Глава 3 МЕСТНЫЕ И ОБЩИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ПОВРЕЖДЕНИЕ. Всякая болезнь связана с нарушением нормальной работы тех или иных клеток организма
3.1. ОБЩАЯ ПАТОЛОГИЯ КЛЕТКИ
Всякая болезнь связана с нарушением нормальной работы тех или иных клеток организма. Даже если это нарушение имеет временный и обратимый характер, оно ухудшает состояние организма в целом. Под действием неблагоприятных факторов окружающей среды нарушение функционирования клеток может приобретать стойкий характер, т.е. связано с их повреждением.
3.1.1. Нарушение функционирования и повреждение клеток при патологии
Нарушение функционирования клетки, вызванное действием неблагоприятных факторов, например недостатком кислорода или действием токсических соединений, может поначалу и не привести к повреждению клетки: как только восстановятся нормальные окружающие условия, клетка вновь вернется в состояние, близкое к исходному. Повреждением называется нарушение функционирования клетки, которое сохраняется после удаления повреждающего агента.Серьезное повреждение клетки может привести к развитию процессов, вызывающих ее гибель. Часто это связано со специальным механизмом апоптоза (запрограммированной смерти клетки), о котором будет сказано позже. Незап-рограммированную смерть клетки называют некрозом.
Непосредственной причиной нарушения функционирования клетки служат изменения в ее окружении, а повреждение клетки вызвано действием на нее повреждающих агентов - химических или физических факторов. Резкие изменения ионного состава окружающей среды (изменение рН, увеличение концентрации ионов калия, изменение общей концентрации электролитов и, следовательно, осмотического давления), появление токсических веществ (бактериальные токсины, другие токсические химические соединения), действие ионизирующей, уль-
трафиолетовой радиации или очень сильного видимого света, действие высоких доз электромагнитных волн других диапазонов - все это примеры повреждающих агентов (табл. 7).
Первое событие, которое в конце концов приводит к повреждению клетки, - это взаимодействие повреждающего агента с мишенями-молекулами или клеточными структурами. Так, мишенями для ультрафиолетовых лучей могут быть ароматические группы белков, ферментов и рецепторов или нуклеотиды в молекулах ДНК и РНК. Мишенью для окиси углерода служат различные гемсодержащие ферменты. Мишенью при действии гипоксии оказываются митохондрии, которые перестают запасать энергию в форме аденозинтрифосфата (АТФ), и т.д.
Взаимодействие повреждающего фактора с мишенью может приводить к повреждению самой мишени, что наблюдается, например, при действии ультрафиолетовых лучей на клетки. В других случаях мишень не повреждается действующим агентом, но временно перестает функционировать. Именно это и приводит в конечном счете к повреждению клетки в целом. Например, при действии цианистого калия выключается функция цитохромоксидазы, которая в данном случае служит мишенью для яда. Но фермент не повреждается: если удалить цианид из окружающей среды, функция цитохромоксидазы восстановится. Причиной гибели клетки является последующее повреждение клеточных структур, вызванное длительным прекращением энергообеспечения.
Таким образом, между моментом взаимодействия повреждающего агента с мишенью и процессом повреждения определенных клеточных структур может произойти целая цепь последовательных событий.
В ходе эволюции организмы высших животных и человека выработали систему защиты от действия различных повреждающих факторов, а также систему восстановления функций поврежденных клеток. По существу, серьезное повреждение клеток свидетельствует о том, что данные системы защиты и восстановления (ре-
Часть I, ОБЩАЯ НОЗОЛОГИЯ
Примеры повреждающих агентов,действующих наклетку
Таблица 7
Действующие агенты | Основные мишени | Первичные процессы |
Токсины | Активные центры ферментов и рецепторов Ионные каналы | Инактивация ферментов, блокада рецепторов и ионных каналов |
Ультрафиолетовое излучение | Нуклеиновые кислоты и белки | Фотохимические реакции нуклеотидов и определенных аминокислот |
СВЧ миллиметрового диапазона | Молекулы воды | Ускорение процессов, лимитируемых диффузией а водной среде |
Гипоксия | Митохондрии | Снижение синтеза АТФ |
Гиперкалиемия | Клеточные мембраны | Снижение мембранного потенциала, возбуждение |
парации) не смогли справиться с действием повреждающего агента. Одной из причин этого может служить ослабление или прекращение снабжения клетки энергией, т.е. АТФ. В свою очередь, это может быть вызвано недостатком кислорода (гипоксией) или нарушением синтеза АТФ вследствие интоксикации.
