ІІ. Кальцієві механізми

Ушкодження клітинних структур може бути обумовлено стійким підвищенням концентрації іонів Са2+ у цитоплазмі клітини. Така ситуація виникає: 1) в результаті надлишкового надходження іонів Са2+ у цитоплазму (гіперкальціємія, підвищення проникності плазматичної мембрани), або в результаті порушення механізмів, що забезпечують видалення іонів Са2+ з цитоплазми (порушення Са-насосів, Na-Ca-обмінного механізму, Са-акумулючої функції мітохондрій).

Підвищення концентрації іонів Са2+ у цитоплазмі викликає:

а) контрактуру фібрилярних структур клітини (міофібрил, елементів цитоскелету); б) активацію фосфоліпази А2; в) порушення зв’язку між процесами окислювання і фосфорювання.

ІІІ. Електролітно-осмотичні механізм ушкодження клітини зумовлені змінами вмісту основних клітинних катіонів Na+ і K+. Вирівнювання концентрацій іонів Na+ і К+ з обох боків плазматичної мембрани (збільшення вмісту Na+ і зменшення вмісту K+ у цитоплазмі) у своїй основі може мати два механізми: 1) посилення дифузії іонів через плазматичну мембрану по існуючому концентраційному й електричному градієнті і 2) порушення механізмів активного транспорту Na+ і K+ (Na-K-насоса).

Перший механізм реалізується в умовах загальних порушень водно-електролітного обміну (гіпернатріемія, гіпокаліемія) і порушення бар’єрної функції плазматичної мембрани (підвищення її іонної проникності).

Розлади функції Na-K-насоса можуть бути обумовлені дефіцитом АТФ у клітині, збільшенням вмісту холестерину в ліпідному бішар мембрани (наприклад, при атеросклерозі), дією цілого ряду специфічних інгібіторів Na-K-АТФ-ази (наприклад, строфантину).

Зрушення у вмісті іонів Na+ і К+ викликають: а) втрату клітиною електричного мембранного потенціалу (потенціалу спокою); б) набряк клітини; в) осмотичного розтягання клітинних мембран, що супроводжується підвищенням їх проникності.

11.16. Чим може бути обумовлений розвиток внутрішньоклітинного ацидозу і які зміни в клітині можуть бути з ним зв’язані?

До розвитку внутрішньоклітинного ацидозу можуть приводити:

1) надлишкове надходження іонів Н+ у клітину з позаклітинного середовища (декомпенсований газовий чи негазовий ацидоз);

2) надлишкове утворення кислих продуктів у самій клітині при активації гліколізу (молочна кислота), порушеннях циклу Кребса (три- і дикарбонові кислоти), гідролітичному розщепленні фосфоліпідів клітинних мембран (вільні жирні кислоти, фосфорна кислота) і ін.;

3) порушення зв’язування вільних іонів H+ у результаті недостатності буферних систем клітини;

4) порушення виведення іонів H+ із клітини при розладах Na-H-обмінного механізму, а також в умовах порушеного місцевого кровообігу в тканині.

Внутрішньоклітинний ацидоз викликає: а) зміну конформації білкових молекул з порушенням їх ферментативної, скорочувальної і іншої властивостей; б) підвищення проникності клітинних мембран;

в) активацію лізосомальних гідролітичних ферментів.

11.17. Які зміни білкових молекул мають значення в патогенезі ушкодження клітини?

Білкові (протеїнові) механізми ушкодження клітини містять у собі: 1) пригнічення ферментів (зворотні і незворотні); 2) денатурацію, тобто порушення нативної будови білкових молекул у результаті обумовлених розривом ковалентних зв’язків змін вторинної і третинної структур білка; 3) протеоліз, що здійснюється під дією лізосомальних протеолітичних ферментів (катепсинів) і Са-активуемих протеаз. У результаті протеолізу можуть з’являтися пептиди, що володіють властивостями фізіологічно активних речовин. З виходом останніх з ушкоджених клітин може бути зв’язаний розвиток як місцевих, так і загальних реакцій організму (запалення, лихоманка).

