Стойкое повышение содержания ионов Ca в цитоплазме вызовет:
· нарушение специфических функций клетки, в осуществлении которого принимают участие ионы Ca; Например, развитие контрактуры миофибрил мускульных клеток. При этом теряется способность таких клеток к расслаблению, а сокращенные миофибрили поддаются разрушению под действием активированных избытком кальция протеолитических ферментов
· активацию фосфолипази А2;
· разъединения окисления и фосфорилирования. В условиях повышения концентрации ионов кальция в цитоплазме этот эффект возникает в результате использования энергии клеточного дыхания не на синтез АТФ, а на транспорт кальция из цитоплазмы в митохондрии.
3. Электролитно-осмотические механизмы. Они возникают вследствие дисбаланса главных клеточных катионов: Na и К.Выравнивания концентраций этих ионов по обе стороны плазматической мембраны предопределяет увеличение внутриклеточной концентрации ионов Na и уменьшению концентрации ионов К в клетке. В основе указанных сдвигов могут лежать два механизма:
усиленная диффузия ионов через плазматическую мембрану Усиление диффузии ионов Na в клетку и выход ионов К из клетки могут происходить как через невредимую плазматическую мембрану в условиях общих нарушений водно-электролитного обмена в организме (гипернатриемия, гипокалиемия), так и при нарушении барьерной функции плазматической мембраны. Перемещение ионов Na и К в этих случаях осуществляется через каналы ионной проводимости за счет существующих концентрационных и электрических градиентов
нарушение механизмов активного транспорта Na і К, который обеспечивает поддержку концентрационных градиентов данных ионов. Основу нарушений активного транспорта ионов Na и К через плазматическую мембрану составляет недостаточность Nа-К-насосов. Главной причиной нарушений работы этих механизмов является дефицит АТФ, за счет энергии которого достигается перемещение ионов Na и К против электрохимического градиента. Поскольку основным источником АТФ для Nа-К-насосов является гликолиз, то нарушение этого процесса при недостаточном поступлении глюкозы в клетку или уменьшении активности соответствующих ферментов будет приводить к электролитным сдвигам. Причиной нарушения функции Nа-К-насосов может быть также изменение свойств липидного слоя внешней клеточной мембраны и, в частности, увеличения содержания в нем холестерина, что наблюдается при атеросклерозе.
Сдвиг электролитного состава клетки в процессе его повреждения определяется развитием ряда изменений, среди которых наиболее важными являются:
· Потеря клеткой потенциала покоя
· Набухание клетки
· Осмотическое растяжение мембран, которое приводит к нарушению их барьерной функции.
4. Ацидотические механизмы. В основе этой группы механизмов лежит внутриклеточный ацидоз вследствие увеличения концентрации ионов водорода в клетке. Внутриклеточный ацидоз обусловлен несколькими механизмами:
чрезмерным образованием кислых продуктов в клетке Отмечается при активации гликолиза (молочная кислота), нарушениях цикла Кребса, гидролитичном расщеплении фосфолипидов клеточных мембран (жирные кислоты, фосфорная кислота), усиленном распаде свободных аденинових нуклеотидив (фосфорная кислота)
чрезмерным поступлением ионов водорода в клетку из внеклеточного пространства Данное нарушение наблюдается в условиях общих изменений кислотно-основного гомеостаза в организме - при декомпенсованих газовом и негазовом ацидозе
· нарушением связывания ионов водорода в результате недостаточности буферных систем клетки
· нарушением вывода ионов водорода из клетки при недостаточности Nа-К-обменного механизма цитоплазматической мембраны
Повышение внутриклеточной концентрации ионов водорода приводит к развитию ряда изменений:
· повышение активности гидролитических лизосомальных ферментов
· повышение проницаемости клеточных мембран (вследствие изменения жидкостного состояния мембранных липидов)
· нарушения функциональных свойств белков (в результате изменений конформации их молекул)
5. Протеиновые механизмы включают:
Денатурация - нарушение нативной структуры белковых молекул в результате изменений вторичной и третичной структуры белка, в результате разрыва нековалентних связей
· Угнетение активности ферментов
· Протеолиз под действием лизосомальных гидролитических ферментов (катепсинов) и Ca-активированных протеаз.
6. Нуклеиновые механизмы повреждения клеток: составляют нарушение репликации ДНК, транскрипции и трансляции.
Реализация данных молекулярных механизмов повреждения клетки на субклеточном уровне приводит к нарушению строения и функции отдельных его органелл. Поскольку большинство из них есть мембранными образованиями, то универсальным механизмом повреждения субклеточных структур есть нарушение проницаемости и целостности клеточных мембран.
В ответ на повреждение возникают оградительно-компенсаторные реакции, направленные на возвращение к исходномуструктурному и функциональному уровню. Все разнообразные оградительно-компенсаторные реакции клетки в ответ на его повреждение можно условно разделить на две группы:
направленные на восстановление нарушенного внутриклеточного гомеостаза Первая группа содержит в себе активацию механизмов активного транспорта ионов, репаративный синтез поврежденных компонентов клетки, усиленную регенерацию антиоксидантних систем и др. Непременным условием реализации этих механизмов является достаточное энергетическое обеспечение клетки. Это достигается, с одной стороны, повышением интенсивности энергетического обмена, а из другой, перераспределением имеющихся в клетке энергетических ресурсов
направленные на создание функционального покоя поврежденной клетки Эта группа реакций направлена на то, чтобы устранить возможные дополнительные сдвиги внутриклеточного гомеостаза при действии физиологичных нервных и гуморальных повреждающих факторов, (стабилизация повреждения) и свести к минимуму энергетические расходы на выполнение специфических функций клетки, обеспечив таким способом энергетические ресурсы для возобновления нарушенного гомеостаза. Примером может служить образование в поврежденной клетке простагландинов, что ингибируют аденилатциклазу и тем самым "охраняют" клетку от действия целого ряда медиаторов и гормонов (катехоламинив, тироксину и др.). При полном дефосфорилировании АТФ образуется аденозин, что, будучи естественным блокатором кальциевых каналов плазматической мембраны, препятствует запуску Ca-опосредствованых клеточных функций
Все изменения, направленные на обеспечение функционального покоя поврежденной клетки, имеют двойное значение. С одной стороны, они являются оградительно-компенсаторными для самой клетки, поскольку помогают ей выжить в условиях действия повреждающего фактора, а с другой стороны, они имеют неблагоприятное значение для организма в целом, в том случае, если они происходят в клетках жизненно важных органов.
