Расстройство энергетического обеспечения клетки. II

ПОВРЕЖДЕНИЕ - такие изменения структуры, обмена веществ и физико-химических свойств клеток, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

Все многообразные причины, которые вызывают повреждение клетки можно разделить на следующие основные группы: физические, химические и биологические .

1. Физические.

  • Механические воздействия обуславливают нарушение структуры плазмолеммы и мембран субклеточных образований;
  • колебания температуры. Повышение температуры может привести в денатурации белка, нуклеиновых кислот, декомпозиции липопротеидных комплексов, повышению проницаемости клеточных мембран. Снижение температуры может вызвать существенные замедление или необратимое прекращение реакций обмена во внутриклеточной жидкости и разрыв мембран.
  • изменения осмотического давления. Его повышение сопровождается набуханием клетки, растяжением ее мембраны вплоть до разрыва. Снижение осмотического давления ведет к потере жидкости, сморщиванию и нередко к гибели клетки.
  • воздействие ионизирующей радиации обуславливает образование свободных радикалов и активацию перекисных свободнорадикальных процессов, продукты которых повреждают мембраны и денатурируют ферменты клеток.

2. Химические.

Органические и неорганические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты нарушенного метаболизма, лекарственные препараты. Так, цианиды подавляют активность цитохромоксидазы. Соли мышьяка угнетают пируватоксидазу. Передозировка строфантина приводит к подавлению активности K + -Na + -АТФ-азы сарколеммы миокардиоцитов и т.д.

3. Биологические.

ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК

1. Расстройство процессов энергетического обеспечения клеток.

  • Снижение интенсивности процессов ресинтеза АТФ;
  • Нарушение транспорта АТФ;
  • Нарушение использования энергии АТФ;

2. Повреждение мембран и ферментов клеток.

  • Интенсификация свободнорадикальных реакций и свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ);
  • Активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных);
  • Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие;
  • Перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и их органелл;
  • Торможение процессов ресинтеза поврежденных компонентов мембран и (или) синтеза их заново;

3. Дисбаланс ионов и жидкости.

  • Изменение соотношения отдельных ионов в гиалоплазме;
  • Изменения трансмембранного соотношения ионов;
  • Гипер- и гипогидратация;

4. Нарушение генетической программы клеток или механизмов ее реализации.

  • Нарушение генетической программы.
  • Изменение биохимической структуры генов;
  • Дерепрессия патогенных генов;
  • Репрессия “жизненноважных” генов;
  • Внедрение в геном чужеродной ДНК с патогенными свойствами;
  • Нарушение механизмов реализации генетической программы.
  • Расстройства митоза:
  • повреждение хромосом;
  • повреждение структур, обеспечивающих течение митоза;
  • нарушение цитотомии.
  • Нарушение мейоза.

5. Расстройство механизмов регуляции функций клеток.

  • Нарушение рецепции регуляторных воздействий.
  • Нарушение образования вторичных посредников (цАМФ, цГМФ)
  • Нарушение на уровне метаболических реакций.

1. Нарушение энергетического обеспечения процессов, протекающих в клетках может происходить на этапах синтеза АТФ, транспорта и утилизации его энергии.

Синтез АТФ может быть нарушен в результате дефицита кислорода, субстратов метаболизма, снижения активности ферментов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, гликолиза, повреждения и разрушения митохондрий. Известно, что доставка энергии АТФ к эфферентным структурам осуществляется с помощью ферментных систем: АДФ-АТФ-транслоказы (адениннуклеотидтрансферазы) и креатинфосфокиназы (КФК). Адениннуклеотидтрансфераза обеспечивает транспорт энергии макроэргических фосфатной связи АТФ из матрикса митохондрий через их внутреннюю мембрану, а КФК переносится далее на креатин с образованием креатинфосфата, который поступает в цитозоль. КФК эффекторных клеточных структур транспортирует фосфатную группу креатинфосфата на АДФ с образованием АТФ, который и используется в процессах жизнедеятельности. Указанные ферментные системы транспорта энергии также могут быть повреждены различными патогенными агентами, в связи с чем на фоне высокого содержания АТФ в клетке может развиться его дефицит в энергорасходующих структурах.

Нарушение энергообеспечения клеток и расстройство их жизнедеятельности может развиться в условиях достаточной продукции и нормального транспорта энергии АТФ. Это может быть результатом повреждения ферментных механизмов утилизации энергии, главным образом за счет снижения активности АТФ-аз (АТФ-азы актомиозина, K + -Na + -зависимой АТФ-азы плазмолеммы, Mg 2+- зависимой АТФ-азы “кальциевой помпы” саркоплазматического ретикулума и др.)

2. Повреждение мембрагн и ферментов играет существенную роль в нарушении жизнедеятельности клетки. Одной из важнейших причин таких изменений являются свободно-радикальные реакции (СРР) и перекисное окисление липидов (ПОЛ). Эти реакции протекают в клетках и в норме, являясь необходимым звеном таких жизненноважных процессов, как транспорт электронов в цепи дыхательных ферментов, синтез простагландинов и лейкотриенов, пролиферация и созревание клеток, фагоцитоз, метаболизм катехоламинов.

Интенсивность ПОЛ регулируется соотношение факторов, активирующих (прооксиданты) и ингибирующих (антиоксиданты) этот процесс. К числу наиболее активных прооксидантов относятся легко окисляющиеся соединения, индуцирующие свободные радикалы, в частности, нафтохиноны, витамины А и Д, восстановители - НАДФН2, НАДН2, липоевая кислота, продукты метаболизма простагландинов и катехоламинов.

Процесс ПОЛ условно можно разделить на следующие этапы:

1) кислородной инициации (“кислородный” этап), 2) образование свободных радикалов (”свободнорадикальный” этап), 3) продукции перекисей липидов (“перекисный” этап) Инициальным звеном свободнорадикальных перекисных реакций при повреждении клетки является образование в процесса оксигеназных реакций активных форм кислорода: супероксидного радикала кислорода (О 2 -), гидроксильного радикала (ОН-), перекиси водорода (Н 2 О 2), которые взаимодействуют с различными компонентами структур клеток, главным образом с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами. В результате образуются активные радикалы, в частности липидов, а также их перекиси. Реакция может приобрести цепной “лавинообразный” характер. Однако, в клетках действуют факторы, ограничивающие свободнорадикальные и перекисные реакции, т.е. оказывают антиоксидантный эффект. В нижеприведенной таблице представлены ферментные и неферментные механизмы антиоксидантной защиты.

ЗВЕНЬЯ АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ И ЕЕ НЕКОТОРЫЕ ФАКТОРЫ

Звенья антиоксидантной системы

Механизмы действия

1. “антикислородное”

ретинол, каротиноиды, рибофлавин

уменьшение содержания О 2 в клетке путем активации его утилизации, повышения сопряжение процессов окисления и фосфорилирования

2. “антирадикальное”

супероксиддисмутаза, токоферолы, маннитол

перевод активных радикалов в “нерадикальные” соединения, “гашение” свободных радикалов органическими соединениями

3. “антиперекисное”

глутатионпероксидаза, каталаза, серотонин

инактивация гидроперекисей липидов.

Чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций, а также несостоятельность системы антиоксидантной защиты является одним из главных факторов повреждения мембран и ферментов клеток. Ведущее значение при этом имеют следующие процессы:

1) изменение физико-химических свойств липидов мембран, что обуславливает нарушение конформации их липопротеидных комплексов и соответственно снижение активности ферментных систем, обеспечивающих рецепцию гуморальных воздействий, трансмембранный перенос ионов и молекул, структурную целостность мембран;

2) изменение физико-химических свойств белковых мицелл, выполняющих структурную и ферментативную функции в клетке; 3) образование структурных дефектов в мембране - простейших каналов (кластеров) вследствие внедрения в них продуктов ПОЛ. Так накопление липидных гидроперекисей в мембране приводит к их объединению в мицеллы, создающие трансмембранные каналы проницаемости, по которым возможен неконтролируемый ток катионов и молекул в клетку и из нее, что сопровождается нарушением процессов возбудимости, генерации регулирующих воздействий, межклеточного взаимодействия и др. вплоть до фрагментации мембраны и гибели клетки.