11.18. Які порушення функціонування генетичного апарату клітини можуть приводити до її ушкодження?

Основу ушкодження клітини можуть складати так звані нуклеїнові механізми, обумовлені порушеннями процесів:

1) реплікації ДНК (денатурація ДНК, ушкодження ДНК-репліказної ферментної системи, дефіцит трифосфонуклеотидів - АТФ, ГТФ, ТТФ і ЦТФ);

2) транскрипції (мутаційні дефекти генної матриці, пригнічення ДНК-залежної РНК-полімерази антибіотиками і токсинами, порушення посттранскрипційної модифікації інформаційної РНК: неприєднання "кепа" до головного кінця молекули, порушення утворення полі-А-хвоста, розлади сплайсингу);

3) трансляції (дефіцит або якісні зміни інформаційної, рібосомальної чи транспортної РНК, а також рібосомальних ферментів і неферментних білків; дефіцит вільних амінокислот і АТФ; пригнічення процесу антибіотиками і мікробними токсинами).

Таким чином, до універсальні механізмів підвищення проникності клітинних мембран при ушкодженні клітини відносяться: 1) активація пероксидного окислювання ліпідів; 2) активація фосфоліпаз; 3) осмотичне розтягнення мембран; 4) адсорбція білків (поліелектролітів) на мембрані; 5) зміни фазового стану мембранних ліпідів (ацидоз, зміни температури).

11.20. Які порушення виникають у клітині в результаті ушкодження окремих її органоїдів (плазматичної мембрани, мітохондрій, ендоплазматичного ретикулуму, лізосом)?

Порушення бар’єрної функції плазматичної мембрани приводить до вирівнювання існуючих у нормі концентраційних градієнтів речовин: у клітину надходять іони Na+ Ca2+, Cl- , а виходять іони K+, Mg2+, неорганічного фосфату, низько- і високомолекулярні органічні сполуки (АМФ, АДФ, проміжні продукти клітинного обміну, білки-ферменти). З ушкодженнями білків і глікопротеїдних комплексів, вбудованих у плазматичну мембрану, зв’язані порушення систем активного транспорту речовин (Na-, K-, Са-насосів; Na-Ca- і Na-H-обмінних механізмів); зміни специфічних іонних каналів (Na-, К-, Са-каналів); порушення клітинних рецепторів, що сприймають зовнішні регуляторні сигнали (б- і в-адренорецепторів, m- і n-холінорецепторів і ін.); порушення міжклітинних взаємодій; зміни антигенних властивостей клітини.

Ушкодження мітохондрій супроводжується: 1) або пригніченням процесів клітинного дихання, 2) або ефектом порушення зв’язку між процесами окислення і фосфорилювання. В кінцевому результаті порушується енергозабезпечення клітини.

Ушкодження гранулярної ендоплазматичного сітки приводить до дезагрегації полісом, внаслідок чого порушуються реакції біосинтезу білка в клітині. У результаті ушкодження гладкого ендоплазматичного ретикулуму і його ферментних систем страждають процеси детоксикації, мікросомального окислювання і ін. У деяких клітинах, наприклад м’язових, порушується здатність ендоплазматичного (саркоплазматичного) ретикулуму депонувати іони Са2+ що сприяє реалізації так званих кальцієвих механізмів ушкодження клітини.

Підвищення проникності лізосомальних мембран приводить до виходу в цитоплазму гідролітичних ферментів, активація яких в остаточному підсумку викликає незворотні зміни клітини - її аутоліз.

11.21. Які існують механізми загибелі клітин? Що таке апоптоз?

Розрізняють два механізми загибелі клітин.

1. Некробіотична загибель настає під впливом несприятливих зовнішніх впливів і супроводжується порушенням утворення енергії. Наслідком цього є зміни в цитоплазмі, розриви лізосом з виділенням активованих гідролітичних ферментів, що приводять