Rakud - kudede, elundite ja keha kui terviku peamised struktuursed ja funktsionaalsed elemendid - säilitavad oma homöostaasi, et täita oma ülesandeid, teostada ainevahetust ja energiat, realiseerida geneetilist teavet, edastada seda järglastele ja otseselt või kaudselt. (rakkudevahelise maatriksi ja vedelike kaudu) tagavad keha funktsioonid. Iga rakk (joonis 4-1) töötab normaalsetes piirides (homöostaas), või kohaneda eluga muutuvates tingimustes (kohanemine), või sureb, kui selle kohanemisvõime ületatakse (nekroos) või vastava signaali toime (apoptoos).
homöostaas(homeokinees) - dünaamiline tasakaal antud rakus, teiste rakkude, rakuvälise maatriksi ja humoraalse maatriksiga
Riis. 4-1. Homöostaas, kohanemine ja rakupatoloogia tüüpilised vormid. Vasakul ovaalis - normi piirid. Tüüpiliste patoloogiliste protsesside oluline omadus on nende pöörduvus. Kui kahjustuse aste ületab kohanemisvõime piire, muutub protsess pöördumatuks (näiteks nekroos, apoptoos, düsplaasia, kasvaja kasv).
tegurid, mis pakuvad optimaalset metaboolset ja informatsioonilist tuge. Raku eluiga homöostaasi tingimustes - pidev suhtlemine erinevate signaalide ja teguritega.
Kohanemine- kohanemine vastuseks muutustele rakkude eksisteerimise tingimustes (sealhulgas kahjustava teguri mõju).
rakusurm- elu pöördumatu seiskumine. Tekib kas geneetiliselt programmeeritud protsessi tõttu (apoptoos), või surmava vigastuse tagajärjel (nekroos).
Rakupatoloogia tüüpilised vormid: düstroofia, düsplaasia, metaplaasia, alatoitumus (atroofia), hüpertroofia, samuti nekroos ja apoptoosi patoloogilised vormid.
KahjuKahjulikud tegurid
Kahjustava teguri mõju võib olla pöörduv või pöördumatu (joonis 4-2).
Kahjustava teguri olemus kolmik: füüsiline, keemiline või bioloogiline (sh sotsiaalne).
Genesis. Päritolu järgi jagunevad kahjustavad tegurid eksogeenseteks ja endogeenseteks.
Riis. 4-2. Pöörduvate ja pöördumatute kahjustuste tunnused.[4-l].
♦ Eksogeensed tegurid(toimige rakule väljastpoolt):
❖ füüsilised mõjud(mehaaniline, termiline, kiirgus, elektrivool);
❖ keemilised ained(happed, leelised, etanool, tugevad oksüdeerijad);
❖ nakkuslikud tegurid(viirused, riketsiad, bakterid, mikroorganismide endo- ja eksotoksiinid, helmintid jne).
♦ Endogeensed ained(moodustub ja toimib rakus):
❖ füüsiline olemus(nt vabade radikaalide liig; osmootse rõhu kõikumine);
❖ keemilised tegurid(näiteks H+, K+, Ca 2+ ioonide, hapniku, süsihappegaasi, peroksiidühendite, metaboliitide jne akumuleerumine või defitsiit);
❖ bioloogilised ained(näiteks valgud, lüsosomaalsed ensüümid, metaboliidid, Ig, tsütotoksilised tegurid; hormoonide, ensüümide, prostaglandiinide defitsiit või liig – Pg).
Kahjulike tegurite mõju saavutatud otse(esmased kahjutegurid) või kaudselt(sekundaarsete patoloogiliste reaktsioonide ahela moodustamisel - sekundaarsed kahjustustegurid).
RAKU KAHJUSTUSE MEHHANISMID
Rakkude muutumise kõige olulisemate mehhanismide hulka kuuluvad:
♦ raku energiavarustuse häired;
♦ membraanide ja ensüümide kahjustus;
♦ vabade radikaalide ja peroksiidprotsesside aktiveerimine;
♦ ioonide ja vee tasakaaluhäired;
♦ häired genoomis või geeniekspressioonis;
♦ raku funktsioonide regulatsioonihäired.
Raku energiavarustuse häired
Raku energiavarustus võib häirida ATP energia resünteesi, transpordi ja kasutamise etappides. Peamine häirete põhjus on hüpoksia(rakkude ebapiisav varustamine hapnikuga ja bioloogilise oksüdatsiooni rikkumine).
ATP resüntees on häiritud hapniku ja metaboolsete substraatide vaeguse, kudede hingamise ja glükolüüsi ensüümide aktiivsuse vähenemise, samuti mitokondrite kahjustuse ja hävimise (milles toimuvad Krebsi tsükli reaktsioonid ja elektronide ülekandumine molekulaarsesse keskkonda) tagajärjel. ADP fosforüülimisega seotud hapnik) toimuvad.
Energiatransport. Makroergilistesse sidemetesse suletud ATP energia läheb efektorstruktuuridesse (müofibrillid, ioon-
pumbad jne) ADP-ATP translokaasi ja CPK abil. Kui need ensüümid või rakumembraanid on kahjustatud, on efektorstruktuuride funktsioon häiritud.
Energia taaskasutamine võib kahjustada peamiselt ATPaaside (müosiini ATPaas, plasmamembraani Na + K + -ATPaas, prootoni ja kaaliumi ATPaas, Ca 2 + -ATPaas jne), CPK, adeniini nukleotiidtransferaasi aktiivsuse vähenemise tõttu.
Membraani kahjustus
Rakumembraanide kahjustused tekivad järgmiste protsesside tõttu:
hüdrolaasi aktiveerimine. Patogeensete tegurite mõjul võib membraaniga seotud, vabade (solubiliseeritud) ja lüsosomaalsete lipaaside, fosfolipaaside ja proteaaside aktiivsus oluliselt suureneda (näiteks hüpoksia ja atsidoosi korral). Selle tulemusena läbivad fosfolipiidid ja membraanivalgud hüdrolüüsi, millega kaasneb membraani läbilaskvuse märkimisväärne suurenemine.
Membraani parandamise häired. Kahjulike teguritega kokkupuutel toimub muutunud või kadunud membraani makromolekulide reparatiivne süntees (ja ka nende süntees de novo) allasurutud, mis viib membraani ebapiisava paranemiseni.
Makromolekulide konformatsiooni rikkumised(nende ruumiline struktuur) põhjustab muutusi rakumembraanide ja nende retseptorite füüsikalis-keemilises seisundis, mis toob kaasa nende funktsioonide moonutamise või kadumise.
Membraanide purunemine. Paistes rakkude ja organellide membraanide ülevenitamine ja purunemine nende ülehüdratatsiooni tagajärjel (osmootse ja onkootilise rõhu olulise tõusu tagajärg) on oluline membraanikahjustuse ja rakusurma mehhanism.
Vabade radikaalide ja peroksiidi reaktsioonid- tavaliselt on see vajalik lüli elektronide transpordis, Pg ja leukotrieenide sünteesis, fagotsütoosis, katehhoolamiinide metabolismis jne. Valgud, nukleiinhapped ja eriti lipiidid osalevad vabade radikaalide reaktsioonides, arvestades suur hulk neid rakumembraanides (vabade radikaalide lipiidide peroksüdatsioon – SPOL ). Patogeensete tegurite mõjul suureneb oluliselt vabade radikaalide ja LPOL teke, mis suurendab rakukahjustusi.
♦ SPOL etapid: reaktiivsete hapnikuliikide teke - orgaaniliste ja anorgaaniliste ainete vabade radikaalide teke - lipiidperoksiidide ja hüdroperoksiidide tootmine.
reaktiivsed hapniku liigid- ❖ singlett (Ό 2) ❖ superoksiidradikaal (O 2 -)
❖ vesinikperoksiid (H 2 O 2) ❖ hüdroksüülradikaal (OH -).
♦ Prooksüdandid ja antioksüdandid. LPO intensiivsust reguleerib selle aktiveerivate (pro-oksüdandid) ja supresseerivate (antioksüdandid) tegurite suhe.
❖ Prooksüdandid- kergesti oksüdeeruvad ühendid, mis neutraliseerivad vabu radikaale (naftokinoonid, A- ja D-vitamiinid, redutseerivad ained - NADPH 2, NADH 2, lipoehape, Pg ja katehhoolamiinide ainevahetusproduktid).
❖ Antioksüdandid- ained, mis piiravad või isegi peatavad vabade radikaalide ja peroksiidide reaktsioone (retinool, karotenoidid, riboflaviin, tokoferoolid, mannitool, superoksiiddismutaas, katalaas).
♦ Amfifiilide detergentne toime. Lipiidperoksiidreaktsioonide ja hüdrolaaside aktiveerimise tulemusena kogunevad lipiidide hüdroperoksiidid, vabad rasvhapped ja fosfolipiidid - amfifiilid (ained, mida saab fikseerida nii membraanide hüdrofoobses kui ka hüdrofiilses tsoonis). See toob kaasa ulatuslike amfifiilsete klastrite (lihtsaimad transmembraansed kanalid) moodustumise, mikromurrud ja membraani hävimise.
Ioonide ja vee tasakaaluhäired
Intratsellulaarne vedelik sisaldab ligikaudu 65% kogu keha veest ja seda iseloomustavad madalad Na + (10 mmol / l), Cl - (5 mmol / l), HCO 3 - (10 mmol / l) kontsentratsioonid, kuid kõrge kontsentratsioon K + (150 mmol / l) ja PO 4 3- (150 mmol / l). Madal Na+ ja kõrge K+ kontsentratsioon on tingitud Na+,K+-ATPaasi tööst, mis pumpab Na+ rakkudest välja K+ vastu. Ioonide ja vee rakkude tasakaalustamatus tekib pärast energiavarustuse häireid ja membraanikahjustusi.
Ioonide ja vee tasakaalustamatuse ilminguteks on: ❖ muutused üksikute ioonide vahekorras tsütosoolis; ❖ ioonide transmembraanse suhte rikkumine; ❖ rakkude hüperhüdratsioon; ❖ rakkude hüpohüdratsioon; ❖ elektrogeneesi häired.
Muutused ioonide koostises membraani ATPaaside kahjustuse ja membraani defektide tõttu. Niisiis, Na +, K + -ATPaasi töö katkemise tõttu koguneb liigne Na + tsütosooli ja rakk kaotab K +.
Osmootne turse ja rakkude osmootne kokkutõmbumine. Osmootsuse muutusega rakkude olekut vaadeldakse joonisel. 4-3.
Hüperhüdratsioon. Kahjustatud rakkude ülehüdratatsiooni peamiseks põhjuseks on Na +, aga ka orgaaniliste ainete sisalduse suurenemine, millega kaasneb osmootse rõhu tõus neis ja rakkude turse. Seda kombineeritakse venitus- ja
Membraani mikrorebendid. Sellist pilti täheldatakse näiteks erütrotsüütide osmootse hemolüüsi ajal (joon. 4-3). Hüpohüdratsioon rakke täheldatakse näiteks palaviku, hüpertermia, polüuuria, nakkushaiguste (koolera, kõhutüüfus, düsenteeria) korral. Need tingimused põhjustavad keha veekaotust, millega kaasneb vedeliku, samuti orgaaniliste ja anorgaaniliste veeslahustuvate ühendite vabanemine rakkudest.
Riis. 4-3. NaCl lahuses suspendeeritud erütrotsüütide seisund. Abstsiss: kontsentratsioon (C) NaCl (mmol/l); piki y-telge: raku maht (V). NaCl kontsentratsioonil 154 mmol/l on rakkude maht sama, mis vereplasmas (isotooniline NaCl lahus).NaCl kontsentratsiooni suurenemisel (hüpertooniline NaCl lahus) lahkub vesi erütrotsüütidest ja need tõmbuvad kokku. NaCl (hüpotooniline NaCl lahus) kontsentratsiooni vähenemisega satub vesi erütrotsüütidesse ja need paisuvad. Kui lahus on hüpotooniline, ligikaudu 1,4 korda suurem kui isotooniline lahus, membraan hävib. .
