Начало >> Статьи >> Архивы >> Основы патологической физиологии

Функции органелл в поврежденной клетке - Основы патологической физиологии

Оглавление
Основы патологической физиологии
Основы учения о здоровье, предболезни и болезни
Внутренние причинные факторы
Роль условий в происхождении болезни
Патогенез
Общие механизмы патологических процессов
Формирование симптоматики болезни
Методы патологической физиологии
Барьерные механизмы
Гематоэпителиальные барьеры
Гематолимфатический барьер
Гистогематические барьеры
Циркуляторно-органные барьеры
Параиммунитет
Неспецифическая клеточная защита
Специфическая иммунная защита
Метаболизм антигенов
Антитела
Регуляция антителообразования
Реакции антиген-антитело
Иммунодефициты
Специфическая клеточная защита
Типовые клеточные патологические процессы
Типовые нарушения клеточной защиты
Повреждение клетки
Патохимические проявления повреждения клетки
Повреждение цитоплазматической мембраны
Нарушение трансмембранного транспорта
Нарушение рецепторной функции мембран
Функции органелл в поврежденной клетке
Цитозоль поврежденной клетки
Ядро поврежденной клетки, типовые нарушения
Патологические процессы при общих нарушениях обмена веществ
Типовые нарушения механизма компенсации недостаточности тканевого дыхания
Виды гипоксии
Патофизиологическое обоснование методов повышения устойчивости к гипоксии
Патология углеводного обмена
Дефекты энергетического использования углеводов
Нарушение утилизации моносахаридов
Врожденные нарушения утилизации моносахаридов
Мукополисахаридозы
Типы недостаточности инсулина
Патология жирового обмена
Внутриклеточное метаболизирование транспортных форм липопротеидов
Гиперлипопротеидемии
Ожирение
Патология белкового обмена
Белково-энергетическая недостаточность
Частичное голодание
Недостаточность растепления и всасывания белков в кишечнике
Типовые нарушения синтеза сывороточных белков
Диспротеинемии
Типовые нарушения внутриклеточного обмена белков
Пуриновый обмен
Патология обмена витаминов
Патология обмена витамина C
Патология обмена витамина A
Патология обмена коферментной группа витаминов
Патология обмена гормоноподобной группы витаминов
Патология обмена незаменимых микроэлементов
Марганец, медь
Магний
Молибден, селен, хром, фтор
Типовые нарушения водно-электролитного обмена
Нарушения объемного гомеостаза
Нарушения внеклеточного осмотического гомеостаза
Нарушения внутриклеточного осмотического гомеостаза
Местные нарушения объемного и осмотического гомеостаза
Типовые нарушения обмена кальция
Типовые нарушения обмена фосфора
Типовые нарушения кислотно-основного состояния
Дисфункция буферных систем - нарушения кислотно-основного состояния
Неспецифическое острое воспаление
Соединительная ткань в процессе воспаления
Противовоспалительная защита
Медиаторы воспаления
Системные проявления острого воспаления
Динамика местного острого воспаления
Хроническое воспаление
Лихорадка
Типовые нарушения регенерации
Неспецифическая над клеточная регуляция клеточной регенерации
Специфические регуляторы клеточной регенерации
Малигнизации клеток
Химический канцерогенез
Физический канцерогенез
Вирусный канцерогенез
Особенности малигнизированных клеток
Самозащита малигнизированных клеток
Противоопухолевая защита организма
Опухолевая болезнь
Боль
Рецепторы болевой чувствительности
Проводящие пути боли
Антиноцицептивная система
Специфическая рецепция опиоидных пептидов
Механизмы действия опиоидных пептидов в ЦНС
Опосредованное действие опиоидных пептидов
Острая боль
Хроническая боль
Стресс
Острый физиологический стресс
Хронический физиологический стресс
Патологический стресс
Типовые нарушения иммунитета
Атопия
Тестирование гиперчувствительности немедленного типа, иммунная аутоагрессия
