Литература - Патофизиология (Повреждение клетки)

Этот файл
взят из коллекции
Medinfo http://www.doktor.ru/medinfo http://medinfo.home.ml.org E-mail: medinfo@mail.admiral.ru or medreferats@usa.net or pazufu@altern.org FidoNet 2:5030/434 Andrey Novicov Пишем рефераты
на заказ - e-mail:
medinfo@mail.admiral.ru

В Medinfo для вас
самая большая
русская коллекция
медицинских рефератов,
историй болезни,
литературы,
обучающих
программ, тестов.

Заходите
на http://www.doktor.ru - Русский
медицинский
сервер для
всех!

 2Лекция

2"Повреждение
клетки"

Составил:
ст.препод.,

к.м.н. А.Р.Антонов

Учебные
вопросы

Вводное слово

1.
Понятие о повреждении
клетки:

а)
характеристика

б)
виды и особенности

в)
причины

г)
значение митоза
в повреждении
клетки.

2.
Общие механизмы
повреждения
клетки:

а)
специфические
и неспецифические
компоненты
п 2о 0в-

реждения;

б)
нарушение
структуры и
функции отдельных
органелл.

3.
Механизмы
защиты и адаптации
клетки к повреждению.

4.
Заключение.

2В В Е Д Е Н
И Е

Живая
клетка - это
тот универсальный
уровень биосистем, на
котором все
разнообразие
функций, присущих
организмам
любой
сложности,
проявляется
в минимальном
количестве
связей и отклонений.
Клетка как
целостная
система осуществляет
свою деятельность
в среде,обеспечивающей
ее существование
и функционирование,
перестраивая,
организовывая
свои элементы
- субклеточные
единицы различного
уровня - в зависимости
от характеристик
среды. Важно
подчеркнуть,
что функции
субклеточных
органелл не
строго детерминированы,поэтому
они могут участвовать
в различных
внутриклеточных
процессах.
Главной функцией
клетки является
осуществление
обмена со средой
веществом,
энергией и
информацией,
что подчинено
в конечном счете
задаче сохранения
клетки как
целого при
изменении условий
существования.

От
нарушения
элементарных
структур клетки
и их функций к
патологии
клетки как
элементарной
саморегулирующейся
живой системе
и к патологии
клеточных
образований,
объединенных конечной
функцией - таков
путь познания
структурной
основы патологии
человека.

 _ПОНЯТИЕ О
ПОВРЕЖДЕНИИ
КЛЕТКИ

Проблема повреждения
клеток и организма
в целом занимает
важное место
в современной
общей патологии.
Сам термин "повреждение"
встречается
уже в древнегреческих
и древнеримской
медицине, хотя
до сих пор единой
интерпретации
этого понятия
нет.

В
наиболее общем
смысле,  _повреждение
организма .
на любом уровне
(молекулярном,
клеточном,
органном)
представляет
собой
такое изменение
его структуры
и функции, которое
не способствует,
а мешает жизни
и существованию
организма в
окружающей
среде. Авцин
А.П. и Шахламов
В.А. (1979) определяют повреждение
как нарушение
структурной
и функциональной
организации
живой системы,
вызванное
различными
причинами.

С
точки зрения
развития процессов
в самой общей
форме - это
нарушение
клеточного
обмена веществ,
появление
дистрофии,
паранекроза,
некробиоза
и, наконец, некроза,
если клетка
погибает.

Некоторые
физиологи и
патологи ставят
вопрос о "физиологическом
повреждении"
при процессах
естественного
распада и
регенерации
клеток, которые
обусловлены,
например, возрастными
изменениями
в организме,
либо длительным
бездействием
клеток, что
приводит к их
атрофии. Изучение
проблемы повреждения
клетки тесно
связано с выяснением
взаимоотношений
структурных
и функциональных
изменений,
которые встречаются,
как правило,
в трех вариантах:

1)
морфологические
изменения
тканей по своему
характеру и
степени выраженности
вполне соответствуют
функциональным нарушениям;

2)
структурные
изменения
значительно
более выражены,
чем функциональные;

3)
структурные
изменения
незначительны
по сравнению
с тяжелыми
функциональными
расстройствами.

В
этих вариантах
нет кажущегося
противоречия
с принципом
единства структуры
и функции, напротив,
выявляется
полная
его справедливость,
о чем мы поговорим
позднее.

