Пошкодження клітин

Місцеві та загальні реакції організму на пошкодження

Пошкодженням називається зміна функціонування клітини, яка зберігається після видалення пошкоджуючого агента. Серйозне пошкодження клітини може супроводжуватися процесами, що приводять до її загибелі. Часто це пов'язано з включенням спеціального механізму апоптозу (запрограмована смерть клітини).

Пошкодження клітини виражається в певному порушенні її структури та функції. При цьому різні фактори, що ушкоджують викликають неоднакові специфічні первинні порушення в клітинних структурах. При механічному пошкодженні відбувається в першу чергу пошкодження клітинних мембран і міжклітинних контактів. Термічне пошкодження може бути пов'язане з активацією ферментів і індукцією синтезу певних білків, а також порушенням всередині клітинної регуляції. При дії іонізуючої та ультрафіолетової радіації первинним є руйнування молекул, що поглинули енергію, з утворенням вільних радикалів, що призводить до ураження внутрішньоклітинних структур. При хімічному ушкодженні може відбуватися інгібування окремих ферментів, наприклад пригнічення активності цитохромоксидази ціанідами. У той же час отрути змій, бджіл та інших тварин містять ферменти (головним чином різні фосфоліпази), які гідролізують фосфоліпіди і ушкоджують мембрани, викликаючи гемоліз еритроцитів, ураження нервових клітин і т.д.

При слабких ушкоджуючи впливах розвивається оборотне ушкодження клітин (стадія паранекрозу). У цих випадках після припинення дії шкідливого чинника клітина відновлює свою життєдіяльність. Практично у всіх клітин, при дії на них пошкоджуючих агентів, різко збільшується проникність клітинних мембран для іонів, зокрема для іонів кальцію, з подальшою активацією різних внутрішньоклітинних систем: протеїнкіназ, фосфоліпаз, систем біосинтезу білків, тощо.

Табл. 1 Ранні зміни у функціонуванні внутрішньоклітинних структур при пошкодженні клітини

Явище	Прояв
Збільшення проникності цитоплазматичної мембрани.	Збільшення електропровідності. Збільшення зв'язування барвників. Зниження мембранного потенціалу. Вихід іонів калію з клітини.
Порушення структури і функцій мітохондрій. Ацидоз. Пошкодження ендоплазматичного ретикулуму (ЕПР). Зміна активності ферментів і рецепторів.   Пошкодження генетичного апарату клітини.	Вихід метаболітів. Збільшення обсягу (набухання) клітин. Збільшення внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію. Зниження споживання кисню. Збільшення проникності внутрішньої мітохондріальної, мембрани. Набухання мітохондрій. Зниження кальцій-акумулюючої здатності.   Активація ферментів лізосом. Активація ендонукпеаз – апоптоз. Пошкодження мітохондрій, мутації, апоптоз.

Збільшення проникності цитоплазматичної мембрани. Зменшення електричного опору тканини. Прямим методом вимірювання проникності мембран може служити зміна електричного опору тканини (імпеданс), який складається з омічної і ємнісної складових. Встановлено, що імпеданс тканини зменшується при різних функціональних станах центральної нервової системи, при вегетативних неврозах. Зменшення омічного опору тканин обумовлено в більшості випадків зростанням іонної проникності клітинних мембран.

Забарвлення цитоплазми різними барвниками. Більшість барвників погано проникає через клітинну мембрану непошкоджених клітин і слабо зв'язується внутрішньоклітинними структурами. Збільшення проникності клітинної та внутрішньоклітинної мембран при ушкодженні клітини приводить до зростання кількості барвника, що увійшов в клітину і компоненти, пов'язані з цитоплазмою. На цьому базуються гістохімічні методи визначення життєздатності клітин.