В норме состав и состояние мембран и ферментов модифицируется не только свободнорадикальными и липоперекисными процессами, но также и лизосомальными ферментами, как свободными (солюбилизированными) так и мембраносвязанными: липазами, фосфолипазами, протеазами. Под действием различных патогенных факторов их активность или содержание в гиалоплазме может резко возрасти (например: вследствие ацидоза, способствующего повышению проницаемости лизосомальных мембран). В результате этого глицерофосфолипиды и белки мембран, а также ферменты клеток подвергаются интенсивному гидролизу. Это сопровождается значительным повышением проницаемости мембран и снижением кинетических свойств ферментов.

В результате действия гидролаз (главным образом липаз и фосфолипаз) в клетке накапливаются свободные жирные кислоты и лизофосфолипиды, в частности, глицерофосфолипиды: фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсерины. Эти амфифильные соединения способны проникать и фиксироваться как в гидрофобной, так и в гидрофильной средах мембран. Внедряясь в биомембраны, они изменяют нормальную структуру липопротеиновых комплексов, увеличивают проницаемость, а также меняют конфигурацию мембран в связи с “клинообразной” формой липидных молекул. Накопление в большом количестве амфифильных соединений ведет к формированию в мембранах кластеров и появлению микроразрывов.

3. Дисбаланс ионов и жидкости в клетке.

Нарушение трансмембранного распределения и внутриклеточного содержания и соотношения различных ионов развивается вследствие или одновременно с расстройствами энергетического обмена и сочетается с признаками повреждения мембран и ферментов клеток. Как правило, дисбаланс ионов проявляется накоплением в клетке натрия и потерей калия вследствие нарушения работы K,Na-зависмой АТФ-азы плазмолеммы, увеличением содержания кальция, в частности, в результате расстройства функционирования натрий-кальциевого ионообменного механизма клеточной мембраны, который обеспечивает обмен двух ионов натрия, входящих в клетку, на один ион кальция, выходящий из нее. Увеличение внутриклеточного содержания Na+, конкурирующего с Са2+ за общий переносчик, препятствует выходу кальция из клетки. Нарушение трансмембранного распределения катионов сопровождается также изменением содержания в клетке анионов Cl - , НCО 3 - и др.

Следствием дисбаланса ионов является изменение мембранного потенциала покоя действия, а также нарушение проведения импульса возбуждения. Нарушение внутриклеточного содержания ионов обуславливает изменение объема клеток вследствие дисбаланса жидкостей. Он проявляется либо гипергидратацией (отеками), либо гипогидратацией (уменьшение содержания жидкости) клетки. Так, повышение содержания ионов натрия и кальция в поврежденных клетках сопровождается увеличением в них осмотического давления, что приводит к накоплению в них воды. Клетки набухают, объем их увеличивается, что сопровождается растяжением и нередко микроразрывами цитолеммы и мембран органелл. Дегидратация клеток (например при некоторых инфекционных заболеваниях, обуславливающих потерю воды) характеризуется выходом из них жидкости и растворенных в ней белков и др. органических и неорганических водорастворимых соединений. Внутриклеточная дегидратация нередко сочетается со сморщиванием ядра, распадом митохондрий и др. органелл.

4. Повреждение генетической программы или механизмов ее реализации.

К основным процессам, ведущим к изменению генетической информации клетки относятся мутации, дерепрессия патогенных генов (например онкогенов), подавление активности жизненноважных генов или внедрение в геном фрагмента чужеродных ДНК с патогенными свойствами.

Помимо изменений в генетической программе, важных механизмом расстройства жизнедеятельности клеток является нарушение реализации этой программы, главным образом в процессе клеточного деления при мейозе или митозе. Выделяют три группы нарушений митоза:

  1. Изменения в хромосомном аппарате
  2. Повреждения структур, обеспечивающих процесс митоза
  3. Нарушение деления цитоплазмы и цитолеммы (цитотомии).

5. Расстройства регуляции внутриклеточных процессов.

Это может быть результатом нарушений, развивающихся на одном из следующих уровней регуляторных механизмов:

1. На уровне взаимодействия БАВ (гормонов, нейромедиаторов и др.) с рецепторами клетки. Изменение чувствительности, числа и конформации молекул рецептора, его биохимического состава ли липидного окружения в мембране может существенно модифицировать характер клеточного ответа на регулирующий стимул;

2. На уровне клеточных “вторичных посредников” (мессенджеров) нервных влияний в роли которых выступают циклические нуклеотиды - аденозинмонофосфат (цАМФ) и гуанозинмонофосфат (цГМФ) м которые образуются в ответ на действие “первых посредников” - гормонов и нейромедиаторов.

3. НА уровне метаболических реакций, регулируемых циклическими нуклеотидами или другими внутриклеточными факторами.

ОСНОВНЫЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛЕТКИ

К основным проявлениям повреждения клетки относятся следующее:

  1. Дистрофии
  2. Дисплазии
  3. Изменения структуры и функций органелл
  4. Некробиоз. Некроз.

1. Дистрофия.

Под дистрофией понимают нарушение обмена веществ в клетках, сопровождающееся расстройством функции, пластических процессов, а также структурными изменениями, ведущими к нарушению их жизнедеятельности.

К основным механизмам дистрофий относятся следующие:

  • синтез аномальных веществ в клетке, например белково-полисахаридного комплекса амилоида;
  • избыточная трансформация одних соединений в другие, например жиров в углеводов в белки, углеводов жиры;
  • декомпозиция, например, белково-липидных комплексов мембран;

Инфильтрация клеток и межклеточного вещества органическими и неорганическими соединениями, например холестерином и его эфирами стенок артерий при атеросклерозе.

К числу основных клеточных дистрофий относятся белковые (зернистая, гиалиново-капельная, гидропическая дистрофия), жировые углеводные и минеральные (кальцинозы, сидерозы, отложения меди при гепатоцеребральной дистрофии).

2. Дисплазии

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

Причиной дисплазий является повреждение генома клетки. Структурными признаками дисплазмий является изменение величины и формы клеток, их ядер и других органелл, числа и строения хромосом. Как правило, клетки увеличены в размерах, имеют неправильную форму, соотношение различных органелл диспропорционально. Нередко в таких клетках обнаруживаются различные включения, признаки дистрофических изменений. В качестве примеров дисплазий клеток можно назвать образование мегалобластов в костном мозге при пернициозной анемии, серповидноклеточных и мишеневидных эритроцитов при патологии гемоглобина, многоядерных гигантских клеток с причудливым расположением хроматина при нейрофиброматозе Реклинггаузена. Клеточные дисплазии являются одним из проявлений атипизма опухолевых клеток.

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

1. Митохондрии.

При действии патогенных факторов происходит изменение общего числа митохондрий, а также структуры отдельных органелл. Многие патогенные воздействия на клетку (гипоксия, токсические агенты, в том числе и лекарственные препараты при их передозировке, ионизирующая радиация) сопровождаются набуханием и вакуолизацией митохондрий, что может привести к разрыву их мембраны, фрагментации и гомогенизации крист. Нередко отмечается утрата гранулярной структуры и гомогенизация матрикса органелл, потеря двуконтурности наружной мембраны, отложения в матриксе органических (миелин, липиды, гликоген) и неорганических (соли кальция и других катионов) соединений. Нарушение структуры и функции митохондрий приводит к существенному угнетению образования АТФ, а также к дисбалансу ионов Са2+, К+, Н+.

2. Ядро.

Повреждение ядра выражается в изменении его формы, конденсации хроматина по периферии (маргинизация хроматина), нарушением двуконтурности или разрывом ядерной оболочки, слиянием ее с полоской маргинации хроматина.