Elektrogeneesi häired(membraanipotentsiaali omaduste muutused - MP ja aktsioonipotentsiaalid - AP) on olulised, kuna need on sageli üks olulisi märke rakukahjustuse olemasolust ja olemusest. Näiteks EKG muutused müokardirakkude kahjustusega, elektroentsefalogrammid aju neuronite patoloogiaga, elektromüogrammid lihasrakkude muutustega.
Geneetilised häired
Muutused genoomis ja geeniekspressioonis on rakukahjustuse oluline tegur. Selliste häirete hulka kuuluvad mutatsioonid, derepressioonid ja geenide repressioonid, transfektsioonid ja mitootilised häired.
Mutatsioonid(Seega viib insuliinigeeni mutatsioon diabeedi tekkeni).
Derepressioon patogeenne geen (onkogeense derepressiooniga kaasneb normaalse raku muundumine kasvajarakuks).
Repressioonid elutähtis geen (fenüülalaniin-4-monooksügenaasi geeni ekspressiooni pärssimine põhjustab hüperfenüülalanineemiat ja oligofreenia arengut).
Transfektsioon(võõra DNA viimine genoomi). Näiteks immuunpuudulikkuse viiruse DNA transfektsioon põhjustab AIDSi.
Mitootilised häired(näiteks megaloblastilise aneemia korral täheldatakse erütrokarüotsüütide tuumade jagunemist ilma tsütoplasma jagunemiseta) ja meioos(sugukromosoomide lahknemise rikkumine põhjustab kromosomaalsete haiguste teket).
RAKU KAHJUSTUSE AVALDUSED
Igasugune raku kahjustus põhjustab selles erineva raskusastmega spetsiifilisi ja mittespetsiifilisi muutusi. Konkreetsed muudatused areneda tegevusega teatud patogeensed tegurid erinevatel rakkudel või teatud tüüpi rakud erinevate kahjulike ainete toimel.
patogeensed tegurid, põhjustades spetsiifilisi muutusi erinevates rakkudes: osmootne rõhk, lahtiühendajad, hüperaldosteroneemia jne.
♦ osmootne rõhk. Osmootse rõhu tõusuga rakus kaasneb alati selle hüperhüdratsioon, membraani venitamine ja nende terviklikkuse rikkumine ("rakkude osmootse hävimise" nähtus).
♦ Lahtihaakijad. Oksüdatsiooni ja fosforüülimise lahtisidestajate (näiteks kõrgemad rasvhapped - VFA või Ca 2 +) mõjul väheneb või blokeeritakse nende protsesside sidumine ja bioloogilise oksüdatsiooni efektiivsus.
♦ Hüperaldosteroneemia. Suurenenud aldosterooni sisaldus veres ja interstitsiumis põhjustab Na + akumuleerumist rakkudes.
rakurühmad, reageerides konkreetsete muutustega erinevate kahjulike ainete toimes:
♦ Lihased elemendid nad reageerivad erinevate märkimisväärse tugevusega patogeensete tegurite mõjule nende kontraktuuri arenguga.
♦ punased verelibled erinevate vigastustega läbivad nad hemolüüsi koos Hb vabanemisega.
Mittespetsiifilised muutused(stereotüüpne, standardne) areneda kui erinevat tüüpi rakud on kahjustatud ja puutuvad kokku paljude patogeensete ainetega.Näited: atsidoos, vabade radikaalide ja peroksiidreaktsioonide liigne aktiveerumine, valgumolekulide denaturatsioon, rakumembraanide suurenenud läbilaskvus, ioonide ja vee tasakaaluhäired, bioloogilise oksüdatsiooni efektiivsuse vähenemine.
Patoloogia tüüpilised vormid
Rakupatoloogia peamised tüüpilised vormid on nende hüpotroofia ja atroofia, hüpertroofia ja düstroofia, düsplaasia, metaplaasia, aga ka nekroos ja apoptoos.
hüpotroofia ja atroofia. Hüpotroofiat iseloomustab raku suuruse ja massi vähenemine, mille äärmuslik aste on atroofia. Hüpotroofia ja atroofia kombineeritakse tavaliselt rakkude arvu vähenemisega - hüpoplaasia. See toob kaasa elundi mahu vähenemise, naha ja limaskestade hõrenemise. Näide: rakkude massi ja arvu vähenemine isheemilises koes või elundis. Hüpertroofia. Hüpertroofiat iseloomustab raku suuruse ja massi suurenemine. Sageli kaasneb sellega rakkude arvu suurenemine (hüperplaasia). Määrake füsioloogiline ja patoloogiline hüpertroofia.
Füsioloogiline hüpertroofia on adaptiivne (näiteks skeletilihaste hüpertroofia sportlastel).
Patoloogiline hüpertroofia on (koos adaptiivse) patoloogilise tähtsusega. Esineb töötavat, asenduslikku ja neurohumoraalset patoloogilist hüpertroofiat, mis on kombineeritud elundi või koe ümberkujunemisega.
♦ Töötav hüpertroofia areneb pidevalt suurenenud koormusega (näiteks hüpertensiooni korral müokardi patoloogiline hüpertroofia).
♦ Vicarioosne (asendus) hüpertroofia areneb ühes paariselundis, kui teine eemaldatakse.
♦ Neurohumoraalne hüpertroofia areneb neurohumoraalse regulatsiooni rikkumisel (näiteks akromegaalia, günekomastia).
Düstroofia
Rakulised düstroofiad on ainevahetushäired, millega kaasneb rakkude düsfunktsioon.
Düstroofia mehhanismid on erinevad:
❖ ebanormaalsete (tavaliselt rakus mitte leiduvate) ainete süntees (näiteks amüloidvalgu-polüsahhariidi kompleks);
❖ mõnede ühendite liigne muundumine teisteks (näiteks suhkurtõve korral süsivesikud rasvadeks);
❖ lagunemine (phaneroos): subtsellulaarsete struktuuride ja ainete lagunemine (näiteks membraanide valk-lipiidkompleksid kroonilise hüpoksia korral);
❖ rakkude ja rakkudevahelise aine infiltratsioon orgaaniliste ja anorgaaniliste ühenditega (näiteks madala tihedusega lipoproteiinid - LDL ja Ca 2 + arteriaalne intima ateroskleroosi korral).
Klassifikatsioon. Rakuliste düstroofiate klassifitseerimise peamine kriteerium on teatud aineklasside metabolismi valdav rikkumine. Selle kriteeriumiga seoses on düsproteinoosid(valgu düstroofia), lipidoos(rasvade degeneratsioonid), dispigmentoosid(pigmenteeritud düstroofiad), süsivesikute ja mineraalide düstroofiad. Eraldi rühmas on tesaurusmoosid(hoiustamishaigus).
❖ Düsproteinoosid. Valgu düstroofiat iseloomustab rakuvalkude füüsikalis-keemiliste omaduste muutus. Eraldage granulaarne, hüaliinne ja hüdropüstroofia.
❖ Lipidoosid. Rasvaseid degeneratsioone iseloomustab rakusiseste lipiidide sisalduse suurenemine ja nende ümberjaotumine kudedes ja elundites. On primaarsed ja sekundaarsed lipidoosid.
❖ Primaarsed lipidoosid reeglina täheldatakse geneetiliselt määratud fermentopaatiate korral (näiteks gangliosidoosid, tserebrosidoosid, sfingolipidoosid).
❖ Sekundaarsed lipidoosid areneda kokkupuutel erinevate patogeensete teguritega, nagu hüpoksia, rasked infektsioonid, süsteemsed haigused, mürgistus (sealhulgas mõned ravimid - tsütostaatikumid, antibiootikumid, barbituraadid).
❖ süsivesikute düstroofiad. Neid iseloomustavad häired polüsahhariidide (glükogeen, mukopolüsahhariidid) ja glükoproteiinide (mutsiin, mukoid) metabolismis.
❖ Polüsahhariidid. Polüsahhariidide metabolismi häirete korral rakkudes võib täheldada süsivesikute sisalduse vähenemist (näiteks glükogeeni DM-s), süsivesikute puudumist (aglükogenoosid; näiteks maksatsirroosi või kroonilise hepatiidi korral) ja liigsete süsivesikute kuhjumine (näiteks von Gierke glükogenoos - nefromegalia sündroom - glükogeeni infiltratsioon rakkudesse neerudesse).
❖ Glükoproteiinid. Glükoproteiinide metabolismi häiretega seotud süsivesikute düstroofiat iseloomustab reeglina limaskestade konsistentsiga mutsiinide ja mukoidide kogunemine (sellega seoses nimetatakse neid ka limaskesta düstroofiaks).
♦ Dispigmentoosid. Pigmendidüstroofiat klassifitseeritakse sõltuvalt nende päritolust (primaarne ja sekundaarne), arengumehhanismist, pigmendi struktuurist, ilmingutest ja levimusest (lokaalne ja süsteemne). Näited:
❖ Tahma osakesed, kivisüsi jne. akumuleeruvad saastunud atmosfääris viibimise tagajärjel kopsude makrofaagidesse. Sellega seoses omandab kopsukude tumehalli värvi.
❖ Hemosideriin. Erütrotsüütide hemolüüsi ajal vabaneb Hb, mille püüavad kinni maksa, põrna ja punase luuüdi makrofaagid ning muundatakse pruuniks pigmendiks - hemosideriiniks.
♦ Mineraalsed düstroofiad. Mineraaldüstroofiatest on kaltsiumi, kaaliumi, raua, tsingi ja vase metaboolsed häired nende keemiliste elementide soolade ladestumise näol kõige suurema kliinilise tähtsusega (näiteks kaltsinoos, sideroos, vase ladestumine hepatotserebraalse düstroofia korral).
♦ tesaurusmoosid(kreeka keelest. tesaurused- riigikassa) - säilitushaigused süsivesikute, glükoosaminoglükaanide, lipiidide ja valkude metabolismi vaheproduktid. Enamik tesaurusmoose on pärilike fermentopaatiate tagajärg. Sõltuvalt akumuleeruvate ainete tüübist jagunevad tesaurismoosid lipiidideks (lipidoosideks), glükogeenideks (glükogenoosideks), aminohapeteks, nukleoproteiinideks, mukopolüsahhariidideks (mukopolüsahharidoosideks), mukolipiidideks (mukolipidoosideks). Eraldi rühmades eristatakse lüsosomaalseid ja peroksisomaalseid säilitushaigusi. Näited:
❖ Tay-Sachsi haigus- lüsosomaalsete heksosaminidaas A neuronite kaasasündinud puudulikkus - mida iseloomustab gangliosiidide kuhjumine närvirakkude tsütoplasmas.
❖ Tserebrohepatorenaalne sündroom(Zellwegeri sündroom) - tüüpiline lüsosomaalne ladestushaigus, areneb peroksisoomivalke kodeerivate geenide defektide tagajärjel (vereplasmas ja kudedes suureneb pika ahelaga rasvhapete sisaldus).
❖ Gaucher' tõbi- glükotserebrosiidide liigne kogunemine põrna ja punase luuüdi fagotsüütilistesse rakkudesse.
❖ Glükogenoosid- ebanormaalse glükogeeni erinevate vormide akumuleerumine siseorganite rakkude tsütoplasmas.
Metaplaasia
Metaplaasia- antud elundile iseloomulike rakkude asendamine teist tüüpi normaalsete rakkudega. Näited:
♦ Kopsude kroonilised põletikulised haigused, A-vitamiini puudus, suitsetamine põhjustavad kihistunud lameepiteeli saarte teket bronhide ripsepiteeli rakkude vahel.
