Кальциевые» механизмы повреждения клетки

При нормальном функциональном состоянии клетки проникновение в нее ионов Са²⁺ происходит через следующие каналы:

• быстрые потенциалзависимые Са²⁺-каналы; открываются на короткий срок при перезарядке мембраны;

• медленные потенциалзависимыеСа²⁺-каналы; они открыты постоянно при подпороговой деполяризации мембраны и через них проникает избыток ионов при гиперкальциемии.

При повреждении мембран и метаболизма клетки концентрация ионов Са²⁺ внутри клетки возрастает, что служит признаком начинающихся необратимых нарушений. Повышение внутриклеточного содержания кальция может быть результатом его повышенного проникновения в цитоплазму или нарушения его удаления.

Увеличение входа ионов Са²⁺ в клетку может наблюдаться при:

• повышении проницаемости мембран;

• нарушении Nа⁺ - Са²⁺-обменного механизма, т.е. градиента концентраций ионов Nа⁺ по обе стороны мембраны, необходимого для переноса Са²⁺.

Нарушение удаления ионов Са²⁺ из цитоплазмы обусловлено повреждением энергозависимых ионных насосов (недостаточный синтез АТФ, снижение активности Са²⁺-зависимой АТФ-азы. В результате нарушаются:

• транспорт кальция в эндоплазматический ретикулум

• Са²⁺-аккумулирующая функция митохондрий.

Внутриклеточный избыток ионов Са²⁺ приводит к формированию нарушений, ведущих к необратимому повреждению клетки.

При избыточном содержании ионов Са²⁺ в клетке происходят:

• нарушение специализированных функций клеток (взаимодействие сократительных белков и сократительных мышечных волокон; генерирование потенциалов действия им др.);

• изменение свойств белков, соединенных с ионами Са²⁺(кальмодулин, тропонин-С и др.);

• разобщение окислительного фосфорилирования;

• повреждение клеточных мембран.

 

Ацидотический механизм (физических, токсических, бактериальных воздействий)

Осуществляется при многих повреждениях клетки и развивается вследствие накопления недоокисленных продуктов обмена веществ (например, молочной и других органических кислот). Всегда возникает при гипоксии.

При значительно выраженном внутриклеточном ацидозе формируется «шоковая клетка». Этому способствует, прежде всего, ишемия, так как при этом не удаляются продукты жизнедеятельности клетки. Признаки: выраженное набухание митохондрий, эндоплазматического ретикулума, а также лизосом с выходом лизосомальных ферментов.

Повреждение генетического аппарата клетки (генотоксические механизмы)

Первичным является повреждение структуры ДНК с возникновением генных мутаций. Последствия мутаций:

• в половых клетках – наследственная патология;

• в соматических – гибель клетки, трансформация в опухолевую;

• нейтральных исход.

Причины мутаций: вирусные, лучевые и химические воздействия. При этом в ДНК может происходить дезаминирование и гидратация аминокислот, расщепление оснований и спиралей ДНК, изменение синтеза белков. Радиочувствительность клеток наибольшая в фазах пресинтетической и премитотической.

Повреждение клетки, вызванное нарушениями рецепторов и систем вторичных мессенджеров

Основные механизмы нарушений рецепторного аппарата клетки:

• взаимодействие с регуляторными молекулами (гормонами, медиаторами);

• фосфорилирования (активации) протеинкиназ;

• образования и эффектов вторичных мессенджеров.

30. Апоптоз, роль в норме и патологии. Механизмы защиты и адаптации клеток при повреждающих воздействиях.

 

Апоптоз – генетически контролируемая физиологическая форма гибели клетки.

Апоптоз является нормальным процессом саморазрушения клетки. Пусковыми факторами апоптоза являются:

1) стероидные гормоны (тироксин, альдостерон, эстрогены, андрогены);

2) цитокины (интерлейкины 1, 10, фактор некроза опухолей, альфа- и гамма-интерфероны)

3) ростовые факторы (интерлейкины 2, 3, 4);

4) антигены и антитела.

Механизмы апоптоза:

1) рецепторный – активация «рецепторов смерти» с последующей активацией Fas-белков, каспаз, которые стимулируют эндонуклеазы;

2) митохондриальный – раскрытие пор митохондрий и повышение их проницаемости;

3) p53-опосредованный – p53 – это белок, который вызывает нарушение клеточного деления;

4) перфорин-гранзимовый – механизм основан на разрушении цитотоксическими Т-лимфоцитами клеток-мишеней посредством белка перфорина.

Апоптоз начинается с повреждения ядра: конденсация хроматина, изменения ядерной мембраны, фрагментация ядра. В цитоплазме происходит конденсация, клеточная мембрана изменяется. Размеры клетки постепенно уменьшаются, она теряет межклеточные контакты. При этом выхода клеточного содержимого не происходит. Апоптотические клетки поглощаются фагоцитами.