Липидный механизм

Механизмы повреждения клеточных структур

Неспецифические проявления повреждений клеток

(выявляются в различных видах клеток при действии разнообразных агентов)

1. Изменение (увеличение) проницаемости клеточных мембран, нарушение работы ионных насосов (выход К⁺, вход Са⁺⁺ и Na⁺, выход токсинов и метаболитов)

В клетке находится K⁺, а снаружи ее - Nа⁺, что создает мембранный потенциал клетки. Са⁺⁺ тоже много снаружи, а в клетке он находится внутри митохондрий и в эндоплазматическом ретикулуме.

Так как существует разность концентраций ионов внутри и снаружи клетки, то по градиенту концентрации ионы Na⁺и Ca⁺⁺устремляются внутрь клетки, а K⁺ выходит из клетки, как только открываются соответствующие ионные в мембране.

Но клетка поддерживает свой ионный состав очень тщательно, т. к. для нее это вопрос жизни или смерти. Для этого работают. Na⁺/K⁺и Ca⁺⁺ насосы, работа которых требует энергозатрат.

2. Снижение мембранного потенциала вследствие нарушения работы насосов. Нарушение возбудимости и функции клетки.

3. Набухание клеток. В клетке много белков (обеспечивают онкотическое внутриклеточное давление). Отек неповрежденной клетки не возникает, поскольку исправно работает натрий-калиевый насос, удаляя из клетки Na⁺ и «закачивая в нее K⁺. Ионы Nа⁺ выводят за собой из клетки Cl^- и удаляют тем самым NaCl. При повреждении в клетке накапливаются белки и NaCl, что приводит к росту осмотического и онкотического давления.

4. Нарушение обменных процессов, активности ферментов и энергообеспечения клетки. В результате этого клетка переходит на анаэробный гликолиз, следствием которого является внутриклеточный ацидоз.

В основном энергия образуется при распаде глюкозы, т. е. путем гликолиза. Если он осуществляется в аэробных условиях (аэробный гликолиз), то образуется 32 молекулы АТФ (процесс образования АТФ называется фосфорилированием). Энергия может рассеиваться и в виде тепла при распаде глюкозы, что имеет место при разобщени окисления и фосфорилирования (типичным «разобщителем» является тироксин).

В условиях уменьшения поступления кислорода (гипоксия) клетка переходит на анаэробный путь гликолиза, в результате которого образуется лактат (накопление его приводит к ацидозу) и всего 2 молекулы АТФ, что естественно, отражается на жизнедеятельности клетки, страдают все, происходящие в ней процессы, но в первую очередь – работа мембранных Nа⁺/K⁺ и Ca⁺⁺ насосов.

1. Свободнорадикальное и перикисное окисление липидов

Свободные радикалы – это атомы (или молекулы) с неспаренными электронами на внешних атомных или молекулярных орбитах, отличающиеся высокой реакционной способностью.

Два электрона одной орбитали (спаренные) имеют противоположные спины (направление вращения электрона вокруг собственной оси, которое создает магнитное поле с параллельным, или антипараллельным вектором относительно магнитного поля Земли), а отсюда и нулевой общий магнитный момент.

Неспаренный электрон придает атому (или содержащей его молекуле) магнитный момент, который предопределяет его химическую реакционную способность.

Неспаренные электроны стремятся ликвидировать феномен неспаренности двумя путями.

· Взаимодействием с другими свободнорадикальными атомами (или молекулами) с образованием химически инертного продукта;

· «Выдергиванием» неспаренного электрона с противоположным спином из внешней оболочки свободных или связанных атомов. Объектом такого воздействия являются переходные металлы, богатые неспаренными электронами, в результате взаимодействия радикал становится химически инертным (тушится), а металл изменяет заряд. Но свободные радикалы способны «выдергивать» электроны и из биоорганических соединений, которые превращаются в свободнорадикальные (перикисные) соединения с патологическим нарушением биохимических процессов.

Свободные радикалы постоянно образуются в организме и попадают в него из окружающей среды (все виды излучения).

Свободные радикалы не бывают «хорошими» или «плохими». Они необходимы организму для выполнения ряда функции, например в дыхательной цепочке, но оказывают повреждающее действие при увеличении их количества.