3. Лизосомы.

Проявлением повреждения лизосом является разрыв их мембраны или значительное повышение их проницаемости ведущее к высвобождению и активации гидролитических ферментов. Все это может привести к “самоперевариванию” (аутолизу) клетки. Причиной таких изменений является накопление в клетках ионов водорода (внутриклеточный ацидоз), продуктов ПОЛ, токсинов и других агентов.

4. Рибосомы.

При действии повреждающих агентов наблюдается группировка субъединиц рибосом (плистом) на моносомы, уменьшение числа рибосом, отрыв органелл от внутриклеточных мембран и превращении шероховатого эндоплазматического ретикулума в гладкий. Эти изменения сопровождаются снижением интенсивности синтеза белка в клетке.

5. Эндоплазматическая сеть.

В результате повреждения происходит расширение канальцев сети, вплоть до образования крупных вакуолей и цистерн вследствие накопления в них жидкости, очаговая деструкция мембран канальцев сети, их фрагментация. Нарушение структуры эндоплазматической сети может сопровождаться развитием клеточных дистрофий, расстройством распространения импульсов возбуждения, сократительной функции мышечных клеток, процессов обезвреживания токсических факторов (ядов, метаболитов, свободных радикалов и др.).

6. Аппарат Гольджи.

Повреждение аппарата Гольджи сопровождается структурными изменениями, сходными с таковыми в эндоплазматической сети. При этом нарушается выведение из клетки продуктов жизнедеятельности, обуславливающее расстройство ее функции в целом.

7. Цитоплазма.

Действие на клетку повреждающих агентов может обуславливать уменьшение или увеличение содержания в цитоплазме жидкости, протеолиз или коагуляцию белка, образование включений, не встречающихся в норме. Изменение цитоплазмы, в свою очередь, существенно влияет на процессы метаболизма, протекающие в ней, в связи с тем, что многие ферменты (например, гликолиза) находятся в клеточном матриксе, на функцию органелл, на процессы восприятия регулирующих влияний на клетку.

КЛЕТОЧНЫЕ МЕХАНИЗМЫ КОМПЕНСАЦИИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ

1. Компенсация нарушений энергетического обеспечения клеток:

  • интенсификация синтеза АТФ в процесса гликолиза, а также тканевого дыхания в неповрежденных митохондриях;
  • активация механизмов транспорта АТФ;
  • активация механизмов утилизации энергии АТФ;

2. Защита мембран и ферментов клеток:

  • повышение активности факторов системы антиоксидантной защиты;
  • активация буферных систем;
  • повышение активности ферментов детоксикации микросом;
  • активация механизмов синтеза компонентов мембран и ферментов;

3. Уменьшение степени или устранение дисбаланса ионов и жидкости в клетках:

  • снижение степени нарушения энергообеспечения;
  • снижение степени повреждения мембран и ферментов;
  • активация буферных систем;

4. Устранение нарушений в генетической программе клеток:

  • устранение разрывов в нитях ДНК;
  • ликвидация измененных участков ДНК;
  • синтез нормального фрагмента ДНК вместо поврежденного или утраченного;

5. Компенсация расстройств регуляции внутриклеточных процессов:

  • изменение числа “функционирующих” рецепторов клетки;
  • изменение сродства рецепторов клетки к регулирующим факторам;
  • изменение активности аденилат- и гуанилатциклазной систем;
  • изменение активности и содержания внутриклеточных регуляторов метаболизма (ферментов, катионов и др.);

6. Снижение функциональной активности клеток.

7. Регенерация

8. Гипертрофия

9. Гиперплазия.

1. Компенсация нарушений процесса энергетического обеспечения клеток.

Одним из способов компенсации нарушений энергетического обмена вследствие поражения митохондрий является интенсификация процесса гликолиза. Определенный вклад в компенсацию нарушений энергообеспечения внутриклеточных процессов при повреждении вносит активация ферментов транспорта и утилизации энергии АТФ (адениннуклеотидтрансферазы, креатинфосфокиназы, АТФ-аз), а также снижение функциональной активности клетки. Последнее способствует уменьшению расхода АТФ.

2. Защита мембран и ферментов клеток.

Одним из механизмов защиты мембран и ферментов клеток является ограничение свободнорадикальных и перекисных реакций ферментами антиоксидантной защиты (супероксидмутазой, каталазой, глутатионпероксидазой). Другим механизмом защиты мембран и энзимов от повреждающего действия, в частности, ферментов лизосом, может быть активация буферных систем клетки. Это обуславливает уменьшение степени внутриклеточного ацидоза и, как следствие, избыточной гидролитической активности лизосомальных ферментов. Важную роль в защите мембран и ферментов клеток от повреждения играют ферменты микросом, обеспечивающие физико-химическую трансформацию патогенных агентов путем их окисления, восстановления, деметилирования и т.д. Альтерация клеток может сопровождаться дерепрессией генов и, как следствие, активацией процессов синтеза компонентов мембран (белков, липидов, углеводов) взамен поврежденных или утраченных.

3. Компенсация дисбаланса ионов и жидкости.

Компенсация дисбаланса содержания ионов в клетке может быть достигнута путем активации механизмов энергетического обеспечения ионных “насосов”, а также защиты мембран и ферментов, принимающих участие в транспорте ионов. Определенную роль в снижении степени ионного дисбаланса имеет действие буферных систем. Активация внутриклеточных буферных систем (карбонатной, фосфатной, белковой) может способствовать восстановлению оптимальных соотношений ионов К+, Na+, Ca2+ другим путем уменьшения содержания в клетке ионов водорода. Снижение степени дисбаланса ионов в свою очередь, может сопровождаться нормализацией содержания внутриклеточной жидкости.

4. Устранение нарушений в генетической программе клеток.

Поврежденные участки ДНК могут быть обнаружены и устранены с участием ферментов репаративного синтеза ДНК. Эти ферменты обнаруживают и удаляют измененный участок ДНК (эндонуклеазы и рестриктазы), синтезируют нормальный фрагмент нуклеиновой кислоты взамен удаленного (ДНК-полимеразы) и встраивают этот вновь синтезированный фрагмент на место удаленного (лигазы). Помимо этих сложных ферментных систем репарации ДНК в клетке имеются энзимы, устраняющие “мелкомасштабные” биохимические изменения в геноме. К их числу относятся деметилазы, удаляющие метильные группы, лигазы, устраняющие разрывы в цепях ДНК, возникающие под действием ионизирующего излучения или свободных радикалов.

5. Компенсация расстройств механизмов регуляции внутриклеточных процессов.

К такого рода реакциям относятся: изменение числа рецепторов гормонов, нейромедиаторов и других физиологически активных веществ на поверхности клетки, а также чувствительности рецепторов к этим веществам. Количество рецепторов может меняться благодаря тому, что молекулы их способны погружаться в мембрану или цитоплазму клетки и подниматься на ее поверхность. От числа и чувствительности рецепторов, воспринимающих регулирующие стимулы, в значительной мере зависит характер и выраженность ответа на них.

Избытков или недостаток гормонов и нейромедиаторов или их эффектов может быть скомпенсирован также на уровне вторых посредников - циклических нуклеотидов. Известно, что соотношение цАМФ и цГМФ изменяется не только в результате действия внеклеточных регуляторных стимулов, но и внутриклеточных факторов, в частности, фосфодиэстераз и ионов кальция. Нарушение реализации регулирующих влияний на клетку может компенсироваться и на уровне внутриклеточны метаболических процессов, поскольку многие из них протекают на основе регуляции интенсивности обмена веществ количеством продукта ферментной реакции (принцип положительной или отрицательной обратной связи).

6. Снижение функциональной активности клеток.

