|
анализе любого его вида. Например, при механической травме -
это нарушение целостности структуры ткани,при иммунном гемо-
лизе - изменение свойств мембраны эритроцитов под влиянием
гемолизина и комплемента, радиационное повреждение - образо-
вание свободных радикалов с последующим нарушением окисли-
тельных процессов. Подобных примеров можно привести очень
много.
Специфическим повреждениям клеток сопутствуют или сле-
дуют за ними и общие неспецифические проявления повреждения,
на которых мы остановимся более подробно.
_Первым и наиболее общим неспецифическим выражением пов-
_реждения клетки ., вызванного любым агентом,является нарушение
неравновесного состояния клетки и среды, что является общей
характеристикой всего живого, независимо от уровня его орга-
низации. Организм обладает массой приспособлений, питаемых
энергией пищевых веществ, с помощью которых он поддерживает
состояние, препятствующее уравновешиванию диффузионных, ос-
мотических, тепловых, электрических процессов с окружающей
средой. Полное прекращение жизни - смерть характеризуется,
как известно, постепенным прекращением неравновесного состо-
яния и переходом его в состояние полного равновесия с окру-
жающей средой.
С энергетической точки зрения, повреждение как наруше-
ние неравновесного состояния живой системы сопровождается
высвобождения дополнительной энергии в виде тепловой, элект-
рической (потенциал повреждения), химической (снижение ре-
докс-потенциала) и так называемой структурной энергии клеток
и тканей.
Структурная энергия освобождается при _денатурации
структур цитоплазмы и клеточных органоидов. Денатурация -
повреждение молекул белка, имеет много показателей, такие,
как величина энтропии, степень упорядоченности молекул.
Этот процесс в химическом смысле сопровождается сглажи-
ванием, исчезновением третичной и четвертичной структур бел-
ка, расплавлением полипептидных цепей, изменением активности
сульфгидрильных групп и т.д.
Повреждение клеток выражается еще и _нарушением структу-
_ры и функции мембран .. Вообще способность формировать мембра-
ны является решающей в образовании клетки и ее субклеточных
органелл. Любое нарушение сопровождается изменением проница-
емости клеточных мембран и состояния цитоплазмы поврежденной
клетки. Повреждение клеточных мембран, согласно модели Син-
гера, может быть обусловлено деструкцией их липидных или
белковых (ферментных) компонентов.
Повреждение липидных компонентов клеточных и субклеточ-
ных мембран возникает несколькими путями. Важнейшими из них
являются перекисное окисление липидов (ПОЛ), активация мемб-
ранных фосфолипаз, осмотическое растяжение пептидной основы
мембран, повреждающееся воздействие иммунных комплексов.
Суммарным выражением патологии клеточной мембраны может
служить нарушение ее основных функций:
1) мембранного транспорта;
2) изменение проницаемости мембраны;
3) изменение коммуникации клеток и их "узнавания";
4) изменение подвижности мембран и формы клеток;
5) изменение синтеза и обмена мембран.
_Мембранный транспорт . предполагает перенос ионов и дру-
гих субстратов против градиента концентрации. При этом нару-
шается функция клеточных насосов и ингибируются процессы ре-
гуляции обмена веществ между клеткой и окружающей ее средой.
Молекулярный механизм работы клеточных насосов до конца не
расшифрован и в настоящее время. Энергетической основой их
работы являются процессы фосфорилирования и дефосфорилирова-
ния ферментов - аденозинфосфатаз за счет энергии АТФ. Эти
ферменты "вмонтированы" в белковую часть клеточных мембран.
Там же работают ионные каналы, через которые проходят в
клетку и из клетки ионы, вода и другие вещества (например,
аминокислоты). В зависимости от вида проходящих по каналу
ионов различают Na-K-АТФазу, Ca-Mg-АТФазу, Н-АТФазу.
Особое значение имеет работа Na-K-насоса, результатом
которой является превышение концентрации ионов К+ внутри
клетки приблизительно в 20-30 раз по сравнению с внеклеточ-
ной. Соответственно этому, концентрация ионов Na+ внутри
клетки приблизительно в 10 раз меньше, чем снаружи.
