Нарушение процессов энергообразования в клетке. Общие механизмы и основные проявления повреждения клетки

Повреждение клетки. Этиология и наиболее общие звенья патогенеза повреждения клетки. Специфические и неспецифические проявления повреждения клетки

Нарушение процессов энергообразования в клетке. Общие механизмы и основные проявления повреждения клетки

Под повреждением клетки понимают такие изменения ее структуры, обмена веществ, физико-химических свойств и функций, которые ведут к нарушению жизнедеятельности. Повреждение клетки может быть результатом действия на нее множества патогенных факторов.

Их условно подразделяют на три основные группы: физического (механические воздействия, колебания температуры, изменения осмотического давления в клетке, воздействие ионизирующей радиации), химического (вещества экзогенного и эндогенного происхождения: органические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты нарушенного метаболизма) и биологического характера (вирусы, риккетсии, микробы, паразиты, грибки. Продукты их жизнедеятельности вызывают расстройство функций клеток, нарушают течение в них метаболических реакций, проникаемость или даже целостность мембран, подавляют активность клеточных ферментов.).

На уровне клетки повреждающие факторы “включают” несколько патогенетических звеньев. К их числу относят:

– расстройство процессов энергетического обеспечения клеток (инициальный и ведущий механизм их альтерации. Энергоснабжение может расстраиваться на этапах синтеза АТФ, транспорта, а также утилизации его энергии);

– повреждение мембран и ферментных систем (Одним из важнейших механизмов повреждения мембран и ферментов является интенсификация свободнорадикальных реакций (СРР) и ПСОЛ);

– дисбаланс ионов и жидкости (Как правило, нарушение трансмембранного распределения, а также внутриклеточного содержания и соотношения различных ионов развивается вслед за или одновременно с расстройствами энергетического обеспечения и сочетается с признаками повреждения мембран и ферментов клеток. В результате этого существенно изменяется проницаемость мембран для многих ионов);

– нарушение генетической программы и/или ее реализации (Основными процессами, ведущими к изменению генетической информации клетки, являются мутации, депрессия патогенных генов ( например, онкогенов), подавление активности жизненноважных генов ( например, регулирующих синтез ферментов) или внедрение в геном фрагмента чужеродной ДНК ( например, ДНК онкогенного вируса, аномального участка ДНК другой клетки, в процессе клеточного деления при митозе или мейозе);

– расстройство механизмов регуляции функции клеток (Это может быть результатом нарушений, развивающихся на одном или нескольких уровнях регуляторных механизмов).

ОСНОВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛЕТКИ

1. Дистрофии – нарушения обмена веществ в клетках и тканях, сопровождающиеся расстройствами их функций, пластических проявлений, а также структурными изменениями, ведущими к нарушению их жизнедеятельности.

2. Дисплазии представляют собой нарушение процесса развития клеток, проявляющееся стойким изменением их структуры и функции, что ведет к расстройству их жизнедеятельности

3. Изменение структуры и функций клеточных органелл при повреждении клетки.

4. Некроз и аутолиз.

Некроз (гр. necro – мертвый) – гибель клеток и тканей, сопровождающаяся необратимым прекращением их жизнедеятельности. Основным механизмом аутолиза является гидролиз компонентов клеток и межклеточного вещества под влиянием ферментов лизосом. Этому способствует развитие ацидоза в поврежденных клетках.

Под специфическими – изменения свойств клеток, характерные для данного фактора при действии его на различные клетки, либо свойственные лишь данному виду клеток при воздействии на них повреждающих агентов различного характера (нарушением целостности ее мембран.

Высокая концентрация в крови альдостерона обуславливает накопление в различных клетках избытка ионов натрия. С другой стороны, действие повреждающих агентов на определенные виды клеток вызывает специфические для них изменения.

Например, влияние различных патогенных факторов на мышечные клетки сопровождается развитием контрактуры миофибрилл, на нейроны – формированием потенциала повреждения, на эритроциты – гемолизом и выходом из них гемоглобина.

