Причини і види пошкодження клітин

Причини пошкодження:

1. Фізичні фактори:

- механічні – удари, розтягнення, стискання, гравітаційні перенавантаження, вплив електричного струму;

- вплив променевого випромінювання (іонізуюче, ультрафіолетове, інфрачервоне) – руйнування молекул, що поглинули енергію, утворення вільних радикалів;

- вплив температури – підвищення температури до 45-50⁰ С і більше призводить до денатурації білків, нуклеїнових кислот, руйнування ліпопротеїдних комплексів та ін.; значне зниження температури зумовлює зупинку метаболічних процесів у клітині, кристалізацію внутрішньоклітинної рідини і розрив мембрани;

- зміна осмотичного тиску: збільшення осмотичного тиску веде до набухання клітини аж до розриву плазмолеми і мембран органел, зменшення осмотичного тиску призводить до зморщування і загибелі;

- електричні – електричний струм.

2. Хімічні (токсичні) фактори:

- органічні та неорганічні кислоти;

- луги;

- солі важких металів;

- продукти порушення метаболізму (вільні радикали, продукти ПОЛ, ацидоз, алкалоз);

- отрути (миш’як, монойодацетат, диізопропілфторфосфат, атропін, ціаніди, флоридзин, бойові отруйні речовини, отрути змій, скорпіонів, бджіл, риб);

- комплекс антиген-антитіло;

- медіатори;

- медикаменти;

- гербіциди, пестициди.

3. Біологічні фактори:

- віруси;

- рикетсії;

- бактерії;

- паразити;

- гриби;

- найпростіші.

Паранекроз – комплекс оборотних змін, що виникають у клітині під дією на неї патогенних чинників; початкова стадія денатурації клітинних білків. При паранекрозі збільшується дисперсність колоїдів цитоплазми та її в’язкість.

Некробіоз – процес зменшення та згасання життєдіяльності клітини, що передує її загибелі (некрозу).

Некроз – це незворотна загибель клітини. На ранніх стадіях некрозу клітина може зберігати свою форму. Через 30-40 хвилин перебігу, наприклад, гострої ішемії міокарда, внаслідок ушкоджень мембран лізосом та вивільнення гідролаз виникає ущільнення мітохондрій та втрата РНК

Апоптоз – це типова та генетично запрограмована суїцидальнавідповідьушкодженої клітини, що здійснюється через механізм генної експресії.

Дистрофія – це порушення обміну речовин у клітині, що супроводжується розладами функцій клітини, пластичних процесів і структурними змінами, що ведуть до порушення її життєдіяльності.

 

48 МЕХАНІЗМИ ПОШКОДЖЕННЯ КЛІТИН

Існують чотири внутрішньоклітинні системи, що підтримують гомеостаз клітини:

· Підтримка цілості клітинних мембран, від якої залежить іонний і осмотичний гомеостаз клітини і її органел;

· Аеробне дихання, пов'язане з окислювальним фосфорит-ням і утворенням аденозинтрифосфату (АТФ);

· Синтез ферментів і структурних білків;

· Збереження єдності генетичного апарату клітини.

Наприклад, порушення аеробного дихання пошкоджує натрієвий насос мембрани, який підтримує іонно-рідинний баланс клітини, що призводить до порушення внутрішньоклітинного вмісту іонів і води.

Реакція клітин на пошкодження залежить від типу, тривалості дії, тяжкості, що ушкоджує. Наприклад, малі дози токсинів або нетривала ішемія можуть викликати оборотні зміни, тоді як великі дози того ж токсину і тривала ішемія здатні призвести до негайної загибелі клітини (клітинної смерті).

Механізми ушкодження і смерті клітини

1. Утворення вільних радикалів (при недостатньому надходженні кисню в тканині) виникає вільнорадикальне перекисне окислення ліпідів (СПОЛ).

2. Порушення гомеостазу кальцію. Вільний кальцій в цитоплазмі клітин міститься в дуже низьких концентраціях в порівнянні з позаклітинним. Цей стан підтримується Са2 +, Mg2 +-АТФази. Ішемія, інтоксикації викликають збільшення концентрації кальцію в цитоплазмі, що веде до активації ферментів, які пошкоджують клітину: фосфоліпаз (пошкодження клітинної мембрани), протеаз (руйнування мембрани і білків цитоскелету), АТФаз (виснаження запасів АТФ) і ендонуклеаз (фрагментація хроматину).

