Дисбаланс ионов и жидкости, изменение электрофизиологических свойств клетки

Как правило, нарушение трансмембранного распределения, а также внутриклеточного содержания и соотношения различных ионов развивается вслед за или одновременно с расстройствами энергетического обеспечения и сочетается с признаками повреждения мембран и ферментов клеток. В результате этого существенно изменяется проницаемость мембран для многих ионов. В наибольшей мере это относится к калию, натрию, кальцию, магнию, хлору, т.е. ионам, которые принимают участие в таких жизненно важных процессах, как возбуждение, его проведение, электромеханическое сопряжение и др. Как правило дисбаланс ионов накоплением в клетке натрия и потерей калия вследствие нарушения работы К-, Na-зависимой АТФазы плазмолеммы, увеличением содержания кальция (в частности в результате расстройства функционирования натрий-кальциевого ионообменного механизма клеточной мембраны, который обеспечивает обмен двух ионов натрия, входящих в клетку, на один ион кальция, выходящий из нее). Увеличение внутриклеточного содержания Na⁺, конкурирующего с Са²⁺ за общий переносчик, также препятствует выходу кальция из клетки. Нарушение трансмембранного распределения катионов сопровождается изменением содержания в клетке и анионов хлора, НСО₃^-, ОН^- и др.

Следствием дисбаланса ионов являются изменение мембранного потенциала покоя и действия, а также нарушение проведения импульса возбуждения. Эти изменения имеют важное значение, поскольку нередко являются одним из важных признаков наличия и характера повреждения клеток. Примером могут служить изменения электрокардиограммы при повреждении клеток миокарда, электроэцефалограммы - при нарушении структуры и функций нейронов головного мозга, электромиограммы - при изменениях в мышечных клетках.

Нарушения внутриклеточного содержания ионов обусловливает изменение объема клеток вследствие дисбаланса жидкости. Он проявляется либо гипергидратацией, либо гипогидратацией клетки. Так, например, повышение содержания ионов натрия и кальция в поврежденных клетках сопровождается увеличением в них осмотического давления. В результате этого в клетках накапливается вода. Клетки при этом набухают, объем их увеличивается, что сопровождается растяжением и нередко микроразрывами цитолеммы и мембран органелл. Напротив, дегидратация клеток (например, при некоторых инфекционных заболеваниях, сопровождающихся потерей воды) характеризуется выходом из них жидкости и растворенных в ней белков (в том числе ферментов), а также других органических и неорганических водорастворимых соединений. Внутриклеточная дегидратация нередко сочетается со сморщиванием ядра, распадом митохондрий и других органелл.