Повреждение всегда сопровождается комплексом и неспецифических, стереотипных изменений в клетках. Они наблюдаются в различных видах клеток при действии на них разнообразных агентов (ацидоз, чрезмерная активация свободно-радикальных и перекисных реакций, денатурация молекул белка, повышение проницаемости клеточных мембран потенциала, повышение сорбционных свойств клеток).

Выявление комплекса специфических и неспецифических изменений в клетках органов и тканей дает возможность судить о характере и силе действия патогенного фактора, о степени повреждения, а также об эффективности применяемых с целью лечения медикаментозных и немедикаментозных средств.

53. Воспаление. Определение понятия, классификация. Компоненты воспаления, их общая харак­теристика. Воспаление как типовой патологический процесс. Местные и системные проявления воспаления.

Воспаление – типовой патологический процесс, сформировавшийся в эволюции как защитно-приспособительная реакция организма на воздействие патогенных (флогогенных) факторов, направленная на локализацию, уничтожение и удаление флогогенного агента, а также на устранение последствий его действия и характеризующийся альтерацией, экссудацией и пролиферацией.

Этиология воспаления:

Воспаление возникает как реакция организма на патогенный раздражитель и на вызываемое им повреждение. Патогенные, называемые в данном случае флогогенными, раздражители, т.е. причины воспаления, могут быть разнообразные: биологические, физические, химические как экзогенного, так и эндогенного происхождения.

Этиогенные факторы: Тромб, эмбол, отложение солей, кровоизлияние, опухоль

Экзогенные факторы: механические, физические, химические, биологические.

роль – рефлекторного механизма.

Классификация:

Различают три основных формы воспаления:

1) интерстициальное диффузное;

2) гранулематозное;

3) воспалительные гиперпластические (гиперрегенераторные) разрастания.

При систематизации видов воспаления наряду с клинико-анатомическими особенностями учитывают:

1) временную характеристику процесса (острое и хроническое);

2) морфофункциональные особенности воспаления;

3) патогенетическую специфику воспаления (иммунное воспаление).

Процесс считают острым, если длительность его до 4-6 недель, однако в большинстве случаев он заканчивается в течение 1,5-2 недель.

В зависимости от характера доминирующего местного процесса (альтерация, экссудация или пролиферация) различают три вида В.

В случае преобладания альтеративных процессов, дистрофии, некроза развивается альтеративное (некротическое) воспаление. Оно наблюдается чаще всего в паренхиматозных органах при инфекционных заболеваниях, протекающих с выраженной интоксикацией.

Различают также экссудативный и пролиферативный типы В. в соответствии с выраженностью того или иного процесса.

Экссудативное В. характеризуется выраженным нарушением кровообращения с явлениями экссудации и эмиграции лейкоцитов.

По характеру экссудатаразличают серозное, гнойное, геморрагическое, фибринозное, смешанное В. Кроме того, при развитии В. слизистых оболочек, когда к экссудату примешивается слизь, говорят о катаральном В.

, которое обычно сочетается с экссудативным В. других видов (серозно-катаральное, гнойно-катаральное и др.).

Пролиферативное и продуктивное В. характеризуется доминирующим размножением клеток гематогенного и гистогенного происхождения. В зоне В. возникают клеточные инфильтраты, которые в зависимости от характера скопившихся клеток на круглоклеточные (лимфоциты, гистиоциты), плазмоклеточные, эозинофильноклеточные , эпителиоидно-клеточные, макрофагальные инфильтраты.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/4_97207_povrezhdenie-kletki-etiologiya-i-naibolee-obshchie-zvenya-patogeneza-povrezhdeniya-kletki-spetsificheskie-i-nespetsificheskie-proyavleniya-povrezhdeniya-kletki.html

II. Общие механизмы повреждения клеток

Нарушение процессов энергообразования в клетке. Общие механизмы и основные проявления повреждения клетки

Известны пять механизмов поврежденияклетки:

1) Расстройство процессов энергетическогообеспечения клеток,

2) Повреждение мембранного аппарата иферментных систем клеток,

3) Дисбаланс ионов и жидкости,

4) Нарушение генетической программыи/или ее реализации,

5) Расстройство внутриклеточных механизмоврегуляции.