♦ Kroonilise emakakaelapõletiku korral on võimalik ühekihiline silindriline epiteel asendada kihistunud lameepiteeliga.
♦ Mao happelise sisu tagasijooksu tagajärjel asendub söögitoru limaskesta kihistunud lameepiteel peensoolele iseloomuliku ühekihilise epiteeliga (Barretti söögitoru).
Metaplaasiat peetakse piiririik(normaalsuse piiril). Mõnel juhul muutuvad metaplaasia piirkonnad düsplastiliseks, mis on täis nende kasvaja transformatsiooni. Düsplaasia- rakkude diferentseerumise häired, millega kaasnevad püsivad muutused nende struktuuris, ainevahetuses ja funktsioonis (rakuline atüüpism). Erinevalt metaplaasiatest iseloomustab düsplaasiat rakulise atüüpia tunnuste ilmnemine terve koe struktuuri ja arhitektuuriga. Kasvaja kasvule eelneb düsplaasia (vähieelsed seisundid).
RAKUSURM
Rakud surevad nii normaalsetes kui ka patoloogilistes tingimustes. Eristama kaks põhimõtteliselt erinevat rakusurma varianti- nekroos(rakusurm selle olulise - surmav - kahju) ja apoptoos(rakusurm spetsiaalse surmaprogrammi aktiveerimise tagajärjel).
Nekroos
Nekroos(kreeka keelest. nekroosid- surnud) - rakkude patoloogiline surm neid kahjustavate tegurite mõju tõttu.
Nekroos on raku düstroofia viimane staadium või olulise (hävitava) jõuga kahjustavate tegurite otsese toime tagajärg rakule. Peamised lülid nekroosi patogeneesis on samad, mis rakukahjustused, kuid nekroosi arenguga intensiivistuvad need maksimaalselt ja arenevad adaptiivsete mehhanismide puudumise taustal (kahjustatud struktuuride kaitse ja regenereerimine, häiritud protsesside kompenseerimine) . Rakukahjustuse pöördumatusest annavad tunnistust tavaliselt plasmamembraani rebendid ja väljendunud muutused tuuma struktuuris. ( karüorröa- vaheajad
tuumamembraan, tuuma killustumine; karüolüüs- kromatiini pihustamine; karüopiknoos- tuuma sisu kortsumine).
♦ Paranekroos ja nekrobioos. Nekroosile eelneb paranekroos (sarnaselt nekrootiliste, kuid siiski pöörduvate muutustega ainevahetuses ja rakustruktuuris) ja nekrobioos (pöördumatute düstroofsete muutuste kogum, mis viib nekroosini).
♦ Lüüs ja autolüüs. Nekrotiseerunud rakud hävivad (lüüsivad). Kui lagunemine toimub lüsosomaalsete ensüümide ja surnud rakkude vabade radikaalide abil, nimetatakse seda protsessi autolüüsiks.
♦ Heterolüüs. Kahjustatud ja surnud rakkude hävitamist teiste (tervete) rakkude osalusel (migreerivad fagotsüütide, aga ka sinna sattunud mikroobide muutumise tsooni) nimetatakse heterolüüsiks.
Nekroosi etioloogia ja patogenees. Nekroosil on mitu peamist etioloogilist tegurit - traumaatiline, toksiline, trofoneurootiline, vereringe ja immunogeenne. Nende tegurite toimel tekkiva isheemia, venoosse hüpereemia ja lümfostaasiga kaasneb hüpoksia ja rakukahjustusmehhanismide aktiveerumine, mis lõpuks viib nekroosini.
♦ Traumaatiline nekroos. See on füüsiliste (mehaaniline, temperatuur, vibratsioon, kiirgus) ja muude tegurite otsene toime koele.
♦ Toksiline nekroos. See areneb kudedes toksiinide, sagedamini mikroobsete toksiinide toimel.
♦ Trofoneurootiline nekroos areneb perifeerse närvisüsteemi kahjustusega kudede verevarustuse või innervatsiooni rikkumisega. Trofoneurootilise nekroosi näide on lamatised.
♦ Immunogeenne nekroos- tsütolüüsi tulemus autoagressiivsete immuun- ja allergiliste reaktsioonide ajal. Näide oleks fibrinoidne nekroos Arthuse fenomeniga. Tsütolüüs, mis hõlmab tapja-T-lümfotsüüte, NK-rakke ja fagotsüüte, põhjustab kroonilise hepatiidi maksapiirkondade nekroosi.
♦ Vereringe nekroos. Põhjustatud ebapiisavast vereringest veres ja lümfisoontes nende tromboosi, emboolia, pikaajalise spasmi, väljastpoolt kompressiooni tagajärjel. Ebapiisav vereringe koes põhjustab selle isheemiat, hüpoksiat ja nekroosi.
apoptoos
apoptoos(kreeka keelest. apoptoos- langevad lehed) - programmeeritud rakusurm.
See on põhiline erinevus apoptoosi ja nekroosi vahel. Apoptoos on paljude füsioloogiliste protsesside komponent ja seda täheldatakse ka rakkude kohanemisel keskkonnateguritega. Apoptoosi bioloogiline roll on säilitada tasakaal rakkude proliferatsiooni ja surma protsesside vahel. Apoptoos on energiast sõltuv protsess. Apoptoosi rikkumised või blokaad võivad põhjustada patoloogiat (kasvajate kasv, immuunsüsteemi autoagressiooni reaktsioonid, immuunpuudulikkused jne).
Apoptoosi näited
♦ Programmeeritud rakusurm embrüonaalse arengu, histogeneesi ja elundite morfogeneesi ajal. Näide: neuroblastide surm (25–75%) aju teatud arenguetappidel.
♦ Oma funktsiooni täitnud rakkude surm(näiteks immunokompetentsed rakud pärast immuunvastuse lõppu või eosinofiilid pärast degranulatsiooni).
♦ Autoagressiivsete T-lümfotsüütide elimineerimine harknääre teatud arenguetappidel või pärast immuunvastuse lõppu.
♦ Vananemine millega kaasneb endomeetriumi rakkude hormoonsõltuv involutsioon ja apoptoos, munasarjafolliikulite atreesia menopausis naistel, samuti eesnäärme- ja munandikude eakatel meestel.
♦ Transfektsioon- viiruse nukleiinhappe fragmendi viimine rakku (näiteks viirushepatiidi, müokardiidi, entsefaliidi, AIDSi korral) põhjustab sageli selle apoptoosi.
♦ kasvaja kasv loomulikult kaasneb suure hulga transformeeritud rakkude apoptoos.
Apoptoosi mehhanism
Apoptoosi käigus eristatakse nelja etappi - initsiatsioon, programmeerimine, programmi rakendamine ja surnud raku eemaldamine. Algatamise etapp. Selles etapis tajuvad infosignaalid raku retseptorid ja signaale edastatakse raku sees.
♦ Transmembraansed signaalid jagatud "negatiivseks", "positiivseks" ja segatud. ❖ "Negatiivne" signaal tähendab, et mõju rakule on lakanud või koes puuduvad kasvufaktorid või tsütokiinid, mis reguleerivad rakkude jagunemist ja küpsemist, samuti hormoonid, mis kontrollivad rakkude arengut. ❖ "Positiivne" signaal tähendab, et rakk puutub kokku ainega, mis käivitab apoptoosiprogrammi. Näiteks TNF-i seondumine selle membraaniretseptoriga CD95 aktiveerib rakusurma programmi. ❖ Segasignaal – esimese ja teise rühma signaalide kombinatsioon. Seega läbivad mitogeeni poolt stimuleeritud lümfotsüüdid, mis ei puutu kokku võõra Ag-ga, apoptoosi; surevad ka lümfotsüüdid, millel
Ag tegutses, kuid nad ei saanud muid signaale (näiteks mitogeenseid).
♦ hulgas intratsellulaarsed stiimulid apoptoosi jaoks olulisemad on: ❖ liigne H + ja vabad radikaalid; ❖ kõrgenenud temperatuur; ❖ Intratsellulaarsed viirused ja ❖ Hormoonid, mis avaldavad oma toimet tuumaretseptorite kaudu (nt glükokortikoidid).
Programmeerimise etapp(apoptoosiprotsesside juhtimine ja integreerimine). Programmeerimisetapi rakendamiseks on kaks võimalust: efektorkaspaaside ja endonukleaaside otsene aktiveerimine (raku genoomist möödasõit) ning nende kaudne aktiveerimine teatud geenide ekspressiooni kaudu.
♦ Signaali otseedastus. See viiakse läbi adaptervalkude, gransüümide ja tsütokroom C kaudu. Otsest signaaliülekannet täheldatakse mittetuumarakkudes (näiteks erütrotsüütides).
♦ Genoomi vahendatud signaaliülekanne. Selles etapis blokeerivad spetsiaalsed valgud potentsiaalselt surmava signaali või signaalivad apoptoosi, aktiveerides täitevprogrammi.
❖ Inhibeerivad valgud apoptoos (anti-apoptootiliste geenide ekspressiooniproduktid Bcl-2, Bcl-XL) blokeerivad apoptoosi (näiteks vähendades mitokondriaalsete membraanide läbilaskvust, millega seoses väheneb ühe apoptoosi käivitava teguri, tsütokroom C, tsütosooli vabanemise tõenäosus).
❖ Promootorvalgud apoptoos (näiteks valgud, mille sünteesi kontrollivad geenid Halb, Bax, anti-onkogeenid Rb või p 53) aktiveerivad efektortsüsteiini proteaase (kaspaase ja endonukleaase).
Programmi rakendamise etapp(täitev, efektor) seisneb rakusurmas, mis toimub proteaaside ja endonukleaaside aktiveerimise kaudu. Rakkude "tapmise" otsesed teostajad on Ca 2 +, Mg 2 + -sõltuvad endonukleaasid (katalüüsivad nukleiinhapete lagunemist) ja efektorkaspaasid (lõhustavad valgud). Samal ajal moodustuvad rakus fragmendid, mis sisaldavad organellide, tsütoplasma, kromatiini ja tsütolemma jäänuseid ja eralduvad sellest - apoptootilised kehad.
Surnud rakkude fragmentide eemaldamise etapp. Apoptootiliste kehade pinnal on ligandid, millega fagotsüütiliste rakkude retseptorid interakteeruvad. Fagotsüüdid tuvastavad, neelavad ja hävitavad apoptootilisi kehasid (heterolüüs). Selle tulemusena ei satu hävinud raku sisu rakkudevahelisse ruumi ja apoptoosi ajal põletikulist vastust ei esine.
NEKROPTOOS
Viimastel aastatel on kirjeldatud teist rakusurma varianti, mis erineb nii apoptoosist kui ka nekroosist. Seda nimetatakse nekroptoosiks. Nekrotoosiprogrammi saab stimuleerida, nagu apoptoosi, rakuretseptori ligandid kasvaja nekroosifaktori (TNFα) perekonnast. Kuid rakusurm toimub ilma kaspaasidega seotud proteaaside aktiveerimiseta (nekroptoos areneb koos kaspaaside aktiivsuse täieliku allasurumisega).
Rakkude hävitamise mehhanism nekroptoosi korral sarnaneb rohkem autolüüsiga. Arvatakse, et nekroptoos on üks omapäraseid närvirakkude surmamehhanisme insultide korral.
Rakkude kohanemine
RAKU KAHJUSTUSEGA KOHANDAMISE MEHHANISMID
Rakkude adaptiivsete reaktsioonide kompleks jaguneb rakusiseseks ja rakkudevaheliseks.