Повреждение Na-K-насоса вызывает освобождение ионов К
из клетки и накопление в ней ионов Na, что характерно для
гипоксических состояний, токсических повреждений клетки (яд
кобры, каракурта), инфекционных поражений, аллергии, сниже-
ния температуры внешней среды. С транспортом ионов Na и К
тесно связан транспорт ионов Са. Интегральное выражение этих
нарушений хорошо иллюстрируется на примере гипоксии миокар-
да, которая прежде всего проявляется патологией митохондрий.
Следует отметить, что повреждение мембран митохондрий
являлется ключом клеточного повреждения. В его прогрессиро-
вании большая роль принадлежит нарушению контроля уровня
кальция в цитоплазме. Ишемическое повреждение митохондрий
приводит к нарушению функции Na-К-АТФазного насоса, посте-
пенному накоплению в клетке Na и потере ею калия, что в со-
вокупности ведет к вытеснению Са из митохондрий. В результа-
те повышается уровень ионизированного кальция в цитоплазме и
увеличивается его связь с кальмодулином, что, в свою оче-
редь, приводит к расхождению клеточных стыков, активации
фосфолипаз. Эндоплазматическая сеть накапливает воду и ионы,
следствием чего является развитие гидропической дистрофии.
Усиление гликолиза сопровождается истощением гликогена, на-
коплением лактата и снижением рН. Таким образом, накопление
Са в клетке можно считать универсальным механизмом клеточной
деструкции.
Кроме того, хорошо известно участие Са в освобождении
медиаторов аллергии из тучных клеток. По современным данным,
их аллергическая травма сопровождается разжижением мембраны,
разрыхлением и увеличением проводимости кальциевых каналов.
Са, проникая в большом количестве внутрь клетки, способству-
ет освобождению гистамина и других медиаторов из гранул.
_Проницаемость мембран . - качество мембраны, позволяющее
поддерживать обмен клетки со средой и осуществлять контроль
"перекрытых каналов", связанный с метаболизмом энергии и
конформацией белка. Проницаемость мембраны позволяет поддер-
живать не только постоянство электролитного состава клетки -
ионный гомеостаз, но и ионный гетерогенитет, т.е. вполне оп-
ределенные, резко выраженные различия ионного состава внут-
риклеточной м внешней среды. Donnan (1911) предложил уравне-
ние равновесия концентрации анионов и катионов по обе сторо-
ны полунепроницаемой мембраны, согласно которому произведе-
ния концентрации противоположно заряженных ионов по обе сто-
роны мембраны равны между собой.
В качестве примера изменения проницаемости для ионов
мембраны эритроцитов при иммунной травме следует указать на
специфический гемолиз. Процесс гемолиза начинается с увели-
чения проницаемости мембраны эритроцитов для ионов К, Na,
Ca. Нарушается функция Na-К-насоса, из эритроцитов выходит
К, а входит Na. Увеличивается проницаемость мембран для мо-
лекул глюкозы, аминокислот и ряда других метаболитов. Тормо-
зится обмен Cl- и HCO3- (феномен Гамбургера) и Cl- и SO4--
за счет фиксации на эритроците гемолизина и комплемента.
_Коммуникация клеток и их "узнавание" ..
Клеточное "общение" и "узнавание" подразумевают прежде
всего различия во внешних поверхностях плазматических мемб-
ран и мембран внутриклеточных органелл. В этом отношении
особый интерес представляет гликокаликс мембраны с поверх-
ностными антигенами-маркерами определенного типа клеток.
При различных патологических процессах (воспаление, ре-
генерация, опухолевый рост) поверхностные антигены могут из-
меняться, причем различия могут касаться как типа антигена,
так и его доступности со стороны внеклеточного пространства.
Например, изменения гликолипидов мембраны делают ее более
доступной воздействию антител. Известно также, что изменения
с поверхностью мембраны протеиназ могут влиять на прочность
связей мембранных компонентов с цитоскелетом и тем самым на
подвижность клеток.
Коммуникабельность клеток определяется и состоянием
клеточных стыков, которые могут повреждаться при различных
патологических состояниях и болезнях.