РАССТРОЙСТВО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГООБЕСПЕЧЕНИЯ КЛЕТКИ

Энергообеспечение может расстраиватьсяна этапах синтеза АТФ, транспорта иутилизации энергии.

1. Синтез АТФ нарушается в результате(1) дефицита кислорода и/ или субстратовметаболизма, (2) снижения интенсивностигликолиза и тканевого дыхания, (3)разобщения дыхания с фосфорилированием.

2. Энергия АТФ доставляется из мест еесинтеза (митохондрий и гиалоплазмы) кэффекторным структурам (миофибриллам,ионным насосам мембран и т.п.) с помощьюферментных систем транслоказ -адениннуклеотидтрансферазы икреатинфосфокиназа.

3. Возможно повреждение ферментныхсистем, обеспечивающих утилизациюэнергии АТФ – АТФ-азы: АТФ-аза актомиозина,АТФ-аза калий-натриевого насосаплазмолеммы, АТФ-аза кальциевого насосасаркоплазматического ретикулума и т.п.Следует отметить, что нарушение процессовэнергообеспечения может стать однимиз факторов расстройства функций мембрани фиксированных на них ферментов.

2. ПОВРЕЖДЕНИЕМЕМБРАНИФЕРМЕНТНЫХСИСТЕМКЛЕТКИ

Одним из важнейших механизмов нарушениймембран и ферментов являетсясвободно-радикальные реакции – перекисноесвободно-радикальное окисление липидов(ПОЛ). Эти реакции постоянно протекаютв клетках и в норме, являясь звеном такихжизненно важных процессов, как транспортэлектронов в дыхательной цепочке, синтезпростагландинов, фагоцитоз, пролиферацияи т.п.

Перекисное свободно-радикальноеокисление участвует в процессах регуляциилипидного состава мембран и активностиферментов. Интенсивность ПСОЛ регулируетсясоотношением факторов, активирующих и подавляющих этот процесс. Они называютсяпрооксиданты и антиоксиданты.

К числупрооксидантов относятся нафтохинон,витамины А и D, восстановители НАДФН2 иНАДН2, липоевая кислота, продуктыметаболизма простагландинов.

В реакцию пероксидации могут вовлекатьсялипиды, белки, нуклеиновые кислоты ифосфолипиды, которые являются основнымикомпонентами биомембран. ПСОЛ можноразделить на три этапа:

1) кислородная инициация,

2) образование свободных радикалов,

3) продукция перекисей липидов.

На первом этапе ПОЛ образуются активныеформы кислорода: супероксидный радикалкислорода (О-), гидроксильныйрадикал (ОН-), перекись водорода(О2Н2), радикал гидропероксида(НО2-). Эти соединения образуютактивные радикалы липидов и их перекиси.При этом реакция может приобретатьлавинообразный характер.

Для предотвращения подобного родареакций в клетках протекают антиоксидантныезащитные процессы. Такие антиоксидантныереакции могут идти с участием и безучастия ферментов.

Среди звеньевантиоксидантной системы следует выделитьтакие факторы, как ретинол, каротиноиды,рибофлавины, токоферолы, маннитол,ферменты – супероксиддисмутаза,глютатионпероксидаза, каталаза.

Чрезмерная активация свободно-радикальныхи перекисных реакций является главнымфактором повреждения мембран и ферментовклетки. В этом отношении ведущее значениеприобретают следующие процессы:

1) изменения физико-химических свойствлипидов мембран, что ведет к снижениюактивности ферментов, последствиямичего являются нарушения реакцийтрансмембранный перенос ионов и молекул,структурной целостности мембран.

2) изменения физико-химических свойствбелковых молекул, включая ферментныесистемы клетки.

3) формирование структурных дефектовмембран, так называемых простейшихканалов – кластеров вследствие внедренияв них продуктов ПСОЛ. Это ведет кобъединению многих мембран, их фрагментациии гибели клетки.

Повреждение мембран может происходитьпод действием свободных ферментов иферментов лизосом – липазами,фосфолипазами, протеазами. В результатеповреждения мембран значительноповышается их проницаемость.