Intratsellulaarsed adaptiivsed mehhanismid
Intratsellulaarsed kohanemismehhanismid realiseeruvad kahjustatud rakkudes endis. Need mehhanismid hõlmavad: ❖ elemendi energiavarustuse häirete kompenseerimist; ❖ rakumembraanide ja ensüümide kaitse; ❖ ioonide ja vee tasakaalustamatuse vähendamine või kõrvaldamine rakus; ❖ defektide kõrvaldamine raku geneetilise programmi rakendamisel;
Rakusiseste protsesside reguleerimise häirete kompenseerimine;
rakkude funktsionaalse aktiivsuse vähenemine; ❖ kuumašoki valkude toime; ❖ regenereerimine; ❖ hüpertroofia; ❖ hüperplaasia.
Energiahäirete kompenseerimine tagatakse ATP resünteesi ja transpordi protsesside aktiveerimisega, rakkude funktsioneerimise intensiivsuse vähenemisega ja nendes toimuvate plastiliste protsessidega.
Ioonide ja vee tasakaalustamatuse kõrvaldamine rakus toimub puhvri ja transpordi rakusüsteemide aktiveerimise teel.
Geneetiliste defektide kõrvaldamine saavutatakse DNA parandamise, muutunud DNA fragmentide elimineerimise, transkriptsiooni ja translatsiooni normaliseerimisega.
Intratsellulaarsete protsesside reguleerimise häirete kompenseerimine seisneb retseptorite arvu muutmises, nende tundlikkuses ligandide suhtes, vahendajasüsteemide normaliseerimises.
Rakkude funktsionaalse aktiivsuse vähenemine võimaldab säästa ja ümber jaotada ressursse ning seeläbi suurendada võimet kompenseerida kahjustava teguri põhjustatud muutusi. Selle tulemusena rakukahjustuse aste ja ulatus toimel
patogeense teguri osatähtsus väheneb ning pärast selle toime lõppemist täheldatakse rakustruktuuride ja nende funktsioonide intensiivsemat ja täielikumat taastumist.
Kuumašoki valgud(HSP, alates Kuumašokivalgud; stressivalgud) sünteesitakse intensiivselt, kui rakud puutuvad kokku kahjulike teguritega. Need valgud on võimelised kaitsma rakku kahjustuste eest ja takistama selle surma. Kõige tavalisemate HSP-de molekulmass on 70 000 (hsp70) ja 90 000 (hsp90). Nende valkude toimemehhanism on mitmekesine ja seisneb teiste valkude kogunemis- ja konformatsiooniprotsesside reguleerimises.
Rakkudevahelised adaptiivsed mehhanismid
Intaktsed rakud rakendavad rakkudevahelisi (süsteemseid) kohanemismehhanisme nende interaktsiooni käigus kahjustatud rakkudega.
Rakkude interaktsiooni mehhanismid:
♦ metaboliitide, lokaalsete tsütokiinide ja ioonide vahetus; ❖ IBN-süsteemi reaktsioonide rakendamine;
♦ muutused lümfi- ja vereringes;
♦ endokriinsed mõjud;
♦ närvilised mõjud.
Näited
♦ Hüpoksia. Hapnikusisalduse vähenemine veres ja rakkudes stimuleerib hingamiskeskuse neuronite tegevust, südame-veresoonkonna süsteemi tegevust ning punaste vereliblede vabanemist luuüdist. Selle tulemusena suureneb alveoolide ventilatsiooni maht, kudede perfusioon verega, erütrotsüütide arv perifeerses veres, mis vähendab või kõrvaldab hapnikupuuduse ja aktiveerib ainevahetust rakkudes.
♦ Hüpoglükeemia. Hüpoglükeemia tingimustes võib rakukahjustusi vähendada glükagooni, adrenaliini, glükokortikoidide, somatotroopse hormooni (GH) sisalduse suurenemise tulemusena, mis suurendavad vereplasma glükoosisisaldust ja transpordivad glükoosi rakkudesse.
♦ Isheemia. Arteriaalse verevarustuse vähenemisega koe mis tahes piirkonnas kaasneb reeglina verevoolu suurenemine läbi külgmiste (bypass) veresoonte, mis taastab hapniku ja metaboolsete substraatide tarnimise rakkudesse.
Rakkude vastupidavuse suurendamine kahjustuste suhtes
Meetmed ja vahendid, mis suurendavad tervete rakkude vastupanuvõimet patogeensete tegurite toimele ja stimuleerivad kohanemismehhanisme rakukahjustuse korral, jagunevad:
♦ ettenähtud otstarbel meditsiinilistel ja profülaktilistel eesmärkidel;
♦ olemuselt ravimiteks, mitteravimiks ja kombineeritud;
♦ keskendudes etiotroopsele, patogeneetilisele ja sanogeneetilisele.
Ennetavad ja ravivad meetmed
mitteravimiained. Rakukahjustuste vältimiseks kasutatakse mitteravimiaineid. Need ained suurendavad rakkude resistentsust mitmete patogeensete ainete suhtes.
Näide. Keha treenimine (vastavalt teatud skeemile) mõõduka hüpoksia, stressifaktorite, kehalise aktiivsuse ja jahutamisega suurendab vastupidavust olulisele hüpoksiale, isheemiale, külmetusele, nakkushaigustele ja muudele teguritele. Rakkude resistentsuse suurenemine treeningu ajal põhineb regulatsioonisüsteemide töökindluse ja võimsuse suurenemisel, rakkude energia- ja plastilise varustamise mehhanismidel, nende kompenseerivatel, taastavatel ja kaitsereaktsioonidel, valgusünteesi ja DNA parandamise mehhanismidel, protsessidel. subtsellulaarsete struktuuride moodustumine ja muud muutused.
Ravimid. Narkootikume (PM) kasutatakse peamiselt adaptiivsete mehhanismide aktiveerimiseks pärast kokkupuudet patogeense ainega. Enamikku ravimeid kasutatakse etiotroopse või patogeneetilise ravi eesmärgil.
Peamised mõjud, mille eesmärk on vähendada patogeense toime tugevust rakkudele või blokeerida patoloogilise protsessi arengu mehhanismi, on järgmised: rakkude energiavarustuse häirete astme vähendamine või kõrvaldamine; transmembraanse transpordi, ioonide intratsellulaarse jaotuse ja raku mahu kontrollimise mehhanismide korrigeerimine ja kaitsmine; raku geneetilise aparaadi kahjustuste vältimine; ? rakusiseste protsesside reguleerimis- ja integratsioonimehhanismide korrigeerimine.
Kombineeritud mõjud annavad suurima efekti (nii terapeutilist kui ka profülaktilist).
Ravi ja ennetamise üldpõhimõtted
Ravi ja ennetamise üldpõhimõtted hõlmavad etiotroopseid, patogeneetilisi ja sanogeneetilisi põhimõtteid.
Etiotroopne toime mille eesmärk on ennetada tegevust (ennetamine) või kõrvaldada, peatada, vähendada patogeensete tegurite mõju tugevust või kestust rakkudele, samuti kõrvaldada selle tegevuse (ravi) rakendamist soodustavad tingimused.
Sanogeneetilised meetmed eesmärk on aktiveerida kohanemismehhanisme (rakkude kompenseerimine, kaitse, taastamine ja kohanemine) muutunud tingimustega, mis takistab haiguse arengut (ärahoidmine) või kiirendada keha taastumist (ravi).
Patogeneetilised mõjud suunatud patogeneesi seoste katkestamisele, kaitstes rakkude energiavarustuse mehhanisme, korrigeerides transmembraanset ülekannet, ioonide rakusisest jaotust ja kontrollides raku mahtu; rakkude geneetilises aparaadis muutusi põhjustavate tegurite toime takistamine.
Rakk on elementaarne elussüsteem, mis koosneb kahest põhiosast – tsütoplasmast ja tuumast. Rakk on mis tahes elundikoe struktuuriüksus. Rakukahjustused on geneetiliselt määratud või omandatud muutused ainevahetuses, füüsikalis-keemilistes parameetrites, makromolekulide konformatsioonis, raku struktuuris, mis põhjustavad selle funktsioonide ja elutegevuse häirimist. Rakukahjustus on patoloogilise protsessi või haiguse aluseks. Rakukahjustus on haiguse üldine seadus
* mehaanilised mõjud * termilised mõjud * osmootse rõhu muutused rakkudes * vabade radikaalide liig * orgaanilised ja anorgaanilised happed ja leelised * raskmetallide soolad * tsütotoksilised ained * ravimid * mikroorganismid * tsütotoksilised immunoglobuliinid * tsütotoksilised rakud * bioloogiliselt aktiivsete ainete defitsiit või liig ained PÕHJUSED RAKUDE LOODUSEGA KAHJUSTUSTE LIIGID RAKUDE LOODUSE PÕHJUSED FÜÜSIKALINE KEEMILINE BIOLOOGILINE
Energiavarustuse rikkumine Reguleerimismehhanismide katkemine Häired geneetilises programmis ja/või selle teostamise mehhanismid Elektrofüsioloogiliste parameetrite muutused Ioonide ja vedelike tasakaalustamatus Membraanide ja ensüümide kahjustused RAKU KAHJUSTUSE ÜLDMEHHANISMID
Isheemiline rakukahjustus Isheemiline kahjustus on universaalne tüüpiline rakukahjustuse vorm. Esineb süsteemsete ja lokaalsete vereringehäiretega. See põhineb kudede ja rakkude ägeda hüpoksia (hapnikunälja) nähtusel. Rakkude isheemilise kahjustuse raskusaste sõltub vereringehäirete astmest, metaboliitide eritumise säilimisest elundist, elundi tüübist, isheemia kestusest ja keskkonna temperatuurist. Rakkude isheemilise kahjustuse korral on häiritud nende energiavarustus: ATP süntees, ATP energia transport tootmiskohast rakkude efektorstruktuuridesse, ATP energia kasutamine.
Rakutasandil "lülituvad" kahjustavad tegurid sisse
mitu patogeenset seost:
I. Protsesside energiavarustuse rikkumine,
rakus voolab:
1. Protsessi intensiivsuse ja (või) efektiivsuse vähendamine
ATP resünteesi öökullid.
2. ATP energiatranspordi rikkumine.
3. ATP energia kasutamise rikkumine.
II. Membraaniaparaadi ja ensüümsüsteemide kahjustused
raku teemad;
1. Vabade radikaalide reaktsioonide ja lipiidide peroksüdatsiooni (LPO) liigne intensiivistamine.
2. Hüdrolaaside märkimisväärne aktiveerumine (lüsosomaalne, membraaniga seotud, vaba).
3. Amfifiilsete ühendite viimine membraanide lipiidfaasi ja nende detergentne toime.
4. Kahjustatud membraanikomponentide resünteesi protsesside ja taas nende sünteesi pärssimine.
5. Valgumolekulide, lipoproteiinide, fosfolipiidide konformatsiooni rikkumine.
6. Tursunud rakkude ja nende organellide ülevenitamine ja rebend.
III. Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatus rakus:
1. Üksikute ioonide suhte muutus hüaloplasmas.
2. Ioonide transmembraanse suhte muutus.
3. Rakkude hüperpigmentatsioon.
4. Rakkude dehüdratsioon.
IV. Raku geneetilise programmi rikkumine ja (või)
selle rakendamise khanismid:
A. Geneetilise programmi rikkumine:
1. Muutus geenide biokeemilises struktuuris.
2. Patogeensete geenide derepressioon.
3. "Elutähtsate" geenide allasurumine.
4. Võõr-DNA fragmendi viimine genoomi pato-
geneetilised omadused.
B. Geeniprogrammi rakendamise rikkumine:
1. Mitoosi häire:
Kromosoomide kahjustus
Mitootilist tsüklit tagavate struktuuride kahjustus
Tsütotoomia protsessi rikkumine
2. Meioosi rikkumine.
V. Intratsellulaarsete regulatsioonimehhanismide häire
raku funktsioonid:
1. Regulatiivsete mõjutuste vastuvõtu rikkumine.
2. Sekundaarsete vahendajate moodustamise rikkumine.
3. Proteiinkinaaside fosforüülimise rikkumine.
Rakukahjustuste rakulised ja ekstratsellulaarsed mehhanismid
Kahjustuse vahetu põhjus võib olla troofiliste mehhanismide rikkumine - rakuliste või rakuväliste mehhanismide kogum, mis määravad raku metabolismi ja struktuurilise korralduse, mis on vajalikud spetsiaalse funktsiooni jaoks.
