Внутрішньоклітинні адаптивні механізми при пошкодженні.
До їх числа можна віднести наступні.
1. Компенсація порушень енергетичного забезпечення клітин:
1) інтенсифікація ресинтезу АТФ в процесі гліколізу, а також тканинного дихання в непошкоджених мітохондріях;
2) активація механізмів транспорту енергії АТФ;
3) активація механізмів утилізації енергії АТФ.
2. Захист мембран і ферментів клітини:
1) підвищення активності факторів системи антиоксидантного захисту;
2) активація буферних систем;
3) підвищення активності ферментів детоксикації мікросом;
4) активація механізмів репарації компонентів мембран і ферментів.
3. Зменшення ступеня або усунення дисбалансу іонів і рідини в клітинах:
1) зниження ступеня порушення енергозабезпечення;
2) зниження ступеня пошкодження мембран і ферментів;
3) активація буферних систем.
4. Усунення порушень генетичної програми клітин:
1) усунення розривів в нитках ДНК;
2) ліквідація (блокада) змінених ділянок ДНК;
3) синтез нормального фрагмента ДНК замість пошкодженого або втраченого.
5. Компенсація розладів механізмів регуляції внутрішньоклітинних процесів:
1) зміна числа «функціонуючих» рецепторів клітини;
2) зміна спорідненості рецепторів клітини до регулюючих факторів;
3) зміна активності аденілат- і (або) гуанілатціклазной систем, інших «посередницьких» систем;
4) зміна активності та (або) змісту внутрішньоклітинних регуляторів метаболізму (ферментів, катіонів та ін.).
6. Зниження функціональної активності клітин.
7. Регенерація.
8. Гіпертрофія.
9. Гіперплазія.
Компенсація порушень енергетичного забезпечення клітин. При пошкодженні клітини, як правило, більшою чи меншою мірою страждають мітохондрії і знижується ресинтез АТФ в процесі тканинного дихання. Це служить сигналом для збільшення «продукції» АТФ в системі гліколізу. При слабкій або помірній ступеня пошкодження активація ресинтезу АТФ може бути досягнута за рахунок підвищення активності ферментів, які беруть участь у процесах окислення і фосфорилювання.
Певний внесок у компенсацію порушень енергозабезпечення внутрішньоклітинних процесів при пошкодженні вносить активація ферментів транспорту та утилізації енергії АТФ (аденіннуклеотідтрансферази, креатинфосфокінази, Атфази), а також обмеження функціональної активації клітини. Останнє сприяє суттєвому зменшенню витрати енергії АТФ.
Захист мембран і ферментів клітин. Одним із значущих механізмів пошкодження мембранного апарату і ензимів клітини є інтенсифікація вільно-Радикальних і перекисних реакцій. Інтенсивність цих реакцій обмежується головним чином ферментами антиоксидантного захисту - супероксиддисмутази (інактивуючої радикали кисню), каталазой і глютатіонпероксідаза, розщеплюють відповідно перекис водню і ліпідів.
Іншим механізмом захисту мембран і ензимів від шкідливої дії, зокрема ферментів лізосом, може бути активація буферних систем клітини. Це зумовлює зменшення ступеня внутрішньоклітинного ацидозу і, як наслідок, надлишкової гидролитической активності лізосомальних ензимів.
Важливу роль у захисті мембран і ферментів клітин від пошкодження відіграють ферменти мікросом (насамперед ендоплазматичної мережі), що забезпечують фізико-хімічну трансформацію патогенних агентів шляхом їх окислення, відновлення, деметилирования і т. Д. Альтерація клітин може супроводжуватися дерепресія генів і, як наслідок, активацією процесів синтезу і репарації компонентів мембран (білків, ліпідів, вуглеводів) замість пошкоджених або втрачених.
