Материал: учебник-1-часть-2017

тельного заряда мембраны. Проницаемость мембраны клетки при этом повышается и, также как и в других случаях, в повреждение мембраны вовлекаются и иные механизмы (например, действие продуктов перекисного окисления липидов).

4.Повреждение мембраны может быть вызвано коагуляцией белков мембраны клетки, например, при действии кислот и щелочей, электрического тока, высокой температуры.

5.Передозировка наперстянки, используемой при лечении недостаточности сердца, нарушающей активность АТФ-азы, а следовательно, и перенос через мембрану ионов калия, натрия и кальция.

6.Наследственно-обусловленное нарушение синтеза компонентов цитоплазматической мембраны (например, акантоцитоз, при котором имеет место дефект синтеза бета-липопротеина). При этом меняются свойства мембраны, эритроциты приобретают звездчатый характер (акантоз). Позже имеет место нарушение мембран нервных клеток и

сетчатки, что в конечном итоге ведет к гибели организма.

7. Наконец, в последнее время, особенно большое значение в механизме повреждения клетки придают действию продуктов свободнорадикального окисления, перекисного окисления липидов (ПОЛ). Рассмотрим этот механизм подробнее.

Так как процессы окисления (пероксидации) в клетке осуществляются постоянно, в ходе эволюции сформировался ряд механизмов, направленных на их подавление (антиоксидация). Вещества, с одной стороны, стимулирующие окислительные процессы, а с другой, подавляющие их, получили название про- и антиоксидантов. Как показано на рис. 2.3 для усиления окисления требуется наличие, с одной стороны, кислорода, а с другой — ряда прооксидантов: катехоламинов, витаминов А и D, НАДФН, липоевой кислоты.

Рис. 2.3 Образование свободных радикалов и перекиси водорода. Основные этапы их инактивации (Ю.Э. Швинка)

21

Под влиянием вышеуказанных прооксидантов образуются такие высокохимическиактивные радикалы, как супероксид кислорода (О2-) и гидроксил (ОН-). С другой стороны, супероксид кислорода может превращаться в перекись водорода, а последняя также становится источником гидроксила.

Указанные выше радикалы кислорода и перекись водорода разрушаются с образованием сравнительно инертных в химическом отношении веществ. Как видно из рис. 2.3, супероксид кислорода в присутствии СОД (супероксиддисмудаза) и двух протонов превращается в перекись водорода и молекулу кислорода. Перекись водорода под влиянием каталазы и пероксидазы превращается в воду. Под влиянием аскорбиновой кислоты и токоферола дезактивируется гидроксил.

Если кислород присоединяет четыре электрона с дыхательных ферментов, то он способен в присутствии протонов превращаться в воду, что и происходит в норме в ходе тканевого дыхания.

Есть и некоторые другие механизмы компенсации, направленные на уменьшение содержания кислорода в клетке за счет более интенсивной его утилизации в ходе сопряжения дыхания и окислительного фосфорилирования. Это при обязательном участии таких тканевых витаминов, как А (ретинол), В2 (рибофлавин).

Вслучае действия на организм избытка кислорода, ионизирующих излучений, стресса, поступления избытка витаминов А и D или высокоактивных акцепторов электронов типа НАДФН, липоевой кислоты и других образование свободных радикалов кислорода и перекиси водорода резко возрастает. Этот первый этап т.н. «кислородной инициации» является начальным в формировании каскада реакций, в результате которых и повреждается мембрана клетки. В результате действия продуктов кислородного этапа ПОЛ на органические и неорганические компоненты цитоплазмы, ядра, мембран образуются также их высокоактивные свободнорадикальные продукты.

Причем первоначально супероксид кислорода, гидроксил, перекись водорода, а также свободные радикалы органических и неорганических соединений взаимодействуют с белками и особенно фосфолипидами мембран, вызывая, с одной стороны, их повреждение, а с другой, образуются перекиси липидов, тоже очень высокоактивные в химическом отношении. Если количество их небольшое, они инактивируются под влиянием глютатионпероксидазы и каталазы.

Если концентрация липидных перекисей высокая, то это дополнительный фактор повреждения мембраны.

Таким образом, в результате действия свободных радикалов перекисей, в том числе липидов, нарушается структура белка клеточной мембраны, а следовательно, и ферментов, при этом нарушается целостность фосфолипидного двойного слоя с образованием каналов (кластеров).