Причиной повреждения
клетки может
стать фактор
как экзо-,
так и эндогенной
природы. С
классификацией
этиологических
факторов вы
уже знакомы,
поэтому повторятся
не буду.

Следует отметить,
что повреждения
бывают  _обратимые .
и _необратимые ..
Например, обратимым
повреждением
лизосом в клетках
эпителия кишечника
является их
разрушение
под влиянием
эндотоксинов
микробов кишечной
группы. После
прекращения
интоксикации
лизосомы в
цитоплазме
поврежденной
клетки восстанавливаются.
В случае сильной
или длительной
интоксикации
и гибели клеток,
говорить о
восстановлении
лизосом, конечно,
не приходится.
Необратимые
повреждения
клеток может вызвать,
к примеру, любая
вирусная инфекция.

Повреждение
клетки может
быть  _острым .
и  _хроническим ..

Функциональные
проявления
острого повреждения
клетки делятся
на преддепрессионную
гиперактивность,
парциальный некроз
и тотальное
повреждение.
Эти проявления
составляют сущность
острого повреждения
клетки в зависимости
от ее строения,
исходного
функционального
состояния, вида
этиологического
фактора и механизма
его действия.

_Преддепрессионная
гиперактивность .
возникает
вследствие обратимого
повреждения
клетки умеренными
действиями
патогенных
факторов. В
результате
этого в мембране
клетки происходит
неспецифическое
возбуждение
аденилатциклазной
системы и активация
образования
вторичных
мессенджеров
(посредников)
и усиление
деятельности
органелл, в
первую очередь
митохондрий.
Это приводит
к усилению
окисления
субстратов
и синтеза АТФ.
Одновременно
с этим мобилизуются
все энергозависимые процессы,
направленные
на повышение
резистентности
клетки к патологическому
фактору. В
результате,
если воздействие
этого
фактора ограничено,
может произойти"выздоровление"
клетки с
последующим
восстановлением
первоначальной
структуры и функции.
По Меерсону,
после этого
в генетическом
аппарате клетки
образуется
так называемый
"системный
структурный след",
запоминающий
происшедшее
воздействие
и в дальнейшем при
повторном
воздействии
этого же фактора
облегчающий
клетке
адаптацию.
Обратите на
этот феномен
особое внимание,
поскольку
он крайне важен
для понимания
многих адаптационных процессов
в любых органах
и тканях.

В
случае _ парциального
некроза . поврежденная
часть клетки отделяется
от функционирующей
части вновь
образующиейся
компенсаторной
"демаркационной"
мембраной и
уничтожается
фагоцитами.
После этого
структура и
функция клетки
восстанавливается
за счет гиперплазии
субклеточных
единиц.

Если
же повреждающий
фактор имеет
выраженную
интенсивность
и время действия,
то происходит
 _тотальное
повреждение клетки,
что приводит
к депрессии
функции митохондрий,
снижению
синтеза макроэргов,
нарушению
энергозависимого
клеточного
транспорта.
Нарастает
угроза дисфункции
клетки, которая реализуется
в случае массивной
деструкции
лизосом, выхода гидролитических
ферментов в
цитоплазму
и структурной
дезорганизации
органелл и
мембран. Эта
фаза острого
повреждения клетки,
когда еще
сохраняется
небольшой
градиент концентрации
электролитов
между цитоплазмой
и внеклеточной
средой, называется
"агонией" клетки.
Исчезновение
мембранного
потенциала
в результате
выравнивания
концентраций
Na+ и К+ по обе стороны
мембраны
характеризует
смерть клетки.
При этом резкое
увеличение
проницаемости
клеточных
мембран приводит
к доступу
в клетку из
окружающей
среды ферментов,
которые продолжают
разрушение
всех ее структурных
элементов.

Особенности
реакции клетки
на повреждающий
фактор зависят
как от его
характеристики,
так и от типа
клетки по ее способности
к делению,
обеспечивающей
возможность
рекомпенсации.
В настоящее
время принято
считать, что
в организме имеются
 _три категории .
специализированных
клеток по их
способности
к делению.