Болезни иммунных комплексов
Гиперчувствительность замедленного типа
Трансплантационная иммунопатология
Инфекционный процесс
Радиационное повреждение
Повреждающее действие высоких и низких температур
Температурный анализатор
Эфферентные звенья терморегуляции
Типовые нарушения теплового баланса в организме
Ожоговая болезнь
Система крови
Энзимопатические гемолитические анемии
Органические повреждения клеток эритроидного ряда
Экстракорпускулярные гемолитические анемии
Кровопотеря
Возрастные и функциональные изменения эритропоэза
Белая кровь
Нейтрофилы
Эозинофилы
Базофилы
Пул агранулоцитов
Пул лимфоидных клеток
Пул тромбоцитов
Лейкозы
Гемостаз
Противосвертывающая система крови
Фибринолитическая система крови
Нарушения гемостаза
Сердечно-сосудистая система
Нарушения автоматизма сердца
Номотопные аритмии
Гетеротопные аритмии
Сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам неповрежденного сердца - сердечная недостаточность
Адаптация к нагрузкам поврежденного сердца - сердечная недостаточность
Миокардит
Тампонада сердца
Венечное кровообращение
Механизмы повреждения венечных сосудов
Постинфарктные осложнения
Механизмы повреждения сосудистой системы
Механизмы быстрой регуляции артериального давления
Механизмы долгосрочной регуляции артериального давления
Система микроциркуляции
Комбинированные повреждения артериальных сосудов
Алиментарные факторы в патогенезе артериальной гипертензии
Атеросклероз
Нарушения регуляции обмена липопротеидов - атеросклероз
Патология лимфатической системы
Патология венозной системы
Дыхательная система
Нарушения нервной регуляции внешнего дыхания
Дыхательная недостаточность
Бронхиальная астма
Асфиксический синдром
Рестриктивная недостаточность дыхания
Отек легких
Патология плевры
Пищеварение в ротовой полости
Механизмы повреждений слизистой оболочки полости рта
Слюнные железы
Регуляция секреции слюнных желез
Нарушения деятельности слюнных желез
Жевание
Глотание
Пищеварительный транспортный конвейер
Нейроэндокринная регуляция моторной и секреторной функции желудка
Механизмы нарушения пищеварения в желудке
Гастрит
Механизмы язвообразования в желудке
Оперированный желудок
Пищеварение в кишечнике
Иммунная система тонкой кишки
Моторика тонкой кишки
Механизмы нарушения функций тонкой кишки
Острый перитонит
Пищеварение в толстой кишке
Типовые нарушения функции толстой кишки
Поджелудочная железа
Типовые нарушения внешнесекреторной функции поджелудочной железы
Панкреатит
Печень
Защита гепатоцитов
Типовые нарушения функций гепатоцитов
Гепатит
Печеночная недостаточность
Генетические дефекты функций печени, регенерация
Желтуха
Желчевыводящие пути
Структура и функции почек
Типовые повреждения нефрона
Типовые нарушения функций почек
Почечная недостаточность
Мочевыводящие пути
Костная ткань скелета
Регуляция активности остеогенных клеток
Типовые нарушения опорно-двигательного аппарата
Компенсационная перестройка кости
Искусственная активация репаративного остеогенеза
Остеопатии
Артропатии
Типовые нарушения суставов
Артрит
Скелетные мышцы
Адаптация скелетных мышц к режиму работы
Типовые нарушения скелетных мышц
Нарушения нервно-мышечной передачи возбуждения и нейротрофических влияний
Общая характеристика гормонов
Типовые нарушения функций эндокринных клеток
Гипофиз
Эпифиз
Паращитовидные железы
Корковое вещество надпочечников
Щитовидная железа
Женская репродуктивная система
Гормональная дисфункция у женщин
Мужская репродуктивная система
Типовые нарушения функций яичек и придатков
Дисфункция гипоталамо-гипофизарно-гонадной системы у мужчин
Типовые нарушения функций предстательной железы
Врожденная дисфункция гормональной регуляции репродуктивной функции у мужчин

