Основные формы повреждения клеток - Функциональная морфология клетки
Различают три формы повреждения клеток:
- 1) ишемическое и гипоксическое повреждение; 2) повреждение, вызванное свободными радикалами, включая активированный кислород; 3) токсическое повреждение.
Ишемическое и гипоксическое повреждение. Чаще всего оно обусловлено окклюзией артерий. При этом изначально гипоксия воздействует на аэробное дыхание клетки -- окислительное фосфорилирование в митохондриях. В связи с тем, что напряжение кислорода в клетке снижается, прекращается окислительное фосфорилирование, а образование АТФ уменьшается или останавливается. Исчезновение АТФ ведет к быстрому набуханию (отеку) клетки -- одному из ранних проявлений ишемического повреждения. Отек клетки обусловлен нарушением регуляции объема клетки плазматической мембраной. Баланс между содержимым клетки и окружающей ее средой обеспечивается энергетически зависимым натриевым насосом, который поддерживает концентрацию калия внутри клетки значительно более высокой, чем внеклеточная.
Наблюдается отделение рибосом от мембран гранулярной эндоплазматической сети и диссоциация полисом в моносомы. На поверхности клеток могут образовываться "волдыри", а клетки, имеющие на поверхности микроворсинки, их утрачивают (эпителий проксимальных канальцев почек). В цитоплазме и вне клеток появляются "миелиновые фигуры", образующиеся из цитоплазмы и мембран органелл. Митохондрии набухают, а эндоплазматическая сеть остается расширенной.
Необратимые изменения морфологически ассоциируются с выраженной вакуолизацией митохондрий, повреждением плазматических мембран и набуханием лизосом. Вслед за гибелью клетки ее компоненты прогрессивно разрушаются, и происходит выброс ферментов клетки во внеклеточное пространство. Умершие клетки образуют массы, состоящие из фосфолипидов в виде "миелиновых фигур", которые подвергаются фагоцитозу и разрушаются до жирных кислот.
Проникновение ферментов сквозь поврежденную клеточную мембрану, а затем в сыворотку крови позволяет клинически определять параметры смерти клетки. Например, сердечная мышца содержит трансаминазы, лактатдегидрогеназу и креатинкиназу. Повышение содержания этих ферментов в сыворотке крови является клиническим критерием инфаркта миокарда (смерти кардиомиоцитов). Таким образом, основными признаками необратимости повреждения клетки служат невосстановимые повреждения митохондрий, приводящие к потере АТФ, а также развитие глубоких повреждений плазматических мембран, в основе которых лежит ряд биохимических механизмов.
Во-первых, в некоторых ишемизированных тканях, например печени, необратимое ишемическое повреждение сопровождается заметным уменьшением содержания фосфолипидов в клеточной мембране, которое происходит под действием кальцийзависимых фосфолипаз.
Во-вторых, активация протеаз, обусловленная повышением концентрации кальция в цитозоле, ведет к повреждению цито-скелета, выполняющего роль якоря между плазматической мембраной и внутренним содержимым клетки. В результате во время набухания клетки происходит отслойка клеточной мембраны от цитоскелета, что делает мембрану более податливой к растяжению и разрыву.
В-третьих, при ишемии появляется небольшое количество высокотоксичных свободных радикалов кислорода. Итак, основными механизмами гибели клетки при гипоксии являются нарушение окислительного фосфорилирования, приводящее к недостаточности АТФ, повреждение мембран клетки, а важнейшим медиатором необратимых биохимических и морфологических изменений является кальций.
Повреждение клетки, вызванное свободными радикалами кислорода. Чаще всего такое повреждение возникает под воздействием химических веществ, лучистой энергии, кислорода и других газов, а также при старении клеток, разрушении опухолей макрофагами и в некоторых иных случаях. Свободные радикалы представляют собой молекулы кислорода, имеющие один непарный электрон на внешней орбите. В таком состоянии радикал исключительно активен и нестабилен и вступает в реакции с неорганическими и органическими соединениями -- белками, липидами и углеводами.