Крометого, под действием гидролаз в клеткенакапливаются свободные жирные кислотыи лизофосфолипиды – фосфатидилхолины,фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсерины.Такие соединения называются амфифильные,так как они способны проникать ификсироваться в обеих фазах мембраны- гидрофобной и гидрофильной.

Накоплениезначительного количества амфифильныхсоединений в клетке ведет к формированиюв мембране кластеров и микроразрывовс последующей гибелью клетки.

Источник: https://studfile.net/preview/3099131/page:25/

Общие механизмы и основные проявления повреждения клетки

Нарушение процессов энергообразования в клетке. Общие механизмы и основные проявления повреждения клетки

В зависимости от скорости развития и выраженности основных проявлений повреждение клетки может быть острым и хроническим. В зависимости от степени нарушения внутриклеточного гомеостаза повреждение бывает обратимым и необратимым.

Выделяются два патогенетических варианта повреждения клеток.

Насильственный вариант развивается в случае действия на исходно здоровую клетку физических, химических и биологических факторов, интенсивность которых превышает обычные возмущающие воздействия, к которым клетка адаптирована. Наиболее чувствительны к данному варианту повреждения функционально малоактивные клетки, обладающие малой мощностью собственных гомеостатических механизмов.

Цитопатический вариант возникает в результате первичного нарушения защитно-компенсаторных гомеостатических механизмов клетки. В этом случае фактором, запускающим патогенетические механизмы повреждения, являются естественные для данной клетки возмущающие стимулы, которые в этих условиях стано­вятся повреждающими.

К нему относятся все виды повреждения клетки вследствие отсутствия каких-либо необходимых ей компонентов (гипоксическое, при голодании, гиповитаминоз, нейротрофическое, при антиоксидантной недостаточности, при генетических дефектах и др.).

К цитопатическому повреждению наиболее чувствительны те клетки, интенсивность возмущений которых (а, следовательно, и функциональная активность) в естественных условиях очень высоки (нейроны, миокардиоциты).

На уровне клетки повреждающие факторы «включают» несколько патогенетических звеньев. К их числу относят:

– расстройство процессов энергетического обеспечения клеток;

– повреждение мембран и ферментных систем;

– дисбаланс ионов и жидкости;

– нарушение генетической программы и (или) ее реализации;

– расстройство механизмов регуляции функции клеток.

Нарушение энергетического обеспечения процессов, протекающих в клетках, часто является инициальным и ведущим механизмом их альтерации. Энергоснабжение может расстраиваться на этапах синтеза АТФ, ее доставки и использования.

Нарушение процессов энергообеспечения, в свою очередь, может стать одним из факторов расстройств функции мембранного аппарата клеток, их ферментных систем (АТФазы актомиозина, Na+/К+ – зависимой АТФазы плазмолеммы, Mg2+-зависимой АТФазы «кальциевой помпы» саркоплазмати-ческого ретикулума и др.

), баланса ионов и жидкости, снижения мембранного потенциала, а также механизмов регуляции клетки.

Повреждение мембран и ферментов играет существенную роль в расстройстве жизнедеятельности клетки. Это обусловлено тем, что основные свойства клетки в существенной мере зависят от состояния ее мембран и связанных с ними энзимов.

Одним из важнейших механизмов повреждения мембран и ферментов является интенсификация перекисного окисления их компонентов. Образующиеся в больших количествах радикалы кислорода (супероксид и гидроксильный радикал) и липидов вызывают:

– изменение физико-химических свойств липидов мембран, что обусловливает нарушение конформации их липопротеидных комплексов и в связи с этим снижение активности белков и ферментных систем, обеспечивающих рецепцию гуморальных воздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, структурную целостность мембран;

– изменение физико-химических свойств белковых мицелл, выполняющих структурную и ферментные функции в клетке;

– образование структурных дефектов в мембранах – простейших каналов (кластеров) вследствие внедрения в них продуктов ПОЛ. Указанные процессы, в свою очередь, обусловливают нарушение важных для жизнедеятельности клеток процессов – возбудимости, генерации и проведения нервного импульса, обмена веществ, восприятия и реализации регулирующих воздействий, межклеточного взаимодействия и др.