Зменшення ступеня або усунення дисбалансу іонів і рідини в клітинах. При пошкодженні клітин усунення дисбалансу іонів і рідини може бути досягнуто шляхом активації механізмів енергетичного забезпечення іонних «насосів», а також захисту мембран і ферментів, які беруть участь у транспорті іонів. Певну роль у зниженні ступеня іонного дисбалансу відіграє зміна інтенсивності характеру метаболізму, а також дія внутрішньоклітинних буферних систем. Так, посилення гліколізу, що сполучається з розпадом глікогену, супроводжується вивільненням з його молекул іонів калію, вміст якого в пошкоджених клітинах знижений у зв'язку з підвищенням проникності їх мембран. Активація внутрішньоклітинних буферних систем (карбонатної, фосфатної, білкової) може сприяти відновленню оптимального співвідношення в гіалоплазме і трансмембранного розподілу іонів калію, натрію, кальцію та ін., Зокрема шляхом зменшення вмісту в клітині іонів водню. Зниження ступеня дисбалансу іонів в свою чергу може супроводжуватися нормалізацією вмісту і циркуляції внутрішньоклітинної рідини, об'єму клітин та їх органел, а також електрофізіологічних параметрів.
Усунення порушень в генетичній програмі клітин. Зміни структури ДНК, що ведуть до пошкодження клітин, можуть бути виявлені і усунені за участю ферментів репаративного синтезу ДНК. Ці ферменти забезпечують виявлення і видалення зміненої ділянки ДНК (вони отримали назву ен-донуклеаз або рестриктаз), синтез нормального фрагмента нуклеїнової кислоти замість вилученого (за допомогою ДНК-полімерази) і вбудовування знову синтезованого фрагмента на місце видаленого (за участю лігаз). Крім цих складних ферментних систем репарації ДНК у клітині є ензими, що усувають «дрібномасштабні» біохімічні зміни в геномі. До їх числа відносяться демітелази, що видаляють метальними групи-лігази, що усувають розриви в ланцюгах ДНК, що виникають під дією іонізуючого лікування або вільних радикалів, та ін.
Компенсація розладів механізмів регуляції внутрішньоклітинних процесів. До числа реакцій, ефективно компенсірущіх порушення механізмів сприйняття клітиною регулюючих впливів, відноситься зміна числа рецепторів гормонів, неіромедіаторов та інших фізіологічно активних речовин на поверхні клітини і її органел, а також чутливості (спорідненості) рецепторів до цих речовин. Кількість рецепторів може змінюватися, зокрема, завдяки тому, що молекули їх здатні занурюватися в мембрану або цитоплазму клітини і підніматися на її поверхню. Від числа і чутливості рецепторів, що сприймають регулюють стимули, значною мірою залежать характер і вираженість відповіді на них.
Надлишок або нестача гормонів і неіромедіаторов, а також суттєві коливання їх активності можуть бути «сдемпфіовани» на рівні так званих друге посередників реалізації нервового стимулу, зокрема циклічних нуклеотидів та фосфоінозітольной системи. Відомо, наприклад, що співвідношення цАМФ і цГМФ змінюється не тільки в результаті дії внутрішньоклітинних регуляторних стимулів, але і внутрішньоклітинних факторів, зокрема фосфодіестераз та іонів кальцію. Порушення реалізації регулюючих впливів на клітину може в певній мірі компенсуватися і на рівні внутрішньоклітинних метаболічних процесів, оскільки багато з них протікають на основі регуляції інтенсивності обміну речовин кількістю продукту ферментної реакції (принцип позитивної або негативної зворотного зв'язку).
Зниження функціональної активності клітин. Важливе значення серед адаптивних механізмів пошкоджених клітин має кероване, регульоване зниження їх функціональної активності. Це зумовлює зменшення витрати енергії АТФ, субстратів метаболізму і кисню, необхідних для здійснення функції і забезпечення пластичних процесів. В результаті цього ступінь і масштаб пошкодження клітин при дії патогенного фактора істотно знижуються, а після припинення його дії відзначається більш інтенсивне і повне відновлення клітинних структур та їх функції. До числа головних механізмів, що обумовлюють тимчасове зниження функції клітин, можна віднести зменшення ефективних центрів, зниження числа або чутливості рецепторів на поверхні клітини, внутрішньоклітинне регуляторний придушення метаболічних реакцій, репресію активності окремих генів.
Адаптація клітин в умовах пошкодження відбувається не тільки на метаболічному і функціональному рівнях. Тривале повторне або значне пошкодження обумовлює істотні структурні перебудови в клітці, що мають адаптивне значення. Вони досягаються за рахунок процесів регенерації, гіпертрофії, гіперплазії.