Для повреждения клетки наибольшее значение имеют три реакции, в которые вступают свободные радикалы.
Свободно-радикальное пероксидное окисление липидов (СПОЛ) мембран. Свободные радикалы в присутствии кислорода могут вызывать пероксидное окисление липидов плазматической мембраны и органелл. Липидно-радикальные взаимодействия приводят к образованию пероксидов, которые сами по себе являются активными соединениями, инициирующими последующее повреждение других жирных кислот; возникает цепь аутокаталитических реакций, обусловливающая обширное повреждение мембран, органелл и самих клеток. Окислительное превращение белков. Свободные радикалы вызывают перекрестное связывание таких лабильных аминокислот, как метионин, гистидин, цистин и лизин, а также фрагментацию полипептидных цепей. Окислительное превращение усиливает разрушение ключевых ферментов посредством нейтральных протеаз, содержащихся в цитозоле.
Повреждение ДНК. Свободные радикалы вступают в реакцию с тимином, входящим в состав ДНК, Такое повреждение ДНК ведет к гибели клетки или ее злокачественному превращению. Митохондриальная ДНК также повреждается. Свободные радикалы могут разрушаться спонтанно. Например, супероксидный анион-радикал является нестабильным соединением и спонтанно разрушается с образованием кислорода и пероксида водорода. Однако имеется несколько ферментных и неферментных систем, которые способствуют окончанию или инактивации свободно-радикальных реакций. Эндогенными или экзогенными антиоксидантами являются:
Витамин Е;
Сульфгидрил-содержащие соединения -- цистеин и глютатион;
Белки сыворотки -- альбумин, церулоплазмин и трансферрин.
Полагают, что трансферрин действует как антиоксидант, связывая свободное железо, которое, как известно, может играть роль катализатора образования свободных радикалов. Среди ферментов выделяют супероксиддисмутазу, способную превращать супероксидный анион-радикал в пероксид водорода. Каталаза, сосредоточенная в пероксисомах, разрушает пероксид водорода до кислорода и воды. При многих патологических процессах конечный результат действия свободных радикалов зависит от баланса между образованием свободных радикалов и их разрушением. Часть водорастворимых соединений может действовать непосредственно, связываясь с некоторыми молекулами или органеллами.
Например, при попадании в организм хлорида ртути ртуть связывает сульфгидрильные группы клеточной мембраны и других белков, вызывая повышение проницаемости клеточной мембраны и торможение АТФаза-зависимого транспорта. В подобных случаях наиболее выраженные изменения наблюдаются в клетках, которые используют, абсорбируют, выделяют или концентрируют эти химические соединения. При попадании в организм хлорида ртути в наибольшей степени страдают клетки желудочно-кишечного тракта и почек. Цианид непосредственно воздействует на ферменты митохондрий. Многие противоопухолевые химиотерапевтические препараты, в том числе антибиотики, также вызывают повреждение клеток посредством цитотоксического действия. Во-вторых, некоторые другие химические соединения, особенно жирорастворимые токсины, биологически неактивны и вначале превращаются в токсичные метаболиты, которые затем действуют на клетки-мишени. Хотя эти метаболиты могут вызывать повреждение мембран и клеток путем прямого ковалентного связывания с мембранными белками и липидами, наиболее важный механизм повреждения мембран включает образование реактивных свободных радикалов и последующее СПОЛ.
Клеточный патология старение организм
Похожие статьи
-
Механизмы повреждения клеток - Функциональная морфология клетки
Молекулярные механизмы повреждения клеток, приводящие к их смерти, очень сложны. Существуют четыре наиболее чувствительные внутриклеточные системы:...
-
Причины повреждения клеток - Функциональная морфология клетки
Различают следующие причины повреждения клеток. Гипоксия. Она является исключительно важной и распространенной причиной повреждения и смерти клеток....