3. Недостатність АТФ веде до втрати цілості плазматичної мембрани і отже до смерті клітини.

4. Рання втрата плазматичною мембраною виборчої проникності. Вона виникає при дефіциті АТФ, і при активації фосфоліпаз. Плазматична мембрана може бути пошкоджена прямим впливом бактеріальних токсинів, вірусних білків, комплементом, фізичними, хімічними агентами.

 

 

Пошкодження окремх структур клітин

Результати пошкодження цитоплазматичної мембрани

Пошкодження структурної цілісності цитоплазматичної мембрани призводить до некрозу клітини. Обмежене (локальне) пошкодження може бути відновлене, однак з деякою втратою мембрани (наприклад, в еритроцитах цей процес призводить до формування мікросфероцитів).

Порушення «бар’єрної» функції супроводжується зайвим надходження води до клітини і розвитком вакуольної або гідропічної дистрофії.

ПОШКОДЖЕННЯ МІТОХОНДРІЙ

Причини пошкодження (альтерації) мітохондрій, пов’язані з порушенням виробництва АТФ (рис. 2.3).

A. Гіпоглікемія: Глюкоза — головний субстрат для виробництва енергії в більшості тканин і єдине джерело енергії в клітинах головного мозку — нейронах. Тому низький рівень глюкози в крові (гіпоглікемія) призводить до недостатнього виробництва АТФ, що є найбільш відчутним у мозку.

Б. Гіпоксія: Нестача кисню в клітинах (гіпоксія) може виникати при:

1) наявності механічної перепони для дихання або хвороб легень, що супроводжується порушенням оксигенації крові;

2) ішемії, або порушенні припливу артеріальної крові до тканин в результаті загальних порушень циркуляції або виникнення місцевої перепони для течії крові;

3) анемії (тобто, при зниженні кількості еритроцитів і/або рівня гемоглобіну в крові), що призводить до зниження транспорту кисню кров’ю;

4) порушенні структури гемоглобіну (наприклад, отруєння чадним газом (СО), при якому утворюється карбоксигемоглобін, не здатний до перенесення кисню).

В. Інгібіція ферментів: наприклад, отруєння ціанистим калієм. Ціанистий калій інгібує цитохромоксидазу — кінцевий фермент в дихальному ланцюзі, що призводить до гострого дефіциту АТФ в усіх клітинах органів і швидкої смерті.

Д. Роз’єднання окисного фосфорилювання: роз’єднання окислення і фосфорилювання відбувається або шляхом хімічних реакцій, або шляхом фізичного відокремлення ферментів від мітохондріальної мембрани. Мітохондріальне набухання, яке є загальною ознакою для більшості типів пошкоджень, є причиною роз’єднання окисного фосфорилювання.

Види пошкоджень мітохондрій

Розрізняють наступні структурні зміни мітохондрій:

– збільшення числа і розмірів;

– утворення мегамітохондрій;

– зміна форми;

– зміни структури крист мітохондрій.

ЕНДОПЛАЗМАТИЧНИЙ РЕТИКУЛУМ

В умовах патології можна спостерігати два види морфологічних змін — гіперплазію та атрофію ендоплазматичного ретикулуму.

Гіперплазія ЕР (гладкого чи шорсткого), тобто збільшення його кількості може супроводжуватися утворенням концентричних структур, які в світловому мікроскопі часто видно як ділянки еозинофільної цитоплазми. Біохімічно доведено, що в структурах, які сформувалися ГЕР, збільшується кількість ензимів, які відповідають за детоксикацію, таким чином, це явище свідчить про участь гладкого ЕР в процесах детоксикації. Подібні зміни неспецифічні і спостерігаються при дії афлотоксину, тетрахлористого вуглецю, ДДТ, диметилнітрозаміну, фосфору, прогестерону, при вірусних інфекціях або пухлинах (гепатома).

Атрофія ЕР, тобто зменшення його роз­мірів супроводжується зниженням білково-синтетичної функції клітини (при голодуванні, хворобах печінки, старінні).

 

 

ПЕРОКСИСОМИ

Пероксисомні хвороби

На сьогодні відомо три синдроми, яких розглядають як спадкові пероксисомні хвороби: акаталаземія, цереброгепаторенальний синдром Целлвегера і системна недостатність карнітину.

Акаталаземія — захворювання, в основі якого лежить різке зниження активності каталази в печінці та інших органах. Основним клінічним синдромом цього захворювання є гангренозна ротова порожнина, укрита виразками.