Молекулярно-клеточные механизмы защиты и адаптации клеток при повреждающих воздействиях. Принципы патогенетической коррекции нарушений функций клеток.

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.

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.

11. Роль Наследственности в патологии. Механизм возникновения наследственных болезней.

Мутации. Стойкие, не поддающиеся регенерации изменения в геноме клеток носят название мутаций. Они могут быть вредными для жизнедеятельности животного, полезными или нейтральными. Мутации в зависимости от изменений в наследственном аппарате разделяют на гаметные и соматические, генные и хромосомные.

Гаметные мутации могут передаваться от родителей потомству, соматические ограничиваются клетками и тканями одной особи. Как правило, лишь небольшое число мутаций нейтральных или создающих преимущества при отборе (положительные) сохраня­ются и являются основой новых признаков. Мутации, связанные с нарушениями обмена веществ, всегда вредны.

Для патогенетики сельскохозяйственных животных особый ин­терес представляют мутации хромосомного и генного происхож­дения, негативно сказывающиеся на деятельности животного организма.

Генные мутации затрагивают определенный локус молекулы ДНК и сводятся к биохимическим преобразованиям гена — изме­нению последовательности нуклеотидов в цепочке ДНК, измене­нию последовательности пуриновых оснований в нуклеотидах, за­мещению одного или нескольких пуриновых и пиримидиновых оснований в нуклеотидах, изменению их числа. Единичные, точковые мутации могут вызывать заболевания, серьезные расстрой­ства жизнедеятельности животных. Генные мутации являются причиной структурных и функциональных нарушений клеток, ор­ганов, систем.

Хромосомные мутации. Под хромосомными мута­циями понимают изменения общего количества хромосом в кариотипе, их структуры или сочетания структурных и количественных изменений. Количественные мутации кариотипа проявляются по­липлоидией, гетероплоидией и анеуплоидией. Полиплоидия-кратное увеличение числа хромосом, гетероплоидия — большее или меньшее число хромосом в кариотипе, анеуплоидия — увели­чение или уменьшение на одну или более хромосом. Такая пато­логия сопряжена с аномалией расхождения хромосом, когда в од­ной из дочерних клеток лишняя хромосома, в другой же ее недо­стает.

Факторы, вызывающие генные и хромосомные аберрации у животных, подразделяются на физические, химические, биологи­ческие.

Физические аберрации включают в себя механические воздей­ствия, ионизирующие излучения, видимый свет, ультрафиолето­вые лучи, термические факторы.

Наиболее часто встречают следующие генетически обусловлен­ные аномалии развития у сельскохозяйственных животных.

А л ь б и н и з м — наследуемая патология животных разных видов, характеризующаяся полным или частичным отсутствием пигмента (меланина) глаз и покровных тканей — кожи, волосяно­го покрова.

П у п о ч н ы е г р ы ж и чаще встречаются у крупного рогато­го скота, свиней, лошадей. Первое сообщение о генетической обус­ловленности пупочных грыж у лошадей было еще в XVIII столетии.

Наследственно обусловленные грыжи следует отличать от по­стэмбрионально приобретенных.

А т р е з и ю (о т с у т с т в и е) а н а л ь н о г о о т в е р с т и я наблюдают у свиней (рис. 4), крупного рогатого скота, овец, ло­шадей. Наиболее часто эта генетически обусловленная патология встречается у свиней. У хрячков при этой болезни жизнь сохраня­ется в течение 2—3 нед постнатального периода за счет рвоты ка­ловыми массами и сохраненного аппетита. С возрастом нарастает интоксикация и животные погибают. У самок при атрезии ануса прямая кишка может сообщаться с влагалищем, через которое и опорожняется кишечник.

 

 

Рис. 4. Атрезия ануса у свинок (рисунок Моритца):

А — норма; Б— атрезия ануса (опорожнение невозможно); В— атрезия ануса с ректовагинальным свищом (опорожнение кишечника через влагалище); 1—прямая кишка; 2— влагалище; 3— место заращения прямой кишки; 4— ректовагинальный свищ

У к о р о ч е н и е н и ж н е й ч е л ю с т и — наследственно обусловленная патология, встречающаяся у крупного рогатого скота, лошадей, свиней, овец и коз, собак, птиц.

Укорочение нижней челюсти у телят может сочетаться с укоро­чением верхней и пучеглазием (мопсовидность).

С п а с т и ч е с к и й п а р е з — широко распространенное, генетически обусловленное заболевание крупного рогатого скота. Встречается у животных многочисленных пород стран Запада и Востока. Клинически спастический парез выявляется уже в ран­нем постнатальном периоде, но может протекать латентно и про­явиться у взрослых быков-производителей.

Спастический паралич наносит большой экономический ущерб племенным предприятиям и мелочно-товарным фермам.

Установлена роль наследственности в этиологии массовых слу­чаев рождения телят с летальным синдромом — б е с ш е р с т ­ н о с т ь, у к о р о ч е н и е в е р х н е й ч е л ю с т и, в о л ч ь я п а с т ь.

Заболевания животных, обусловленные мутациями и передава­емые затем из поколения в поколение, получили название наслед­ственных. Вместе с тем могут иметь место нарушения эмбриогене­за, не связанные поражением хромосомного аппарата. Причины, вызывающие повреждения плода — эмбриопатию, разнообразны. К ним следует отнести интоксикацию организма матери, инфек­ции и инвазии, механические травмы, неправильное расположе­ние плода в матке, патологические роды и др. Следовательно, врожденные болезни, т. е. обнаруживаемые у животных сразу пос­ле рождения, могут быть наследственными и ненаследственного происхождения.