Ацидотические механизмы повреждения клетки

Среди многих причин повреждения клетки закисление клеточной среды — одна из самых распространенных. Наиболее часто имеет место при ишемии тканей, когда клетки не получают необходимого количества питательных веществ и кислорода, в случае избыточного поступления в клетку ионов водорода при декомпенсированном газовом и негазовом ацидозе. Образование АТФ при недостатке кислорода осуществляется за счет гликолиза, эффективность которого низка; накапливаются недоокисленные продукты; начинают страдать митохондрии клетки. Возникает порочный круг.

Развившийся энергодефицит снижает активность мембранных АТФ-аз, нарушаются ионообменные процессы на мембранах, что приводит к нарастанию внутриклеточного ацидоза. Ингибируется активность лактатдегидрогеназы (ЛДГ), переводящей лактат в пировиноградную кислоту. При снижении рН до 5,0–4,5 резко активируются кислые лизосомальные гидролазы, которые начинают расщеплять жиры, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты.

Такая последовательность событий характерна для острой гипоксии клетки. Чаще же ишемия тканей, гипоксия клеток и сопутствующий им ацидоз развиваются постепенно, в течение длительного времени. В подобной ситуации включается ряд приспособительных механизмов: снижается сродство гемоглобина к кислороду, увеличивается масса митохондрии на единицу массы клетки, активируется гликолиз и др.

Эти механизмы могут позволить клетке сохранять определенную функциональную активность и в условиях дефицита кислорода.

Крайним вариантом развития ацидотического повреждения клетки является так называемая шоковая клетка. Для данной ситуации характерно полное прекращение поступления питательных веществ и кислорода к клетке. Нарушение кровотока прекращает действие Na⁺ — Н+ -обменного механизма на цитоплазматической мембране, что приводит к нарушению концентрации ионов Н⁺ в клетке. При этом уже через 20–30 мин повреждаются (набухают) митохондрии, эндоплазматический ретикулум, затем ядро, рибосомы и, наконец, лизосомы с выходом лизосомальных гидролаз. Столь быстрое течение событий объясняется не столько аноксией, к ней клетка достаточно устойчива, сколько отсутствием кровотока в тканях, в результате чего не удаляются из ткани продукты жизнедеятельности клеток, действующие на них губительно.

Нуклеидовые механизмы повреждения клетки связаны с первичным повреждением структуры ДНК, наследственного аппарата клеток, что приводит к генным мутациям, следует выделить и роль вирусов в механизмах повреждения ядерного аппарата клетки. В одних случаях вирус может вызвать острое повреждение клеток (грипп, красну­ха), в других — хроническое (вирус иммунодефицита человека, канцерогены).

Особое место занимает действие на нуклеиновый аппарат клетки ультрафиолетового (УФЛ) и ионизирующего излучения (рассмотрим далее отдельно).

Сущность протеинового механизма повреждения клетки заключается в первичных нарушениях структуры нуклеиновых кислот. С другой стороны, изменение внутриклеточного синтеза белка может быть связано и с повреждением рибосом, эндоплазматической сети, комплекса Гольджи. Например, при действии дифтерийного токсина, токсина бледной поганки на эти органоиды существенно нарушаются процессы трансляции.

Конформационные изменения белков наблюдаются при снижении рН в клетке, что ведет к денатурации белков за счет изменения вторичной и третичной структуры.

Вследствие нарушенного синтеза белка в клетке могут образоваться качественно измененные вещества — амилоид, липофусцин.

С другой стороны, торможение процессов распада белка может приводить к так называемой белковой дистрофии клеток.

В настоящее время можно с уверенностью утверждать, что большинство болезней человека начинаются с нарушения регуляции функции и обмена веществ в клетках. Наиболее изучены повреждения, связанные с нарушениями в системе вторичных клеточных посредников (Са++, цАМФ, цГМФ, диацилглицерин, инозитолтрифосфат), изменением их концентрации или соотношения.

Так, в механизмах развития атеросклероза определенную роль отводят длительным стрессорным воздействиям на организм, при которых в крови увеличивается содержание адреналина и норадреналина, действие которых на клетки сосудов ведет к повышению концентрации цАМФ и диацилглицерина. Это, в свою очередь, приводит к изменению мембран эндотелиоцитов, приобретающих тромбогенные свойства, на них фиксируются тромбоциты, подлежащие мышечные клетки начинают интенсивно делиться, что имеет значение в формировании атеросклеротической бляшки.