма свойства (раздражимость, подвижность, обмен веществ и т.д.). Индуцибильные гены определяют дифференцировку и специализацию клеток. Клетка, которая под влиянием позиционной информации получила программу своего развития (индуцибельные гены) называетсядетерминированной или коммитированной. В результате дифференцировки клетки, которая идет по пути усложнения ее организации, она становится специализированной и начинает выполнять соответствующие функции.

Изоморфные клетки объединяются в группы, каждая из которых начинает выполнять элементарную функцию. Образуется 4 группы тканей:1.пограничные ткани (эпителиальные ткани) 2.ткани внутренней среды (мезенхимные ткани) 3.ткани, выполняющие двигательную функцию (мышечные ткани) 4.ткани, реагирующие на воздействие внешней среды возбуждением и раздражением (нервные ткани)Закон параллельных рядов по Заварзину: «Раз возникнув, ткани развиваются параллельно». Этот закон позволяет утверждать, что все представители животного мира состоят из четырех типов тканей. Однако, в историческом развитии тканей следует учитывать принцип дивергенции Хлопина, т.е. прежде чем развиваться параллельно ткани должны были разойтись.Ткань – это исторически сложившаяся система клеток и межклеточного вещества, объединенных общностью происхождения, строения и, выполняющих одну из первичных функций организма.Ткань – это система, состоящая из одного или нескольких дифферонов.Ткани общего характера(Эпителиальные и соединительные)-первичность возникновения,Наличие стволовых клеток высокая камбиальность, способность к метаплазии взаимопревращению одного вида ткани в другой внутри данного типа ткани.Специализированные ткани(мышечные и нервные)-вторичные по происхождению,не имеют стволовых клеток,Высокая функциональная специализация.

Эпителий – это пограничный пласт клеток, плотно прилегающих друг к другу (десмосомы, полудесмосомы), развивающихся из трех зародышевых листков и выполняющих в организме защитную(эктодермальные),выделительную(мезодермальные)и всасывательную(энтодермальные) функции.Классификация Хлопина:1.Эпидермальный тип образуется из эктодермы,многослойный или многорядный 2.Энтодермальный из энтодермы,однослойный призматический 3.Целонефродермальный из мезодермы,однослойный плоский,кубический или высокий призматический 4.Эпендимоглиальный выстилает полости мозга,секретирующий 5.Ангиодермальный из мезенхимы,эндотелиальная выстилка сосудов.Принципы организации-пограничное расположение;построен и функционирует как сплошной пласт клеток различной толщины;незначительные межклеточные пространства,клетки плотно друг к другу;отсутствие кровеносных сосудов; на базальной мембране.Виды:1.покровный 2.железистый

Причины повреждения клетки: экзо- и эндогенные; физические, биологические, химические.

Повреждение клетки это изменение функционирования клетки, которое сохраняется после удаления повреждающего агента.

Повреждение клетки может быть частичным или полным, обратимым или необратимым. Необратимое повреждение может привести к деструкции и гибели клетки.

Повреждение клетки может быть первичным и вторичным.

Первичное повреждение клетки — это результат непосредственного действия повреждающего фактора. Различают первичные повреждения: а) механические, б) термические, в) химические, г) радиационные.

Вторичные повреждения клетки — это такие, когда результат первичного воздействия сам становится повреждающим фактором и вторично повреждает здоровые до этого момента структуры.

Первичные повреждающие клетку факторы вызывают специфические, присущие только им эффекты. Эти эффекты связаны с характером первичного повреждающего фактора:

а) механические — вызывают нарушение целостности структуры ткани, клеток, межклеточных и субклеточных структур.

Ь) термические — связаны с денатурацией белков. белково-липидных комплексов и изменением вторичной структуры нуклеиновых кислот

с) химические — угнетают активность ферментов, блокируют клеточные рецепторы, вызывают перестройку молекул за счет гидролиза, переаминирования и т.п.