ФУНКЦИИ ОРГАНЕЛЛ В ПОВРЕЖДЕННОЙ КЛЕТКЕ

Митохондрии

Митохондрии — специализированные органеллы клетки круглой или овальной формы. Величина митохондрий часто определяется состоянием энергетического обмена клетки. Наиболее важная роль митохондрий — окислительное фосфорилирование, которое снабжает АТФ большинство эндотермических реакций.
Функционирование митохондрий обеспечивается системами переносчиков. РО4 и АДФ/АТФ-переносчики присутствуют во всех митохондриях, поставляют АТФ в цитозоль и тем самым играют основную роль в симбиозе митохондрий и цитозоля. В митохондриях почти все виды гормонов усиливают процессы транскрипции и трансляции.
Нарушения активности митохондрий возникают при вегетативной дистонии, гормональной дисфункции, при изменениях состава фосфолипидного компонента мембраны (гипоксия и особенно аноксия, отравление животными, растительными и бактериальными ядами, резкие колебания температуры, активация свободнорадикальных процессов).
Вегетативная дистония, гормональные дисфункции сочетаются обычно с избыточным и недостаточным содержанием в тканях катехоламинов, тироксина. Избыток этих веществ активирует бета-окисление жирных кислот, цикл Кребса, захват энергетических субстратов. В этих условиях увеличивается масса митохондрий, открываются анионные каналы в митохондриальных мембранах, ингибированных в норме Н+ и Mg2+, в результате чего рассеивается избыточная энергия, а транспортным системам обеспечивается поддержание оптимального объема митохондрий.
Дефицит в тканях катехоламинов, ацетил- холина, тироксина сопровождается угнетением бета-окисления жирных кислот, цикла Кребса, уменьшением захвата энергетических субстратов, снижением массы митохондрий.
Нарушение состава фосфолипидного компонента мембран клетки (гипоксия, отравления, резкие колебания температуры, активация свободнорадикальных процессов) приводит к угнетению биологического окисления — нарушению бета-окисления жирных кислот, реакций цикла Кребса на матриксе, разобщению окислительного фосфорилирования с дыханием, снижению коэффициента использования питательных субстратов (в норме до 40 %), торможению окислительного дезаминирования аминокислот. Ингибирование окислительно-восстановительных процессов в свою очередь угнетает синтез аминокислот, жиров, фосфолипидов, нуклеотидов, вызывает вторичное торможение образования динуклеотидов или полимерных нуклеиновых кислот в ядре клетки, дефицит образования биологически активных соединений и частично НАД. В результате нарушений функции митохондриального генома прекращаются рост и деление митохондрий. При возникновении дефицита источников энергии или несбалансированного расхода уменьшается объем митохондрий, а кристы увеличиваются в размерах. Нарушение функции митохондрий резко изменяет электрогенез, так как ослабляется процесс накопления Н на внутренней и ОН- на внешней поверхности митохондриальной мембраны, а это снижает разность потенциалов, что блокирует первичную форму накопления энергии в клетке. Утрата трансмембранной разности потенциалов в поврежденных митохондриях ведет к значительному нарушению регуляции ионного состава цитоплазмы за счет ограничения обратной, зависимой от АТФ секвестрации Са2 в митохондриях в виде комплексов с фосфатами. В то же время нарушение активного переноса на внутреннюю поверхность (кристы) катионов (Са2+ и других) создает избыток свободных ионов в цитоплазме. При возрастании концентрации свободного кальция возникнет чрезмерная активация Са2+-зависимой фосфолипазы митохондрий, что ведет к развитию процесса тотального повреждения мембран клетки. При избытке внутриклеточного Na+ возникают гиперосмия цитоплазмы и отек клетки.