Rakumehhanisme tagab raku struktuurne korraldus ja selle autoregulatsioon. See tähendab, et raku trofism on suuresti raku enda kui keerulise isereguleeruva süsteemi omadus.
Ka raku elutähtsat aktiivsust tagab "keskkond" ja seda reguleerivad mitmed kehasüsteemid. Seetõttu on ekstratsellulaarsetel troofilistel mehhanismidel transpordi (veri, lümf, mikrovaskulatuur) ja integratiivsed (neuroendokriinsed, neurohumoraalsed) regulatsioonisüsteemid.
Rakkude autoregulatsiooni häired võivad olla põhjustatud erinevatest teguritest (hüperfunktsioon, mürgised ained, kiirgus, pärilik puudulikkus või ensüümi puudus jne). Suur roll on geenide soole - retseptoritele, mis teostavad erinevate ultrastruktuuride funktsioonide "koordineeritud inhibeerimist". Raku autoregulatsiooni rikkumine toob kaasa selle energiapuuduse ja ensümaatiliste protsesside katkemise rakus. Ensümopaatia või ensymopaatia (omandatud või pärilik) muutub düstroofia (üks muutuste tüüp) peamiseks patogeneetiliseks lüliks ja väljenduseks, rikkudes trofismi rakulisi mehhanisme.
Transpordisüsteemi talitlushäired, tagades kudede (rakkude) ainevahetuse ja struktuurse ohutuse, põhjustavad hüpoksiat, mis on düstsirkulatsiooni düstroofiate patogeneesis juhtiv.
Trofismi endokriinse regulatsiooni häiretega(türotoksikoos, diabeet, hüperparatüreoidism jne) saame rääkida endokriinsetest ja koos trofismi närviregulatsiooni rikkumine (innervatsiooni kahjustus, ajukasvaja jne) närvi- või ajudüstroofiate kohta.
Düstroofiate korral kogunevad rakku ja (või) rakkudevahelisse ainesse mitmesugused ainevahetusproduktid (valgud, rasvad, süsivesikud, mineraalid, vesi), mida iseloomustavad ensümaatiliste protsesside rikkumiste tagajärjel esinevad kvantitatiivsed või kvalitatiivsed muutused. Düstroofiate korral kogunevad rakku ja (või) rakkudevahelisse ainesse mitmesugused ainevahetusproduktid (valgud, rasvad, süsivesikud, mineraalid, vesi), mida iseloomustavad ensümaatiliste protsesside rikkumiste tagajärjel esinevad kvantitatiivsed või kvalitatiivsed muutused. Emakasisese kahjustuse patogeneesi tunnused määravad nende otsene seos emahaigustega.
KAHJUSTUSED- sellised muutused rakkude struktuuris, ainevahetuses ja füüsikalis-keemilistes omadustes, mis põhjustavad elutähtsa aktiivsuse katkemist.
Kõik erinevad põhjused, mis põhjustavad rakukahjustusi, võib jagada järgmistesse põhirühmadesse: füüsikalised, keemilised ja bioloogilised.
1. Füüsiline.
- Mehaanilised mõjud põhjustavad plasmamembraani ja subtsellulaarsete moodustiste membraanide struktuuri rikkumist;
- temperatuuri kõikumised. Temperatuuri tõus võib põhjustada valkude denaturatsiooni, nukleiinhappeid, lipoproteiinikomplekside lagunemist ja rakumembraanide läbilaskvuse suurenemist. Temperatuuri langus võib põhjustada intratsellulaarse vedeliku metaboolsete reaktsioonide olulist aeglustumist või pöördumatut peatumist ja membraani rebenemist.
- osmootse rõhu muutused. Selle suurenemisega kaasneb raku turse, selle membraani venitamine kuni purunemiseni. Osmootse rõhu langus põhjustab vedeliku kadu, kortsude teket ja sageli rakusurma.
- kokkupuude ioniseeriva kiirgusega põhjustab vabade radikaalide teket ja peroksiidsete vabade radikaalide protsesside aktiveerumist, mille produktid kahjustavad membraane ja denatureerivad rakuensüüme.
2. Keemiline.
Orgaanilised ja anorgaanilised happed, leelised, raskmetallide soolad, ainevahetusproduktid, ravimid. Seega pärsivad tsüaniidid tsütokroomoksüdaasi aktiivsust. Arseenisoolad inhibeerivad püruvaadi oksüdaasi. Strofantiini üleannustamine põhjustab müokardotsüütide sarkolemma K + -Na + -ATP-aasi aktiivsuse pärssimist jne.
3. Bioloogiline.
RAKU KAHJUSTUSE ÜLDMEHHANISMID
1. Rakkude energiavarustuse protsesside häire.
- ATP resünteesi protsesside intensiivsuse vähenemine;
- ATP transpordi rikkumine;
- ATP energia kasutamise rikkumine;
2. Membraanide ja rakuensüümide kahjustus.
- Vabade radikaalide reaktsioonide ja vabade radikaalide lipiidide peroksüdatsiooni (SPOL) intensiivistamine;
- Hüdrolaaside aktiveerimine (lüsosomaalne, membraaniga seotud, vaba);
- Amfifiilsete ühendite viimine membraanide lipiidfaasi ja nende detergentne toime;
- Paisunud rakkude ja nende organellide membraanide ülevenitamine ja purunemine;
- Kahjustatud membraanikomponentide resünteesi protsesside ja (või) nende taassünteesi pärssimine;
3. Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatus.
- Üksikute ioonide suhte muutus hüaloplasmas;
- Ioonide transmembraanse suhte muutused;
- Hüper- ja hüpohüdratsioon;
4. Rakkude geneetilise programmi või selle rakendamise mehhanismide rikkumine.
- Geneetilise programmi rikkumine.
- Muutused geenide biokeemilises struktuuris;
- Patogeensete geenide derepressioon;
- "Elutähtsate" geenide represseerimine;
- Patogeensete omadustega võõr-DNA viimine genoomi;
- Geneetilise programmi rakendamise mehhanismide rikkumine.
- Mitoosi häired:
- kromosoomi kahjustus;
- mitoosi kulgu tagavate struktuuride kahjustus;
- tsütotoomia rikkumine.
- meioosi häire.
5. Rakufunktsioonide reguleerimise mehhanismide häire.
- Regulatiivsete mõjude vastuvõtu rikkumine.
- Sekundaarsete sõnumitoojate (cAMP, cGMP) moodustumise rikkumine
- Rikkumine metaboolsete reaktsioonide tasemel.
1. Rakkudes toimuvate protsesside energiavarustuse rikkumine võib toimuda ATP sünteesi, selle energia transpordi ja kasutamise etappides.
ATP süntees võib olla häiritud hapnikupuuduse, metaboolsete substraatide, kudede hingamise ensüümide aktiivsuse vähenemise ja oksüdatiivse fosforüülimise, glükolüüsi, mitokondrite kahjustuse ja hävimise tagajärjel. On teada, et ATP energia edastamine eferentsetesse struktuuridesse toimub ensüümsüsteemide abil: ADP-ATP translokaas (adeniini nukleotiidtransferaas) ja kreatiinfosfokinaas (CPK). Adeniini nukleotiidtransferaas tagab ATP makroergilise fosfaatsideme energia transpordi mitokondriaalsest maatriksist läbi nende sisemembraani ning CPK kandub edasi kreatiinile koos kreatiinfosfaadi moodustumisega, mis siseneb tsütosooli. Efektorrakuliste struktuuride CPK transpordib kreatiinfosfaadi fosfaatrühma ADP-sse koos ATP moodustumisega, mida kasutatakse eluprotsessides. Neid ensümaatilisi energiatranspordisüsteeme võivad kahjustada ka mitmesugused patogeensed ained ja seetõttu võib raku kõrge ATP sisalduse taustal tekkida selle energiat tarbivate struktuuride defitsiit.
Rakkude energiavarustuse rikkumine ja nende elutegevuse häired võivad areneda piisava ATP energia tootmise ja normaalse transpordi tingimustes. See võib olla energia kasutamise ensümaatiliste mehhanismide kahjustuse tagajärg, mis on peamiselt tingitud ATPaaside aktiivsuse vähenemisest (ATPaasi aktomüosiin, K + -Na + -sõltuv plasmolemma ATPaas, Mg 2+ -sõltuv ATPaas sarkoplasmaatilise retikulumi kaltsiumipump jne)
2. Membraanide ja ensüümide kahjustus mängib olulist rolli raku elutegevuse häirimisel. Selliste muutuste üheks olulisemaks põhjuseks on vabade radikaalide reaktsioonid (SRR) ja lipiidide peroksüdatsioon (LPO). Need reaktsioonid toimuvad rakkudes ja tavaliselt, olles vajalik lüli sellistes elutähtsates protsessides nagu elektronide transport hingamisteede ensüümide ahelas, prostaglandiinide ja leukotrieenide süntees, rakkude proliferatsioon ja küpsemine, fagotsütoos ja katehhoolamiinide metabolism.
Lipiidide peroksüdatsiooni intensiivsust reguleerib seda protsessi aktiveerivate (prooksüdandid) ja inhibeerivate (antioksüdandid) tegurite suhe. Kõige aktiivsemate prooksüdantide hulka kuuluvad kergesti oksüdeeruvad ühendid, mis indutseerivad vabu radikaale, eriti naftokinoonid, A- ja D-vitamiinid, redutseerivad ained - NADPH2, NADH2, lipoehape, prostaglandiinide ja katehhoolamiinide ainevahetusproduktid.
LPO protsessi võib tinglikult jagada järgmisteks etappideks:
1) hapniku initsiatsioon ("hapniku" staadium), 2) vabade radikaalide moodustumine ("vaba radikaali" staadium), 3) lipiidperoksiidide tootmine ("peroksiidi" staadium) hapnik: superoksiidhapniku radikaal (O 2 -), hüdroksüülradikaal (OH-), vesinikperoksiid (H 2 O 2), mis interakteeruvad erinevate rakustruktuuride komponentidega, peamiselt lipiidide, valkude ja nukleiinhapetega. Selle tulemusena moodustuvad aktiivsed radikaalid, eriti lipiidid, samuti nende peroksiidid. Reaktsioon võib omandada ahel "laviini" iseloomu. Rakkudes toimivad aga vabade radikaalide ja peroksiidide reaktsioone piiravad tegurid, s.t. omavad antioksüdantset toimet. Allolev tabel näitab antioksüdantide kaitse ensümaatilisi ja mitteensümaatilisi mehhanisme.