_Клетки I категории .
к моменту рождения
в первый период жизни
достигают
высокоспециализированного
состояния
структур за
счет минимизации
функций. В организме
отсутствует
источник
возобновления
этих клеток
в случае их
дисфункции.
К таким
клеткам относятся
нейроны. Клетки
I категории
способны к внутриклеточной
регенерации,
в результате
которой восстанавливается
утраченные
части клеток,
если сохранены
ядерный аппарат
и трофическое
обеспечение.

_Клетки II категории .
- высокоспециализированные
клетки, выполняющие
какие-либо
определенные
функции и затем
либо "изнашивающиеся",
либо слущивающиеся
с различных
поверхностей,
причем иногда
очень быстро.
Подобно клеткам
I категории,
они не способны
размножаться,
однако в организме
имеется
механизм для
их непрерывного
воспроизводства.
Такие клеточные
популяции
называются
обновляющимися,
а состояние,
в котором
они находятся
- стационарным.
К ним, например,
относятся
клетки, выстилающие
большую часть
кишечника.

_Клетки III категории .
отличаются
большой продолжительностью
жизни, их деление
после полного
завершения
специализации
в нормальных
условиях онтогенеза
происходит
редко, но способность
к этому процессу
у них сохраняется.
При стимуляции,
возникающей,
например, после
травмы, они
начинают интенсивно
делиться, в
результате
чего воспроизводятся
соответствующие
специализированные
клетки. Примером
таких клеток служит
гепатоцит или
гормонально
активная клетка.

Процессы клеточного
деления (митоза)
могут нарушаться при
различных
воздействиях:
УФО, ИО, высокая
температура, митотические
яды, канцерогены
и т.п. Как вы
помните, с помощью
митоза осуществляется
передача
наследственных
свойств клетки.
В процессе
митотического
деления выделяют
4 фазы: профазу,
метафазу, анафазу
и телофазу.

При
патологии
митоза может
страдать любое
из его звеньев.
Руководствуясь
этим, были
предприняты
попытки создать классификацию
патологии
митоза.

Наибольшую
известность
получила
классификация,
предложенная
в 1972 году И.А.Аловым:

_I
тип .. Повреждение
хромосом: задержка
клеток в профазе; нарушение
спирализации
и деспирализации
хромосом; образование
мостов между
хромосомами
в анафазе; раннее
разъединение сестринских
хроматид; повреждение
кинетохора.

_II
тип .. Повреждение
митотического
аппарата: задержка развития
митоза в метафазе;
рассредоточение
хромосом в
метафазе;полая
метафаза;
многополюсные
митозы; асимметричные
митозы;моноцентрические
митозы; К-митозы.

_III
тип .. Нарушение
цитотомии:
преждевременная
цитотомия,
задержка цитотомии;
отсутствие
цитотомии.

Можно
считать установленным,
что задержка
вступления клеток
в митоз возникает
в основном в
связи с нарушением
их метаболизма,
в частности
синтеза нуклеиновых
кислот и белков,
а нарушение
хромосом при
репродукции
клетки, обнаруживаемое
в условиях
патологии -
вследствие
разрыва цепей
ДНК и расстройства
репродукции
ДНК хромосом.

 _ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ
ПОВРЕЖДЕНИЯ
КЛЕТОК

На
уровне клетки
повреждающие
факторы "включают"
несколько
патогенетических
звеньев:

I. 2
нарушение
энергетического
обеспечения
процессов, 2протекающих
в клетке:

1.
Снижение
интенсивности
и(или) эффективности
процессов
ресинтеза АТФ.

2.
Нарушение
транспорта
энергии АТФ.

3.
Нарушение
использования
энергии АТФ.

II. 2
повреждение
мембранного
аппарата и
ферментных
сис2тем
клетки;

III. 2 дисбаланс
ионов и жидкости
в клетке;

IV. 2
нарушение
генетической
программы
клетки и(или)
ме2ханизмов
ее реализации:

А.
Нарушение
генетической
программы:

1.Изменение
биохимической
структуры
генов.

2.Дерепрессия
патогенных
генов.

3.Репрессия
"жизненно
важных" генов.

4.Внедрение в
геном фрагмента
чужеродной
ДНК с пато-

генными свойствами.

Б.
Нарушение
реализации
генетической
программы:

1.Расстройство
митоза.

2.Нарушение
мейоза.