-
В. МОРФОЛОГИЯ КЛЕТКИ - Основные положения учения о клетке
1) Общая (описательная) морфология клетки * Размеры: -- клеток эукариот -- от 5 --7 мкм (эритроциты млекопитающих) до нескольких сот микрометров и более...
-
Клетка - основная структурная и функциональная единица жизни, ограниченная полупроницаемой мембраной и способная к самовоспроизведению. В растительной...
-
Введение, Цитология - Функциональная морфология клетки
Смерть как биологическое понятие является выражением необратимого прекращения жизнедеятельности организма. С наступлением смерти человек превращается в...
-
Клетка - единая система сопряженных функциональных единиц - Клеточная теория
В начале нашего изложения в согласии с клеточной теорией мы обсуждали первый ее постулат: клетка - наименьшая единица живого. Однако мы знаем о сложности...
-
ВКЛЮЧЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ. ВАКУОЛЬ И КЛЕТОЧНЫЙ СОК - Самостоятельные работы по ботанике. 1 курс
Понятие о вакуоли, функции и возникновения вакуолей. Вакуоли отделены от цитоплазмы тонопластом. Жидкость, заполняющая вакуоль представляет собой...
-
Реализация функциональной активности фагоцитирующих клеток находится, в том числе, под контролем различных отделов нервной системы и регуляторных...
-
Строение бактериальной клетки - Изучение морфологии микроорганизмов
Для изучения строения бактериальной клетки наряду со световым микроскопом применяют электронно-микроскопические и микрохимические исследования,...
-
Межклеточные контакты. - Строение клетки. Биологические мембраны
Плазматическая мембрана принимает активное участие в межклеточных контактах. У многоклеточных организмов за счет межклеточных взаимодействий образуются...
-
Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку - Физиология микроорганизмов
Пассивный - облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая...
-
Классификации основных форм поведения - Поведение животных
Поведение животных бесконечно разнообразно по своим формам, проявлениям и механизмам. В настоящее время накоплен большой материал, который характеризует...
-
Основные свойства живых клеток - Цитологические исследования
Изучение живых клеток пролило свет на их жизненно важные функции. Было установлено, что последние можно разбить на четыре категории: подвижность,...
-
Мозжечок (cerebellum - дословно, малый мозг) - структура ромбовидного мозга. В онтогенезе он образуется из дорзальной стенки ромбовидного мозгового...
-
В многоклеточном организме все сложные проявления жизни возникают в результате координированной активности составляющих его клеток. Задача цитолога -...
-
Структура и функции клетки - Возрастная физиология
Органоиды - различные структуры живой клетки, которые отвечают за выполнение той или иной функции. Клеточные структуры: Цитоплазма. Обязательная часть...
-
Механизмы апоптоза - Радиационный апоптоз и некроз клеток облученного организма
Развитие и функционирование многоклеточных организмов подразумевает равновесие между синтезом и распадом молекул, их окислением и восстановлением,...
-
Клеточная оболочка (стенка). - Строение клетки. Биологические мембраны
У прокариотических клеток и у клеток растений. И у тех и у других снаружи клеток расположена плотная, часто многослойная структура - клеточная оболочка,...
-
Плазматическая мембрана., Функции плазмалеммы. - Строение клетки. Биологические мембраны
Плазматическая мембрана занимает особое положение, так как ограничивает клетку снаружи и непосредственно связана с внеклеточной средой. Она имеет толщину...
-
Вирус белок генетический фаг Основные проблемы и явления Бактериофаги являются паразитами представителей почти всех групп прокариотических организмов от...
-
Размеры бактериальной клетки обычно составляют от 1 до 15 мкм. Форма клеток очень разнообразна: палочковидные (бациллы), сферические (кокки),...