Врезультате действия радикалов и перекисей, как сказано выше, нарушается функция ферментов мембраны клетки. Поэтому следует ожидать повреждения АТФ-азы, невозможность использования АТФ для поддержания водно-электролитного баланса. При повреждении аденилатциклазы полностью нарушается рецепторная функция мембран и т.д. Это ведет к нарушению рецепции и повышению проницаемости

22

мембран клетки, изменению водно-электролитного баланса, отечности не только самой клетки, но и внутриклеточных органелл — митохондрий, лизосом с далеко идущими последствиями, вплоть до лизиса клетки (некроза).

Жизнедеятельность клеток тесно связана с функционированием ее рецепторного аппарата, особенно мембранных рецепторов. Именно за счет взаимодействия с ними осуществляется регуляция функции клетки. Известно, что мембранные рецепторы являются гликопротеидами, часть рецепторов строго фиксирована, ибо связана с цитоскелетом клетки, другие достаточно подвижны и могут не только появляться над поверхностью мембраны клетки, но и полностью исчезать за счет погружения в мембрану. С рецепторами мембраны клетки взаимодействуют все гормоны (кроме тироксина и стероидов), биологически активные вещества, опиаты, лекарства и др.

Механизм такого взаимодействия заключается в том, что первоначально активируется фермент аденилатциклаза, что способствует образованию 3,5 цАМФ и цГМФ с последующей активацией протеинкиназ клетки, что способствует изменению биохимических и функциональных процессов в клетке. Это обычно проявляется в клетке в виде изменения мембранного потенциала, биосинтеза, сокращения, секреции, размножения, с другой стороны, образование в клетке кальмодулина ингибирует активность ферментов.

Нарушение рецепторного аппарата клетки является важнейшим механизмом повреждения. Так, в ходе прогрессии опухоли снижается количество мембранных рецепторов, что делает клетки нечувствительными к регулирующим, например, гормональным влияниям. Поэтому такие клетки приобретают злокачественные свойства (инфильтративность, метастазирование, нечувствительность к лечебным воздействиям).

Наличие рецепторов к патогенным факторам — важное условие повреждения. Так, сравнивая действие дифтерийного и столбнячного токсина у холоднокровных и теплокровных, было отмечено более выраженное повреждающее действие у теплокровных, особенно морских свинок. Такое различие патогенного действия вышеназванных токсинов связано с различием мембранной рецепции клеток.

Нарушение рецепторов, а, следовательно, и функции клетки может быть связано с избытком ионов, особенно водорода. При местной ацидемии невозможен сосудосуживающий эффект адреналина.

При врожденных изменениях рецепторов клеточных мембран такие клетки становятся нечувствительными к ряду регуляторных влияний. Например, задержка роста может быть связана с нечувствительностью диафизарных клеток трубчатых костей к соматотропину. Снижение чувствительности эпителия канальцев почек нарушает реабсорбцию воды в почках.

Изменение водно-электролитного баланса в клетке и повреждение генома клетки также являются важными механизмами повреждения. При повреждении клеток возможна компенсация на уровне клеток и органов, которая проявляется в виде регенерации, гипертрофии, гиперплазии и атрофии.

23

Регенерация

Р е г е н е р а ц и я — это процесс восстановления повреждения. Этот процесс лежит в основе восстановления повреждения органелл и клеток. Поэтому в зависимости от уровня регенерации выделяют внутриклеточную и клеточную регенерацию.

При повреждении отдельной клетки хорошо восстанавливаются, например, митохондрии. Если же повреждаются многие клетки, то восстановление возможно за счет размножения клеток. Однако в ходе эволюции эта способность к размножению сформировалась неодинаково у различных клеток.

Механизмы регенерации связывают с нарушением контактного ингибирования снижением количества кейлонов в клетках и образованием специальных химических веществ — трефонов, стимулирующих размножение клеток. Кейлоны обычно вызывают ингибирование пролиферации. При повреждении клеток количество кейлонов в них уменьшается, и они приобретают способность к размножению.

Хорошо регенерируют эпителий, эндотелий сосудов, фибробласты, клетки костного мозга, лимфоидных узлов, костные клетки, надкостница, могут регенерировать печеночные клетки, клетки эндокринных желез, эпителий канальцев почек.