ANTIOKSIDANDI SÜSTEEMI JA MÕNED SELLE TEGURID
|
Antioksüdantide süsteemi lingid |
Toimemehhanismid |
|
|
1. "antihapnik" |
retinool, karotenoidid, riboflaviin |
O 2 sisalduse vähenemine rakus, aktiveerides selle ärakasutamise, suurendades oksüdatsiooni- ja fosforüülimisprotsesside konjugatsiooni |
|
2. "antiradikaal" |
superoksiiddismutaas, tokoferoolid, mannitool |
aktiivsete radikaalide muundamine "mitteradikaalseteks" ühenditeks, vabade radikaalide "kustutamine" orgaaniliste ühenditega |
|
3. "peroksiidivastane" |
glutatioonperoksidaas, katalaas, serotoniin |
lipiidide hüdroperoksiidide inaktiveerimine. |
Vabade radikaalide ja peroksiidreaktsioonide liigne aktiveerumine, samuti antioksüdantide kaitsesüsteemi rike on üks peamisi rakumembraanide ja ensüümide kahjustamise tegureid. Järgmised protsessid on võtmetähtsusega:
1) membraani lipiidide füüsikalis-keemiliste omaduste muutus, mis põhjustab nende lipoproteiinikomplekside konformatsiooni rikkumist ja vastavalt ensüümsüsteemide aktiivsuse vähenemist, mis tagavad humoraalse efekti, ioonide ja molekulide transmembraanse transpordi, ja membraanide struktuurne terviklikkus;
2) rakus struktuurseid ja ensümaatilisi funktsioone täitvate valgumitsellide füüsikalis-keemiliste omaduste muutused; 3) membraani struktuursete defektide moodustumine - kõige lihtsamad kanalid (klastrid), mis on tingitud LPO toodete sissetoomisest neisse. Seega viib lipiidide hüdroperoksiidide kogunemine membraani nende ühinemiseni mitsellideks, mis loovad transmembraansed läbilaskvuskanalid, mille kaudu on võimalik katioonide ja molekulide kontrollimatu vool rakku ja sealt välja, millega kaasneb protsesside rikkumine. erutuvuse, regulatiivsete mõjude tekitamise, rakkudevahelise interaktsiooni jne, kuni membraani killustumise ja rakusurmani.
Tavaliselt ei muuda membraanide ja ensüümide koostist ja olekut mitte ainult vabade radikaalide ja lipoperoksiidide protsessid, vaid ka lüsosomaalsed ensüümid, nii vabad (solubiliseeritud) kui ka membraaniga seotud ensüümid: lipaasid, fosfolipaasid, proteaasid. Erinevate patogeensete tegurite mõjul võib nende aktiivsus või sisaldus hüaloplasmas järsult suureneda (näiteks atsidoosi tõttu, mis suurendab lüsosomaalsete membraanide läbilaskvust). Selle tulemusena läbivad glütserofosfolipiidid ja membraanivalgud, aga ka rakuensüümid intensiivse hüdrolüüsi. Sellega kaasneb membraani läbilaskvuse märkimisväärne suurenemine ja ensüümide kineetiliste omaduste vähenemine.
Hüdrolaaside (peamiselt lipaaside ja fosfolipaaside) toime tulemusena kogunevad rakku vabad rasvhapped ja lüsofosfolipiidid, eelkõige glütserofosfolipiidid: fosfatidüülkoliinid, fosfatidüületanoolamiinid, fosfatidüülseriinid. Need amfifiilsed ühendid on võimelised tungima ja fikseerima nii membraanide hüdrofoobses kui ka hüdrofiilses keskkonnas. Tungides biomembraanidesse, muudavad nad lipoproteiinikomplekside normaalset struktuuri, suurendavad läbilaskvust ja muudavad ka membraanide konfiguratsiooni lipiidimolekulide "kiilukujulise" kuju tõttu. Amfifiilsete ühendite akumuleerumine suurtes kogustes põhjustab membraanides klastrite moodustumist ja mikromurdude ilmnemist.
3. Ioonide ja vedeliku tasakaaluhäired rakus.
Erinevate ioonide transmembraanse jaotuse ja intratsellulaarse sisalduse ja suhte rikkumine areneb energia metabolismi häirete tõttu või samaaegselt ning sellega kaasneb membraanide ja rakuensüümide kahjustuse tunnused. Reeglina väljendub ioonide tasakaalustamatus naatriumi kogunemises rakus ja kaaliumi kadumises plasmamembraani K,Na-sõltuva ATP-aasi häirete tõttu, kaltsiumisisalduse suurenemises, eelkõige rakumembraani naatrium-kaltsiumi ioonivahetusmehhanismi töö katkemise tagajärjel, mis tagab kahe rakku siseneva naatriumiooni vahetuse ühe sealt väljuva kaltsiumiooniga. Ca2+-ga ühise kandja pärast konkureeriva Na+ intratsellulaarse sisalduse suurenemine takistab kaltsiumi vabanemist rakust. Katioonide transmembraanse jaotuse rikkumisega kaasneb ka Cl -, HCO 3 - ja teiste anioonide sisalduse muutus rakus.
Ioonide tasakaalustamatuse tagajärg on tegevuse puhkemembraani potentsiaali muutus, samuti ergastusimpulsi juhtivuse rikkumine. Ioonide intratsellulaarse sisalduse rikkumine põhjustab vedelike tasakaalustamatuse tõttu raku mahu muutust. See väljendub kas raku hüperhüdratsioonis (turse) või hüpohüdratsioonis (vedelikusisalduse vähenemises). Seega kaasneb naatriumi- ja kaltsiumiioonide sisalduse suurenemisega kahjustatud rakkudes nende osmootse rõhu tõus, mis viib nendesse vee kogunemiseni. Rakud paisuvad, nende maht suureneb, millega kaasnevad tsütolemma ja organellide membraanide venitused ja sageli mikrorebendid. Rakkude dehüdratsiooni (näiteks mõnede veekaotust põhjustavate nakkushaiguste korral) iseloomustab nendest vedeliku ja selles lahustunud valkude ning muude orgaaniliste ja anorgaaniliste veeslahustuvate ühendite eraldumine. Intratsellulaarne dehüdratsioon on sageli kombineeritud tuuma kokkutõmbumisega, mitokondrite ja teiste organellide lagunemisega.
4. Geneetilise programmi või selle rakendamise mehhanismide kahjustamine.
Mutatsioonid, patogeensete geenide (näiteks onkogeenide) derepressioon, elutähtsate geenide aktiivsuse pärssimine või patogeensete omadustega võõr-DNA-fragmendi viimine genoomi on ühed peamised protsessid, mis viivad inimese geneetilise informatsiooni muutumiseni. kamber.
Lisaks geneetilise programmi muutustele on raku düsfunktsiooni oluliseks mehhanismiks selle programmi rakendamise rikkumine, peamiselt raku jagunemise protsessis meioosi või mitoosi ajal. Mitoosihäireid on kolm rühma:
- Muutused kromosoomiaparaadis
- Mitoosi protsessi tagavate struktuuride kahjustus
- Tsütoplasma ja tsütolemma (tsütotoomia) jagunemise rikkumine.
5. Rakusiseste protsesside regulatsiooni häired.
See võib olla tingitud rikkumistest, mis arenevad ühel järgmistest regulatiivsete mehhanismide tasanditest:
1. Bioloogiliselt aktiivsete ainete (hormoonid, neurotransmitterid jne) koostoime tasemel rakuretseptoritega. Muutused retseptormolekulide tundlikkuses, arvus ja konformatsioonis, selle biokeemilises koostises, lipiidkeskkonnas membraanis võivad oluliselt muuta rakulise reaktsiooni olemust reguleerivale stiimulile;
2. Rakuliste närvimõjude "teise sõnumitoojate" (saatjate) tasemel, milleks on tsüklilised nukleotiidid - adenosiinmonofosfaat (cAMP) ja guanosiinmonofosfaat (cGMP), mis moodustuvad vastusena "esimeste vahendajate" - hormoonide - toimele. ja neurotransmitterid.
3. Tsükliliste nukleotiidide või muude rakusiseste tegurite poolt reguleeritud metaboolsete reaktsioonide tasemel.
RAKU KAHJUSTUSE PEAMISED VÄLJUNDID
Rakukahjustuse peamised ilmingud on järgmised:
- Düstroofia
- Düsplaasia
- Organellide struktuuri ja funktsioonide muutused
- Nekrobioos. Nekroos.
1. Düstroofia.
Düstroofia all mõistetakse rakkude ainevahetushäireid, millega kaasnevad talitlushäired, plastilised protsessid, aga ka struktuurimuutused, mis põhjustavad rakkude elutegevuse katkemist.
Düstroofia peamised mehhanismid on järgmised:
- ebanormaalsete ainete süntees rakus, näiteks amüloidi valgu-polüsahhariidi kompleks;
- mõnede ühendite liigne muundumine teisteks, näiteks rasvad süsivesikuteks valkudeks, süsivesikud rasvadeks;
- näiteks membraanide valgu-lipiidkomplekside lagunemine;
Rakkude ja rakkudevahelise aine infiltratsioon orgaaniliste ja anorgaaniliste ühenditega, nagu kolesterool ja selle estrid arterite seintel ateroskleroosi korral.
Peamised rakulised düstroofiad hõlmavad valke (granuleeritud, hüaliin-tilk, hüdropüstroofia), rasvsüsivesikuid ja mineraalaineid (kaltsinoos, sideroos, vase ladestumine hepatotserebraalse düstroofia korral).
2. Düsplaasia
Düsplaasia on rakkude arenguprotsesside rikkumine, mis väljendub pidevas struktuuri ja funktsiooni muutuses, mis põhjustab nende elutegevuse häireid.
Düsplaasia põhjuseks on rakugenoomi kahjustus. Düsplasmia struktuursed tunnused on muutused rakkude, nende tuumade ja teiste organellide suuruses ja kujus, kromosoomide arvus ja struktuuris. Reeglina on rakud suurenenud, ebakorrapärase kujuga, erinevate organellide suhe on ebaproportsionaalne. Sageli leitakse sellistes rakkudes mitmesuguseid lisandeid, düstroofiliste muutuste märke. Rakkude düsplaasia näideteks on megaloblastide moodustumine luuüdis kahjuliku aneemia korral, sirprakulised ja sihtmärk-erütrotsüüdid hemoglobiinipatoloogias, mitmetuumalised hiidrakud, millel on veider kromatiini paigutus Recklinghauseni neurofibromatoosi korral. Rakuline düsplaasia on üks kasvajarakkude atüüpia ilmingutest.
3. Muutused rakuorganellide ehituses ja funktsioonides rakukahjustuse korral.
1. Mitokondrid.
Patogeensete tegurite mõjul muutub nii mitokondrite koguarv kui ka üksikute organellide struktuur. Paljude patogeensete mõjudega rakule (hüpoksia, toksilised ained, sealhulgas ravimite üleannustamine, ioniseeriv kiirgus) kaasneb mitokondrite turse ja vakuolisatsioon, mis võib viia nende membraani purunemiseni, kristallide fragmenteerumiseni ja homogeniseerumiseni. Sageli esineb granulaarstruktuuri kadu ja organellide maatriksi homogeniseerimine, välismembraani möödaviigu kadumine, orgaaniliste (müeliin, lipiidid, glükogeen) ja anorgaaniliste (kaltsiumisoolad ja muud katioonid) ühendite maatriksi ladestused. Mitokondrite struktuuri ja funktsiooni rikkumine põhjustab ATP moodustumise olulist pärssimist, samuti Ca2+, K+, H+ ioonide tasakaalustamatust.
2. Tuum.
Tuuma kahjustus väljendub selle kuju muutumises, kromatiini kondenseerumises piki perifeeriat (kromatiini marginaal), möödaviigu rikkumises või tuumaümbrise purunemises, selle sulandumises kromatiini ääreribaga.
3. Lüsosoomid.
Lüsosoomide kahjustuse ilming on nende membraani rebend või nende läbilaskvuse märkimisväärne suurenemine, mis põhjustab hüdrolüütiliste ensüümide vabanemist ja aktiveerumist. Kõik see võib viia raku "enese seedimiseni" (autolüüsini). Selliste muutuste põhjuseks on vesinikioonide kuhjumine rakkudesse (rakusisene atsidoos), lipiidide peroksüdatsiooniproduktid, toksiinid ja muud ained.
4. Ribosoomid.
Kahjustavate ainete toimel täheldatakse ribosoomi subühikute (plistoomi) rühmitamist monosoomideks, ribosoomide arvu vähenemist, organellide eraldumist rakusisestest membraanidest ja krobelise endoplasmaatilise retikulumi muutumist siledaks. Nende muutustega kaasneb valgusünteesi intensiivsuse vähenemine rakus.