с) радиационные — приводят к разрушению молекул с образованием свободных радикалов.

Независимо от природы первичного повреждающего фактора, ответная реакция поврежденной клетки стандартна и называется неспецифической реакцией клетки на повреждение.

Причина такого стандартного ответа заключается в том, что при любом повреждении обязательно: 1) нарушаются барьерные функции мембран клеточной и внутриклеточной; 2) выключаются ионные насосы.

Реакция клеток на повреждение проявляется в структурных и функциональных изменениях клетки.

Основные структурные изменения следующие:

а) повышение проницаемости мембраны пострадавшей клетки;

Ь) уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра

с) увеличение вязкости цитоплазмы, которому иногда предшествует уменьшение вязкости

1) увеличение сродства цитоплазмы и ядра к ряду красителей.

Степень выраженности зависит от силы и продолжительности повреждающего агента.

По степени выраженности различают:

а) паранекроз — обратимые нарушения структуры и функции клетки

Ь) некробиоз — необратимые повреждения (гибель) части клеток в ткани.

с) некроз — массовая гибель клеток с активацией лизосомальных ферментов и разрушением других клеточных структур. Этот процесс называется аутолизом. Значение аутолиза — удаление мертвых клеток и замена их новыми клетками или элементами соединительной ткани.

Проявления повреждения клеток

1. Увеличение проницаемости цитоплазматической мембраны: 1) белкам и коллоидным краскам (макромолекулы); 2) к аминокислотам и глюкозе (вещества с низкой молекулярной массой); 3) к ионам.

2. Уменьшение электрического сопротивления ткани. Электрическое сопротивление ткани называется импеданс. Он состоит из омической и емкостной составляющей. Емкостная составляющая обусловлена тем, что клеточные мембраны, по сути, представляют собой конденсаторы. Омическая составляющая зависит от омического сопротивления цитоплазмы и мембран.

3. Увеличение сродства к красителям цитоплазмы и ядра клетки. Это явление связано с тем, на фоне повышенной проницаемости мембраны при окраске клетки красителя в нее поступает значительно больше.

4. Изменение мембранного потенциала. Это явление чрезвычайно характерно для неспецифического ответа клетки на повреждение. Причины: 1) прямое повреждение мембраны; 2) нарушение работы мембранных ионных насосов за счет снижения содержания в клетке АТФ. Снижение мембранного потенциала наблюдается при холодовом, радиационном, аллергическом повреждениях клеток и их органелл.

5. Выход ионов К + из клеток. В норме внутри клетки содержится больше ионов К + , чем вне ее. Такое соотношение обеспечивается: 1) работой Nа + -К + -АТФ-азы, которая постоянно накачивает К + внутрь клетки; 2) спонтанным выходом К + из клетки за счет диффузии в область с более низкой концентрацией. Причина потери ионов К + — нарушение работы Nа + -К + -АТФ-азы в результате угнетения окислительного фосфорилирования в митохондриях.

6. Накопление ионов Са 2+ в гиалоплазме. В норме поступающий в клетку Са 2+ аккумулируется в митохондриях, поэтому в гиалоплазме концентрация ионов Са 2+ примерно в 10 000 раз ниже, чем вне клетки. При повреждении накопление в митохондриях угнетается и содержание ионов Са 2+ в гиалоплазме нарастает. Причина: нарушение окислительного фосфорилирования в митохондриях и уменьшение мембранного потенциала митохондрий.

7. Набухание клеток. Форма и объем клеток зависят от: 1) состояния цитоскелета клетки; 2) разницы между онкотическим и осмотическим давлением внутри и вне клетки (онкотическое п осмотическое давление определяется количеством белков и ионов в единице объема. Другое название этой величины «коллоидно-осмотическое давление». Увеличение объема клеток происходит при 1) накоплении белков и ионов внутри клетки; 2) снижении их концентрации вне клетки. В результате коллоидно-осмотическое давление в клетке становится больше, чем вне ее и молекулы воды переходят в клетку с целью выравнивания концентраций. Последствия: сдавление микрососудов и нарушение микроциркуляции.