Межклеточное взаимодействие и кооперация клеток связаны
с клеточной рецепцией и медиацией, нарушение которой ведет к
разнообразной патологии клеток.
_Подвижность мембран и форма клеток .. Различают два типа
изменений; выпячивание мембраны наружу - экзотропия, и выпя-
чивание мембраны внутрь цитоплазмы - эзотропия. Изменения
формы клеток связаны не только с этими двумя типами измене-
ний, нередко речь идет об упрощении клеточной поверхности,
т.е. потере специфических образований, без которых невозмож-
но нормальное функционирование клетки (например, потеря мик-
роворсинок энтероцитами).
_Синтез мембран . может усиливаться либо снижаться, также
как и обмен мембран при некоторых заболеваниях.
Следующим неспецифическим проявлением повреждения клет-
ки можно считать _ потенциал повреждения . (или так называемый
мембранный потенциал), который представляет собой разность
потенциалов между неповрежденной и поврежденной ее поверх-
ностями. Поврежденная ткань (или клетка) становится электро-
отрицательной по отношению к своим неповрежденным участкам.
Разность потенциалов обусловлена уменьшением количества ио-
нов К на поврежденной поверхности. Мембранный потенциал кле-
ток печени крысы при гипоксии снижается с -60 до -80 mВ.
Одним из важнейших неспецифических выражений поврежде-
ния тканей и клеток является _ нарушение обмена воды . в тканях
и клетках. Оно заключается в том, что в поврежденной клетке
вода освобождается из цитоплазмы и выходит в окружающюю сре-
ду. Соответственно увеличивается содержание экстрацеллюляр-
ной воды и возникает травматический отек. Примером может
служить отек мозга и т.д. Чем сильнее повреждение, тем боль-
ше поврежденная ткань отдает воды в межклеточную жидкость,
кровь и лимфу. Например, при переломе бедра из поврежденных
тканей за 5 суток переходит в кровь и лимфу до 8 л воды.
_Изменение электропроводности . как показатель повреждения
клеток и тканей выражает прежде всего изменение емкостных
свойств не только поверхностных цитоплазматических, но и
внутренних мембран эндоплазматической сети и клеточных орга-
ноидов, которые выполняют роль конденсаторов, а содержимое
клеток - роль раствора, содержащего коллоиды и кристаллоиды.
Как известно, клетки обладают не только омическим, но и ем-
костным сопротивлением, суммарная величина которых называет-
ся _импеданс .. Применение этого показателя в качестве диагнос-
тического метода разрабатывается на кафедре физики нашего
института.
Распространение повреждения вглубь клетки травмирует ее
органоиды и нарушает активность связанных с ними _ ферментных
_систем .. В митохондриях поврежденной клетки происходят раз-
личные нарушения активности окислительных ферментов (цитох-
ромоксидазы и др.). Вследствие этого интенсивность клеточно-
го дыхания снижается, активируются внутриклеточные протеазы,
что приводит к накоплению кислых продуктов протеолиза и сни-
жению рН клеточной среды. Эти процессы лежат в основе _ауто-
_лиза . поврежденных клеток.
_Уменьшение окислительного фосфорилирования ., оценивающе-
еся отношением убыли неорганического Р к количеству поглоща-
емого кислорода, так же может служить признаком повреждения
клетки.
Заслуживает внимания и изменение _ редокс-потенциала . тка-
ней при различных повреждениях. Простота метода его опреде-
ления и быстрота получения ответа позволяют использовать
этот метод для выявления повреждения тканей при их консерва-
ции и пересадке.
Любое повреждение тканей сопровождается _ ацидозом . клеток
(рН падает до 6 и ниже). Ацидоз - один из наиболее важных и
легко измеряемых показателей повреждения клетки. Различают
_ацидоз первичный . - вследствие активации протеолиза, гликоге-
нолиза и гликолиза в поврежденной клетке (большое значение
при этом имеет повреждение лизосом); и _ ацидоз . вторичный -
возникающий в воспаленной ткани значительно познее (через
несколько часов после повреждения). Первичный ацидоз возни-
кает независимо от вида повреждающего агента. При поврежде-
нии клеток меняются их _ сорбционные . свойства, что проявляется
Страницы: 1, 2, 3
|
