Механизмы повреждения мембранных структур клетки

Наиболее ранние изменения свойств и поведения клеток при действии повреждающих агентов связаны с изменениями функционирования мембранных структур клетки: цитоплазматической мембраны, внутренней мембраны митохондрий, мембран эндоплазматического ретикулума и других внутриклеточных структур (см. табл. 3-4).

Биологические мембраны выполняют множество функций, нарушение любой из которых может привести к изменению жизнедеятельности клетки в целом и даже к ее гибели. На рис. 3-1 дано схематическое изображение типичной мембраны с указанием тех ее элементов, повреждение которых может иметь место в патологии и лежать в основе развития различных заболеваний.

Таблица 3-4. Ранние изменения в функционировании внутриклеточных структур при повреждении

Изменения Проявления
Увеличение проницаемости цитоплазматической мембраны	Увеличение электропроводности тканей Увеличение связывания красителей Изменение мембранного потенциала Выход К+ из клетки Выход метаболитов Увеличение объема (набухание) клеток Увеличение внутриклеточной концентрации Са^2+
Нарушение структуры и функций митохондрий	Снижение потребления кислорода Увеличение проницаемости внутренней митохондриальной мембраны Набухание митохондрий Снижение Са^2+-аккумулирующей способности
Ацидоз	Активация?+/Н+-обмена Повышение внутриклеточной концентрации Na+ Набухание клеток
Повреждение эндоплазматического ретикулума	Выход Ca^2+ в цитоплазму, нарушение системы синтеза белка
Изменение активности ферментов и рецепторов	Активация ферментов лизосом Активация эндонуклеаз, апоптоз
Повреждение генетического аппарата клетки	Повреждение рибосом

Наиболее тяжелые последствия вызывает повреждение липидного слоя (или бислоя) мембраны. Липидный слой цитоплазматической и внутриклеточных мембран выполняет две основные функции - барьерную и матричную (структурную). Повреждение барьера приводит к нарушению регуляции внутриклеточных процессов и тяжелым расстройствам клеточных функций.

Изучение воздействия разного рода повреждающих агентов на изолированные клетки (например, эритроциты), митохондрии, фосфолипидные везикулы (липосомы), плоские бислойные липидные мембраны и другие модельные объекты показало, что в конечном счете существует всего четыре основных процесса, кото-

Рис. 3 -1. Элементы биологических мембран, подверженные повреждению: 1 - липидный бислой; 2 - монослой липидных молекул; 3 - гликолипиды; 4 - гликопротеины; 5 - микрофиламенты; 6 - микротубулы; 7 - ионный канал; 8 - ионный насос

рые непосредственно обусловливают нарушение целостности липидного бислоя в патологии:

1) механическое (осмотическое) растяжение мембраны;

2) перекисное окисление липидов;

3) действие мембранных фосфолипаз;

4) адсорбция на липидном слое полиэлектролитов, включая некоторые белки и пептиды.

Понимание роли мембран в развитии того или иного патологического состояния предполагает знание химических и физических условий протекания перечисленных выше процессов и результатов их действия на мембранные структуры, включая знание молекулярных механизмов действия каждого из них и биологические по-

следствия повреждения мембран для жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Дата добавления: 2015-06-04