Место патофизиологии в изучении процесса повреждения клетки.Многие авторы, говоря о патологии клетки, ограничиваются детальным описанием морфологических или биохимических изменений, которые наблюдаются в клетках больного человека, больных животных или пораженных болезнью органов. Подобные исследования, основанные преимущественно на пато-логоанатомическом материале или анализе биоп-сийных проб, полезны, но совершенно недостаточны для выявления механизма повреждения клеток. Предметом патофизиологии клетки является изучение всей цепи событий, начиная от первичного процесса взаимодействия повреждающего агента с мишенью и заканчивая необратимым повреждением и (или) гибелью клетки.
Молекулярная биология и патология клетки.Уже на ранних этапах действия неблагоприятных факторов на клетку включаются механизмы матричного синтеза белков, а именно активируются те или иные факторы транскрипции, вызывающие синтез матричных РНК (мРНК). Это приводит, в свою очередь, к синтезу активных белковых факторов - ферментов, вызывающих совершенно определенные изменения в функционировании клеток, а иногда - их само-
ликвидацию (апоптоз). Процессы изменения в системе биосинтеза белков и внутриклеточной сигнализации отличаются большой сложностью и служат предметом рассмотрения в каждом случае того или иного патологического процесса (например, воспаления). Вызванные этими процессами изменения в клетке развиваются во времени втечение нескольких часов. В данной главе рассматриваются повреждения клеточных структур действующими неблагоприятными факторами, которые непосредственно не связаны с изменениями в системе биосинтеза белков и развиваются в течение максимум 1-2ч.
Универсальный ответ клетки на повреждение.Замечательной особенностью развития патологических изменений вклетках в ответ на самые различные неблагоприятные воздействия является сходство этих изменений, которое позволило Д. Н. Насонову и В. Я. Александрову выдвинуть в 1940 г. теорию о неспецифической реакции клеток на повреждение, суть которой сводится к следующему - каким бы ни был повреждающий агент и на какие бы клетки он ни действовал, ответ клеток по ряду показателей является одинаковым. Кчислу таких показателей относятся: 1) уменьшение дисперсности коллоидов цитоплазмы и ядра; 2) увеличение вязкости цитоплазмы, которому иногда предшествует ее некоторое уменьшение; 3) увеличение сродства цитоплазмы и ядра к ряду красителей. Во многих случаях наблюдаются также выход ионов и метаболитов из клетки, изменение флуоресценции, повышение кислотности цитоплазмы ит.д. Существование такого стереоти-
Глава 3 / МЕСТНЫЕ И ОБЩИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ПОВРЕЖДЕНИЕ 67
па изменений физико-химических свойств клеток при их повреждении связано с тем, что мо-лекулярно-клеточные механизмы повреждения сходны, хотя причины, вызвавшие повреждение, могут быть самыми разными. Практически у всех клеток при действии повреждающих агентов наблюдается резкое увеличение проницаемости клеточных мембран для ионов, в частности для ионов кальция. Это сопровождается активацией различных внутриклеточных ферментов и процессов: протеинкиназ, фосфолипаз, фосфодиэс-теразы циклических нуклеотидов, системы биосинтеза белков, сократительного аппарата клетки и т.д. Эти изменения могут быть обратимыми, но в конце концов при сильном и длительном воздействии повреждающего фактора происходит стойкое нарушение функций клеток, а следовательно, ткани и органа в целом.
Морфологи различают три стадии повреждения клеток:
1. Паранекроз- заметные, но обратимые изменения в клетке: помутнение цитоплазмы, вакуолизация, появление грубодисперсных осадков, увеличение проникновения в клетку различных красителей.
2. Некробиоз- состояние «между жизнью и смертью» (по-гречески necros - мертвый и bios -живой); изменения в клетке, предшествующие ее смерти. При некробиозе, в отличие от некроза, возможно после устранения причины, вызвавшей некробиоз, возвращение клетки в исходное состояние.
3. Некроз- необратимое повреждение и гибель клеток.
Некроз сопровождается автолизом,т.е. самоперевариванием содержимого клетки. Впрочем, гидролитические ферменты (фосфолипазы, про-теазы и др.) активируются не только после, но чаще всего еще до гибели клетки и могут быть одной из главных причин ее повреждения.
В последние годы стало известно, что уже на самых ранних стадиях повреждения клеток может быть запущен специальный механизм «запрограммированной смерти», который также включает в себя активацию гидролитических ферментов, в том числе эндонуклеаз, расщепляющих ДНК и фрагментирующих ядро; этот процесс получил название апоптоза.Апоптоз развивается во времени дольше, чем некроз, и включает в себя активацию факторов транскрипции.
3.1.2. Нарушение функций мембранных структур клетки при действии повреждающих агентов
Наиболее ранние изменения свойств и поведения клеток при действии повреждающих агентов связаны с изменениями функционирования мембранных структур клетки: цитоплазматичес-кой мембраны, внутренней мембраны митохондрий, мембран эндоплазматического ретикулу-ма и других внутриклеточных структур (табл. 8).
Дата добавления: 2015-03-19; просмотров: 1347;