Нарушения барьерной функции цитоплазматической мембраны

Уменьшение электрического сопротивления (импеданса) ткани. Методом оценки состояния как плазматической, так и внутриклеточных мембран может служить измерение электрического сопротивления - импеданса ткани, который включает в себя омическую и емкостную составляющие, поскольку каждая клетка представляет собой как бы систему конденсаторов (биологические мембраны) и резисторов (биологические мембраны, межклеточная жидкость и цитоплазма). При повреждении или старении клеток регистрируется уменьшение емкостного сопротивления тканей, связанное в основном с нарушением состояния мембран клеток. При набухании, или стрикции, клеток изменяется омическая (высокочастотная) составляющая импеданса.

Окраска цитоплазмы различными красителями. Увеличение проницаемости плазматической и внутриклеточных мембран приводит к возрастанию количества красителя, вошедшего в клетку и связавшегося с компонентами цитоплазмы. Следовательно, окрашивание клетки красителями усиливается при ее повреждении. На этом основаны многие гистохимические методы определения жизнеспособности клеток (с помощью нейтрального синего, эозина и др.).

Снижение мембранного потенциала покоя. Уменьшение поляризации мембраны при действии повреждающих факторов происходит как в результате неспецифического увеличения ионной проницаемости, так и при уменьшении градиентов концентрации ионов вследствие выключения ионных насосов (при прямом повреждении Na+/K+- АТФазы, так и при снижении уровня АТФ вследствие нарушения биоэнергетических процессов в митохондриях). Снижение мембранного потенциала наблюдается также при холодовом, радиационном, аллергическом, токсическом и других повреждениях клеток и субклеточных структур.

Нарушение ионного баланса. Повреждение клетки сопровождается снижением содержания в ней АТФ, угнетением Na⁺/К⁺-АТФазы, падением электрического потенциала на плазматической мембране, повышением содержания внутриклеточного Ca²+ и выходом калия из клеток. Понижение содержания К⁺ в клетке может происходить также под влиянием больших доз минералокортикоидных гормонов, при действии некоторых лекарственных веществ, например сердечных гликозидов. В свою очередь, увеличение концентрации калия во внеклеточной среде приводит к снижению мембранного потенциала соседних неповрежденных клеток, что в случае электровозбудимых тканей может вызвать генерацию потенциалов действия. Так, увеличение концентрации калия в очаге инфаркта миокарда может стать одной из причин возникновения фибрилляции сердца.

При повреждении клетки нарушается работа митохондрий: снижается мембранный потенциал внутренней митохондриальной мембраны, прекращается ОФ. Как следствие снижения мембранного потенциала уменьшается поглощение митохондриями ионов кальция.

Увеличении концентрации кальция приводит к активации большого числа кальцийзависимых ферментов (протеинкиназ, фосфатаз, фосфолипаз, фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов и др.), нарушениям цитоскелета, образованию нерастворимых включений кальция в матриксе митохондрий, повреждению внутриклеточных мембран и общей дезорганизации метаболизма.

Выход метаболитов. Увеличение проницаемости мембраны клеток и ухудшение работы ионных насосов приводит к выходу компонентов цитоплазмы в окружающую среду. Вышедшие из клеток вещества весьма не безразличны для других клеток, тканей и органов. Так, среди веществ, выходящих из клеток, поврежденных в результате ишемии (нарушения кровотока) или ожога, имеются полипептиды, обладающие способностью вызвать остановку сердца (ишемический, ожоговый токсины).

Увеличение объема (набухание) клеток. Увеличение объема клеток — один из наиболее ранних признаков ее повреждения, который проявляется, например, при недостатке кислорода в ткани — тканевой гипоксии.

Первым результатом набухания клеток оказывается сдавливание кровеносных сосудов и затруднение кровообращения. Так, при ишемии происходит набухание клеток, и последующее общее возобновление кровообращения не сразу и не всегда приводит к восстановлению жизнедеятельности ткани, потому как кровь не проникает в мелкие кровеносные сосуды, сдавленные набухшими клетками. То же происходит при трансплантации органов.

6. Контрольные вопросы по теме:

1. Каковы уровни повреждения клетки?

2. Охарактеризуйте понятие о самоповреждении клеток.

