Глава 6. Патофизиология клетки

(Дергунов А.А., Цыган В.Н., Бубнов В.А., Цыган Н.В., Зиновьев Е.В., Костяков Д.В., Громова Н.В.)

Просмотр видеоролика «Роль клетки в организме»

Учение о повреждении клетки в современной медицине имеет особое значение. Это обусловлено, по меньшей мере, тремя обстоятельствами.

Во-первых, оно тесно связано с разработкой вопросов возникновения, развития и исходов болезней - то есть патогенеза, поскольку любой патологический процесс сопровождается повреждением клетки.

Во-вторых, современная терапия основана на внедрении в клиническую практику тонких, таргетных методов целенаправленного регулирования патологических процессов на клеточном уровне, характеризующихся снижением побочных эффектов. При этом повышаются требования к методам активации защитных, компенсаторных и приспособительных реакций в клетках с целью оптимизации процесса выздоровления.

В-третьих, внедрение достижений в области молекулярной патологии требует внедрения современных методов диагностики патологии клетки и межклеточных взаимодействий.

Все эти моменты касаются и военной медицины. Так как любое боевое ранение и повреждение сопровождается гибелью и патологическими изменениями в клетках.

Клетка является элементарной саморегулирующейся структурно-функциональной единицей тканей и органов. В ней протекают процессы, лежащие в основе энергетического и пластического обеспечения меняющихся структур и уровня функционирования тканей и органов.

Просмотр видеоролика «Внутренняя жизнь клетки»

Роль клеточных повреждений в развитии патологии и их причины

Под повреждением клетки понимают такие изменения ее структуры, метаболизма, физико-химических свойств и функций, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

В учении о повреждении клетки условно выделяют три раздела:

1. Патология клетки в целом.

2. Патология отдельных субклеточных структур и компонентов.

3. Патология межклеточного взаимодействия и кооперации.

При возникновении повреждений в организме формируются общие и местные реакции. К числу общих реакций организма относятся: стресс, шок, кома, боль, лихорадка, активация протеолитических систем. Местные повреждения связаны с повреждением клетки и ее структуры.

Первая научная теория о роли клеточных нарушений в патологии организма была сформулирована немецким патологом Рудольфом Вирховым, который главным в любой болезни человека считал повреждение клеток соответствующих органов.

Действительно, клетка является элементарной частицей живых систем любого уровня, но и сама представляет собой саморегулирующую систему. Вот почему повреждение клетки или группы клеток, нарушая естественно их интеграцию и кооперацию в органе и организме, является материальной основой развивающейся патологии.

Клеточные повреждения по сути являются, базой любого заболевания. Мы рассматриваем болезнь, как страдание целостного организма, поскольку с закономерной неизбежностью в патологию вовлекается весь организм, как единое целое.

Причины повреждения клетки

Повреждение клетки может быть результатом воздействия на нее множества агентов. Эти агенты подразделяют на различные группы в зависимости от их природы и происхождения.

Виды причин повреждения клетки по их природе.

Физические факторы.

К наиболее частым причинам повреждения клетки физической природы относятся следующие:

ь механические воздействия: удары, растяжения (например, при растяжении мышечной ткани или органов), сдавление (в частности, опухолью, гематомой, рубцом, эксудатом), гравитационные перегрузки и др.;

ь колебания температуры. Повышение температуры среды, в которой находится клетка, до 45-50^оС и более может привести к денатурации белка, нуклеиновых кислот, декомпозиции липопротеидных комплексов, повышению проницаемости клеточных мембран и другим изменениям. Значительное снижение температуры может обусловить существенное замедление или необратимое прекращение метаболических процессов в клетке, кристаллизацию внутриклеточной жидкости и разрыв мембран;

ь изменения осмотического давления в клетке, например, вследствие накопления в ней продуктов неполного окисления органических субстратов или избытка ионов. Последнее, как правило, сопровождается током жидкости в клетку по градиенту осмотического давления, набухания ее и растяжением (вплоть до разрыва) плазмолеммы и мембран органелл. Напротив, снижение внутриклеточного осмотического давления или повышения его во внеклеточной среде приведет к потере клеточной жидкости, ее сморщиванию (пикнозу) и нередко к гибели;

ь воздействие ионизирующей радиации, обусловливающей образование свободных радикалов и активацию перекисных липопероксидных процессов, продукты которых повреждают мембраны и денатурируют ферменты клеток.

Патогенное действие на клетку могут также оказывать электромагнитные и другие физические факторы.

Химические факторы. К числу факторов повреждения клетки химической природы относятся разнообразные вещества: органические и неорганические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты нарушенного метаболизма.

Так, цианиды подавляют активность цитохромоксидазы. Этанол и его метаболиты ингибируют многие ферменты клетки. Вещества, содержащие соли мышьяка, угнетают пируватоксидазу. Неправильное применение лекарственных средств также может привести к повреждению клеток. Например, передозировка строфантина обуславливает значительное подавление активности К⁺, Na⁺-АТФазы сарколеммы клеток миокарда, что ведет к дисбалансу интрацеллюлярного содержания ионов и жидкости. Передозировка инсулина может вызвать быстрое использование глюкозы, истощение ее запаса в виде гликогена и нарушение энергетического обеспечения клетки.

Важно, что повреждение клетки может быть обусловлено как избытком, так и недостатком одного и того же агента. Например, избыточное содержание кислорода в тканях активирует процесс свободнорадикаьного перекисного окисления липидов (СПОЛ), продукты которого повреждают ферменты и мембраны клеток. С другой стороны, снижение содержания кислорода обусловливает нарушение окислительных процессов, понижение образование АТФ и, как следствие, расстройство функций клетки.