В результате снижения функциональной активности клеток обеспечивается уменьшение расходования энергии и субстратов, необходимых для осуществления функции и пластических процессов. В результате этого степень и масштаб повреждения клеток при действии патогенного фактора существенно снижаются, а после прекращения его действия отмечается более интенсивное и полное восстановление клеточных структур и их функций. К числу главных механизмов, обеспечивающих временное понижение функции клеток, можно отнести уменьшение эфферентной импульсации от нервных центров, снижение числа или чувствительности рецепторов на поверхности клетки, внутриклеточное регуляторное подавление метаболических реакций, репрессию активности отдельных генов.

7. Регенерация

Под эти м процессом подразумевают возмещение клеток или их отдельных структур взамен погибших, поврежденных или закончивших свой жизненный цикл. Регенерация структур сопровождается восстановлением их функций. Выделяют клеточную и внутриклеточную формы регенерации. Первая характеризуется размножением клеток путем митоза или амитоза. Вторая - восстановлением органелл клетки вместо поврежденных или погибших. Внутриклеточная регенерация в свою очередь подразделяется на органоидную и внутриорганоидную. Под органоидной регенерацией понимают восстановление и увеличение количества субклеточных структур, а под - внутриорганоидной - количества отдельных их компонентов (увеличение крист в митохондриях, протяженности эндоплазматического ретикулума и т.д.).

8. Гипертрофия.

Гипертрофия представляет собой увеличение объема и массы структурных элементов органа, клетки. Гипертрофия неповрежденных органелл клетки компенсирует нарушение или недостаточность функции ее поврежденных элементов.

9. Гиперплазия.

Гиперплазия характеризуется увеличение числа структурных элементов, в частности, органелл в клетке. Нередко в одной и той же клетке наблюдаются признаки и гиперплазии и гипертрофии. Оба эти процесса обеспечивают не только компенсацию структурного дефекта, но им возможность повышенного функционирования клетки.

Энергия, которую надо дополнительно сообщить химической системе, чтобы “запустить” реакцию, называется энергией активации для данной реакции и служит своего рода энергетическим гребнем, который надо преодолеть .

В некатализируемых реакциях источником энергии активации служат столкновения между молекулами. Если соударяемые молекулы должным образом сориентированы, и столкновение достаточно сильное, есть шанс, что они вступят в реакцию.

Понятно, почему химики для ускорения реакций нагревают колбы: при повышении температуры скорость теплового движения и частота соударений возрастают. Но в условиях человеческого тела клетку не нагреешь, для нее это недопустимо. А реакции идут, при этом со скоростями, недостижимыми при проведении их в пробирке. Здесь работает еще одно изобретение природы - ферменты , о которых мы упоминали ранее.

Как уже говорилось, при химических превращениях самопроизвольно могут протекать те реакции, в которых энергия, заключенная в продуктах реакции меньше, чем в исходных веществах. Для остальных реакций необходим приток энергии извне. Самопроизвольную реакцию можно сравнить с падающим грузом. Первоначально покоящийся груз стремится падать вниз, понижая тем самым свою потенциальную энергию.

Так и реакция, будучи инициирована, стремится протекать в сторону образования веществ с меньшим запасом энергии. Такой процесс, в ходе которого может совершаться работа, называют спонтанным.

Но если определенным образом соединить два груза, то более тяжелый, падая, будет поднимать более легкий. И в химических, в особенности в биохимических, процессах реакция, протекающая с выделением энергии, может вызвать протекание связанной с ней реакции, требующей притока энергии извне. Такие реакции называют сопряженными.

В живых организмах сопряженные реакции очень распространены, и именно их протекание обусловливает все тончайшие явления, сопутствующие жизни и сознанию. Падающий “тяжелый груз” вызывает поднятие другого, более легкого, но на меньшую величину. Питаясь, мы поглощаем вещества с высоким качеством энергии, обусловленным Солнцем, которые затем в организме распадаются и, в конечном счете, выделяются из него, но при этом успевают высвободить энергию в количестве, достаточном для обеспечения процесса, называемого жизнью.

В клетке основным энергетическим посредником, то есть “ведущим колесом” жизни, являетс аденозинтрифосфат (АТФ) . Чем интересно это соединение? С биохимической точки зрения АТФ - молекула средних размеров, способная присоединять или “сбрасывать” концевые фосфатные группы, в которых атом фосфора окружен атомами кислорода.

Образование АТФ происходит из аденозиндифосфата (АДФ) за счет энергии, высвобождающейся при биологическом окислении глюкозы. С другой стороны, разрыв фосфатной связи в АТФ приводит к высвобождению большого количества энергии. Такую связь называют высокоэнергетической или макроэргической. Молекула АТФ содержит две таких связи, при гидролизе которых высвобождается энергия, эквивалентная 12-14 ккал.

Неизвестно, почему природа в процессе эволюции “выбрала” АТФ энергетической валютой клетки, но можно предположить несколько причин. Термодинамически эта молекула достаточно нестабильна, о чем свидетельствует большое количество энергии, выделяющейся при ее гидролизе.

Но в то же время скорость ферментативного гидролиза АТФ в нормальных условиях очень мала, то есть молекула АТФ обладает высокой химической стабильностью, обеспечивая эффективное запасание энергии.

Малые размеры молекулы АТФ позволяют легко диффундировать в разные участки клетки, где необходим подвод энергии для выполнения какой-либо работы. И, наконец, АТФ занимает промежуточное положение в шкале высокоэнергетических соединений, что придает ему универсальность, позволяя переносить энергию от более высокоэнергетических соединений к низкоэнергетическим.

Таким образом АТФ - это основная универсальная форма сохранения клеточной энергии, топливо клетки, доступное для использования в любой момент. А основным поставщиком энергии в клетку, как мы уже упоминали, служит глюкоза , получаемая при расщеплении углеводов. “Сгорая” в организме, глюкоза образует двуокись углерода и воду, и этот процесс обеспечивает реакции клеточного дыхания и пищеварения. Слово “сгорает” в данном случае образ, пламени внутри организма не возникает, а энергия извлекается многоступенчато химическими способами.

На первом этапе, протекающем в цитоплазме без участия кислорода, молекула глюкозы распадается на два фрагмента (две молекулы пировиноградной кислоты), и эта стадия называется гликолизом . При этом высвобождается 50 ккал/моль энергии (то есть 7% энергии, заключенной в глюкозе), часть которой рассеивается в виде тепла, а другая расходуется на образование двух молекул АТФ.

Последующее извлечение энергии из глюкозы происходит главным образом в митохондриях - силовых станциях клетки, работу которых можно сравнить с гальваническими элементами. Здесь на каждой стадии отщепляется электрон и ион водорода, и в конечном счете глюкоза разлагается до двуокиси углерода и воды.

В митохондрии электроны и ионы водорода вводятся в единую цепь окислительно-восстановительных ферментов (дыхательная цепь), передаваясь от посредника к посреднику, пока они не соединятся с кислородом. И на этом этапе для окисления используется не кислород воздуха, а кислород воды и уксусной кислоты.

Кислород воздуха является последним акцептором водорода, завершая весь процесс клеточного дыхания, именно поэтому он так необходим для жизни. Как известно, взаимодействие газообразного кислорода и водорода сопровождается взрывом (мгновенным выделением большого количества энергии).

В живых организмах этого не происходит, так как газообразного водорода не образуется, и к моменту связывания с кислородом воздуха запас свободной энергии уменьшается настолько, что реакция образования воды протекает совершенно спокойно (смотри рисунок 1 ).

Глюкоза является основным, но не единственным субстратом для выработки энергии в клетке. Вместе с углеводами в наш организм с пищей поступают жиры, белки и другие вещества, которые после расщепления также могут служить источниками энергии, превращаясь в вещества, включающиеся в биохимические реакции, протекающие в клетке.

Фундаментальные исследования в области теории информации привели к появлению понятия информационной энергии (или энергии информационного воздействия), как разности между определенностью и неопределенностью. Здесь же хотелось бы отметить, что клетка потребляет и тратит информационную энергию на ликвидацию неопределенности в каждый момент своего жизненного цикла. Это приводит к реализации жизненного цикла без увеличения энтропии.