В процессе биологического окисления образуются супероксидный радикал О₂^Ÿ и гидроксидный радикал ^ŸОН (свободные радикалы), о ксид азота NО^Ÿ (преимущественно участвует в регуляции сосудистого тонуса) и перекись водорода Н₂О₂ (последняя не является свободным радикалом, но в результате менталлокатализа превращается в гидроксильный радикал). Н₂О₂ легко разрушается каталазой.

супероксидный радикал О₂^Ÿ генерируется лейкоцитами при фагоцитозе, образуется в митохондриях в процессе окислительных реакций, в тканях при метаболической трансформации катехоламинов, синтезе простогландинов. Некоторые реакции сопровождаются образованием гидроксильного радикала ^ŸОН и пероксида водорода Н₂О₂ (необходимых киллерам и фагоцитам).

Кислородные радикалы обеспечивают свободнорадикальное окисление субстратов, основными из которых являются полиненасыщенные жирные кислоты клеточных мембран. Это влияет на полярность гидрофобных углеводородных хвостов жирных кислот, которые образуют липидный бислой мембраны. В результате изменяется структура мембраны, ее проницаемость и ионный транспорт. В физиологических условиях это один из способов регуляции функции клетки.

Оксид азота NO^· легко проходит через мембранные структуры и в качестве посредника обуславливает расслабление гладких мышц стенки сосудов, ЖКТ, бронхов и других полых органов, выполняет роль нейротрансмиттера, а также антигрегантную и адгезивную функцию. Особое внимание заслуживает противомикробное и противопаразитарное действие NO^·. Именно этим объяс­няется генерация больших количеств оксида азота клетка­ми эпителия бронхов, а также иммунной системы (лейкоци­ты, макрофаги). Чужерод­ные липополисахариды в указанных клетках часто одно­временно активируют и мембранную НАДФН-оксидазу, генерирующую супероксид O₂^·¾, который нейтрализует NO^· с образованием пероксинитрита (ONOO^-). При физиологическом рН превращается в слабую пероксинитрокислоту.

Цитотоксическое действие пероксинитрита объясняется возможностью его распада на NO₂^- и OH^·. Гидроксильный радикал способен запускать окисление липидов, белков и нуклеиновых кислот.

Физиологическое значение свободных радикалов заключается в регуляции генетической программы и апоптоза, образовании катехоламинов, стероидных гормонов и др., детоксикации ксенобиотиков, медиаторов и гормонов, разрушении фагоцитированных структур в фагоцитах.

ПОЛ – физиологический процесс регуляции клеточной активности, однако при избытке свободных радикалов приводит к гибели клетки.

Патологический эффект в организме возникает при избыточной продукции свободных радикалов, или при дефиците антиоксидантных факторов.

При избытке образования свободных радикалов структуры клетки разрушаются, и она гибнет.

Антиоксидантная система подразделяется на неэнзимную и энзимную.

a) Неэнзимные антиоксиданты являются донорами электронов для радикальных молекул, превращают их в инертные молекулы, но являются «двуликими» и сами становятся свободнорадикальными. Выполняют лишь буферную роль в антиоксидантной защите организма.

· водорастворимые соединения (аскорбиновая кислота, мочевая кислота, глютатион);

· жирорастворимые соединения (a-токоферол, ретинол).

· спирты и тиолы (цистеин, дитиотретиол, маннитол, тиомочевина, этанол и др.)

b) Ферментные антиоксиданты способны выступать в качестве доноров или акцепторов свободных электронов, являются основной защитой организма от оксидативного стресса.

· супероксиддисмутаза нейтрализует свободнорадикальный кислород с образованием перекиси водорода и атомарного кислорода;

· каталаза разлагает перекись водорода;

· глутатионпероксидаза в цитозоле клеток разлагает перекись водорода.

c) Липидные антиоксидантные «ловушки» (перехват свободных радикалов) – это холестерол клеточных мембран, гидрофильные головки фосфолипидов клеточных мембран.

2. Активация фосфолипаз ионами Са⁺⁺, что приводит к расщеплению структурных элементов мембран и образованию лизофосфолипидов (детергентов).

3. Накопление свободных жирных кислот, обладающих детергентными свойствами.

Дата добавления: 2015-04-24