Зниження мембранного потенціалу. Для живих, нормально функціонуючих клітин, характерний нерівномірний розподіл іонів між клітиною і навколишнім середовищем, що забезпечується постійною роботою іонних насосів в мембранах клітин. Так, всередині клітин вміст Са2 + приблизно в 10 000 разів є нижчим, ніж у навколишньому середовищі; в клітинах набагато більше К + і менше Na +, ніж у плазмі крові або міжклітинній рідині. Завдяки відмінності в концентрації іонів в клітині та довкіллю на цитоплазматичній мембрані існує різниця потенціалів зі знаком «мінус» всередині клітини (близько -70 мВ для нервових і м'язових клітин). Зменшення мембранного потенціалу відбувається як при неспецифічному збільшенні іонної проникності мембран, так і при вирівнюванні концентрацій іонів внаслідок виключення роботи клітинних насосів; останнє відбувається як при прямому пошкодженні Na +-К4 - АТФази, так і при зниженні рівня АТФ внаслідок порушення біоенергетичних процесів в мітохондріях.

Як тільки в клітині починають накопичуватися нові іони і молекули, її об’єм зростає, так як вода входить всередину клітини. Викачування іонів мембранним насосом супроводжується зменшенням її об'єму за рахунок мимовільного виходу надлишку води.

Набухання клітин - процес, першим його результатом виявляється здавлювання кровоносних судин і утруднення кровообігу.

Порушення біоенергетичних функцій мітохондрій - одне з найбільш ранніх проявів пошкодження клітин, яке проявляється:

· Зменшенням швидкості споживання кисню мітохондріями, пов'язане з порушенням роботи переносників електронів.

· Збільшенням проникності внутрішньої мітохондріальної мембрани.

· Зниженням здатності накопичувати кальцій.

· Роз'єднанням окисного фосфорилювання і виходом кальцію з мітохондрій.

· Набуханням мітохондрій.

Будь-яке пошкодження клітини супроводжується ацидозом її цитоплазми (рН падає до 6,0 і нижче). Первинний ацидоз в пошкодженій клітині слід відрізняти від вторинного ацидозу в запальній тканині, який виникає значно пізніше (через кілька годин) після нанесення ушкодження. Первинний ацидоз ушкодження - наслідок накопичення в клітині певних продуктів метаболізму, таких, як продукт гліколізу - молочна кислота та ін. Первинний ацидоз в пошкодженій тканині виникає при дії різних пошкоджуючих агентів: механічного впливу, дії хімічних агентів (наприклад такого, як гірчичне масло), гіпоксії, тощо).

У пошкоджених клітинах виходять в цитоплазму і активізуються гідролітичні ферменти, що містяться у фосфоліпідних везикулах - лізосомах. Лізосоми містять катепсини, рибонуклеазу, кислу фосфатазу, дезоксирибонуклеазу, гіалуронідазу та інші ферменти. Різні ушкоджуючі агенти, наприклад ендотоксини бактерій кишково-тифозної групи, а також дрібні неорганічні частинки (двоокис кремнію, двоокис титану, алмазний пил), потрапляючи в лізосоми, руйнують їх. Активація лізосомальних ферментів може відбуватися не тільки під дією тих чи інших специфічних факторів, але і в результаті ацидозу, характерного для неспецифічної реакції клітини на ту чи іншу шкідливу дію.

Апоптоз. Смерть клітин далеко не завжди є ознакою патології. Розвиток організму вимагає в ряді випадків видалення клітин одного типу і заміни їх іншими. Другий процес пов'язаний з клітинним поділом. Перший - запрограмована смерть клітини - називається апоптозом і пов'язаний з запуском синтезу ферментів, що руйнують клітинні структури, під впливом зовнішнього сигналу, який сам по-собі для клітин нешкідливий. У різних випадках сигналом для апоптозу можуть служити зовсім різні речовини, наприклад певні гормони або, навпаки, припинення їх надходження ззовні.

Пошкодження генетичного апарату клітини. Нуклеїнові кислоти вельми чутливі до прямої дії ушкоджуючих агентів, таких, як опромінення іонізуючою радіацією, ультрафіолетовим і видимим світлом у присутності деяких забарвлених сполук - фотосенсибілізаторів. Значною мірою пошкодження нуклеїнових кислот виправляються в результаті репарації. В іншому випадку виникають порушення в геномі (мутації) і в роботі систем біосинтезу білка.

Пошкодження компонентів біологічних мембран при патологічних процесах. Біологічні мембрани поряд з елементами цитоскелету формують ультраструктуру протоплазми. Крім того, вони виконують безліч функцій, порушення будь-якої з них може привести до зміни життєдіяльності клітини в цілому і навіть до її загибелі.

Дата добавления: 2015-05-24