Повреждение клеточных органелл

Нарушения генетической информации могут возникать в результате воздействия на структуры ДНК физических, химических или биологических факторов. Из физических факторов наиболее сильное влияние на структуры ДНК оказывает лучистая энергия, особенно высокоэнергетическое коротковолновое излучение.

Нарушения образования и расходования энергии клеткой чаще возникают по причине повреждения механизма окислительного фосфорилирования в митохондриях, потому что в этом процессе образуется почти вся потребляемая клеткой энергия. Только ¹/₂₀ часть энергии образуется в процессе гликолиза и в пентозном цикле. Недостаток кислорода, субстрата окисления, снижение эффективности окислительного фосфорилирования приводят к снижению энергообразования и энергетическому дефициту в клетке (см. ).

Энергетический баланс клетки может нарушиться под действием веществ, влияющих на мембранный потенциал митохондрий, к которым относятся разобщители окислительного фосфорилирования. Процесс разобщения сопровождается уменьшением протонного градиента внутренней мембраны митохондрий в результате перехода через неё протонов. Происходит своего рода «короткое замыкание» электрического потенциала внутренней и наружной поверхностей крист митохондрий, в результате которого эффективность фосфорилирования АДФ снижается, и часть энергии рассеивается в виде тепла. Например, тироксин в больших концентрациях может вызывать разобщение окислительного фосфорилирования, изменяя свойства внутренней мембраны митохондрий.

Снижается образование энергии при нарушении работы дыхательных ферментов. Так, блокирование цитохромоксидазы цианидами приводит к нарушению оттока электронов по цепи дыхательных ферментов и развитию тканевой гипоксии.

Состав внутриклеточной среды зависит от транспортной функции и проницаемости цитоплазматических мембран. Ряд веществ (мочевина, газы крови, алкоголь) проникает через мембрану пассивно за счёт градиента концентраций путём диффузии. Напротив, выведение натрия и транспорт в клетку калия, глюкозы, аминокислот, а также кальция из цитоплазмы в саркоплазматический ретикулум являются энергозависимыми процессами. При изменении клеточной энергетики эти процессы нарушаются, что приводит к вторичным морфологическим повреждениям в клетке.

Нарушение проницаемости мембран может быть обусловлено свободнорадикальным перекисным окислением липидов. Причиной разрушения мембран в этом случае являются свободные радикалы и нередко активация эндогенных фосфолипаз. В малоактивном состоянии фосфолипазы присутствуют во всех мембранных структурах. При увеличении ионной проницаемости последних фосфолипазы способны активироваться ионами кальция. Обычно повреждаются не только цитоплазматические мембраны, но и мембраны клеточных органелл. Особое значение имеет повреждение митохондрий, что приводит к критическому снижению запасов АТФ в клетке. Через мембраны в клетку и в органеллы поступают соли и вода, что приводит к разрыву органелл и клеток (см. ).

Повреждение клетки может быть парциальное и тотальное, обратимое и необратимое.

 Парциальное нарушение. Повреждение отдельных клеточных структур.

 Тотальное повреждение. Разрушение всей клетки.

 Обратимое нарушение. Процесс заканчивается частичным или полным восстановлением жизнедеятельности.

 Необратимое повреждение. При значительном разрушении структур наступает смерть клетки — некроз (от греч. necros — мёртвый). Состояние, предшествующее гибели клетки, — некробиоз.

Важную роль в патологии играет фибронектин. Этот интегральный трансмембранный белок, выступая над поверхностью клетки, образует связи между клетками, а также связи с компонентами межклеточного матрикса: коллагеном, фибрином, хондроитинсульфатом. Присутствует в жидких средах организма, является хемоаттрактантом для лейкоцитов при воспалении.