Роль клеточных повреждений в развитии патологии и их причины

Под повреждением клетки понимают такие изменения ее структуры, метаболизма, физико-химических свойств и функций, которые ведут к нарушению жизнедеятельности.

В учении о повреждении клетки условно выделяют три раздела:

1. Патология клетки в целом.

2. Патология отдельных субклеточных структур и компонентов.

3. Патология межклеточного взаимодействия и кооперации.

При возникновении повреждений в организме формируются общие и местные реакции. К числу общих реакций организма относятся: стресс, шок, кома, боль, лихорадка, активация протеолитических систем. Местные повреждения связаны с повреждением клетки и ее структуры.

Первая научная теория о роли клеточных нарушений в патологии организма была сформулирована немецким патологом Рудольфом Вирховым, который главным в любой болезни человека считал повреждение клеток соответствующих органов.

Действительно, клетка является элементарной частицей живых систем любого уровня, но и сама представляет собой саморегулирующую систему. Вот почему повреждение клетки или группы клеток, нарушая естественно их интеграцию и кооперацию в органе и организме, является материальной основой развивающейся патологии.

Клеточные повреждения по сути являются, базой любого заболевания. Мы рассматриваем болезнь, как страдание целостного организма, поскольку с закономерной неизбежностью в патологию вовлекается весь организм, как единое целое.

Причины повреждения клетки

Повреждение клетки может быть результатом воздействия на нее множества агентов. Эти агенты подразделяют на различные группы в зависимости от их природы и происхождения.

Виды причин повреждения клетки по их природе.

Физические факторы.

К наиболее частым причинам повреждения клетки физической природы относятся следующие:

ь механические воздействия: удары, растяжения (например, при растяжении мышечной ткани или органов), сдавление (в частности, опухолью, гематомой, рубцом, эксудатом), гравитационные перегрузки и др.;

ь колебания температуры. Повышение температуры среды, в которой находится клетка, до 45-50^оС и более может привести к денатурации белка, нуклеиновых кислот, декомпозиции липопротеидных комплексов, повышению проницаемости клеточных мембран и другим изменениям. Значительное снижение температуры может обусловить существенное замедление или необратимое прекращение метаболических процессов в клетке, кристаллизацию внутриклеточной жидкости и разрыв мембран;

ь изменения осмотического давления в клетке, например, вследствие накопления в ней продуктов неполного окисления органических субстратов или избытка ионов. Последнее, как правило, сопровождается током жидкости в клетку по градиенту осмотического давления, набухания ее и растяжением (вплоть до разрыва) плазмолеммы и мембран органелл. Напротив, снижение внутриклеточного осмотического давления или повышения его во внеклеточной среде приведет к потере клеточной жидкости, ее сморщиванию (пикнозу) и нередко к гибели;

ь воздействие ионизирующей радиации, обусловливающей образование свободных радикалов и активацию перекисных липопероксидных процессов, продукты которых повреждают мембраны и денатурируют ферменты клеток.

Патогенное действие на клетку могут также оказывать электромагнитные и другие физические факторы.

Химические факторы. К числу факторов повреждения клетки химической природы относятся разнообразные вещества: органические и неорганические кислоты, щелочи, соли тяжелых металлов, продукты нарушенного метаболизма.

Так, цианиды подавляют активность цитохромоксидазы. Этанол и его метаболиты ингибируют многие ферменты клетки. Вещества, содержащие соли мышьяка, угнетают пируватоксидазу. Неправильное применение лекарственных средств также может привести к повреждению клеток. Например, передозировка строфантина обуславливает значительное подавление активности К⁺, Na⁺-АТФазы сарколеммы клеток миокарда, что ведет к дисбалансу интрацеллюлярного содержания ионов и жидкости. Передозировка инсулина может вызвать быстрое использование глюкозы, истощение ее запаса в виде гликогена и нарушение энергетического обеспечения клетки.

Важно, что повреждение клетки может быть обусловлено как избытком, так и недостатком одного и того же агента. Например, избыточное содержание кислорода в тканях активирует процесс свободнорадикаьного перекисного окисления липидов (СПОЛ), продукты которого повреждают ферменты и мембраны клеток. С другой стороны, снижение содержания кислорода обусловливает нарушение окислительных процессов, понижение образование АТФ и, как следствие, расстройство функций клетки.

Биологические факторы.

К этой группе причин повреждения клетки относится большое число факторов. Наибольшее значение среди них имеют инфекционные агенты: бактерии,вирусы, прионы, риккетсии, хламидии, микоплазмы, грибы, простейшие, гельминты. Продукты их жизнедеятельности или деградации сопровождаются структурно-функциональными нарушениями клеток.

Повреждение клетки нередко обусловливается факторами иммунных и аллергических процессов. Они могут быть вызваны, в частности, сходством антигенов, например, микроорганизмов и клеток организма. Так, некоторые разновидности гемолитического стрептокока и белки базальной мембраны клубочков почек имеют близкий антигенны состав. Попадая в организм, они вызывают образование антител, повреждающих как стрептококки, так и нефроны. Эндо- и экзотоксины, а также структурные компоненты бактерий, вирусов и паразитов могут изменить антигенный состав клеток, что приводит к выработке антител или иммунных Т-лимфоцитов, повреждающих собственные клетки, в результате чего может развиться аутоиммунный патологический процесс. Повреждение может быть также результатом образования антител или Т-лимфоцитов, действующих против неизмененных клеток организма вследствие мутаций в геноме В- или Т-лимфоцитов иммунной системы.

Важную роль в поддержании метаболических процессов в клетке играют физиологически активные вещества, а также факторы, поступающие из окончаний нейронов, в частности ферменты, белки, липиды, адениннуклеотиды, микроэлементы и др. Их дефицит или избыток может стать причиной расстройств обмена веществ в клетках, нарушения их жизнедеятельности и развития различных патологических состояний.

Повреждение клеток нередко бывает обусловлено значительно повышенной функцией органов и тканей. Например, при длительной чрезмерной физической нагрузке возможно развитие сердечной недостаточности в результате нарушения жизнедеятельности кардиомиоцитов.