15. Повреждение клетки, характеристика понятия. Основные повреждающие факторы и механизмы повреждения.

ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ - такие изменения её структуры, метаболизма, физико-химических свойств и функции, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

Причины повреждения. Повреждение клетки — результат воздействия на неё множества патогенных агентов. Причины повреждения клетки классифицируют по природе патоген­ных факторов, их происхождению и эффектам.

Природа повреждающего фактора может быть физической, химической и био­логической.

ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Наиболее частыми причинами повреждения клетки физической природы яв­ляются механические, температурные, осмотические, свободнорадикальные (избыток свободных радикалов и продуктов активации липопероксидных про­цессов повреждает мембраны и денатурирует белки). Патогенное действие на клетку могут оказывать также ионизирующая радиация, электромагнитные факторы и другие агенты физического характера.

К механически повреждающим факторам относятся удары, растяжения (напри­мер, при перерастяжении мышечной ткани или органов), сдавление (в частно­сти, опухолью, гематомой, рубцом, экссудатом), гравитационные перегрузки и др.

Колебания температуры. Повышение температуры среды, окружающей клетку, до 40—50 °С и выше мо­жет привести к денатурации белка, нуклеиновых кислот, декомпозиции ЛП, повышению проницаемости клеточных мембран и другим изменениям.

Значительное снижение температуры существенно замедляет или прекращает внутриклеточные метаболические процессы и может привести к кристаллиза­ции внутриклеточной жидкости и разрьюам мембран, что означает гибель клетки.

Изменения осмотического давления. Гиперосмия может развиться вследствие накопления в клетке продуктов не­полного окисления органических субстратов или избытка ионов. Последнее, как правило, сопровождается поступлением в клетку воды по градиенту осмо­тического давления, набуханием клетки и растяжением (вплоть до разрыва) плазмолеммы и мембран органелл.

Снижение внутриклеточного осмотического давления или повышение его во внеклеточной среде приводит к потере клеточной жидкости, сморщиванию (пикнозу) и нередко — к гибели клетки.

ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ

К ним относятся органические и неорганические кислоты и щёлочи, соли тя­жёлых металлов, цитотоксические соединения и ЛС. Повреждение клетки может возникать как при избытке, так и при дефиците одного и того же агента. Цитотоксические соединения. Классические примеры цитотоксических соединений — ингибиторы фермен­тов. Так, цианиды подавляют активность цитохромоксидазы; этанол и его ме­таболиты ингибируют многие ферменты клетки; вещества, содержащие соли мышьяка, угнетают пируватоксидазу.

Лекарственные средства. Неправильное применение ЛС (чаще в виде передозировки) может привести к повреждению клеток.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ

К ним относят главным образом инфекционные агенты и цитотоксические факторы системы ИБН.

Инфекционные агенты (вирусы, риккетсии, микробы, гельминты, грибы, при-оны) как сами по себе, так и в виде продуктов их жизнедеятельности или деградации вызывают расстройства функций клетки, нарушают течение в ней метаболических реакций, проницаемость или даже целостность мембран, по­давляют активность клеточных ферментов.

К цитотоксическим факторам системы ИБН относятся эндо- и экзотоксины, аутоагрессивные Т-лимфоциты, в ряде случаев — AT (например, при явлениях молекулярной мимикрии).

ГЕНЕЗ ПОВРЕЖДАЮЩИХ ФАКТОРОВ

Причины повреждения клеток классифицируют в зависимости от их проис­хождения на экзогенные или эндогенные, инфекционные или неинфекционные.

Экзогенными факторами повреждения являются физические воздействия (ме­ханические травмы, электрический ток, тепло, холод), химические агенты (кис­лоты, щёлочи, этанол, сильные окислители) и биологические факторы (виру­сы, риккетсии, бактерии, гельминты и др.).

К эндогенным факторам повреждения относятся агенты физической природы, химические факторы, факторы биологической природы.

Примерами инфекционно-паразитарных факторов могут быть эндо- и экзо­токсины микроорганизмов, много- и одноклеточные паразиты.

К факторам неинфекционного генеза относятся агенты физической, химичес­кой или биологической (но неинфекционной) природы.

ЭФФЕКТЫ ПОВРЕЖДАЮЩИХ ФАКТОРОВ

Действие повреждающих факторов на клетки осуществляется прямо (первич­ные факторы повреждения) или опосредованно. В последнем случае речь идет о формировании цепи вторичных реакций, реализующих повреждающее влия­ние так называемых первичных патогенных факторов.

Общие механизмы повреждения.

Расстройства энергетического обеспечения клетки: Снижение интенсивности и/или эффективности ресинтеза АТФ, Нарушение транспорта энергии АТФ, Нарушение использования энергии АТФ.