Ограниченная регенераторная способность характерна для миофибрилл клеток скелетных, гладких мышц.

Практически не регенерируют нервные клетки. Регенерация возможна, если повреждены аксоны нервной клетки (нервы), но этот процесс идет очень медленно. Такой вариант возможен, т.е. дистальный конец нерва (например, после травмы или перерезки) регенерирует. Если нейролемма совмещена с отделом роста аксона в дистальном направлении, регенерация идет со скоростью 20 мм в неделю.

В связи с тем, что в поврежденном участке восстановление идет не за счет специализированных клеток, а за счет эпителиальных, эндотелиальных, фибробластов, восстановление часто идет с образованием соединительнотканного, а при повреждении нервных клеток — глиального рубца. Поэтому в мышцах, нервной ткани, да и в других органах восстановление (заживление) поврежденного участка происходит за счет формирования рубца.

Гипертрофия и гиперплазия

Гиперплазия является составным элементом гипертрофии и характеризуется увеличением числа структурных элементов клетки, например, михотондрий, лизосом, эндоплазматического ретикулума и т.д. Гипертрофия (hyper — увеличение, trophe — питаю) характеризу-

ется не только увеличением внутриклеточных органелл, самой клетки, но и органа в целом. В зависимости от происхождения она подразделяется на физиологическую и патологическую. Физиологическая гипертрофия наблюдается у спортсменов (гипертрофия поперечно-полосатых мышц и сердца), беременных и рожениц (гипертрофия матки и молочных желез). Патологическая гипертрофия возникает при повреждении

24

клеток органа или увеличении функциональной нагрузки, например, гипертрофия сердца (при инфаркте миокарда), парного органа (удаление почки, легкого).

В основе механизма гипертрофии лежит дефицит энергии с последующей активацией генетического аппарата клетки. Вследствие этого усиливается синтез белка, возникает гиперплазия митохондрий и улучшение образования макроэргов, с дальнейшим усилением синтетических процессов в клетках органа.

Атрофия - это такой процесс в клетке, который характеризуется уменьшением размеров не только всех ее органелл, но и самой клетки, что обычно связано с недостатком питательных веществ, уменьшением функциональной нагрузки и регуляторных влияний. По происхождению она подразделяется на физиологическую и патологическую.

Физиологическая атрофия наблюдается с возрастом в различных тканях и органах человека (коже, слизистых, половых железах и т.д.). В условиях патологии атрофия наблюдается при голодании (в жировых и мышечных клетках), при периферическом (атрофическом) параличе, в периферических железах внутренней секреции при дефиците тиротропина, кортикотропина, гонадотропинов. Атрофия мышц развивается также при гиподинамии (например, она возможна у космонавтов) или у обездвиженных больных. Кроме того, она формируется при перерезке двигательного нерва (периферический паралич).

Таким образом, в классическом виде патологическая атрофия развивается при дефиците питательных веществ, ограничении движения, денервации, нарушении регуляции периферических желез. К этому следует добавить, что если атрофия может рассматриваться как компенсаторный процесс в выше указанных условиях на уровне клетки, то на органном, системном и организменном уровне она является фактором повреждения и вызывает серьезные расстройства.

Итак, в результате непосредственного действия повреждающего фактора или вовлечения вышеуказанных общих механизмов повреждения нарушается структура клетки. Основными морфологическими признаками повреждения являются: дистрофия, дисплазия, нарушение строения внутриклеточных органелл, некробиоз и некроз. Одновременно с этим меняется и функция клетки. Например, снижается фагоцитарная активность лейкоцитов, изменяется потенциал покоя и действия, что может проявляться изменением электрокардиограммы, миограммы, энцефалограммы и т.д.

Дистрофия (dis — расстройство, trophe — питаю) — процесс,

возникающий в клетках и тканях, в основе которого лежит нарушение питания клеток, характеризуется количественными и качественными изменениями обменных процессов.

Основу дистрофии любого происхождения составляют расстройства регуляции питания (трофики) клетки. В зависимости от характера нарушения обмена выделяют следующие дистрофии: белковые, углеводные, жировые и минеральные. Дистрофические процессы могут происходить как в специализированных клеточных элементах паренхимы, так и в строме. В зависимости от распространенности дистрофии могут быть местными или системными.

25