Нарушение процессов энергетического обмена под влиянием различных воздействий приводит к сбоям на отдельных стадиях и вследствие этих сбоев к нарушению подсистемы жизнедеятельности клетки и всего организма в целом. Если количество и распространенность этих нарушений превышают компенсаторные возможности гомеостатических механизмов в организме, то система выходит из под управления, клетки перестают работать синхронно. На уровне организма это проявляется в виде различных патологических состояний.

Так, недостаток витамина B 1 , участвующего в работе некоторых ферментов, приводит к блокированию окисления пировиноградной кислоты, избыток гормонов щитовидной железы нарушает синтез АТФ и т.д. Смертельные исходы при инфаркте миокарда, отравлении угарным газом или цианистым калием также связаны с блокированием процесса клеточного дыхания путем ингибирования или разобщения последовательных реакций. Через подобные механизмы опосредованно и действие многих бактериальных токсинов.

Таким образом, функционирование клетки, ткани, органа, системы органов или организма как системы поддерживается саморегуляторными механизмами, оптимальное течение которых, в свою очередь, обеспечивается биофизическими, биохимическими, энергетическими и информационными процессами.

Эта группа нарушений обусловлена блокадой образования, транспорта и утилизации АТФ.

Образование АТФ блокируется при снижении содержания кислорода и глюкозы, прямом повреждении митохондрий и разобщении цепи аэробного фосфорилирования и др. Транспорт АТФ связан с ингибированием ферментных комплексов внутренней мембраны митохондрии (сниженная активность адениннуклеотидтрансферазы и креатинфосфокиназы), нарушением циклоза. Блокирование утилизации АТФ происходит при подавлении АТФазной активности.

Синтез АТФ сопряжен с интенсивными ферментными процессами в митохондриях. Активность митохондрий зависит от разнообразных внутренних и внешних факторов. Функциональная недостаточность митохондрий может быть абсолютной или относительной. Абсолютная недостаточность энергетического обеспечения клетки вызывается значительным снижением функциональной активности митохондрий, не удовлетворяющей даже обычным физиологическим потребностям клетки. Подобные нарушения вызывают прямые повреждения органелл токсическими веществами, блокаду трансляции рРНК, разобщение цепей окислительного фосфорилирования, блокаду активности отдельных ферментов (например, цитохромов) митохондрий. Внутриклеточный ацидоз, избыток в клетке ионов кальция, неэтерифицированные жирные кислоты, избыточное действие на клетку адреналина и гормонов щитовидной железы, микробные токсины, побочное действие антибиотиков, недостаток и избыток кислорода разобщают аэробное окислительное фосфорилирование.

Относительная недостаточность энергетического обеспечения связана с резким усилением потребности клетки в энергии, когда даже повышенная активность митохондрий не может ее удовлетворить. Примером подобного явления служит резкое усиление потребления энергии сердечным миоцитом или скелетным мышечным волокном при тяжелой физической нагрузке.

Относительная или абсолютная недостаточность энергетического обмена клеток и неклеточных структур (симпласта и синцития) может быть обусловлена низким поступлением в клетку энергетических субстратов, в первую очередь глюкозы. Так, при сокращении скелетного мышечного волокна его потребность в газообмене и глюкозе увеличивается в десятки раз. Даже усиление кровоснабжения недостаточно для полного обеспечения потребностей. Недостаток глюкозы восполняется разрушением эндогенных запасов гликогена и частичным переходом к анаэробному гликолизу. Последний процесс сопровождается накоплением продуктов промежуточного обмена с развитием метаболического ацидоза.

Блокада протонной помпы внутренней мембраны митохондрии, ферментов-переносчиков энергии (аденилнуклеотидтрансферазы, креатинфосфокиназы) вызывает значительное затруднение переноса энергии АТФ от митохондрий к местам ее потребления. В этом случае даже достаточный синтез АТФ в митохондриях сопровождается энергетическим голоданием.

Врожденное или приобретенное подавление АТФаз клетки обычно носит парциальный характер: подавляется либо один, либо группа близких ферментов. Разнообразные энергоемкие процессы в клетке предполагают активность специфических АТФаз, превращающих химическую энергию АТФ в механическую работу, транспортные процессы против градиентов концентрации, химические реакции синтеза и др. Ко многим из них на сегодня найдены химические препараты, блокирующие активность АТФаз. Блокада АТФаз сопровождается снижением или полным прекращением обеспечиваемых ими процессов. Так, блокируя АТФазу Na + /K + -Hacoca, нарушается поддержание мембранного потенциала клетки.

В случае полного прекращения энергетического обеспечения наступает мгновенная смерь клетки, то есть прекращаются функциональные процессы в клетке, характеризующие ее как целостную систему. Остаточные ферментные реакции, взаимодействия на уровне отдельных макромолекулярных комплексов и даже органелл не в состоянии продлить существование клетки как структурной единицы живого.

При недостаточности энергетического обеспечения, превышении разрушения АТФ в сравнении с его синтезом в клетке накапливаются АМФ и АДФ, которые могут существенно изменять функциональное состояние клетки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

На уровне клетки повреждающие факторы "включают" нес-
колько патогенетических звеньев:
I. Нарушение энергетического обеспечения процессов,
протекающих в клетке:
1. Снижение интенсивности и (или) эффективности процес-
сов ресинтеза АТФ.
2. Нарушение транспорта энергии АТФ.
3. Нарушение использования энергии АТФ.
II. Повреждение мембранного аппарата и ферментных сис-
тем клетки;

1.Чрезмерная интенсификация свободнорадикальных реакций и перекисного окисления липидов (ПОЛ).

2.Значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных, свободных).

3.Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие.

4.Торможение процессов ресинтеза поврежденных компонентов мембран и синтеза их заново.

5.Нарушение конформации молекул белка, липопротеидов, фосфолипидов.

6.Перерастяжение и разрыв набухших клеток и их органелл.
III. Дисбаланс ионов и жидкости в клетке:

1.Изменение соотношения отдельных ионов в гиалоплазме.

2.Изменение трансмембранного соотношения ионов.

3.Гиперпигментация клеток.

4.Дегидратация клеток.

IV. Нарушение генетической программы клетки и(или) ме-
ханизмов 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:

Повреждение хромосом

Повреждение структур, обеспечивающих митотический цикл

Нарушение процесса цитотомии

2.Нарушение мейоза.
V. Расстройство внутриклеточных механизмов регуляции
функции клеток:
1. Нарушение рецепции регуляторных воздействий.
2. Нарушение образования вторичных посредников.
3. Нарушение фосфорилирования протеинкиназ.

Клеточные и внеклеточные механизмы повреждения клетки

Непосредственной причиной повреждения может стать нарушения механизмов трофики – совокупность клеточных или внеклеточных механизмов, определяющих метаболизм и структурную организацию клетки, которые необходимы для специализированной функции.



Клеточные механизмы обеспечиваются структурной организацией клетки и ее ауторегуляцией. Это значит, что трофика клетки в значительной мере является свойством самой клетки как сложной саморегулирующейся системы.

Жизнедеятельность клетки также обеспечивается «окружающей средой» и регулируется с помощью ряда систем организма. Поэтому внеклеточные механизмы трофики располагают транспортными (кровь, лимфа, микроциркуляторное русло) и интегративными (нейро­эндокринные, нейрогуморальные) системами ее регуляции.

Расстройства ауторегуляции клетки могут быть вызваны различными факторами (гиперфункция, токсические вещества, радиация, наследственная недостаточность или отсутствие фермента и т. д.). Большую роль придают полому генов - рецепторов, осуществляющих «координированное торможение» функций различных ультраструктур. Нарушение ауторегуляции клетки ведет к энергетическому ее дефициту и к нарушению ферментативных процессов в клетке. Ферментопатия, или энзимопатия (приобретенная или наследствен­ная), становится основным патогенетическим звеном и выражением дистрофии (один из видов альтерации) при нарушениях клеточных механизмов трофики.