V. 2
расстройство
внутриклеточных
механизмов
регуляции 2функции
клеток:

1.
Нарушение
рецепции регуляторных
воздействий.

2.
Нарушение
образования
вторичных
посредников.

3.
Нарушение
фосфорилирования
протеинкиназ.

Повреждение
клеток может
быть специфическим
и неспецифическим.
По существу,
каждое повреждение
вызывается
нарушением
структуры и
функции клеток
тем или иным
болезнетворным началом.
Поэтому специфическое
проявление
повреждения
на любом
уровне прямо
или косвенно
связано с
особенностями
действия
этиологического
фактора, вызывающего
данное повреждение.

Специфические
формы повреждения
можно усмотреть
при анализе
любого его
вида. Например,
при механической
травме - это
нарушение
целостности
структуры
ткани,при иммунном
гемолизе
- изменение
свойств мембраны
эритроцитов
под влиянием гемолизина
и комплемента,
радиационное
повреждение
- образование
свободных
радикалов с
последующим
нарушением
окислительных
процессов.
Подобных примеров
можно привести
очень много.

Специфическим
повреждениям
клеток сопутствуют
или следуют
за ними и общие
неспецифические
проявления
повреждения, на
которых мы
остановимся
более подробно.

_Первым и наиболее
общим неспецифическим
выражением
пов_реждения
клетки ., вызванного
любым агентом,является
нарушение неравновесного
состояния
клетки и среды,
что является
общей характеристикой
всего живого,
независимо
от уровня его
организации.
Организм обладает
массой приспособлений,
питаемых энергией
пищевых веществ,
с помощью которых
он поддерживает состояние,
препятствующее
уравновешиванию
диффузионных,
осмотических,
тепловых,
электрических
процессов с
окружающей средой.
Полное прекращение
жизни - смерть
характеризуется, как
известно, постепенным
прекращением
неравновесного
состояния
и переходом
его в состояние
полного равновесия
с окружающей
средой.

С
энергетической
точки зрения,
повреждение
как нарушение
неравновесного
состояния
живой системы
сопровождается высвобождения
дополнительной
энергии в виде
тепловой, электрической
(потенциал
повреждения),
химической
(снижение редокс-потенциала)
и так называемой
структурной
энергии клеток и
тканей.

Структурная
энергия освобождается
при  _денатурации структур
цитоплазмы
и клеточных
органоидов.
Денатурация
- повреждение
молекул белка,
имеет много
показателей,
такие, как
величина энтропии,
степень упорядоченности
молекул.

Этот
процесс в химическом
смысле сопровождается
сглаживанием,
исчезновением
третичной и
четвертичной
структур белка,
расплавлением
полипептидных
цепей, изменением
активности сульфгидрильных
групп и т.д.

Повреждение
клеток выражается
еще и  _нарушением
структу_ры
и функции мембран ..
Вообще способность
формировать
мембраны
является решающей
в образовании
клетки и ее
субклеточных органелл.
Любое нарушение
сопровождается
изменением
проницаемости
клеточных
мембран и состояния
цитоплазмы
поврежденной клетки.
Повреждение
клеточных
мембран, согласно
модели Сингера,
может быть
обусловлено
деструкцией
их липидных
или белковых
(ферментных)
компонентов.

Повреждение
липидных компонентов
клеточных и
субклеточных
мембран возникает
несколькими
путями. Важнейшими
из них являются
перекисное
окисление
липидов (ПОЛ),
активация мембранных
фосфолипаз,
осмотическое
растяжение
пептидной
основы мембран,
повреждающееся
воздействие
иммунных комплексов.

Суммарным
выражением
патологии
клеточной
мембраны может служить
нарушение ее
основных функций:

1)
мембранного
транспорта;

2)
изменение
проницаемости
мембраны;

3)
изменение
коммуникации
клеток и их
"узнавания";

4)
изменение
подвижности
мембран и формы
клеток;

5)
изменение
синтеза и обмена
мембран.