3. Какова роль свободных радикалов в развитии патологических процессов?

4. Дайте характеристику пероксисомных заболеваний.

5. Каковы патологические формы митохондрий?

6. Дайте характеристику понятий «субституция» и «реституция».

7. Какова биологическая роль апоптоза?

8. Укажите роль генов bсl и p53 в процессах апоптоза.

9. Каковы отличия апоптоза от некроза?

10. В чем заключаются пути повышения устойчивости клеток к действию патогенных факторов?

11. Назовите механизмы компенсации при повреждении.

7. Задания для самоподготовки и УИРС:

1. Апоптоз.

2. Пероксисомные болезни, основные методы диагностики.

3. Диагностические основы оценки состояния клеток при повреждении.

 

8. Литература

Основная:

1. Адо, А.Д. Патологическая физиология / А.Д. Адо. – Томск: Изд-во Томского университета, 1994. – С. 50–73.

2. Адо, А.Д. Патологическая физиология: учебник для мед. вузов / А.Д. Адо, М.А. Адо, В.И. Пыцкий, Г.В. Порядин, Ю.А. Владимиров; Под общ. ред. А.Д. Адо – М.: Триада-х, 2002.

3. Висмонт, Ф.И. Общая патофизиология: учебное пособие / Ф.И. Висмонт, Е.В. Леонова, А.В. Чантурия. — Мн.: Вышэйшая школа, 2011. —170–280 с.

4. Зайко, Н.Н. Патологическая физиология: учебник для студентов мед. вузов / Н.Н. Зайко, Ю.В. Быць, А.В. Атаман и др.; под ред. Н.Н. Зайко и Ю.В. Быця. – 3-е изд. – М.: МЕДпресс-информ, 2002. – С. 138–147.

5. Литвицкий, П.Ф. Патофизиология: учебник: в 2 т. / П.Ф. Литвицкий. – М.: ГЭОТАР – МЕД, 2002. – Т. 1. – С. 89–140.

6. Литвицкий, П.Ф. Патофизиология: учебник / П.Ф. Литвицкий. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С. 43–60.

7. Патофизиология: учеб.: в 2 т. / под ред. В. В. Новицкого, Е. Д. Гольдберга, О. И. Уразовой. — 4-е изд., перераб. и доп. — ГОЭТАР-Медиа, 2012. — Т. 1. — С. 137–196.

 

Дополнительная:

1. Вирхов Р. Патология, основанная на теории ячеек (целлюлярная патология) в применении к микроскопической анатомии нормальных и ненормальных тканей. – М., 1859. – 472 с.

2. Владимирская, Е.Б. Механизмы апоптотической смерти клеток / Е.Б. Владимирская // Гематология и трансфузиология. – 2002. – Т. 47, №2. – C. 35–40.

3. Войнов, В.А. Атлас по патофизиологии: учебное пособие / В.А. Войнов. – Москва: МИА, 2004. – 218 с.

4. Новиков, В.С. Программированная клеточная гибель / под ред. проф. В. С. Новикова. — СПб.: Наука, 1996. – 276с.

5. Попутников, Д.М. Повреждение клетки (патофизиологические аспекты): учеб.-метод. пособие / Д.М. Попутников, Ф.И. Висмонт. – Минск: БГМУ, 2013. – 48 с.

6. Струков, А.И. Общая патология человека: пособие для врачей / А.И. Струков. – М.: Медицина, 1990. – 476 с.

7. Тропашко, И.Б. Повреждение клетки: методические рекомендации / И.Б. Тропашко. – Гомель: ГГМУ, 2005. – 32 с.

8. Угольник, Т.С. Тестовые задания по патологической физиологии. Общая патофизиология: учеб.-метод. пособие для студентов 3 курса всех факультетов в трех частях / Т.С. Угольник, И.В. Вуевская, Я.А. Чуйко. — Гомель: учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2012. — Ч. 1. — 148 с.

9. Угольник, Т.С. Ситуационные задачи по патологической физиологии для самостоятельной работы студентов: учеб.-метод. пособие для студентов 3 курса всех факультетов / Т.С. Угольник, Я.А. Чуйко. — Гомель: учреждение образования «Гомельский государственный медицинский университет», 2012. — Ч. 2. — 76 с.