5. Endoplasmaatiline retikulum.
Kahjustuse tagajärjel võrgustiku torukesed paisuvad kuni suurte vakuoolide ja tsisternide tekkeni, mis on tingitud vedeliku kogunemisest neisse, võrgustiku tuubulite membraanide fokaalsest hävimisest ja killustatusest. Endoplasmaatilise retikulumi struktuuri rikkumisega võib kaasneda raku düstroofia, erutusimpulsside leviku häire, lihasrakkude kontraktiilne funktsioon ja toksiliste tegurite (mürgid, metaboliidid, vabad radikaalid jne) neutraliseerimise protsessid. .).
6. Golgi aparaat.
Golgi aparaadi kahjustusega kaasnevad struktuurimuutused, mis on sarnased endoplasmaatilise retikulumi muutustega. Samal ajal on häiritud jääkainete väljutamine rakust, mis põhjustab tema kui terviku talitlushäireid.
7. Tsütoplasma.
Kahjustavate ainete toime rakule võib põhjustada vedeliku sisalduse vähenemist või suurenemist tsütoplasmas, valgu proteolüüsi või koagulatsiooni ning normis mitte leiduvate kandmiste teket. Muutused tsütoplasmas mõjutavad omakorda oluliselt selles toimuvaid metaboolseid protsesse, mis on tingitud asjaolust, et raku maatriksis paiknevad paljud ensüümid (näiteks glükolüüs), organellide funktsioonid ja regulatiivsete mõjude tajumise protsessid. raku peal.
KAHJUDE HÜVITAMISE RAKUMEHHANISMID
1. Rakkude energiavarustuse rikkumiste hüvitamine:
- ATP sünteesi intensiivistamine glükolüüsi protsessis, samuti kudede hingamine tervetes mitokondrites;
- ATP transpordimehhanismide aktiveerimine;
- ATP energiakasutusmehhanismide aktiveerimine;
2. Rakumembraanide ja ensüümide kaitse:
- antioksüdantse kaitsesüsteemi tegurite suurenenud aktiivsus;
- puhversüsteemide aktiveerimine;
- mikrosoomide võõrutusensüümide aktiivsuse suurenemine;
- membraanikomponentide ja ensüümide sünteesi mehhanismide aktiveerimine;
3. Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatuse määra vähendamine või kõrvaldamine rakkudes:
- energiavarustuse katkemise taseme vähendamine;
- membraanide ja ensüümide kahjustuse määra vähendamine;
- puhversüsteemide aktiveerimine;
4. Rakkude geneetilise programmi rikkumiste kõrvaldamine:
- katkestuste kõrvaldamine DNA ahelates;
- DNA muudetud osade kõrvaldamine;
- normaalse DNA fragmendi süntees kahjustatud või kadunud fragmenti asemel;
5. Rakusiseste protsesside regulatsioonihäirete kompenseerimine:
- "töötavate" rakuretseptorite arvu muutus;
- rakuretseptorite afiinsuse muutus regulatoorsete tegurite suhtes;
- adenülaadi ja guanülaattsüklaasi süsteemide aktiivsuse muutused;
- rakusiseste ainevahetuse regulaatorite (ensüümid, katioonid jne) aktiivsuse ja sisalduse muutused;
6. Rakkude funktsionaalse aktiivsuse vähenemine.
7. Taastumine
8. Hüpertroofia
9. Hüperplaasia.
1. Rakkude energiavarustuse protsessi rikkumiste hüvitamine.
Üks võimalus mitokondrite kahjustusest tingitud energiavahetuse häirete kompenseerimiseks on glükolüüsiprotsessi intensiivistamine. Teatud panuse rakusiseste protsesside energiavarustuse häirete kompenseerimisele kahjustuste korral annab ATP energia transportimiseks ja kasutamiseks vajalike ensüümide (adeniini nukleotiidtransferaas, kreatiinfosfokinaas, ATPaasid) aktiveerimine, samuti vähenemine. raku funktsionaalses aktiivsuses. Viimane aitab vähendada ATP tarbimist.
2. Rakumembraanide ja ensüümide kaitse.
Üks rakumembraanide ja ensüümide kaitsmise mehhanisme on vabade radikaalide ja peroksiidreaktsioonide piiramine antioksüdantsete kaitseensüümide (superoksiidmutaas, katalaas, glutatioonperoksidaas) poolt. Teine mehhanism membraanide ja ensüümide, eriti lüsosoomi ensüümide kaitsmiseks kahjulike mõjude eest, võib olla rakupuhversüsteemide aktiveerimine. See toob kaasa intratsellulaarse atsidoosi taseme languse ja selle tagajärjel lüsosomaalsete ensüümide liigse hüdrolüütilise aktiivsuse. Oluline roll rakumembraanide ja ensüümide kaitsmisel kahjustuste eest on mikrosomaalsetel ensüümidel, mis tagavad patogeensete ainete füüsikalis-keemilise muundamise nende oksüdatsiooni, redutseerimise, demetüleerimise jne kaudu. Rakkude muutumisega võib kaasneda geenide derepressioon ja selle tulemusena membraanikomponentide (valgud, lipiidid, süsivesikud) sünteesiprotsesside aktiveerimine kahjustatud või kadunud komponentide asendamiseks.
3. Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatuse kompenseerimine.
Raku ioonide sisalduse tasakaalustamatust saab kompenseerida ioonide "pumpade" energiavarustuse mehhanismide aktiveerimisega, samuti ioonide transpordis osalevate membraanide ja ensüümide kaitsmisega. Teatav roll ioonide tasakaalustamatuse vähendamisel on puhversüsteemidel. Rakusiseste puhversüsteemide (karbonaat, fosfaat, valk) aktiveerimine võib aidata taastada K+, Na+, Ca2+ ioonide optimaalseid suhteid ka muul viisil, vähendades vesinikioonide sisaldust rakus. Ioonide tasakaalustamatuse astme vähenemisega võib omakorda kaasneda rakusisese vedeliku sisalduse normaliseerumine.
4. Rakkude geneetilise programmi rikkumiste kõrvaldamine.
Kahjustatud DNA lõigud saab tuvastada ja kõrvaldada DNA parandamise ensüümide osalusel. Need ensüümid tuvastavad ja eemaldavad muutunud DNA segmendi (endonukleaasid ja restriktsiooniensüümid), sünteesivad eemaldatud fragmenti asemel normaalse nukleiinhappefragmendi (DNA polümeraas) ja sisestavad selle äsja sünteesitud fragmendi eemaldatud fragmenti (ligaasi) asemele. Lisaks nendele keerukatele DNA parandamise ensümaatilistele süsteemidele on rakus ensüüme, mis kõrvaldavad genoomis toimuvad "väikesemahulised" biokeemilised muutused. Nende hulka kuuluvad demetülaasid, mis eemaldavad metüülrühmi, ligaasid, mis kõrvaldavad DNA ahelate katkestused, mis tekivad ioniseeriva kiirguse või vabade radikaalide toimel.
5. Rakusiseste protsesside reguleerimise mehhanismide häirete kompenseerimine.
Selliste reaktsioonide hulka kuuluvad: hormoonide, neurotransmitterite ja muude füsioloogiliselt aktiivsete ainete retseptorite arvu muutus rakupinnal, samuti retseptorite tundlikkus nende ainete suhtes. Retseptorite arv võib muutuda tänu sellele, et nende molekulid on võimelised vajuma raku membraani või tsütoplasmasse ja tõusma selle pinnale. Neile reageerimise olemus ja raskus sõltub suuresti regulatoorseid stiimuleid tajuvate retseptorite arvust ja tundlikkusest.
Hormoonide ja neurotransmitterite üle- või puudujääki või nende mõju saab kompenseerida ka teiste vahendajate – tsükliliste nukleotiidide – tasemel. On teada, et cAMP ja cGMP suhe ei muutu mitte ainult ekstratsellulaarsete regulatoorsete stiimulite, vaid ka rakusiseste tegurite, eriti fosfodiesteraaside ja kaltsiumiioonide toimel. Raku reguleerivate mõjude rakendamise rikkumist saab kompenseerida ka rakusiseste ainevahetusprotsesside tasemel, kuna paljud neist lähtuvad ainevahetuse intensiivsuse reguleerimisest ensümaatilise reaktsiooni produkti kogusega ( positiivse või negatiivse tagasiside põhimõte).
6. Rakkude funktsionaalse aktiivsuse vähenemine.
Rakkude funktsionaalse aktiivsuse vähenemise tulemusena on tagatud funktsiooni ja plastiliste protsesside elluviimiseks vajalike energia ja substraatide kulu vähenemine. Selle tulemusena väheneb patogeense teguri toimel rakukahjustuse aste ja ulatus oluliselt ning pärast selle toime lõppemist täheldatakse rakustruktuuride ja nende funktsioonide intensiivsemat ja täielikumat taastumist. Peamised rakufunktsiooni ajutist langust tagavad mehhanismid hõlmavad närvikeskustest tulevate eferentsete impulsside vähenemist, rakupinna retseptorite arvu või tundlikkuse vähenemist, metaboolsete reaktsioonide rakusisest regulatiivset allasurumist ja üksikute geenide aktiivsuse pärssimist. .
7. Taastumine
Selle protsessi all mõeldakse rakkude või nende üksikute struktuuride hüvitamist surnud, kahjustatud või lõppenud elutsükli eest. Konstruktsioonide taastumisega kaasneb nende funktsioonide taastamine. Määrake regenereerimise rakulised ja intratsellulaarsed vormid. Esimest iseloomustab rakkude paljunemine mitoosi või amitoosi teel. Teine on rakuorganellide taastamine kahjustatud või surnud organellide asemel. Intratsellulaarne regeneratsioon jaguneb omakorda organoidseks ja intraorganoidseks. Organoidse regeneratsiooni all mõistetakse subtsellulaarsete struktuuride taastamist ja arvu suurenemist ning intraorganoidse regeneratsiooni all mõistetakse nende üksikute komponentide arvu (kristade suurenemine mitokondrites, endoplasmaatilise retikulumi pikkus jne).
8. Hüpertroofia.
Hüpertroofia on elundi, raku struktuurielementide mahu ja massi suurenemine. Tervete rakuorganellide hüpertroofia kompenseerib selle kahjustatud elementide funktsiooni rikkumist või puudulikkust.
9. Hüperplaasia.
Hüperplaasiat iseloomustab struktuurielementide, eriti raku organellide arvu suurenemine. Sageli on samas rakus nii hüperplaasia kui ka hüpertroofia tunnused. Mõlemad protsessid tagavad mitte ainult struktuurilise defekti kompenseerimise, vaid ka võimaluse suurendada raku funktsioneerimist.
Sõltuvalt arengukiirusest ja peamiste ilmingute tõsidusest võib rakukahjustus olla äge ja krooniline. Sõltuvalt intratsellulaarse homöostaasi rikkumise astmest on kahjustused pöörduvad ja pöördumatud.
Rakukahjustusel on kaks patogeneetilist varianti.
Vägivaldne variant areneb algselt tervele rakule mõjuva füüsikaliste, keemiliste ja bioloogiliste tegurite toimel, mille intensiivsus ületab tavapärased häirivad mõjud, millega rakk on kohanenud. Selle kahjustuse variandi suhtes on kõige tundlikumad funktsionaalselt mitteaktiivsed rakud, millel on oma homöostaatiliste mehhanismide väike võimsus.
