Типовые особенности некробиоза при острой гипоксии клеток

Влияние гипоксии на системы организма

Легкие При гипоксии в легких возникают: вазоконстрикция, интерстициаль-

ный отек, снижается продукция сурфактанта, снижается растяжимость лег­ких, растет обструкция из-за экспираторного закрытия дыхательных путей. Гипертензия в малом круге ведет к развитию правожелудочковой недоста­точности.

Сердце При гипоксии развивается нарушение энергоснабжения, вследствие этого падает сократительная способность миокарда, нарушается возбуди­мость, проводимость, возникают некробиозы. Клинически это проявляется тахисистолией, брадикардией, экстрасистолией, развитием миокардиальной недостаточности, фибрилляцией или асистолией желудочков.

ЦНС При гипоксии происходит увеличение проницаемости мембран, может развиться отек.

Печень Развиваются центральные некрозы, вырабатывается ферритин.

Почки Происходит нарушение функций по типу ишемического некронефроза, т.к. гипоксия стимулирует симпато-адреналовую систему---> катехолами­немия, которая приводит к нарушению кислотно-щелочного равновесия, вы­зывает артериолоспазм. С этого момента начинаются нарушение реологи­ческих свойств, развивается гиповолемия----> циркуляторная гипоксия и возникает порочный круг.

На начальном этапе при кислородном голодании любой этиологии в митохондриях снижается скорость аэробного окисления и окислительного фосфорилирования.---> Это приводит к снижению АТФ, АМФ, возрастанию АДФ. Коэф ф ициент АТФ/АМФ+АДФ снижается. Это ведет к снижению функцио­нальных возможностей клетки, но для клетки это еще не смертельно.

При низком соотношении АТФ/АДФ+АМФ происходит активация фермента фосфофруктокиназы (ФФ К ), что увеличивает пропускную способность реак­ций анаэробного гликолиза. Клетка обеспечивает себя энергией расходуя гликоген. На этой стадии происходит адаптация к гипоксии, стабилизация доставки энергии, истощение запасов гликогена (морфологически- в клет­ках происходит исчезновение гликогеновых гранул).

Энергетическая эффективность анаэробного пути (35%) меньшая, по сравнению с аэробным (45%). Известно, что молочная кислота является продуктом гликолиза. При острой гипоксии содержание лактата и свобод­ного фосфата в клетках (и в крови) значительно возрастает. Это ведет к снижению рН цитоплазмы и развитию внутриклеточного ацидоза. Можно ли рассматривать ацидоз в качестве защитной реакции клетки? Возможно, т.к. небольшое снижение рН оказывает стабилизирующее действие на кле­точные мембраны. Но прогрессирующий ацидоз ведет к денатурации белков, появлению зерен в цитоплазме (зернистая дистрофия, мутное набухание). Кроме того, изменения внутриклеточного рН приводит к образованию хро­матиновых глыбок.

Вследствие повышенной продукции лактата при гипоксии развивается метаболический лактоацидоз. Временное улучшение энергоснабжения (в ре­зультате увеличения лактата) сменяется развитием тяжелого энергодефи­цита. ФФК в зрелых клетках является кислотоугнетаемым ферментом. Ги­поксия усиливает гликолиз, гликолиз порождает ацидоз, а ацидоз тормо­зит гликолиз. Поэтому на данной стадии гипоксии в клетке формируется настоящий дефицит АТФ, т.к. аэробный механизм не работает из-за кислородного дефицита, а анаэробный - из-за ацидоза.

В незрелых клетках фосфофруктокиназа представлена изоферментами, менее чувствительными к ацидотическому ингибированию. Поэтому эмбрио­нальные и фетальные ткани более устойчивы к острой гипоксии из-за про­дукции фетального гемоглобина. Этот же механизм обусловливает большую выживаемость при экстремальных состояниях сопровождающихся острой ги­поксией по сравнению со взрослыми у маленьких детей (в клинической практике известны случаи смерти роженицы от гипоксии, А плод остается жить). " Ребенок не есть взрослый в миниатюре. Реактивность эмбриона, плода, новорожденного, вообще говоря, не больше и не меньше, чем у взрослого. Она просто иная".А.Ф.Тур.

Главными потребителями энергии в клетке являются сократительные системы.

Одним из наиболее энергоемких ферментов являются К-Nа АТФаза. Деицит энергии ведет к утрате К-Nа градиента. Это приводит к следующим последствиям:

1. Внутри клетки снижается концентрация К, вне клетки возникает избыток К. Выходом К из клеток частично обусловлена гиперкалиемия при экстремальных состояниях (шоке).