-
Функции серы в растительном организме - Роль основных соединений серы в жизни растении
Одна из основных функций серы в белках и полипептидах - участие SH-групп в образовании ковалентных и водородных связей, поддерживающих трехмерную...
-
Молекулярные механизмы регуляции клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Апоптоз - многоэтапный процесс. Первый этап - прием сигнала, предвестника гибели в виде информации, поступающей к клетке извне или возникающей в недрах...
-
Классификация простейших, Характеристика класса - Морфология и систематика простейших
Медицинское значение имеют простейшие относящиеся к классам: Саркодовые; Жгутиковые; Споровики; Инфузории. Характеристика класса Саркодовые:...
-
Механизмы действия гормонов на клетки - Гуморальная регуляция физиологических функций организма
Существуют 2 основных механизма действия гормонов на уровне клетки: реализация эффекта с наружной поверхности клеточной мембраны ("быстрые" эффекты) и...
-
Виды клеточной смерти - Биологические механизмы жизненного цикла клетки
Гибель (смерть) отдельных клеток или целых их групп постоянно встречается у многоклеточных организмов, также как гибель одноклеточных организмов. Причины...
-
Морфология глиальных клеток, Астроциты - Нейроглия и нервная деятельность
Астроциты Эти глиальные клетки имеют нейроэктодермальное происхождение и созревают из клеток-предшественников - глиобластов внутренних слоев нервной...
-
Г. ФИЗИОЛОГИЯ КЛЕТКИ - Основные положения учения о клетке
1. Общие проявления жизнедеятельности клетки А) Метаболизм. Метаболизм -- совокупность процессов обмена веществ и энергии внутри клетки и между клеткой и...
-
Болезнь легионеров -- группа инфекционных болезней, вызываемых Legionella Pneumophila, Характеризующихся поражением респираторного тракта, развитием...
-
Представители этого класса - самые примитивные простейшие. Форма их тела непостоянна. Передвигаются они с помощью ложноножек. Обитают в пресных водах, в...
-
В эпидемиологии развития инфекции имеют значение: 1. возраст 2. географическое положение 3. социально - экономический статус 4. профессия Инфицирование...
-
Определения и основные характеристики электромагнитного поля Среди электромагнитных полей вообще, порожденных электрическими зарядами и их движением,...
-
Б. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛЕТКИ - Основные положения учения о клетке
1) Методы исследования структурной организации клетки. Световая микроскопия. * Получение четких изображений мелких (недоступных человеческому глазу)...
-
Основной причиной развития ИБС является атеросклероз венечных артерий сердца. Факторы риска ИБС: Гиперхолестеринемия Гиподинамия Артериальная гипертензия...
-
Простейшие, обитающие в толстой кишке - Морфология и систематика простейших
Большинство простейших, обитающих в слизи, покрывающей эпителий крипт, являются комменсалами. Два вида простейших - дизентерийная амеба и балантидий -...
-
В большинстве других случаев клеточной пролиферации в период между митозами происходит рост клеток. Клетка увеличивается в объеме почти вдвое и затем...
-
Биопринтер -- биологическая вариация технологии reprap, устройство, способное из клеток создавать любой орган, нанося клетки слой за слоем, уже создано....
-
Ауксины - Клетка как осмотическая система. Электрон-транспортная цепь митохондрий. Фитогормоны роста
Ауксины -- это вещества индольной природы. Основным фитогормоном типа ауксина является B -индолилуксусная кислота (ИУК). Открытие ауксинов связано с...
-
Основные стадии в патогенезе СПИДа - Характеристика иммунной системы
1) инкубационный период или первичная латентная стадия (серонегативная) 2) стадия выраженной вирусной репродукции и первичного иммунного ответа...
-
Основные заболевания почек - Особенности функционирования почек человека
Нефрит - диффузное воспалительное заболевание почек с преимущественным поражением сосудов клубочкового аппарата (гломерулонефрит). Основные проявления -...
Основные формы повреждения клеток - Функциональная морфология клетки