_Мембранный
транспорт .
предполагает
перенос ионов
и других
субстратов
против градиента
концентрации.
При этом нарушается
функция клеточных
насосов и
ингибируются
процессы регуляции
обмена веществ
между клеткой
и окружающей
ее средой. Молекулярный
механизм работы
клеточных
насосов до
конца не расшифрован
и в настоящее
время. Энергетической
основой их работы
являются процессы
фосфорилирования
и дефосфорилирования
ферментов -
аденозинфосфатаз
за счет энергии
АТФ. Эти ферменты
"вмонтированы"
в белковую
часть клеточных
мембран. Там
же работают
ионные каналы,
через которые
проходят в клетку
и из клетки
ионы, вода и
другие вещества
(например, аминокислоты).
В зависимости
от вида проходящих
по каналу ионов
различают
Na-K-АТФазу, Ca-Mg-АТФазу,
Н-АТФазу. Особое
значение имеет
работа Na-K-насоса,
результатом которой
является превышение
концентрации
ионов К+ внутри клетки
приблизительно
в 20-30 раз по сравнению
с внеклеточной.
Соответственно
этому, концентрация
ионов Na+ внутри клетки
приблизительно
в 10 раз меньше,
чем снаружи.

Повреждение
Na-K-насоса вызывает
освобождение
ионов К из
клетки и накопление
в ней ионов Na,
что характерно
для гипоксических
состояний,
токсических
повреждений
клетки (яд кобры,
каракурта),
инфекционных
поражений,
аллергии, снижения
температуры
внешней среды.
С транспортом
ионов Na и К тесно
связан транспорт
ионов Са. Интегральное
выражение этих нарушений
хорошо иллюстрируется
на примере
гипоксии миокарда,
которая прежде
всего проявляется
патологией
митохондрий.

Следует отметить,
что повреждение
мембран митохондрий являлется
ключом клеточного
повреждения.
В его прогрессировании
большая роль
принадлежит
нарушению
контроля уровня кальция
в цитоплазме.
Ишемическое
повреждение
митохондрий приводит
к нарушению
функции Na-К-АТФазного
насоса, постепенному
накоплению
в клетке Na и потере
ею калия, что
в совокупности
ведет к вытеснению
Са из митохондрий.
В результате
повышается
уровень ионизированного
кальция в цитоплазме
и увеличивается
его связь с
кальмодулином,
что, в свою очередь,
приводит к
расхождению
клеточных
стыков, активации фосфолипаз.
Эндоплазматическая
сеть накапливает
воду и ионы, следствием
чего является
развитие
гидропической
дистрофии. Усиление
гликолиза
сопровождается
истощением
гликогена, накоплением
лактата и снижением
рН. Таким образом,
накопление Са
в клетке можно
считать универсальным
механизмом
клеточной деструкции.

Кроме
того, хорошо
известно участие
Са в освобождении медиаторов
аллергии из
тучных клеток.
По современным
данным, их
аллергическая
травма сопровождается
разжижением
мембраны, разрыхлением
и увеличением
проводимости
кальциевых
каналов. Са,
проникая в
большом количестве
внутрь клетки,
способствует
освобождению
гистамина и
других медиаторов
из гранул.

_Проницаемость
мембран . - качество
мембраны,
позволяющее поддерживать
обмен клетки
со средой и
осуществлять
контроль "перекрытых
каналов", связанный
с метаболизмом
энергии и конформацией
белка. Проницаемость
мембраны позволяет
поддерживать
не только постоянство
электролитного
состава клетки
- ионный
гомеостаз, но
и ионный гетерогенитет,
т.е. вполне определенные,
резко выраженные
различия ионного
состава внутриклеточной
м внешней среды.
Donnan (1911) предложил
уравнение
равновесия
концентрации
анионов и катионов
по обе стороны
полунепроницаемой
мембраны, согласно
которому произведения
концентрации
противоположно
заряженных
ионов по обе
стороны
мембраны равны
между собой.

В
качестве примера
изменения
проницаемости
для ионов мембраны
эритроцитов
при иммунной
травме следует
указать на специфический
гемолиз. Процесс
гемолиза начинается
с увеличения
проницаемости
мембраны эритроцитов
для ионов К,
Na, Ca.
Нарушается
функция Na-К-насоса,
из эритроцитов
выходит К, а
входит Na. Увеличивается
проницаемость
мембран для
молекул
глюкозы, аминокислот
и ряда других
метаболитов.
Тормозится
обмен Cl- и HCO3- (феномен
Гамбургера)
и Cl- и SO4-за
счет фиксации
на эритроците
гемолизина