В норме состав и состояние мембран модифицируется не только свободнорадикальными и липоперексидными процессами, но также мембраносвязанными, свободными (солюбилизированными) и лизосомальными ферментами: липазами, фосфолипазами, протеазами.

Под влиянием патогенных факторов их активность в гиалоплазме клетки может повыситься (в частности, вследствие развития ацидоза, способствующего увеличению выхода ферментов из лизосом и их последующей активации, проникновению Ca++ в клетку). В связи с этим интенсивному гидролизу подвергаются глицерофосфолипиды и белки мембран, а также ферменты клеток.

Это сопровождается значительным повышением проницаемости мембран и снижением кинетических свойств ферментов.

В результате действия гидролаз (главным образом, липаз и фосфолипаз) в клетке накапливаются СЖК и лизофосфолипиды, в частности, глицерофосфолипиды (фосфатидилхолин, фосфатидилэтаноламин, фосфатидилсерин).

Они получили название амфифильных соединений в связи со способностью проникать и фиксироваться в обеих – как в гидрофобной, так и в гидрофильной средах мембран клеток (амфи означает «оба», «два»). Накопление в большом количестве амфифилов в мембранах, что так же, как и избыток гидроперекисей липидов, ведет к формированию кластеров и микроразрывов в них.

Повреждение мембран и ферментов клеток является одной из главных причин существенного расстройства жизнедеятельности клеток и нередко приводит к их гибели.

Дисбаланс ионов и жидкости в клетке.

Как правило, нарушение трансмембранного распределения, а также внутриклеточного содержания и соотношения различных ионов развивается вслед за или одновременно с расстройствами энергетического обеспечения и сочетается с признаками повреждения мембран и ферментов клеток.

В результате этого существенно изменяется проницаемость мембран для многих ионов. В наибольшей мере это относится к калию, натрию, кальцию, магнию, хлору, то есть ионам, которые принимают участие в таких жизненно важных процессах, как возбуждение, его проведение, электромеханическое сопряжение и др.

Следствием дисбаланса ионов является изменение мембранного потенциала покоя и действия, а также нарушение проведения импульса возбуждения.

Эти изменения имеют существенное значение, поскольку они нередко являются одним из важных признаков наличия повреждения клеток.

Примером могут служить изменения ЭКГ при повреждении клеток миокарда, ЭЭГ при нарушении структуры и функций нейронов головного мозга.

Нарушения внутриклеточного содержания ионов обусловливают изменение объема клеток вследствие дисбаланса жидкости. Это может проявляться гипергидратацией клетки.

Так, например, повышение содержания ионов натрия и кальция в поврежденных клетках сопровождается увеличением в них осмотического давления. В результате этого в клетках накапливается вода.

Клетки при этом набухают, объем их увеличивается, что сопровождается растяжением, нередко микроразрывами цитолеммы и мембран органелл.

Напротив, дегидратация клеток (например, при некоторых инфекционных заболеваниях, обусловливающих потерю воды) характеризуется выходом из них жидкости и растворенных в ней белков (в том числе ферментов), а также других водорастворимых соединений. Внутриклеточная дегидратация нередко сочетается со сморщиванием ядра, распадом митохондрий и других органелл.

Одним из существенных механизмов расстройства жизнедеятельности клетки является повреждение генетической программы и (или) механизмов ее реализации.

Основными процессами, ведущими к изменению генетической информации клетки, являются мутации, дерепрессия патогенных генов (например, онкогенов), подавление активности жизненно важных генов (например, регулирующих синтез ферментов) или внедрение в геном фрагмента чужеродной ДНК (например, ДНК онкогенного вируса, аномального участка ДНК другой клетки).

Помимо изменений в генетической программе, важным механизмом расстройства жизнедеятельности клеток является нарушение реализации этой программы, главным образом, в процессе клеточного деления при митозе или мейозе.

