ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТКИ
Повреждение клетки — это типовой патологический процесс, основу которого составляют расстройства внутриклеточного гомеостаза, приводящие к нарушению структурной целостности клетки и ее функциональных способностей.
Классификация.
I. По причине:
Непосредственное (первичное) повреждение клетки возникает в результате прямого действия на клетку факторов: Ф, Б, Х (физические, биологические, химические).
Опосредованное (вторичное) повреждение возникает как следствие первичных нарушений постоянства внутренней среды организма (гипоксия, ацидоз и алкалоз, гипер- и гипоосмия, гипогликемия и др.).
II. По времени: острое и хроническое. Острое повреждение по форме повреждения делится на преддепрессионную гиперактивность, парциальный некроз и необратимое тотальное повреждение клетки.
III. По степени нарушения внутриклеточного гомеостаза — обратимым и необратимым.
IV. По периоду жизненного цикла, на который приходится повреждение: митотическое и интерфазное.
V. По патогенетическим механизмам :
Насильственное повреждение развивается при прямом действии на исходно здоровую клетку Ф,Б,Х, интенсивность которых превышает возможности адаптации клетки.
Цитопатический вариант возникает в результате первичного ухудшения, слабости защитно-компенсаторных механизмов клетки, когда она не способна противостоять даже подпороговым воздействиям.
МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ
Условно 7 групп молекулярных механизмов, играющих важную роль в патогенезе повреждения клеток:
энергодефицитные
электролитно-осмотические;
кальциевые;
ацидотические;
протеиновые;
нуклеиновые;
липидные (пероксидное окисление липидов, активация мембранных фосфолипаз, детергентное действие свободных жирных кислот).
Энергодефицитные механизмы повреждения клетки.
Является, как правило, «стартовым» важным механизмом повреждения любой клетки.
Причины развития энергодефицита:
нарушение поступления питательных веществ (субстратная гипоксия например при гипогликемии, голоде);
нарушение транспорта газов крови (циркуляторная, гемическая, респираторная, экзогенные гипоксии);
нарушение синтеза АТФ
нарушение транспорта АТФ
нарушение утилизации АТФ.
Дефицит АТФ в клетке приводит к:
Нарушению механической работы — проявится нарушением сокращения, миграции, экзоцитоза и эндоцитоза, клеточного деления, движения ресничек, жгутиков.
Нарушению химической работы — биосинтеза веществ. Следствием этого является нарушение самообновления и самовоспроизведения клеток, нарушение всех ОСНОВНЫХ форм и направлений синтеза в клетке, активация «запасных» путей метаболизма, например, анаэробного гликолиза, сорбитолового шунта, кетоновых тел.
В клетке избыточно активируется анаэробный гликолиз: дефицит АТФ→увеличение АМФ→активация 6-фосфофруктокиназы и фосфорилазы→анаэробный гликолиз→накопление пирувата и лактата
Нарушению осмотической работы — (см. ниже натрий-калиевый и кальциевый насосы, натрий-кальциевый и натрий-водородный обменные механизмы.
Электролитно-осмотические механизмы повреждения клетки.
Блок натрий/калиевой АТФазы и повышение проницаемости поврежденной клетки вызывает увеличение содержания Na+ и уменьшение содержания К+ в цитоплазме, что приводит к:
потере клеткой потенциала покоя (эктопические очаги при инфаркте, где формируется разница потенциала);
отсутствию возможности формирования потенциала действия;
отеку наружной мембраны клетки (натрий высоко осмотичен и тянет за собой воду;
осмотическому растяжению внутриклеточных мембран, что повышает их проницаемость, в случае митохондрий это усиливает энергодефицит (синтез АТФ становится невозможным из-за нарушенной целостности мембран митохондрий);
нарушению ионообменных механизмов Ca2+ – Na+ и H+ – Na+.
Клинический выход:
при инфаркте миокарда – очаговом повреждении (некрозе) – возникает разница потенциалов на границе между здоровым и ишемизированным миокардом, что создает условия для генерации эктопического возбуждения (экстрасистолы);
ишемия миокарда вызывает повышение порога потенциала покоя, при достижении значения более 50мВ быстрые натриевые каналы инактивируются – развивается блокада проведения;
ишемия головного мозга→дефицит АТФ→нарушение работы Na/K АТФазы→повышение внутриклеточного натрия→отек нейронов→отек головного мозга→вклинение продолговатого мозга→нарушение работы дыхательного и сосудистодвигательного центров→смерть;
Обширный ожог или травма (размозжение)→выход калия из поврежденных клеток→гиперкалиемия→остановка сердца в диастолу.
Кальциевая группа молекулярного механизма повреждения клетки.
Может быть отнесена к предыдущей, но из-за важности выделена отдельно. Повреждение клеточных структур всегда сопровождается стойким повышением концентрации ионов Са2+ в цитоплазме клетки. Такая ситуация возникает либо в результате избыточного поступления ионов Са2+ в цитоплазму (гиперкальциемия, повышение проницаемости плазматической мембраны), либо в результате нарушения механизмов, обеспечивающих удаление ионов Са2+ из цитоплазмы (нарушения Са-насосов, Na-Ca-обменного механизма, Са-аккумулирующей функции митохондрий и саркоплазматического ретикулума).
Повышение концентрации ионов Са2+ в цитоплазме вызывает: а) контрактуру фибриллярных структур клетки (миофибрилл, элементов цитоскелета); б) активацию фосфолипазы А2; в) разобщение процессов окисления и фосфорилирования.
Ацидотический механизм повреждения клетки.
К развитию внутриклеточного ацидоза могут приводить:
избыточное поступление извне ионов Н+ в клетку из внеклеточной среды (декомпенсированные газовые или негазовые ацидозы);
избыточное образование кислых продуктов внутри клетки при нарушении синтеза АТФ из-за активация анаэробного гликолиза;
выход из поврежденных митохондрий три- и дикарбоновых кислот, при гидролитическом расщеплении фосфолипидов свободных жирных кислот, фосфорной кислоты и др.;
нарушение связывания свободных ионов Н+ в результате недостаточности буферных систем клетки;
нарушения выведения ионов Н+ из клетки при расстройствах Na-H-обменного механизма, а также в условиях нарушенного местного кровообращения в ткани (нарушается венозный отток).
Внутриклеточный ацидоз вызывает:
изменение конформации белковых молекул с нарушением их ферментативных, сократительных и других свойств;
повышение проницаемости клеточных мембран;
активацию лизосомальных гидролитических ферментов.