Нарушения функции транспортных систем , обеспечивающих метаболизм и структурную сохранность тканей (клеток), вызывают гипоксию, которая является ведущей в патогенезе дисциркуляторных дистрофий.

При расстройствах эндокринной регуляции трофики (тиреотоксикоз, диабет, гиперпаратиреоз и т. д.) можно говорить об эндокринных, а при нарушении нервной регуляции трофики (нарушенная иннервация, опухоль головного мозга и т. д.) о нервных или церебральных дистрофиях.

При дистрофиях в клетке и (или) межклеточном веществе накапливаются различные продукты обмена (белки, жиры, углеводы, минералы, вода), которые характеризуются количественными или качественными изменениями в результате нарушения ферментативных процессов. При дистрофиях в клетке и (или) межклеточном веществе накапливаются различные продукты обмена (белки, жиры, углеводы, минералы, вода), которые характеризуются количественными или качественными изменениями в результате нарушения ферментативных процессов. Особенности патогенеза внутриутробных повреждений определяются непосредственной связью их с болезнями матери.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-2.jpg" alt="> План лекции 1. Повреждение клетки, понятие, этиология. 2. Виды повреждения клетки."> План лекции 1. Повреждение клетки, понятие, этиология. 2. Виды повреждения клетки. Стадии острого и хронического повреждения клетки. 3. Специфические и неспецифические проявления повреждения клетки. 4. Виды гибели клетки. Некроз и апоптоз. Патогенез апоптоза. 5. Общие механизмы повреждения клетки. Патогенез повреждения клеточных мембран.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-3.jpg" alt="> Дисбаланс ионов и жидкости в патогенезе повреждения клетки. Нарушение"> Дисбаланс ионов и жидкости в патогенезе повреждения клетки. Нарушение энергообеспечения процессов, протекающих в клетке. Защитно-компенсаторные реакции при повреждении клетки.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-4.jpg" alt="> ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ - это нарушение структуры и функции клетки "> ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ - это нарушение структуры и функции клетки Причины Экзогенные Эндогенные Мех. воздействия, Избыток или дефицит электрический ток, О 2, ионов Н+, К+, Са++, высокая, низкая свободные радикалы, температура, колебания электромагнитные волны, осмотического ионизирующая радиация, давления, метаболиты, кислоты, щелочи, соли продукты распада тяжелых металлов, микробов, медиаторы лекарства, микробы, повреждения, вирусы, грибы, иммунные комплексы и психогенные факторы др.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-5.jpg" alt=">Резистентность клетки к повреждению зависит от 1. Вида клеток Высокоспециализированные клетки"> Резистентность клетки к повреждению зависит от 1. Вида клеток Высокоспециализированные клетки (нервные и мышечные) с высоким уровнем внутриклеточной регенерации устойчивы к повреждению

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-6.jpg" alt="> Клетки с низким внутриклеточным уровнем регенерации (клетки крови, кожи, кишечный"> Клетки с низким внутриклеточным уровнем регенерации (клетки крови, кожи, кишечный эпителий) легко повреждаются.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-7.jpg" alt="> 2. Состояния гликокалекса Нарушение образования гликокалекса уменьшает устойчивость клетки к"> 2. Состояния гликокалекса Нарушение образования гликокалекса уменьшает устойчивость клетки к повреждению

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-8.jpg" alt=">3. Микроокружения клеток (состояния соединительной ткани) Микроокружение регулирует дифференцировку и пролиферацию клеток ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-9.jpg" alt="> 4. Состояния нервной и эндокринной регуляции Денервированные клетки легче"> 4. Состояния нервной и эндокринной регуляции Денервированные клетки легче повреждаются. Нервная система регулирует энергетические и пластические процессы в клетке. Клетка, лишенная нервной и эндокринной регуляции подвергается апоптозу. Повреждение клетки может быть связано с поступлением по аксонам патотрофогенов – веществ, образующихся в поврежденных нейронах и вызывающих патологические изменения клеток- реципиентов.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-10.jpg" alt="> 5. Состояния макроорганизма Авитаминозы, белковая недостаточность снижают резистентность клетки к повреждению ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-11.jpg" alt="> 6. Фазы жизненного цикла клетки К различным воздействиям клетка по- разному чувствительна в"> 6. Фазы жизненного цикла клетки К различным воздействиям клетка по- разному чувствительна в разные фазы цикла (ионизирующая радиация повреждает клетку в фазах G 1 и G 2)

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-12.jpg" alt="> ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ ОСТРОЕ этиологический ХРОНИЧЕСКОЕ фактор действует этиол. фактор непродолжитель-"> ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ ОСТРОЕ этиологический ХРОНИЧЕСКОЕ фактор действует этиол. фактор непродолжитель- малой ное время, интенсивности, достаточно действует интенсивный продолжительно

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-13.jpg" alt=">ПРЯМОЕ (ПЕРВИЧНОЕ) - непосредственное повреждение клетки этиологическим фактором. ОПОСРЕДОВАННОЕ (ВТОРИЧНОЕ) -"> ПРЯМОЕ (ПЕРВИЧНОЕ) - непосредственное повреждение клетки этиологическим фактором. ОПОСРЕДОВАННОЕ (ВТОРИЧНОЕ) - является следствием первичного, развивается под действием БАВ - медиаторов повреждения, нарушения регуляции и т. д.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-14.jpg" alt="> Парциальное Обратимое Тотальное Необратимое ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-15.jpg" alt=">А- клетка нормального эпителия В- обратимое повреждение С- необратимое повреждение ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-16.jpg" alt="> Стадии острого повреждения клетки 1. Первичное специфическое воздействие повреждающего"> Стадии острого повреждения клетки 1. Первичное специфическое воздействие повреждающего фактора 2. неспецифическая реакция клетки 3. паранекроз (обратимое повреждение) 4. некробиоз («агония» клетки) 5. некроз

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-17.jpg" alt=">Стадии хронического повреждения клетки 1. Аварийная Повышение функций оставшихся"> Стадии хронического повреждения клетки 1. Аварийная Повышение функций оставшихся структур, активация генетического аппарата клетки активация синтетических процессов 2. Стадия устойчивой адаптации Гипертрофия и гиперплазия структур клетки, стабилизация синтеза РНК, белков и АТФ 3. Стадия дистрофических изменений и гибели клетки

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-18.jpg" alt="> ПРОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК Специфические Неспецифические СПЕЦИФИЧЕСКИЕ"> ПРОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК Специфические Неспецифические СПЕЦИФИЧЕСКИЕ Обусловлены особенностью (специфическим действием) этиологического фактора: цианиды блокада цитохромоксидазы; механическое воздействие разрыв мембран; высокая температура коагуляция белков;

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-19.jpg" alt="> НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ Сопровождают любое повреждение клеток: повышение проницаемости"> НЕСПЕЦИФИЧЕСКИЕ Сопровождают любое повреждение клеток: повышение проницаемости мембран угнетение активности транспортных ферментов, мембранных насосов нарушение рецепторного аппарата клеток нарушение ионного состава клетки, нарушение энергообразования, внутриклеточный ацидоз, Изменение мембранного потенциала

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-20.jpg" alt="> Типовые проявления повреждения клеток Ядро Хромосомные аберрации"> Типовые проявления повреждения клеток Ядро Хромосомные аберрации Рибосомы и полисомы Нарушение синтеза белка Лизосомы Ферментативное расщепление субклеточных структур (аутолизис) Цитоскелет Изменения формы (выпячивания, пузыри), (микротрубочки, нарушения движения (хемотаксис), деления, микрофиламенты) секреции Митохондрии Нарушение синтеза АТФ, депонирования кальция, набухание Плазматическая Нарушение разделительной, соединительной, мембрана контактной, транспортной и др. функций

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-21.jpg" alt="> Основные формы гибели клетки Некроз "> Основные формы гибели клетки Некроз Апоптоз НЕКРОЗ – генетически неконтролируемая форма гибели клетки при действии патологических стимулов АПОПТОЗ – генетически запрограммированная гибель клетки при действии патологических и физиологических стимулов