Важным механизмом повреждения клеток является расстройство регуляции внутриклеточных процессов. Это может быть результатом нарушений, развивающихся на одном или нескольких уровнях регуляторных механизмов:

– на уровне взаимодействия БАВ (гормонов, нейромедиаторов и др.) с рецепторами клетки;

– на уровне клеточных «вторых посредников» (мессенджеров) нервных влияний – цАМФ и цГМФ, образующихся в ответ на действие «первых посредников» – гормонов и нейромедиаторов. Примером может служить нарушение формирования мембранного потенциала в кардиомиоцитах при накоплении в них цАМФ, что является, в частности, одной из возможных причин развития сердечных аритмий;

– на уровне метаболических реакций, регулируемых циклическими нуклеотидами или другими внутриклеточными факторами. Так, нарушение процесса активации клеточных ферментов может существенно изменить интенсивность метаболических реакций и, как следствие, привести к расстройству жизнедеятельности клетки.

Рассмотрев патохимические аспекты повреждения клетки, необходимо не забывать, что проблема клеточного повреждения имеет и другую, очень важную сторону – информационный аспект проблемы повреждения клетки. Связь между клетками, те сигналы, которыми они обмениваются, тоже могут быть источниками болезни.

В большинстве случаев клетки в организме управляются химическими регуляторными сигналами, а именно: гормонами, медиаторами, антителами, субстратами, ионами.

Недостаток или отсутствие того или иного сигнала, как и избыток, может воспрепятствовать включению тех или иных адаптивных программ или способствовать излишне интенсивному, а, возможно, ненормально долгому их функционированию, что приводит к определенным патологическим последствиям.

Особый случай представляет достаточно распространенная ситуация, когда клетка ошибочно принимает один сигнал за другой – так называемая мимикрия биорегуляторов, приводящая к серьезным регуляторным расстройствам.

Примерами болезней, вызванных патологией сигнализации, могут служить: паркинсонизм, ИЗСД (патология, обусловленная дефицитом сигнала), болезнь фон Базедова, синдром Иценко-Кушинга, ожирение (патология, обусловленная избытком сигнала).

В ряде случаев, даже при адекватной сигнализации, клетка не в состоянии ответить должным образом, если она «слепа и глуха» по отношению к данному сигналу. Именно такая ситуация создается при отсутствии или дефиците рецепторов, соответствующих какому-либо биорегулятору.

В частности, примером такой патологии может служить семейная наследственная гиперхолестеринемия, патогенез которой связан с дефектом белка-рецептора, ответственного за распознавание клетками сосудистой стенки и некоторых других тканей и органов белкового компонента ЛПНП и ЛПОНП – апопротеина В, а также ИНСД.

Однако, даже при адекватной сигнализации и правильном распознавании сигналов клеточными рецепторами, клетки не в состоянии подключить надлежащие адаптационные программы, если отсутствует передача информации от рецепторов поверхностной мембраны внутрь клетки.

По современным представлениям механизмы, опосредующие внутриклеточную передачу сигнала на геном клетки, разнообразны. Особое значение имеют пути пострецепторной передачи сигналов в клетке через систему G-белков (гуанозинтрифосфатсвязывающих белков).

Эти белки – передатчики занимают ключевое положение в обмене информацией между поверхностно раположенными на клеточных мембранах рецепторами и внутриклеточным регуляторным аппаратом, потому что они способны интегрировать сигналы, воспринимаемые несколькими различными рецепторами, и в ответ на определенный рецепторно-опосредованный сигнал могут включать множество различных эффекторных программ, вводя в действие сеть различных внутриклеточных модуляторов, посредников, таких, как цАМФ и цГМФ.

Неадекватное использование клеткой своих адаптационных возможностей при ряде наследственных и приобретенных болезней может быть результатом сбоев в работе не только пострецепторных информационных механизмов, но и дефектом генетических программ и (или) механизмов их реализации (в результате повреждения мутациями ДНК, возникновения хромосомных аномалий). Из-за этого они либо не реализуются, либо дают неадекватный ситуации результат.

Дата добавления: 2017-04-20; просмотров: 549; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-14370.html

МедНаука
Добавить комментарий