Лизосомы

Лизосомы — специализированные органеллы почти всех видов клеток, принимающие непосредственное участие в регуляции внутриклеточного белкового метаболизма и снабжении клеток пластическим материалом при ресинтезе. Лизосомы участвуют в процессах гетеро- и аутофагии, экзо- и эндоцитоза, во внутриклеточной регенерации, карциногенезе. В лизосомах происходят внутриклеточное переваривание чужеродных белков и расщепление большинства чужеродных небелковых веществ (ксенобиотиков), особенно в клетках РЭС. Для эффективного действия гидролаз в лизосомах требуется низкая величина pH. В клетках проксимальных канальцев почек лизосомы участвуют в катаболизме белков. Повреждения лизосом связаны с нарушениями нервно-гуморальной регуляции клеточной деятельности, врожденными и приобретенными дефектами метаболизма.
Повышение уровня катехоламинов и глюкокортикоидов в тканях (стресс) ведет к активации лизосом и стимуляции их образования, модификации мембран всех лизосом в клетке, усилению непосредственного участия в регуляции процессов метаболизма, мобилизации энергетических и пластических материалов. Это облегчает формирование фаголизосом, значительно усиливает переваривание в них чужеродных веществ в результате активации протонного насоса мембран лизосом, быстрого закисления среды до pH 4—5 и создания оптимальных условий для действия лизосомных гидролаз. Увеличение активности лизосомных ферментов способствует быстрому расщеплению в фаголизосомах большинства ксенобиотиков.
Врожденная недостаточность отдельных ферментов — лизосомальных гидролаз (в норме более 60 белков-ферментов, из которых 80 % находится в свободном состоянии в матриксе, а 20 % связано с мембраной) ведет к нарушению непосредственного участия лизосом в расщеплении высокомолекулярных соединений и в регуляции отдельных звеньев метаболизма белков, жиров и углеводов. Развиваются недостаточность снабжения клетки пластическими материалами при ресинтезе и накапливаются не используемые в обменных процессах субстраты, что индуцирует возникновение «болезней накопления» (гликогенозы, гликоцереброзидозы, сфингомиелинозы, ганглиозидозы, мукополисахаридозы и др.) при сохранении функции внутриклеточных катепсинов — протеиназ (по субстратной специфичности типы А, В, С, D и Е), гидролизирующих белки в слабокислой среде.
Приобретенные изменения участия лизосом в клеточном метаболизме возникают при полном и частичном голодании, повреждениях клеток, нарушениях клеточного размножения.
Острая недостаточность поступления в клетку питательных субстратов (полное голодание) сопровождается резкой активацией лизосом, усилением их прямого влияния на метаболизм клетки, стимуляцией расщепления клеточных ресурсов и перераспределением компонентов для обеспечения энергетических и пластических процессов (за счет расщепления белков скелетных мышц и других органов). Хроническая недостаточность поступления в клетку питательных субстратов (неполное голодание) угнетает образование лизосом, снижает их количество в клетке, что ведет к уменьшению прямого влияния лизосом на регуляцию процессов метаболизма белков, жиров, углеводов. Такие нарушения вызывают недостаточность мобилизации энергетических и пластических материалов при возрастании нагрузки на клетку, затрудняют формирование фаголизосом, ослабляют переваривание чужеродных веществ в клетке и облегчают развитие дистрофического процесса.
Активация лизосом без формирования фаголизосом возникает при альтерации клеток (гранулоцитов, макрофагов, остеокластов и хондрокластов) при гипоксии, иммунных реакциях. Из альтерированных клеток лизосомальные ферменты экзоцитируются и воздействуют на окружающие клетки преимущественно соединительной ткани, что способствует возникновению болезней соединительной ткани (подагра, силикоз, ревматоидный артрит, полихондроидит и др.).
Нарушение регуляции клеточного размножения ведет к недостаточности транслокации лизосом в перинуклеарное пространство и ассоциации лизосомальных ферментов с компонентами ядра. В этих условиях выпадают стадии усиления белкового синтеза и стимуляции пролиферативных процессов.

