Специфические и неспецифические проявления повреждения клетки.

Развитие повреждения клетки после первичного, специфического воздействия. Первичное, специфическое воздействие повреждающего фактора направлено на совершенно конкретные молекулярные структуры клетки. Нарушение этих структур вызывает целый каскад событий, заканчивающихся общим ответом клетки как целого. При этом можно различить несколько стадий ответа клеток на внешнее неблагоприятное воздействие. Вначале, как правило, имеет место неспецифическая реакция, характерная для всякого раздражения. В случае электровозбудимых клеток — это генерация мембранного потенциала действия, свойственная нервным клеткам и волокнам, мышечным клеткам и даже фагоцитам. Практически у всех клеток при действии повреждающих агентов наблюдается резкое, увеличение проницаемости клеточных мембран для ионов, в частности для ионов кальция, с последующей активацией различных внутриклеточных систем: протеинкиназ, фосфолипаз, систем биосинтеза белков, фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов, аденилатциклазы, сократительного аппарата клетки и т. д. Эта первая, обратимая стадия в определенной степени направлена на компенсацию нарушений, вызываемых повреждающим агентом, будь то компенсация на уровне данной клетки или на уровне целого организма.

При более сильном или более длительном воздействии повреждающего фактора имеет место также нарушение функций клеток, которое приводит к ухудшению функционирования ткани и органа в целом. Изменения, наблюдаемые при этом в клетке, напоминают изменения в погибших клетках, но они обратимы; такое состояние клеток называется паранекроэом. Внешне паранекроз проявляется в помутнении цитоплазмы, вакуолизации, появлении грубодисперсных осадков, увеличении проникновения в клетку различных красителей. Если часть клеток в ткани погибла окончательно, а другие продолжают функционировать, то такое состояние называют некробиоэом. Наконец, гибель клеток, т. е. такое ихповреждение, которое в условиях организма необратимо, называют некрозом. Некроз сопровождается активацией ряда лизосомальных ферментов (например, фосфолипаз и протеаз), разрушением других клеточных структур. Этот процесс называется аутолиэом. Аутолиз необходим дляудаления мертвых клеток и замены их новыми клетками или элементами соединительной ткани.

Сходство развития патологических изменений в клетках в ответ на самые различные неблагоприятные воздействия позволило Д. Н. Насонову и В. Я. Александрову выдвинуть в 1940 г. теорию о неспецифической реакции клеток на повреждение. Каким бы ни был повреждающий агент, и на какие бы клетки он ни, действовал, ответ клеток по ряду показателей является одинаковым. К числу таких показателей относятся: 1) уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра; 2) увеличение вязкости цитоплазмы, которому иногда предшествует некоторое уменьшение вязкости; 3) увеличение сродства цитоплазмы и ядра к ряду красителей.

Во многих случаях наблюдаются также увеличение клеточной проницаемости, появление флюоресценции, повышение кислотности цитоплазмы, нарушение многих клеточных функций и т. д.

При изучении неспецифической реакции клеток на повреждения принципиальное значение имеет общий методический подход к исследованию функции клеток в патологии. Разумеется, выяснение патогенеза различных заболеваний требует использования разных методических приемов, тем не менее основные этапы работы обычно одинаковы. Для примера рассмотрим токсическое действие промышленного токсина — четыреххлористого углерода, который используется в некоторых производствах в качестве растворителя. Пары этого растворителя при неосторожном использовании могут вызвать отравление персонала.

1. Первым этапом изучения механизмов возникающих в клетке нарушений часто служат клинические наблюдения. Обследование людей, отравившихся четыреххлористым углеродом, показало, что при действии его на организм нарушаются функции печени.

2. На втором этапе исследуются изменения, происходящие в клетках печени, что можно сделать в опытах на лабораторных животных. В таких опытах обычно проводят всестороннее изучение изменений в различных структурах клеток печени после воздействия на организм разных доз ССl₄, используя современные методы биохимии, биофизики, цитологии, клеточной физиологии. Было выявлено, что изменений в клетке много, но некоторые из них наступают раньше всех прочих. Так, на очень ранних стадиях интоксикации резко изменяются свойства мембран эндоплазматического ретикулума.

3. Полученные данные позволяют приступить к третьему этапу исследования: изучению механизма действия повреждающего фактора в модельных экспериментах. В нашем случае такое изучение целесообразно проводить с изолированными мембранами, эндоплазматического ретикулума печени. Следует отметить, что и на изолированных мембранах четыреххлористый углерод оказывает токсическое действие, вызывая нарушение основной биохимической функции ретикулума — гидроксилирование чужеродных соединений (ксенобиотиков). Детальное изучение модельных систем позволяет сделать вывод, что важным звеном патогенеза является образование перекисей липидов, вызванное взаимодействием CCl₄ с цитохромом Р-450.

4. Изучение патогенеза интоксикации четыреххлористым углеродом в клинике, в опытах на животных и в модельных экспериментах с изолированными клеточными структурами позволило составить гипотетическую схему последовательности событий, начиная от первичного, специфического действия четыреххлористого углерода на систему гидроксилирования ксенобиотиков в эндоплазматическом ретикулуме клеток печени и заканчивая общей реакцией печеночных клеток и организма в целом. Эта гипотетическая схема предполагает в качестве этапа активацию процессов перекисного окисления липидов.

Схематическое представление последовательности событий при действии четыреххлористого углерода на клетки печени:

А. Первичное специфическое действие CCl₄:

Р-450→CC1₄→CC1₃ + C1^-— антиоксиданты

CC1₃ + липиды мембран — перекисное окисление липидов мембран

Б. Неспецифическая реакция клетки: перекисное окисление липидов → нарушение барьерных свойств мембран→ нарушение ионного баланса → нарушение биоэнергетических процессов → нарушение клеточных функций → внешние морфологические изменения в цитоплазме клеток.

5. Проверкой такой схемы могут послужить, в частности, опыты по действию антиоксидантов - ингибиторов перекисного окисления липидов. Оказалось, что в модельных опытах антиоксиданты снижают накопление перекисей липидов, вызванное СС1₄, а применение антиоксиданта до отравления четыреххлористым углеродом препятствует развитию интоксикации у животных и людей.