Повреждение мембран и ферментов клетки: Чрезмерная интенсификация свободнорадикальных реакций и СПОЛ, Значительная активация гидролаз, Внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембран и их детергентное действие, Торможение ресинтеза повреждённых компонентов мембран и/или синтеза их de novo, Нарушение конформации макромолекул белка, ЛП, фосфолипидов, Перерастяжение и разрыв мембран набухших клеток и/или их органелл.

Дисбаланс ионов и воды в клетке: Изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле, Нарушение трансмембранного соотношения ионов, Гипергидратация клеток, Гипогидратация клеток, Нарушения электрогенеза.

Нарушения в геноме и/или механизмов экспрессии генов: Мутации, Дерепрессия патогенных генов, Репрессия жизненно важных генов, Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК), Дефекты транскрипции, процессинга, трансляции, посттрансляционной модификации, Дефекты репликации и репарации, Нарушение митоза и мейоза

Расстройства регуляции функций клеток: Рецепции регулирующих факторов, Образования вторых посредников, Регуляции метаболических процессов в клетке.

Повреждение клетки характеризуется изменением структурно-химических свойств, метаболизма, структуры и функций клетки, которые ведут к нарушению к ее жизнедеятельности.

Клетка является открытой саморегулирующейся системой. Структура нормальной клетки направлена на осуществление определенного метаболизма, дифференцировку и специализацию. Различные патогенные агенты при воздействии на клетку могут вызвать следующие процессы: адаптацию, повреждение, гибель.

Виды повреждения:

1. Частичное.

2. Полное.

3. Обратимое.

4. Необратимое (смерть).

Существует 2 типа клеточной смерти - некроз и апоптоз.

Причины повреждения

По природе:

1. Физические (колебания температуры, механическая травма, ионизирующая радиация, электрический шок).

2. Химические (яды, лекарственные вещества, факторы окружающей среды).

3. Биологические (инфекционные агенты, иммуннные реакции, генетические нарушения, дисбаланс питания).

По происхождению:

1. Экзогенные и эндогенные.

2. Инфекционные и неинфекционные.

Действие повреждающих факторов может быть прямым и опосредованныем.

Прямое повреждающее воздействие оказывают следующие факторы: яды (цианистый калий), аноксия, очень низкие значения рН, недостаток ионов кальция, ионизирующая радиация. При опосредованном повреждении развиваются вторичные реакции, образуются медиаторы повреждения либо другие вещества - посредники. Часто первичные изменеия при поврждении остаются неизвестными. Характер ответа клетки на повреждление зависит от ее гормонального статуса, характера питания и метаболических потребностей. Реакция клетки на повреждающий агент зависит от типа, продолжительности действия и степени тяжести повреждающего агента (например, глюкоза и поваренная соль в повышенных концентрациях, способны вызвать повреждения клеток путем нарушения электролитного гомеостаза).

Патология клетки является интегративным понятием, включающим патологию клеточных ультраструктур, и компонентов, механизмы струткурно-функциональных нарушений жизнедеятельности клетки, нарушение межклеточных взаимодействий и кооперации клеток при общепатологичсеких процессах.

Механизмы повреждения клетки

1. Повреждение мембранного аппарата и ферментных систем клетки.

2. Дисбаланс ионов и жидкости в клетки.

3. Нарушение энергентического обеспечения клеточных процессов.

4. Нарушение генетической программы клетки и механимов ее реализации.

5. Расстройства внутриклеточных механизмов регуляции функции клетки.

Патология клеточного ядра

К патологии клеточного ядра относятся следующие состояния:

1. Патология самого ядра (изменения размеров и структуры ядра, формы, количества ядер и ядрышек,

появление ядерных включений).

2. Патология ядерной мембраны.

3. Патология митоза.

Специфические повреждения клеток характерны для того или иного конкретного патогенного фактора. К специфическим проявлениям повреждения клеток можно отнести:

• развитие иммунного гемолиза эритроцитов при наличии в организме антиэритроцитарных антител;

• угнетение активности холинэстеразы фосфорорганическими соединениями;

• подавление моноамин оксидазы ингибиторами и др.

Неспецифические (стереотипные) повреждения клеток возникают под влиянием различных патогенных факторов. К ним относят:

• увеличение объёма (набухание) клеток;

• угнетение энергетического и пластического обменов;

• нарушение метаболизма воды, электролитов, витаминов, липидов, углеводов, белков в результ. развития ферментопатий;

• развитие ацидоза (первичного, вторичного);

• угнетение Na-, K-, Са-АТФазных насосов;

• увеличение внеклеточной концентрации калия и внутриклеточной концентрации кальция;

• нарушение структуры, метаболизма и функций клеточной и внутриклеточных мембран (прежде всего, повышение проницаемости, сорбционных свойств, изменение электропотенциала клеточных мембран, развитие ацидоза и др.).