Эндоплазматическая сеть

Эндоплазматическая сеть (ЭС) клетки содержит больше белков (на 60—70 %), но меньше фосфолипидов (на 30—40 %), чем цитоплазматическая мембрана. Многие из белков ЭС обладают энзиматической активностью. ЭС подразделяют на два типа — гладкую и шероховатую.
В неповрежденных клетках гладкая сеть содержит системы электронного транспорта и метаболизирует малые молекулы, выполняет роль клеточного детоксикационного механизма, участвует в липидном и стероидном синтезе. Гладкая сеть характеризуется наличием энзимных систем, участвующих в ключевых звеньях обмена веществ. Глюкозо-6-фосфата- за в высокой концентрации сосредоточена в гепатоцитах и меньше в других типах клеток. Этот фермент включен в механизм регуляции содержания глюкозы в крови за счет обеспечения процессов дефосфорилирования глюкозо-6-фосфата в клетках. Цитохром Р-450 и НАДФН - цитохром- P-450-редуктаза, являясь частью транспортной цепи, включены в реакции гидроксилирования и детоксикации. Энзиматическое гидроксилирование в эндоплазматическом ретикулуме выполняет важные анаболические и катаболические функции в пределах клетки. Анаболические функции включают биосинтез холестерина, синтез стероидов и желчных кислот (в гепатоцитах). Катаболические функции распространяются на метаболизм лекарств и токсичных веществ с гидрофильными свойствами, и поэтому они легко подвергаются выделению (выделение инсектицидов, анестетиков и др.). При метаболизировании этих веществ возможно образование канцерогенов. Гладкая эндоплазматическая сеть легко повреждается при гипоксии, активации ПОЛ, активации эндогенных фосфолипаз. Выпадение ее функций в клетках резко снижает устойчивость организма к экзо- и эндогенным патогенным продуктам и способствует развитию болезни.
Шероховатая эндоплазматическая сеть формируется за счет связывания рибосом с гладкой сетью при помощи белка рибофорина (мол. м. 63—65 кДа). Рибосомы, состоящие из комплекса РНК—белок, — специализированные органеллы почти всех видов клеток. Они формируют каталитический центр для трансляции мРНК в пептидную цепь и осуществляют внутриклеточный синтез белка. Рибосомальная РНК синтезируется в ядрышке, затем в виде предшественника рибосом транспортируется через поры ядра в цитоплазму. В цитоплазме рибосомы входят в состав шероховатой сети или превращаются в полисомы. Белок-синтезирующая способность клеток определяется количеством рибосом в цитоплазме и шероховатой эндоплазматической сети. Нарушения функции рибосом в клетке связаны с инфицированием ее вирусами либо с воздействием патогенных факторов, угнетающих синтез белка. Если в первом случае размножающиеся вирусы вызывают разрушение рибосом, выключают синтез белка и в итоге вызывают гибель клетки, то во втором случае механизмы повреждения рибосом являются более сложными и многообразными.
Внутриклеточный ацидоз (pH 6,0 и менее) вызывает угнетение активности мРНК без ее разрушения, в результате чего замедляется агрегация рибосом в полисомы и резко ослабляется синтез полипептидов.
Нарушение функции системы ДНК— РНК—белок характеризуется разобщением процессов транскрипции и трансляции, угнетением синтеза основных типов РНК (матричной и рибосомальной) в ядре в виде высокомолекулярных предшественников, нарушением их созревания за счет отщепления значительной части молекулы, подвергающейся внутриядерной деструкции.
Нарушение специализации цитоплазмы по утилизации мРНК (посттранскрипционная регуляция) возникает при сдвигах концентраций транслируемой мРНК в клетке, изменениях срока жизни ее в клетке, скорости ядерно-цитоплазматического переноса мРНК, активации или инактивации латентных форм мРНК в цитоплазме, дезагрегации полисом. В этих случаях возникают ослабление белкового синтеза, нарушение сборки ферментных комплексов, перерабатывающих чужеродные вещества в шероховатой эндоплазматической сети, а также изменение скорости распада белка в клетках. При повреждении клетки шероховатая сеть может превращаться в гладкую, что ведет к возрастанию антитоксической способности клетки.

Секреторный аппарат (комплекс Гольджи)

Комплекс Гольджи — ключевая органелла в процессинге и сортировке секреторных белков и белков, предназначенных для адресования в плазматическую мембрану и другие органеллы. Функции комплекса Гольджи многообразны: при участии гликозилтрансферазы в нем осуществляются гликозилирование белков и превращение их в гликопротеины секреторных гранул, через посредство протеаз — частичный протеолиз. Кроме того, в комплексе Гольджи синтезируются и модифицируются олигосахариды. Доказано участие комплекса Гольджи в транспорте и образовании мембранных белков, что обеспечивает их встраивание в плазматическую мембрану. Комплекс Гольджи участвует в рециклизации специфических мембранных рецепторов. При повреждении клетки комплекс Гольджи рассеивается по всей цитоплазме, что совпадает с нарушениями внутриклеточного транспорта, процессинга, высвобождения секреторных продуктов и резким ослаблением процессов эндоцитоза. Это указывает на вовлечение в патологический процесс других органелл, так как в переносе белковых продуктов от места их синтеза внутри клетки во внутриклеточное пространство участвуют, помимо комплекса Гольджи, эндоплазматическая сеть, секреторные гранулы и цитоплазматическая мембрана. Функциональная связь между ними обеспечивается путем слияния соответствующих мембран.

