Патофиз.Т1. 11.09.2011. Патофиз.Т1. 11.09. Литвицкий Пётр Францевич патофизиология кафедра патофизиологии

• Название: Литвицкий Пётр Францевич патофизиология кафедра патофизиологии
• Анкор: Патофиз.Т1. 11.09.2011.doc
• Дата: 01.02.2017
• Размер: 4.08 Mb.
• Имя файла: Патофиз.Т1. 11.09.2011.doc
• Тип: Учебник; #1627
• страница: 19 из 88

Механизмы адаптации клеток при их повреждении

Действие 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» Ы

Рис. 5-21. Механизмы адаптации клетки при ее повреждении.

Внутриклеточные адаптивные механизмы

К 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 энергообеспечения

Механизмы компенсации нарушений энергетического обеспечения клетки приведены на рисунке 5-22.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-22» Ы

Рис. 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 ферментов

Защиту мембран и ферментов клеток осуществляют указанные на рисунке 5-23 механизмы.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-23» Ы

Рис. 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 жидкости

Механизмы 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 Ы

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-24» Ы

Рис. 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 дефектов

Механизмы устранения дефектов генетической программы клетки и экспрессии генов представлены на рисунке 5-25.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-25» Ы

Рис. 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 процессов

Реакции, компенсирующие нарушения механизмов восприятия клеткой регулирующих влияний, указаны на рисунке 5-26.

Ы верстка! вставить рисунок «рис-5-26» Ы

Рис. 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 клеток

Важный 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 клеток

Адаптация 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 шока

При 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 механизмы

Для 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 реакций

При 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.