Лекция 3

Лекция 3

МОРФОЛОГИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Структура нормальной клетки генетически направлена на осуществление определенного метаболизма, дифференцировку и специализацию. В ответ на воздействие различных факторов в клетках развивается… Смерть клетки — конечный результат ее повреждения, глав­ное следствие ишемии, инфекции, интоксикации, иммунных…

ПРИЧИНЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК

1. Гипоксия. Она является исключительно важной и распро­страненной причиной повреждения и смерти клеток. Уменьше­ние кровотока (ишемия), возникающее… 2. Физические агенты. К ним относят механическую травму, чрезмерное снижение… 3. Химические агенты и лекарства. Даже простые химические соединения, такие как глюкоза и поваренная соль, в…

МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК

- поддержание целости клеточных мембр'ан, от которой зави­ сит ионный и осмотический гомеостаз клетки и ее органелл; - аэробное дыхание, связанное с окислительным фосфорили-рованием и… - синтез ферментов и структурных белков;

ОСНОВНЫЕ ФОРМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК

1. Ишемическое и гипоксическое повреждение. Чаще всего оно обусловлено окклюзией артерий. При этом изначально гипо­ксия воздействует на аэробное… Исчезновение АТФ ведет к быстрому набуханию (отеку) клетки — одному из ранних… рацию калия внутри клетки значительно более высокой, чем вне­клеточная. Наблюдается отделение рибосом от мембран…

Схема 1. Механизм ишемического гипоксического повреждения клеток

2. Повреждение клетки, вызванное свободными радикалами кислорода. Чаще всего такое повреждение возникает под воздей­ствием химических веществ, лучистой энергии, кислорода и дру­гих газов, а также при старении клеток, разрушении опухолей макрофагами и в некоторых иных случаях.

Свободные радикалы представляют собой молекулы кисло­рода, имеющие один непарный электрон на внешней орбите. В таком состоянии радикал исключительно активен и нестабилен и вступает в реакции с неорганическими и органическими соедине­ниями — белками, липидами и углеводами.

Для повреждения клетки наибольшее значение имеют три ре­акции, в которые вступают свободные радикалы.

• Свободнорадикальное пероксидное окисление липидов (СПОЛ) мембран. Свободные радикалы в присутствии кислоро­да могут вызывать пероксидное окисление липидов плазматиче­ской мембраны и органелл. Липидно-радикальные взаимодейст­вия приводят к образованию пероксидов, которые сами по себе являются активными соединениями, инициирующими последую­щее повреждение других жирных кислот; возникает цепь аутока-талитических реакций, обусловливающая обширное поврежде­ние мембран, органелл и самих клеток.

• Окислительное превращение белков. Свободные радикалы вызывают перекрестное связывание таких лабильных аминокис­лот, как метионин, гистидин, цистин и лизин, а также фрагмента­цию полипептидных цепей. Окислительное превращение усили­вает разрушение ключевых ферментов посредством нейтраль­ных протеаз, содержащихся в цитозоле.

• Повреждение ДНК. Свободные радикалы вступают в реак­цию с тимином, входящим в состав ДНК, Такое повреждение ДНК ведет к гибели клетки или ее злокачественному превраще­нию. Митохондриальная ДНК также повреждается.

Свободные радикалы могут разрушаться спонтанно. Напри­мер, супероксидный анион-радикал является нестабильным со­единением и спонтанно разрушается с образованием кислорода и пероксида водорода. Однако имеется несколько ферментных и неферментных систем, которые способствуют окончанию или инактивации свободнорадикальных реакций. Эндогенными или экзогенными антиоксидантами являются витамин Е; сульфгид-рилсодержащие соединения — цистеин и глютатион; белки сыво­ротки — альбумин, церулоплазмин и трансферрин. Полагают, что трансферрин действует как антиоксидант, связывая свобод­ное железо, которое, как известно, может играть роль катализа­тора образования свободных радикалов.

Среди ферментов выделяют супероксиддисмутазу, способную превращать супероксидный анион-радикал в пероксид водорода.

Каталаза, сосредоточенная в пероксисомах, разрушает пероксид водорода до кислорода и воды.

При многих патологических процессах конечный результат действия свободных радикалов зависит от баланса между образо­ванием свободных радикалов и их разрушением.

3. Токсическое повреждение. Примером такого повреждения является действие химических веществ, вызывающих поврежде­ние клетки посредством одного из двух механизмов. Во-первых, часть водорастворимых соединений может действовать непо­средственно, связываясь с некоторыми молекулами или органел-лами. Например, при попадании в организм хлорида ртути ртуть связывает сульфгидрильные группы клеточной мембраны и дру­гих белков, вызывая повышение проницаемости клеточной мем­браны и торможение АТФаза-зависимого транспорта. В подоб­ных случаях наиболее выраженные изменения наблюдаются в клетках, которые используют, абсорбируют, выделяют или кон­центрируют эти химические соединения. При попадании в орга­низм хлорида ртути в наибольшей степени страдают клетки же­лудочно-кишечного тракта и почек. Цианид непосредственно воздействует на ферменты митохондрий. Многие противоопухо­левые химиотерапевтические препараты, в том числе антибиоти­ки, также вызывают повреждение клеток посредством цитоток-сического действия.

Во-вторых, некоторые другие химические соединения, осо­бенно жирорастворимые токсины, биологически неактивны и вначале превращаются в токсичные метаболиты, которые затем действуют на клетки-мишени. Хотя эти метаболиты могут вызы­вать повреждение мембран и клеток путем прямого ковалентно-го связывания с мембранными белками и липидами, наиболее важный механизм повреждения мембран включает образование реактивных свободных радикалов и последующее СПОЛ.

МОРФОЛОГИЯ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК

Некроз наряду с апоптозом является одним из двух морфоло­гических выражений смерти клетки (см. лекцию 8). Апоптоз ответствен за многочисленные физиологические и патологические…  

СУБКЛЕТОЧНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПРИ ПОВРЕЖДЕНИИ КЛЕТОК

Гетерофагия — феномен, посредством которого мате­риал извне захватывается клеткой с помощью эндоцитоза. По­глощение частиц называется фагоцитозом, а… Аутофагия характеризуется тем, что при ней внутрикле­точные органеллы и порции… Ферменты лизосом способны разрушать большинство белков и углеводов, но некоторые липиды все равно остаются…

СТАРЕНИЕ КЛЕТОК

клеток, обусловленные возрастом, также являются важным ком­понентом старения организма. С возрастом прогрессивно страдает ряд функций клеток. Сни­жается активность… Старение клеток является многофакторным процессом. Он включает эндогенные молекулярные программы клеточного старения,…