Пероксисомы

Пероксисомы представляют собой специализированные органеллы для утилизации богатых энергией соединений в клетках. Пероксисомы содержат более 40 энзимов, участвующих в ката- и анаболических реакциях. В этих органеллах осуществляются реакции окисления при участии флавиновых оксидаз, утилизация молекулярного кислорода при участии специального акцептора, образование перекиси водорода, расщепляемой каталазой до воды и О2. Пероксисомы метаболизируют многие вещества, особенно липиды. В отличие от митохондрий, пероксисомы не имеют карнитиновой системы, переносящей жирные кислоты через мембрану этих органелл. В них перенос жирных кислот происходит при участии другого энзима — дигидроацетонфосфатидилтрансферазы. В пероксисомах окисляются главным образом длинноцепочечные жирные кислоты. Вначале в мембранах пероксисом и эндоплазматической сети длинноцепочечные жирные кислоты активируются локализованной в этих органеллах ацил-КоА- синтетазой — ферментом, содержащимся в митохондриях лишь в небольшом количестве. Активированные длинноцепочечные жирные кислоты в пероксисомах окисляются при участии ацил-КоА-оксидазы, бета-кетотиолазы и других ферментов, отличающихся от энзимов митохондрий, осуществляющих окисление жира. В результате пероксисомального бета-окисления длинноцепочечные жирные кислоты превращаются в среднецепочечные (С6—С7) и короткоцепочечные (менее С6), которые затем окисляются в митохондриях. Пероксисомальное окисление не связано с электронно-транспортной цепочкой и депонированием энергии посредством окислительного фосфорилирования, поэтому оно является лишь генератором тепла в клетке. Процесс не угнетается ингибиторами дыхательной цепи или окислительного фосфорилирования. Прием богатой жиром пищи резко увеличивает в пероксисомах бета-окисление длинноцепочечных жирных кислот, что ведет к усилению теплопродукции в организме. Прием гиполипидемических лекарственных препаратов увеличивает синтез и число пероксисом в клетке, что сопровождается стимуляцией поглощения клетками липидов и липопротеидов.
Помимо бета-окисления длинноцепочечных жирных кислот, в пероксисомах осуществляются переаминирование и дезаминирование аминокислот, синтез полипептидов, поступающих в цитозоль, а также образование липидных эфиров.
У человека имеются наследственные пероксисомальные болезни. Генетическое нарушение биогенеза пероксисом может вызывать развитие трех видов синдромов — церебрально-гепаторенального синдрома Цельвегера, синдрома Рефсама у детей и Х-хромосомозависимой врожденной адренолейкодистрофии новорожденных, при этом у больных почти полностью отсутствуют нормальные пероксисомы в клетках. Это ведет к нарушению зависимых от пероксисом путей метаболизма. У больных происходит патологическое накопление в клетках фитановой и других кислот этой группы, длинноцепочечных жирных кислот, индуцируется продукция аномальных желчных кислот, нарушаются биосинтез и расщепление липидов плазмы крови. Подобные нарушения метаболизма ведут к замедлению психомоторного развития больных детей, появлению ретинопатий и другой патологии. Для синдрома Рефсама наиболее типичным признаком нарушений метаболизма является резкое повышение уровня в плазме крови фитановой кислоты. Адренолейкодистрофия характеризуется демиелинизацией в ЦНС и недостаточностью надпочечников. При наличии тяжелых дефектов метаболизма дети обычно погибают на первом году жизни.



 
« Основы иммунологии (Ярилин)   Основы педиатрии »