2. Нарушение К/Nа градиента приводит к уменьшению потенциала по­коя клетки. Это приводит к уменьшению нормального положительного по­верхностного заряда (у нормальных клеток) и смену его на отрицатель­ный. Приобретая отрицательный поверхностный заряд многие клетки (нап­ример, форменные элементы крови) становятся неустойчивыми к адгезии и агрегации. На тканевом уровне это ведет к сладжированию эритроцитов, формированию белых тромбов, краевому стоянию лейкоцитов, развивающимся в очаге повреждения.

3. Частичная утрата потенциала покоя делает клетки менее возбуди­мыми, что ведет к нарушению коммуникации между ними (при глубокой ги­поксии). Например, при глубокой тканевой гипоксии клеток головного мозга (при уремии, кетоацидозе, ишемии) развивается глубокое торможе­ние нейронов. Патогенетическая сущность этого процесса состоит в утра­те К/Nа разности потенциалов и, как следствие, возбудимости нейронов. Поэтому комы разной этиологии из-за гипоксической сути сходны по кли­ническим проявлениям.

4. В результате повреждение К/Nа насоса в клетку проникает избы­ток Nа. Из-за осмотической активности Nа возникает гипергидратация клеток. Морфологически на этой стадии картина прогрессирующей гипоксии характеризуется как мутное "набухание", а при дальнейшем образовании вакуолей как "баллонная дистрофия". Великий ученый И.П.Павлов, по свидетельству современников, умер, мужественно наблюдая за развитием гипоксии собственного мозга со словами:" Это отек... это- отек коры".

В развитии внутриклеточной гипергидратации участвует накопление осмотически активных продуктов разрушения и усиленного катаболизма по­лимерных клеточных молекул.

5. Дефицит энергии при клеточной гипоксии нарушает работу цитос­келета: нарушаются процессы сборки микротрубочек, клетки утрачивают микроворсинки, образуются поверхностные выступы.

Слабость цитоскелета приводит к отсоединению рибосом от мембран Белковые молекулы денатурируют, происходит разборка ЛП-частиц, снижа­ется их растворимость. Мембраны могут формировать миелиновые фигуры, а денатурация и сшивка промежуточных филаментов способна вызвать внут­риклеточный гиалиноз. Т.о. процессы денатурации, декомпозиции и коагу­ляции придают набуханию "мутный" вид.

Какова роль избытка ионизированного внутриклеточного кальция в механизме гипоксического некробиоза? Кальций является не просто элект­ролитом, а мощным модулятором клеточных функций. Избыток Са токсичен для клеток. Согласно современным патохимическим данным важным отличием между ответом клетки на раздражение и повреждением является то, что при реактивном раздражении стабилизация уровня кальция возможна, а при повреждении концентрация внутриклеточного кальция продолжает расти и долго сохраняется повышенной. Это повышение связано с нехваткой энер­гии для работы Са/Мg насоса. При углублении гипоксии кальций попадает в клетку не только через входные Са каналы наружной мембраны, но и из его внутриклеточных резервуаров: митохондрий и цистерн гладкого эндоп­лазматического ретикулума, а также через поврежденные клеточные мемб­раны. Это приводит к критическому нарастанию концентрации Са. При из­бытке Са нарушается синтез АТФ, усиливается продукция активных кисло­родных радикалов в митохондриях. Длительный избыток кальция в цитоп­лазме ведет к прогрессирующему цитоплазматическому протеолизу. Кальпа­ины (активированные нейтральные протеазы) разрушают цитоскелет клетки, на мембране гибнущей клетки формируются поверхностные выступы.

При гипоксическом некробиозе вокруг гибнущих клеток происходит кальцийзависимая активация системы комплемента фибрина, фибринолиза, кининовой системы. Активация Са мембранных фосфолипаз способствует де­зинтеграции клеточных мембран и выработке липидных медиаторов воспале­ния- производных арахидоновой кислоты.

При необратимом повреждении клетки митохондрии захватывают значи­тельное количества Са, что приводит к инактивации ферментов, денатура­ции белков, утрачивается способность к продукции АТФ даже при восста­новлении притока кислорода. Т.о., длительное повышение цитоплазмати­ческой концентрации активного Са- это центральное звено клеточной ги­бели.

Итак, изменение паренхиматозных органов при гипоксии проявляется возникновением различного вида дистрофией, некроза.

Чувствительность различных органов и тканей к гипоксии колеблется в широких пределах. Кости, хрящи, сухожилия- малочувствительны к ги­поксии, могут сохранять нормальную структуру и жизнеспособность в те­чение многих часов при полном прекращении снабжения кислородом. Попе­речнополосатые мышцы "выдерживают" аналогичную ситуацию около 2 часов, сердечная мышца 20-30 минут, приблизительно столько же- печень, почки. Наиболее чувствительна к гипоксии нервная система.

Дата добавления: 2013-12-13