Патофиз.Т1. 11.09.2011. Патофиз.Т1. 11.09. Литвицкий Пётр Францевич патофизиология кафедра патофизиологии
![]()
|
Механизмы адаптации клеток при их поврежденииДействие на клетку патогенных факторов сопровождается активацией (или включением) различных реакций и процессов, направленных на устранение либо уменьшение степени повреждения и его последствий, а также обеспечивающих устойчивость клеток к повреждению. Совокупность этих реакций обеспечивает приспособление (адаптацию) клетки к изменившимся условиям ее жизнедеятельности.Комплекс адаптивных реакций клеток условно деляют на внутриклеточные и межклеточные (рис. 5-21).Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-21» ЫРис. 5-21. Механизмы адаптации клетки при ее повреждении. Внутриклеточные адаптивные механизмыК внутриклеточным адаптивным механизмам относят следующие реакции и процессы. Компенсация нарушений энергетического обеспечения клетки. Защита и репарация мембран и ферментов клетки. Уменьшение выраженности или устранение дисбаланса ионов и воды в клетке. Устранение дефектов генетической программы клетки и механизмов ее реализации. Компенсация расстройств механизмов регуляции внутриклеточных процессов. Снижение функциональной активности клеток. Регенерация. Гипертрофия. Гиперплазия.Компенсация нарушений энергообеспеченияМеханизмы компенсации нарушений энергетического обеспечения клетки приведены на рисунке 5-22.Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-22» ЫРис. 5-22. Механизмы компенсации нарушений энергетического обеспечения клетки при ее повреждении. При повреждении клетки, как правило, в большей или меньшей мере повреждаются митохондрии и снижается ресинтез АТФ в процессе тканевого дыхания. Эти изменения служат сигналом для включения компенсационных механизмов: увеличения продукции АТФ в системе гликолиза; повышения активности ферментов, принимающих участие в процессах окисления и фосфорилирования (при слабой или умеренной степени повреждения клеток); активации ферментов транспорта энергии АТФ (адениннуклеотидтрансферазы, КФК); повышения эффективности действия ферментов утилизации энергии АТФ (АТФаз); ограничения функциональной активности клетки; снижения интенсивности пластических процессов в клетке.Защита мембран и ферментовЗащиту мембран и ферментов клеток осуществляют указанные на рисунке 5-23 механизмы.Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-23» ЫРис. 5-23. Механизмы защиты мембран и ферментов клетки при ее повреждении: АОЗ — факторы антиоксидантной защиты. Ферменты АОЗ (СОД, инактивирующая радикалы O2–. Каталаза и глутатионпероксидазы, расщепляющие соответственно Н2О2 и липиды) уменьшают патогенные эффекты свободнорадикальных и перекисных реакций. Активация буферных систем клетки ведет к уменьшению внутриклеточного ацидоза. Повышение активности ферментов микросом (особенно ферментов эндоплазматической сети) усиливает физико-химическую трансформацию патогенных агентов путем их окисления, восстановления, деметилирования и т.д. Дерепрессия генов имеет следствием активацию синтеза компонентов мембран (белков, липидов, углеводов) взамен поврежденных или утраченных.Устранение/уменьшение степени дисбаланса ионов и жидкостиМеханизмы уменьшения выраженности или устранения дисбаланса ионов и воды в клетке приведены на рисунке 5-24.Ы ВЕРСТКА ЭГ Рисунок 5–24 слишком широк, надо бы перекомпоновать текст. Запросил Сергея Ивановича ЫЫ верстка! вставить рисунок «рис-5-24» ЫРис. 5-24. Механизмы уменьшения степени (устранения) дисбаланса ионов и воды в клетке при ее повреждении. Существенное снижение степени расстройств обмена жидкости и ионов обеспечивают: активация процессов энергетического обеспечения ионных насосов; повышение активности ферментов, принимающих участие в транспорте ионов; изменение интенсивности и характера метаболизма (например, усиление гликолиза сопровождается высвобождением K+, содержание которого в поврежденных клетках уменьшено в связи с повышением проницаемости их мембран); нормализация внутриклеточных буферных систем (например, активация карбонатного, фосфатного, белкового буферов способствует восстановлению оптимального соотношения в цитозоле и трансмембранного распределения ионов K+, Na+, Ca2+ и других, в частности, путем уменьшения содержания в клетке [Н+]).Доказано, что уменьшение степени дисбаланса ионов, в свою очередь, может сопровождаться нормализацией содержания и циркуляции внутриклеточной жидкости, объема клеток и их органелл.Устранение генетических дефектовМеханизмы устранения дефектов генетической программы клетки и экспрессии генов представлены на рисунке 5-25.Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-25» ЫРис. 5-25. Устранение дефектов генетической программы клетки и механизмы ее реализации. Устранение мелкомасштабных изменений в геноме осуществляют деметилазы. Они удаляют метильные группы и лигазы, устраняют разрывы в цепях ДНК, возникающие под действием ионизирующего излучения, свободных радикалов и др. Особое значение имеет репарация ДНК, как эксцизионная, так и рекомбинационная. Устранение нарушений механизмов реализации генетической программы клетки может нормализовать нуклео- и цитотомию, транскрипцию, трансляции и др.