Расстройства энергетики и альтерация мембран
Любое повреждение клетки начинается или сопровождается расстройствами её энергетического обеспечения. Главная проблема заключается в снижении интенсивности и эффективности ресинтеза АТФ. Однако энергодефицит возникает не только из-за нехватки молекул: параллельно развивается расстройство механизмов транспорта энергии АТФ к органеллам и прямое нарушение использования энергии АТФ внутриклеточными структурами.
Одновременно с энергетическим голоданием разворачивается масштабная альтерация мембран и ферментов. Триггером часто выступает чрезмерное образование активных форм кислорода. Это неизбежно влечет за собой интенсификацию свободнорадикальных реакций и запуск свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ). Внутри клетки происходит значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных и свободных), которые начинают разрушать собственные структуры. В липидную фазу мембран внедряются амфифильные соединения, реализуя свое губительное детергентное действие. Восстановление становится невозможным, так как наблюдается торможение механизмов ресинтеза поврежденных компонентов мембран и их синтеза de novo. Макромолекулы белка, липопротеинов и фосфолипидов подвергаются нарушению конформации. В конечном итоге происходит перерастяжение и физический разрыв мембран набухших клеток и их органелл.
Дисбаланс ионов, воды и электрофизиологии
Структурные разрушения тесно связаны с дисбалансом ионов и воды в поврежденной клетке. В норме клетка поддерживает строгий градиент, но при патологии возникает изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле и грубое нарушение трансмембранного соотношения ионов. Осмотический дисбаланс приводит к тому, что развивается либо гипергидратация (набухание), либо гипогидратация (сморщивание) клеток. Естественным следствием ионных сдвигов становится нарушение электрогенеза.
Изменение электрофизиологических свойств поврежденной клетки проявляется в первую очередь снижением амплитуды потенциала покоя и потенциала действия. Клетка теряет способность генерировать нормальные электрические импульсы: регистрируется нарушение скорости развития потенциалов покоя и действия, а также патологическое изменение их длительности.
Нарушения в геноме и сбои клеточной регуляции
Глубокие повреждения неизбежно затрагивают информационный аппарат, вызывая нарушения в геноме и механизмах экспрессии генов. Основой генетических сбоев становятся мутации генов. Характерным патогенетическим звеном является дерепрессия патогенных генов (например, онкогенов) на фоне одновременной репрессии жизненно важных генов. Кроме того, возможно внедрение в геном чужеродной ДНК (например, вирусной). Ломается весь конвейер синтеза белка: возникают дефекты транскрипции, процессинга, трансляции и посттрансляционных механизмов. Нарушаются процессы репликации и репарации нуклеиновых кислот, что ведет к нарушению клеточного деления — митоза и мейоза.
На финальном этапе клетка полностью теряет связь с организмом из-за расстройства регуляции. На поверхности мембран происходит нарушение рецепции регулирующих молекул. Внутри цитоплазмы развивается расстройство образования внутриклеточных вторичных и третичных мессенджеров. Все эти факторы суммируются, вызывая тотальные нарушения регуляции метаболических процессов в клетке.
Для быстрого запоминания основных механизмов используйте аббревиатуру ЭМИГР: Энергия (дефицит АТФ), Мембраны (СПОЛ и гидролазы), Ионы (дисбаланс и вода), Геном (мутации и экспрессия), Регуляция (рецепторы и мессенджеры).
Вопросы с занятий и экзамена
Как изменяется работа ферментов при повреждении клетки?
Происходит значительная активация гидролаз (лизосомальных, мембраносвязанных и свободных), что способствует неконтролируемому разрушению внутриклеточных структур.
В чем заключается детергентное действие на мембраны?
Амфифильные соединения внедряются в липидную фазу клеточных мембран, нарушая их нормальную конформацию, физико-химические свойства и целостность.
Что происходит с генетическим аппаратом поврежденной клетки?
Наблюдаются мутации, дефекты репарации, дерепрессия патогенных генов (например, онкогенов), репрессия жизненно важных генов и возможное внедрение вирусной ДНК.
Как повреждение влияет на потенциал покоя и действия?
Снижается их амплитуда, нарушается скорость развития, а также патологически изменяется общая длительность этих потенциалов.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ)
- Роль вторичных и третичных мессенджеров в регуляции метаболизма
- Патогенез клеточной гипергидратации и гипогидратации
- Дефекты транскрипции, трансляции и посттрансляционных механизмов
- Влияние онкогенов и вирусной ДНК на клеточный цикл (митоз и мейоз)
Разберите тему целиком в курсе «Патофизиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Общие механизмы повреждения клетки» и ещё 4 913 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 133 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Глава 4. Повреждение клетки как основа развития различных форм патологии человека»
Бесплатные видеоуроки: патофизиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.