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-22.jpg" alt="> Некроз Признаки некроза (некробиоза): набухание клетки, гидролиз и"> Некроз Признаки некроза (некробиоза): набухание клетки, гидролиз и денатурация (коагуляция) цитоплазматических белков, разрушение плазматической и внутриклеточных мембран, высвобождение ферментов лизосом, выход внутриклеточного содержимого в межклеточное пространство Воспаление

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-23.jpg" alt="> Апоптоз Признаки апоптоза: сжатие клетки, "> Апоптоз Признаки апоптоза: сжатие клетки, уплотнение плазматической мембраны, конденсация ядерного хроматина, фрагментация ядра и цитоплазмы → апоптозные тельца Ф а г о ц и т о з (без воспаления)

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-24.jpg" alt="> Ключевые (ядерные) признаки апоптоза конденсация ядерного хроматина "> Ключевые (ядерные) признаки апоптоза конденсация ядерного хроматина фрагментация ДНК (ядра) +

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-25.jpg" alt="> СТАДИИ АПОПТОЗА 1. Инициации 2. Программирования 3. Реализации"> СТАДИИ АПОПТОЗА 1. Инициации 2. Программирования 3. Реализации программы 4. Фагоцитоз апоптозных телец

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-26.jpg" alt=">Механизмы реализации апоптоза Рецепторный Митохондриальный р53 -опосредованный "> Механизмы реализации апоптоза Рецепторный Митохондриальный р53 -опосредованный Перфорин-гранзимовый

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-27.jpg" alt="> Рецепторный путь Рецептор cмерти (R) Лиганд (L) Активация"> Рецепторный путь Рецептор cмерти (R) Лиганд (L) Активация адаптерных белков → «домены смерти» Активация каспаз (протеаз) Фрагментация ДНК

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-29.jpg" alt=">Митохондриальный путь митохондрия Цитохром С Прокаспазы 2, 3, 9"> Митохондриальный путь митохондрия Цитохром С Прокаспазы 2, 3, 9 AIF Цитохром С Прокаспазы 2, 3, 9 AIF

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-30.jpg" alt=">Р 53 -опосредованный путь Накопление р53 "> Р 53 -опосредованный путь Накопление р53 Блок Апоптоз пролиферации Нерепарируемы Репарация е повреждения ДНК

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-31.jpg" alt=">Перфорин-гранзимовый путь Перфорин Клетка- киллер мишень "> Перфорин-гранзимовый путь Перфорин Клетка- киллер мишень Гранзим

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-32.jpg" alt=">Альтернативные формы генетически запрограммированной гибели клетки ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-33.jpg" alt=">Аутофагия – это процесс, при котором клетка избавляется от «клеточного мусора» –"> Аутофагия – это процесс, при котором клетка избавляется от «клеточного мусора» – поврежденных органелл и дефектных белков. Механизм мечение части клетки, подлежащей удалению обертывание ее мембраной с образованием вакуоли (аутофагосомы) слияние вакуоли с лизосомой (аутофаголизосома) и переваривание

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-34.jpg" alt=">Морфологические отличия от апоптоз Наличие многочисленных везикул и вакуолей, содержащих лизируемые компоненты клетки"> Морфологические отличия от апоптоз Наличие многочисленных везикул и вакуолей, содержащих лизируемые компоненты клетки Отсутствие ключевых признаков апоптоза: конденсированного хроматина разрывов (фрагментов) ДНК

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-35.jpg" alt="> PARAPTOSIS (параптоз) – околоядерный апоптоз – характеризуется набуханием"> PARAPTOSIS (параптоз) – околоядерный апоптоз – характеризуется набуханием ЭПР и митохондрий клетки при отсутствии ключевых признаков апоптоза. «Митотическая катастрофа» – гибель клетки в результате грубых нарушений митоза. Характеризуется образованием микроядер при отсутствии ключевых признаков апоптоза.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-36.jpg" alt="> ANOIKIS (анойкиз) – гибель клетки в результате утраты клеточно-матриксных взаимодействий."> ANOIKIS (анойкиз) – гибель клетки в результате утраты клеточно-матриксных взаимодействий. «the state of being without a home» – остаться без дома. SENESCENCE (сенесенс) – гибель клетки вследствие «одряхления» , т. е. при утрате способности отвечать на действие стимулов. Проявляется повышенной гранулярностью цитоплазмы, гиперэкспрессией антимитотического фактора р53.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-37.jpg" alt=">Формы гибели клетки: отличаются разнообразием определяются природой повреждающего фактора определяются"> Формы гибели клетки: отличаются разнообразием определяются природой повреждающего фактора определяются характером повреждений

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-39.jpg" alt="> Некроз Апоптоз Смерть поврежденной Программированная гибель "> Некроз Апоптоз Смерть поврежденной Программированная гибель клетки Отмечается необратимое Программа апоптоза прекращение запускается жизнедеятельности, информационным сигналом которому предшествует состояние паранекроза и некробиоза Является завершающим Завершается фагоцитозом этапом клеточных фрагментов разрушенной дистрофий клетки Является следствием Наступает в ходе многих действия на клетку естественных процессов и при высоко патогенных адаптации клетки к факторов повреждающим факторам

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-40.jpg" alt="> Некроз Апоптоз Морфологически отмечается Морфологически кариопикноз или кариолизис,"> Некроз Апоптоз Морфологически отмечается Морфологически кариопикноз или кариолизис, отмечается конденсация и набухание, сморщивание, фрагментация цитоплазмы, кальциноз в митохондриях конденсация и рексис ядра При лизисе клетки Не сопровождается происходит освобождение развитием воспаления содержимого в межклеточное пространство, что сопровождается развитием воспаления Лизис некр. клетки может Энергозависимый процесс, происходить под влиянием требует синтеза белка ферментов лизосом (аутолиз) и фагоцитозом (гетеролизис), без использования энергии

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-41.jpg" alt=">ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки"> ОБЩИЕ МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТКИ Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки Нарушение энергетического обеспечения процессов, протекающих в клетке Дисбаланс ионов и жидкости в клетке Нарушение генетической программы клетки Расстройство внутриклеточных механизмов регуляции функции клеток

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-42.jpg" alt=">Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки Функции плазмолеммы ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-44.jpg" alt=">ПАТОГЕНЕЗ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕМБРАН Активация ПОЛ Активация мембранных фосфолипаз и других"> ПАТОГЕНЕЗ ПОВРЕЖДЕНИЯ МЕМБРАН Активация ПОЛ Активация мембранных фосфолипаз и других гидролаз Осмотическое (механическое) повреждение мембран Адсорбция на липидном слое крупномолекулярных комплексов, в том числе иммунное повреждение

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-45.jpg" alt="> АКТИВАЦИЯ ПОЛ 1. Избыточное образование свободных радикалов (действие ионизирующей"> АКТИВАЦИЯ ПОЛ 1. Избыточное образование свободных радикалов (действие ионизирующей радиации, ультрафиолетовых лучей, химических соединений (тяжелые металлы, CCl 4, фосфор, гербициды, пестициды) гипероксия, стресс, гипервитаминоз Д) 2. Нарушение функционирования антиоксидантных систем клетки (наследственное и приобретенное)

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-46.jpg" alt="> ПРООКСИДАНТЫ АНТИОКСИДАНТЫ Вит Д, НАДФН 2, "> ПРООКСИДАНТЫ АНТИОКСИДАНТЫ Вит Д, НАДФН 2, СОД, каталаза, НАДН 2, глутатионперок- продукты сидаза, вит. Е, метаболизма белки, содержащие простагландинов SH-группы, и катехоламинов, глютатион, цистеин, металлы с ПОЛ церуллоплазмин, переменной трансферин валентностью