8. Нарушение структуры и функции митохондрий. Всего 4 нарушения: 1) снижение потребления кислорода — связано с уменьшением скорости переноса электронов по дыхательной цепи. 2) увеличение проницаемости внутренней митохондриальной мембраны может привести к разобщению окислительного фосфорилирования в митохондриях и изменению показателей работы митохондрий. Существует 2 (два) показателя работы митохондрий: коэффициент Р/О и коэффициент дыхательного контроля ДК. Коэффициент Р/О — это отношение количества синтезированной АТФ к количеству поглощенного кислорода. Коэффициент дыхательного контроля — это отношение скорости дыхания митохондрий в присутствии субстратов окисления, АДФ и ортофосфата к скорости дыхания митохондрий в отсутствии АДФ. Снижение ДК до единицы и Р/О до 0 говорит о разобщении окислительного фосфорилирования в митохондриях.; 3) снижение способности накапливать кальций — приводит к увеличению его концентрации в гиалоплазме. Развивается в результате снижения мембранного потенциала и разобщения окислительного фосфорилирования в митохондриях; 4) набухание митохондрий — связано с поступление воды внутрь митохондрий и приводит к их разрыву. Различают активное и пассивное набухание митохондрий. Пассивное набухание митохондрий — происходит за счет движения молекул воды в митохондрию при увеличении коллоидно осмотического давления внутри нее и не требует затрат энергии. Активное набухание митохондрий — это движение молекул воды в митохондрию исключительно вслед за фосфатом К + . Фосфат К + поступает в митохондрии при уменьшении мембранного потенциала ниже 170-180 мВ со знаком «минус».

9. Активация лизосомальных ферментов и ацидоз. Увеличение проницаемости клеточных и внутриклеточных мембран касается и мембран лизосом. Из них выбрасываются активные липазы, протеазы, нуклеазы и другие ферменты. Немедленно начинается распад белков, жиров, пуриновых и пиримидиновых оснований. Образуются кислоты: амино-, жирные и нуклеиновые. Они диссоциируют на водород и кислотный остаток и среда закисляется. РН падает до 6,0 и ниже.

10. Апоптоз — это запрограммированная гибель клетки, которая необходима для удаления старых клеток или замены одних клеток другими. Стадии апоптоза: 1) поступление сигнала на поверхность клетки. Сигнал — поступление или непоступление определенных веществ; 2) связывание сигнальной молекулы с рецептором на поверхности клетки; 3) запуск каскада реакций внутриклеточной сигнализации; 4) активация синтеза деструктивных ферментов, в частности эндонуклеаз; 5) аутолиз.

11. Повреждение генетического аппарата клетки — это разрушение нуклеиновых кислот ядра и рибосом.

12. Последовательность нарушений в клетке при гипоксии — выучить по учебнику на стр. 28._Общий вывод: 1) необратимые повреждения наступают только через 1-1,5 часа после прекращения поступления кислорода. В более ранние сроки возможно восстановление функций клетки; 2) при проведении лечебных мероприятий врач должен ориентироваться на указанные сроки.

13. Порочный круг клеточной патологии. Неспецифическая реакция клеток на повреждение — это типовой патологический процесс. Его основными звеньями являются: 1) повреждение клеточной и внутриклеточных мембран; 2) снижение уровня АТФ; 3) увеличение содержания Са 2+ в цитоплазме; 4) активация деструктивных ферментов — мембранных фосфолипаз, эндонуклеаз; 5) разрушение фосфолипидов мембраны и усугубление ее повреждения. На 4-м и 5-м этапах наблюдаем смену причинно-следственных отношений, когда следствие (активация деструктивных ферментов) становится источником новых повреждений мембраны.