Tsütopaatiline variant tekib raku kaitsvate-kompenseerivate homöostaatiliste mehhanismide esmase rikkumise tagajärjel. Sel juhul on kahjustuse patogeneetilisi mehhanisme käivitav tegur konkreetse raku jaoks loomulikud häirivad stiimulid, mis nendes tingimustes muutuvad kahjustavaks. See hõlmab igat tüüpi rakukahjustusi, mis on tingitud selle jaoks vajalike komponentide puudumisest (hüpoksiline, nälgimise ajal, hüpovitaminoos, neurotroofne, antioksüdantide puudulikkusega, geneetiliste defektidega jne). Tsütopaatiliste kahjustuste suhtes on kõige tundlikumad need rakud, mille häirete intensiivsus (ja sellest tulenevalt ka funktsionaalne aktiivsus) on looduslikes tingimustes väga kõrge (neuronid, müokardiotsüüdid).
Rakutasandil "lülitavad" kahjustavad tegurid sisse mitmeid patogeneetilisi seoseid. Need sisaldavad:
Rakkude energiavarustuse protsesside rikkumine;
Membraanide ja ensüümsüsteemide kahjustused;
Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatus;
Geeniprogrammi ja (või) selle rakendamise rikkumine;
Rakufunktsiooni reguleerimise mehhanismide häire.
protsesside energiavarustuse rikkumine, rakkudes esinemine on sageli nende muutumise esialgne ja juhtiv mehhanism. Energiavarustus võib ATP sünteesi, selle tarnimise ja kasutamise etappides häirida. Energiavarustusprotsesside rikkumine võib omakorda muutuda üheks teguriks rakkude membraani aparatuuri, nende ensüümsüsteemide (ATPaasist aktomüosiin, Na + /K + -sõltuv plasmamembraani ATPaas, Mg 2+ -sõltuv ATPaas) talitlushäiretest. sarkoplasmaatilise retikulumi "kaltsiumipump" ja teised), ioonide ja vedeliku tasakaal, membraanipotentsiaali vähendamine, samuti rakuregulatsiooni mehhanismid.
Membraanide ja ensüümide kahjustus mängib olulist rolli rakkude düsfunktsioonis. See on tingitud asjaolust, et raku põhiomadused sõltuvad suuresti selle membraanide ja nendega seotud ensüümide seisundist.
Üks olulisemaid membraanide ja ensüümide kahjustamise mehhanisme on nende komponentide peroksüdatsiooni intensiivistumine. Suures koguses moodustunud hapnikuradikaalid (superoksiid- ja hüdroksüülradikaal) ja lipiidid põhjustavad:
Muutused membraanilipiidide füüsikalis-keemilistes omadustes, mis põhjustab nende lipoproteiinikomplekside konformatsiooni rikkumist ja sellega seoses valkude ja ensüümsüsteemide aktiivsuse vähenemist, mis tagavad humoraalse efekti, ioonide transmembraanse ülekande ja molekulid ja membraanide struktuurne terviklikkus;
Muutused rakus struktuurseid ja ensümaatilisi funktsioone täitvate valgumitsellide füüsikalis-keemilistes omadustes;
Struktuurivigade moodustumine membraanides - kõige lihtsamad kanalid (klastrid), mis on tingitud lipiidide peroksüdatsiooniproduktide sisenemisest neisse. Need protsessid põhjustavad omakorda rakkude eluks oluliste protsesside katkemist - erutuvust, närviimpulsi tekitamist ja läbiviimist, ainevahetust, reguleerivate mõjude tajumist ja rakendamist, rakkudevahelist interaktsiooni jne.
Tavaliselt ei muuda membraanide koostist ja olekut mitte ainult vabade radikaalide ja lipoperoksiidi protsesside, vaid ka membraaniga seotud, vabade (solubiliseeritud) ja lüsosomaalsete ensüümide poolt: lipaasid, fosfolipaasid, proteaasid. Patogeensete tegurite mõjul võib nende aktiivsus raku hüaloplasmas suureneda (eriti atsidoosi tekke tõttu, mis suurendab ensüümide vabanemist lüsosoomidest ja nende järgnevat aktiveerimist, Ca ++ tungimist rakku ). Sellega seoses läbivad glütserofosfolipiidid ja membraanivalgud, aga ka rakuensüümid intensiivse hüdrolüüsi. Sellega kaasneb membraani läbilaskvuse märkimisväärne suurenemine ja ensüümide kineetiliste omaduste vähenemine.
Hüdrolaaside (peamiselt lipaaside ja fosfolipaaside), FFA ja lüsofosfolipiidide, eelkõige glütserofosfolipiidide (fosfatidüülkoliin, fosfatidüületanoolamiin, fosfatidüülseriin) toime tulemusena kogunevad rakku. Neid nimetatakse amfifiilseteks ühenditeks seoses võimega tungida ja fikseerida mõlemas - nii rakumembraanide hüdrofoobses kui ka hüdrofiilses keskkonnas (amfi tähendab "mõlemat", "kaks"). Suures koguses amfifiilide kogunemine membraanidesse, mis sarnaselt lipiidide hüdroperoksiidide liiaga põhjustab neis klastrite ja mikromurdude moodustumist. Rakumembraanide ja ensüümide kahjustused on rakkude elutegevuse olulise häire üks peamisi põhjuseid ja põhjustavad sageli nende surma.
Ioonide ja vedeliku tasakaalustamatus rakus. Reeglina tekib transmembraanse jaotuse, samuti erinevate ioonide rakusisese sisalduse ja suhte rikkumine pärast energiavarustuse häireid või nendega samaaegselt ning see on kombineeritud membraanide ja rakuensüümide kahjustuse tunnustega. Selle tulemusena muutub membraanide läbilaskvus paljude ioonide jaoks oluliselt. Suures osas kehtib see kaaliumi, naatriumi, kaltsiumi, magneesiumi, kloori kohta, st ioonide kohta, mis osalevad sellistes elutähtsates protsessides nagu ergastus, selle juhtivus, elektromehaaniline sidumine jne.
Ioonide tasakaalustamatuse tagajärg on puhke- ja tegevuse membraanipotentsiaali muutus, samuti ergastusimpulsi juhtivuse rikkumine. Need muutused on olulised, kuna need on sageli üks olulisi rakukahjustuse tunnuseid. Näiteks EKG muutused müokardi rakkude kahjustuse korral, EEG aju neuronite struktuuri ja funktsioonide rikkumine.
Ioonide intratsellulaarse sisalduse rikkumised põhjustavad vedeliku tasakaalustamatuse tõttu raku mahu muutust. See võib väljenduda raku ülehüdratsioonis. Näiteks naatriumi- ja kaltsiumioonide sisalduse suurenemisega kahjustatud rakkudes kaasneb nende osmootse rõhu tõus. Selle tulemusena koguneb rakkudesse vesi. Samal ajal rakud paisuvad, nende maht suureneb, millega kaasneb venitamine, sageli tsütolemma ja organellide membraanide mikrorebendid. Vastupidi, rakkude dehüdratsiooni (näiteks mõnede veekaotust põhjustavate nakkushaiguste korral) iseloomustab vedeliku ja selles lahustunud valkude (sh ensüümide) ning teiste vees lahustuvate ühendite vabanemine. Intratsellulaarne dehüdratsioon on sageli kombineeritud tuuma kokkutõmbumisega, mitokondrite ja teiste organellide lagunemisega.
Üks raku düsfunktsiooni olulisi mehhanisme on geneetilise programmi ja (või) selle rakendamise mehhanismide kahjustamine. Peamised protsessid, mis viivad raku geneetilise informatsiooni muutumiseni, on mutatsioonid, patogeensete geenide (näiteks onkogeenide) derepressioon, elutähtsate geenide aktiivsuse pärssimine (näiteks ensüümide sünteesi reguleerimine) või rakkude sisseviimine. võõr-DNA fragment genoomi (näiteks onkogeense viiruse DNA, ebanormaalse saidi DNA teisest rakust). Lisaks geneetilise programmi muutustele on raku düsfunktsiooni oluliseks mehhanismiks selle programmi rakendamise rikkumine, peamiselt raku jagunemise protsessis mitoosi või meioosi ajal.
Oluline rakukahjustuse mehhanism on intratsellulaarsete protsesside reguleerimise häire. See võib olla regulatiivse mehhanismi ühel või mitmel tasandil arenenud rikkumiste tagajärg:
Bioloogiliselt aktiivsete ainete (hormoonid, neurotransmitterid jne) koostoime tasemel rakuretseptoritega;
Närvimõjude rakuliste "teise vahendajate" (sõnumitoojate) tasemel - cAMP ja cGMP, mis moodustuvad vastusena "esimeste vahendajate" - hormoonide ja neurotransmitterite - toimele. Näiteks on membraanipotentsiaali moodustumise rikkumine kardiomüotsüütides cAMP-i kogunemise ajal neis, mis on eelkõige üks võimalikest südame rütmihäirete tekke põhjustest;
Metaboolsete reaktsioonide tasemel, mida reguleerivad tsüklilised nukleotiidid või muud rakusisesed tegurid. Seega võib rakuliste ensüümide aktiveerimisprotsessi rikkumine oluliselt muuta metaboolsete reaktsioonide intensiivsust ja selle tulemusena põhjustada häireid raku elutähtsas aktiivsuses.
Olles kaalunud rakukahjustuse patokeemilisi aspekte, ei tohi unustada, et rakukahjustuse probleemil on ka teine, väga oluline külg – rakukahjustuse probleemi informatiivne aspekt. Rakkudevaheline suhtlus, signaalid, mida nad vahetavad, võivad samuti olla haiguste allikad.
Enamikul juhtudel juhivad keharakke keemilised regulatsioonisignaalid, nimelt: hormoonid, vahendajad, antikehad, substraadid, ioonid. Ühe või teise signaali puudumine või puudumine, aga ka liig võib takistada teatud adaptiivsete programmide kaasamist või aidata kaasa nende ülemäära intensiivsele ja võib-olla ebanormaalselt pikale toimimisele, mis toob kaasa teatud patoloogilised tagajärjed. Erijuhtum on üsna tavaline olukord, kui rakk võtab eksikombel ühe signaali teise järel – nn bioregulaatorite mimikri, mis viib tõsiste regulatsioonihäireteni. Signalisatsioonipatoloogiast põhjustatud haigused on näiteks: parkinsonism, IDDM (signaalipuudulikkuse patoloogia), von Basedowi tõbi, Itsenko-Cushingi sündroom, rasvumine (signaali liigpatoloogia).
Mõnel juhul ei suuda rakk isegi piisava signaalimise korral korralikult reageerida, kui see on selle signaali suhtes "pime ja kurt". Just selline olukord tekib mis tahes bioregulaatorile vastavate retseptorite puudumisel või puudusel. Eelkõige perekondlik pärilik hüperkolesteroleemia, mille patogenees on seotud retseptori valgu defektiga, mis vastutab LDL-i ja VLDL-i valgukomponendi - apoproteiin B - äratundmise eest veresoonte seina ja mõnede teiste kudede ja organite poolt. nagu NIDDM, võib olla sellise patoloogia näide.
Kuid isegi piisava signaalimise ja signaalide korrektse äratundmise korral rakuretseptorite poolt ei suuda rakud aktiveerida õigeid kohanemisprogramme, kui pinnamembraani retseptoritelt teavet rakku ei edastata. Kaasaegsete kontseptsioonide kohaselt on rakusisese signaali transduktsiooni raku genoomi vahendavad mehhanismid mitmekesised. Eriti olulised on retseptorijärgse signaaliülekande teed rakus G-valkude (guanosiintrifosfaati siduvate valkude) süsteemi kaudu. Need saatjavalgud on võtmepositsioonil rakumembraanide pinnal paiknevate retseptorite ja rakusisese regulaatoraparaadi vahelises teabevahetuses, kuna nad on võimelised integreerima mitme erineva retseptori poolt tajutavaid signaale ja vastusena spetsiifilisele retseptori vahendatud signaalile. , saavad nad sisse lülitada palju erinevaid efektorprogramme, käivitades erinevate rakusiseste modulaatorite, vahendajate, nagu cAMP ja cGMP, võrgustiku.