Нормализация механизмов регуляции внутриклеточных процессовРеакции, компенсирующие нарушения механизмов восприятия клеткой регулирующих влияний, указаны на рисунке 5-26.Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-26» ЫРис. 5-26. Механизмы компенсации расстройств регуляции клетки при ее повреждении. Кроме того, в поврежденной клетке расстраиваются механизмы обратной связи в метаболических путях (например, концентрация конечных продуктов по принципу положительной или отрицательной обратной связи изменяет активность ферментов в начале цепочки).Оптимизация функциональной активности клетокВажный механизм защиты клетки — снижение выраженности или полное прекращение выполнения клеткой ее специфических функций. Это позволяет перераспределить ресурсы и тем самым увеличить возможности адаптации клетки для компенсации изменений, вызванных повреждающим фактором. При этом энергия, уходившая на выполнение специфической клеточной функции, позволяет клетке легче скомпенсировать изменения метаболизма, вызванные повреждающим фактором. В результате степень и масштаб повреждения клеток при действии патогенного фактора существенно снижаются, а после прекращения его действия отмечается более интенсивное и полное восстановление клеточных структур и их функции.К главным механизмам, обеспечивающим временное понижение функции клеток, можно отнести: уменьшение эффекторной импульсации от нервных центров; снижение числа или чувствительности рецепторов на поверхности клетки; внутриклеточное регуляторное подавление метаболических реакций; репрессию активности отдельных генов.Типовые приспособительные изменения при повреждении клетокАдаптация клеток в условиях повреждения происходит не только на метаболическом и функциональном уровнях. Длительное, повторное или значительное повреждение ведет к существенным структурным перестройкам в клетке, имеющим адаптивное значение. Такая адаптация к действию повреждающих факторов происходит путем типовых приспособительных изменений клетки или клеточной системы (гипотрофия, гипертрофия, гиперплазия, метаплазия, дисплазия). Например, в условиях хронического венозного застоя в печени кислородное голодание гепатоцитов сопровождается их атрофией. Процессы атрофии, гипертрофии, гиперплазии, а также регенерации рассмотрены в «Приложения» (см. «Справочник терминов» на компакт-диске).Белки теплового шокаПри воздействии на клетку повреждающих факторов (изменения температуры, гипоксия, химические факторы, инфицирование вирусом и др.) происходит интенсификация синтеза белков теплового шока (HSP, от Heat Shock Proteins; по-другому — белки стресса). Это может защитить клетку от повреждений и предотвратить ее гибель. Наиболее распространены HSP с Mr 70 000 (hsp70) и 90 000 (hsp90).Механизм действия этих белков многообразен и состоит в регуляции сборки, свертывания и развертывания других белков. Таким образом белки стресса предотвращают накопление в клетке белковых агрегатов. Примером повышенной резистентности, обусловленной белками теплового шока, могут служить опухолевые клетки, которые экспрессируют повышенное содержание HSP70, что защищает их от повреждения и гибели.Межклеточные адаптивные механизмыДля межклеточных (системных) механизмов адаптации к повреждению характерно взаимодействие клеток друг с другом. Такое взаимодействие осуществляется несколькими путями: обменом метаболитами и местными БАВ (например, цитокинами или ионами; развитием иммунных реакций; изменениями лимфо- и кровообращения или нейро-эндокринных влияний.Примеры адаптивных реакцийПри системной гипоксии уменьшение содержания кислорода в крови может привести к повреждению, прежде всего, клеток мозга. Это рефлекторно (через раздражение хеморецепторов) стимулирует активность дыхательного центра. В результате увеличивается объем альвеолярной вентиляции, что ликвидирует или уменьшает недостаток кислорода в крови и тканях.Повреждение клеток в условиях гипогликемии может быть уменьшено в результате адаптивной реакции: увеличения выработки гормонов, способствующих повышению в плазме крови содержания глюкозы (ГПК) и транспорта ее в клетки: глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов, соматотропного гормона (СТГ) и др.Патогенные факторы антигенный природы активируют иммунные механизмы защиты: система ИБН с помощью фагоцитов, антител и/или T-лимфоцитов инактивирует эндо- и экзогенные АГ, способные повредить клетки организма.Указанные выше и другие системы в норме обеспечивают адекватное реагирование организма в целом на различные воздействия эндо- и экзогенного происхождения. В условиях патологии они участвуют в реализации механизмов защиты, компенсации и восстановления поврежденных структур и нарушенных функций клеток, органов и тканей. |