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-48.jpg" alt=">А) Образование свободных радикалов Воспаление Радиация Химические агенты Реперфузия Пероксидное окисление "> А) Образование свободных радикалов Воспаление Радиация Химические агенты Реперфузия Пероксидное окисление мембран Фрагментация Разрушение белков ДНК В) Повреждение клетки свободными радикалами С) Антиоксидантная защита клетки

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-49.jpg" alt="> Цепная реакция перекисного окисления липидов. "> Цепная реакция перекисного окисления липидов. . НО + LH (ненасыщенная ЖК) H 2 O + L . . . L + O 2 LO 2 + LH LOOH + L . . НО + LO

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-50.jpg" alt="> J N N K K ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-51.jpg" alt="> ПОЛ Изменение физико-химических свойств, биохимического состава и структуры мембран клеток,"> ПОЛ Изменение физико-химических свойств, биохимического состава и структуры мембран клеток, разрушение нуклеиновых кислот, инактивация сульфгидрильных групп белков, подавление процессов окислительного фосфорилирования

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-52.jpg" alt=">АКТИВАЦИЯ МЕМБРАННЫХ ФОСФОЛИПАЗ И ДРУГИХ ГИДРОЛАЗ ишемия яды змей,"> АКТИВАЦИЯ МЕМБРАННЫХ ФОСФОЛИПАЗ И ДРУГИХ ГИДРОЛАЗ ишемия яды змей, пауков, укусы пчел увеличение содержания кальция в клетке повышение проницаемости лизосомальных мембран разрушение фосфолипидов мембран, цитоскелета клетки

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-53.jpg" alt=">ОСМОТИЧЕСКОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАН Осмотическое давление "> ОСМОТИЧЕСКОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАН Осмотическое давление давление внутри клетки внеклеточного сектора См орщ кле Н 2 О тки ивани е

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-54.jpg" alt="> Осмотическое давление Осмотическое"> Осмотическое давление Осмотическое давление внеклеточного внутри клетки сектора Н 2 О Наб кле ухани тки е Разрыв мембран (осмотический гемолиз эритроцитов)

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-55.jpg" alt=">Адсорбция крупномолекулярных комплексов ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-56.jpg" alt="> ИММУННОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАН Причины: взаимодействие"> ИММУННОЕ ПОВРЕЖДЕНИЕ МЕМБРАН Причины: взаимодействие антител с рецепторами на поверхности мембран образование иммунных комплексов активация компонентов комплемента активация лимфоцитов-киллеров активация макрофагов комплекс с С 5 по С 9 компонентов комплемента, белок лимфоцитов-киллеров перфорин образование каналов в мембране лизосомальные ферменты, свободные радикалы кислорода

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-57.jpg" alt="> Последствия повреждения мембран Ø Повышение проницаемости Нарушение барьерной функции, гиперферментемия, ионный"> Последствия повреждения мембран Ø Повышение проницаемости Нарушение барьерной функции, гиперферментемия, ионный дисбаланс, увеличение сорбционной способности, развитие аутоиммунных процессов Ø Нарушение рецепторной функции Ø Нарушение процессов ионного транспорта и выработки энергии Ø Нарушение мембранного потенциала покоя и потенциала действия нарушение генерации и передачи электрических импульсов Ø Нарушение клеточного метаболизма и развитие внутриклеточного ацидоза

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-58.jpg" alt="> ИОННЫЙ ДИСБАЛАНС Причины Повреждение мембран"> ИОННЫЙ ДИСБАЛАНС Причины Повреждение мембран Энергетический дефицит мембранного Гиперкалиемия потенциала К+ Pосм. Na+, Ca++ Н 2 О отек клетки

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-59.jpg" alt="> Последствия увеличения кальция в клетке Активация мембранных фосфолипаз, "> Последствия увеличения кальция в клетке Активация мембранных фосфолипаз, кальцийзависимых протеаз разобщение окисления и фосфорилирования в митохондриях стойкое сокращение миофибрилл (контрактуры) снижение адренореактивности

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-60.jpg" alt=">НАРУШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ПРОЦЕССОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ В КЛЕТКЕ а) Снижение процессов ресинтеза АТФ ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-61.jpg" alt=">ØДефицит кислорода или субстратов метаболизма ØПовреждение митохондрий ØСнижение активности ферментов тканевого дыхания ">

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-62.jpg" alt=">б) Нарушение внутриклеточного транспорта энергии АТФ в) Нарушение использования "> б) Нарушение внутриклеточного транспорта энергии АТФ в) Нарушение использования энергии АТФ МИТОХОНДРИЯ АТФ-аза КФ КФ АТФ КФК Кр Кр АДФ

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-63.jpg" alt="> Последствия энергетического дефицита АТФ функции клетки АНАЭРОБНОГО ГЛИКОЛИЗА "> Последствия энергетического дефицита АТФ функции клетки АНАЭРОБНОГО ГЛИКОЛИЗА ИОННЫЙ ДИСБАЛАНС ЛАКТАТА КАЛЬЦИЯ АЦИДОЗ АКТИВАЦИЯ ЛИЗОСОМАЛЬНЫХ ГИДРОЛАЗ ФЕРМЕНТОВ АУТОЛИЗ

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-64.jpg" alt="> ЗАЩИТНО-КОМПЕНСАТОРНЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ КЛЕТКИ ØОграничение функциональной активности клетки ØАктивация анаэробного гликолиза"> ЗАЩИТНО-КОМПЕНСАТОРНЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ КЛЕТКИ ØОграничение функциональной активности клетки ØАктивация анаэробного гликолиза ØИнтенсификация ресинтеза АТФ в неповрежденных митохондриях ØАктивация ферментов транспорта и утилизации АТФ ØПовышение синтеза антиоксидантных ферменто Ø Активация механизмов репарации компонентов мембран

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-65.jpg" alt=">ØАктивация микросомального окисления в гепатоцитах ØАктивация буферных систем ØАктивация синтеза ферментов системы детоксикации ØАктивация"> ØАктивация микросомального окисления в гепатоцитах ØАктивация буферных систем ØАктивация синтеза ферментов системы детоксикации ØАктивация синтеза цитокинов (интерферонов) ØАктивация синтеза белков «теплового шока» Ø Гиперплазия и гипертрофия субклеточных структур

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-66.jpg" alt="> БТШ являются многофункциональными клеточными регуляторами, которые синтезируются при любом"> БТШ являются многофункциональными клеточными регуляторами, которые синтезируются при любом повреждении клетки. Впервые они были обнаружены в клетках дрозофил, подвергшихся тепловому воздействию. В зависимости от молекулярной массы и функции выделяют четыре группы БТШ.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-67.jpg" alt=">1. БТШ Предупреждают избыточное (высокомо- стимулирование клетки гормонами в условиях лекулярные)"> 1. БТШ Предупреждают избыточное (высокомо- стимулирование клетки гормонами в условиях лекулярные) стресса - 80 к. Да 2. БТШ – Сопровождают белковые молекулы в 70 к. ДА различные отсеки клетки и к месту образования макромолекулярных комплексов, что предохраняет белки цитоплазмы и ядра от агрегации и денатурации Мигрируют в ядро, связываются с хроматином и ядрышком предохраняют эти белки от мутаций и обеспечивают условия для работы систем репарации. В цитоплазме взаимодействуют с микротрубочками и микрофиламентами и стабилизируют цитоскелет клетки.

Src="http://present5.com/presentation/3/166761645_158179913.pdf-img/166761645_158179913.pdf-68.jpg" alt=">3. БТШ - 15 -30 к. Да Взаимодействуют с "> 3. БТШ - 15 -30 к. Да Взаимодействуют с хроматином ядра и оказывают действие на осуществление клеточного цикла, повышают устойчивость клетки к некрозу. 4. БТШ - 8, 5 -12 к. Да, Являются рецепторами убиквитины - белки для специфических маркеры апоптоза протеаз. Убиквитация (ubiquitоus - вездесущий) необходима для устранения денатурированных белков или запуска апоптоза.