Структурное обеспечение компенсации функций. Механизмы компенсации на уровне: ткань, орган, система

Одним из универсаль­ных компенсаторных процессов является гипертрофия, т. е. увеличение объема и массы клетки. Повреждение клеток вызывает нарушение их функции и гомеостазиса. Последний может нарушаться и при несоответствии интенсивности функ­ции клеток имеющимся потребностям в ней. Следствием изменений гомео­стазиса является вовлечение механизмов, направленных на восстановление нарушенных или утраченных функций. Эти механизмы представлены гумо­ральными и нейрогенными, стимулами рефлекторной и даже внутриклеточ­ной природы. Под влиянием этих стимулов, как правило, происходит акти­вирование функции неповрежденных клеток и клеток с неадекватно низкой функцией, что компенсирует возникший сдвиг гомеостазиса. Однако эта компенсация хотя и возникает быстро, тем не менее, не в состоянии полно­стью, а, главное, на длительный срок компенсировать нарушенные функции клеток. Необходимым условием полноценной и долговременной компенса­ции является структурное обеспечение повышенной функции неповрежден­ных клеток, т, е. создание в клетках дополнительных структур энергообеспе­чения (митохондрий), восприятия регуляторных сигналов (рецепторных бел­ков и ионных каналов плазмалеммы), реализации функции (аппарата Гольджи для секреторных клеток, миофиламентов для мышечных клеток и т. п.). Образование в клетках этих структур требует интенсификации синтеза бел­ка, что невозможно без активации генетического аппарата. Основные зве­нья механизма, сопрягающего уровень функции клетки с ее генетическим аппаратом и тем самым обеспечивающего формирование структурной осно­вы для долговременной компенсации, представлены на рис.1

ПОВРЕЖДЕНИЕ

Нарушение функции части элементов системы

Внутри- и внесистемные стимулы

Компенсаторная гиперфункция неповрежденных элементов

Избыточный расход энергии

Дефицит энергии – Активация гликолиза – Увеличение Н-ионов

Активация структурных генов–Синтез онкопротеинов– Экспрессия С-онкогенов

Синтез структурных белков– Гиперплазия и рост ключевых структур клетки

Рис.1 Механизм долговременной компенсации клеток.

Активация функции неповрежденных клеток влечет за собой интенсив­ный расход в них энергии АТФ. В результате ресинтез АТФ начинает от­ставать от ее расхода и возрастает соотношение:

[АДФ].[АМФ]-[Кр]-[Фн]

[АТФ]-[КФ]

названное регулятором окислительного фосфорилирования, где обозначены концентрации в клетке веществ: [Кр] — креатин, [Фн] — неорганический фосфат, [КФ} — креатинфосфат и т. п. Прирост указанного соотношения влечет за собой активацию окислительного фосфорилирования и гликолиза и снижение рН. Увеличение концентрации водородных ионов оказывает влия­ние на генетический аппарат ядра клетки, в частности, на регуляторные гены, получившие название протоонкогены или с-онкогены. Это аналоги вирусных онкогенов, однако в ядрах дифференцированных клеток животных и челове­ка они являются древнейшими нормальными регуляторными генами, кон­тролирующими рост, деление и дифференцировку клеток, реализацию мно­гих клеточных функций. Экспрессия с-онкогенов и увеличение транскрип­ции ведут к синтезу онкопротеинов — нормальных клеточных белков-регуля­торов активности других генов, кодирующих синтез быстрообновляемых короткоживущих белков структур клетки — митохондрий, ретикулума, плазмалеммы и т. п. Прирост в клетке концентрации Н⁺ -ионов активирует и синтез информационной РНК и полирибосом, где происходит сборка белковых мо­лекул. Повышенный синтез структурных белков и клеточных органелл влечет за собой гипертрофию клеток, что обеспечивает их стойкую гиперфункцию и длительную компенсацию.