Регенерація (Від лат. Regeneratio - відродження, відновлення). Означає відшкодування клітин і (або) окремих структурних елементів замість загиблих, пошкоджених або закінчили свій життєвий цикл. Регенерація структур супроводжується відновленням їх функцій. Виділяють так звану клітинну і внутрішньоклітинну (субклітинного) форми регенерації. Перша характеризується розмноженням клітин шляхом мітозу чи амітозу. Внутрішньоклітинна регенерація проявляється відновленням органел: мітохондрій, ядра, ендо- плазматичної мережі та інших замість пошкоджених або загиблих.
Гіперплазія (Від грец. Hyper-надмірно, збільшення + грец. Plasis - освіта, формування). Характеризується збільшенням числа структурних елементів, зокрема органел у клітині. Нерідко в одній і тій же клітині спостерігаються ознаки і гіперплазії, і гіпертрофії. Обидва процеси забезпечують не тільки компенсацію структурного дефекту, але і можливість підвищеного функціонування клітини.
Міжклітинні (системні) механізми адаптації клітин при їх пошкодженні. В межах тканин і органів клітини не роз'єднані. Вони взаємодіють один з одним шляхом обміну метаболітами, Ф АВ, іонами. У свою чергу взаємодію клітин і органів в організмі в цілому забезпечуються функціонуванням систем і кровообігу, імунобіологічного нагляду, ендокринними і нервовими впливами.
Так, зменшення вмісту кисню в крові (що обумовлює або може зумовити пошкодження клітин, насамперед, мозку) рефлекторно через подразнення хеморецепторів стимулює нейрони дихального центру. Це призводить до збільшення обсягу альвеолярної вентиляції і ліквідує або зменшує ступінь нестачі кисню в крові і тканинах. Пошкодження в результаті збільшення вироблення гормонів, що сприяють підвищенню в крові рівня глюкози і транспорту її в клітини: адреналіну, глюкокортикоїдів, соматотропного гормону та ін.
Прикладом адаптивної реакції циркуляторного типу може бути збільшення припливу крові по колатеральних (обхідним) судинах при закритті просвіту магістральної артерії будь-якого органу або тканини.
Імунні механізми нагляду та захисту включаються при дії патогенного фактора антигенної природи. Імунокомпетентні система за участю фагоцитів, антитіл і (або) Т-лімфоцитів інактивує ендо- та екзогенні антигени, здатні пошкодити клітини організму. У нормі зазначені вище та інші системи забезпечують адекватне реагування організму в цілому на різні дії ендо- та екзогенного походження. У патології вони беруть участь у регуляції та реалізації механізмів захисту, компенсації та відновлення пошкоджених структур і порушених функцій клітин і тканин.
Характерною рисою міжклітинних механізмів адаптації є те, що вони реалізуються в основному за участю клітин, які не піддавалися безпосередньому впливу патогенного фактора (наприклад, гіперфункція кар-діоміоцітов за межами зони некрозу при інфаркті міокарда).
За рівнем реалізації реакції міжклітинної адаптації при пошкодженні клітин можна розділити на органо-тканинні, внутрішньосистемні, міжсистемні.
Прикладом реакції органо-тканинного рівня може служити активація функції пошкоджених клітин печінки або нирки при пошкодженні клітин частині органу. Це знижує навантаження на клітини, які зазнали патогенного впливу, сприяє зменшенню ступеня їх альтерації та реалізації репаративних процесів.
До числа внутрішньосистемних реакцій відноситься звуження артеріол при зниженні роботи серця (наприклад, при інфаркті міокарда), що забезпечує підтримку високого рівня перфузійного тиску в тканинах і запобігає (або зменшує ступінь) пошкодження їх клітин.
Залучення до адаптивні реакції декількох фізіологічних систем спостерігається, наприклад, при загальній гіпоксії. При цьому активується робота систем дихання, кровообігу, крові і тканинного метаболізму, що знижує недолік кисню і субстратів метаболізму в тканинах, підвищує їх утилізацію і зменшує завдяки цьому ступінь пошкодження їх клітин.
Активація внутрішньоклітинних і міжклітинних механізмів адаптації при пошкодженні, як правило, запобігає загибель клітин, забезпечує виконання ними функцій і сприяє ліквідації наслідків дії патогенного фактора. У цьому випадку говорять про оборотних змінах в клітинах. Якщо сила патогенного агента велика і (або) захисно-пристосувальні механізми недостатні, розвивається необоротне ушкодження клітин і вони гинуть.
Найцікавіші новини