Нарушение процессов образования энергии в клетке. Расстройства энергетического обеспечения клетки. Общие принципы терапии и профилактики
Дети в 3-4 года – довольно самостоятельные люди: посещают садик, предпочитают занятия по душе. К тому же они достаточно взрослые, чтобы рассказать о своих потребностях. Тогда откуда берутся истерики и капризы, которые так беспокоят родителей? Что делать уставшим мамам, если трех- или четырехлетний малыш постоянно плачет и капризничает?
Трехлетний возраст – это благодатное время для эмоционального и познавательного развития детей. Они приобретают новый опыт, больше понимают и, в то же время, остро переживают конфликты. На все эти проблемы накладывается кризис трех лет, когда прежде покладистые детишки становятся плаксивыми, капризными и строптивыми, наотрез отказываясь выполнять требования взрослых. Часто они ведут себя некрасиво: топают ножками, плачут, кричат, швыряют предметы, оказавшиеся в зоне досягаемости.
Причины детских слез и капризов
Многие родители не понимают, почему их ребенок постоянно плачет и капризничает. А источники такого поведения обычно лежат на поверхности, только не всегда их можно сразу распознать.
- Малыш требует вашего внимания, ему недостает общения с родителями, он хочет видеть доказательства собственной «нужности». Желание материнской любви и ласки – базовая потребность ребенка.
- Капризничая, дети хотят получить желаемое , например, подарок, сладость, разрешение погулять – то, что мамы и папы не разрешают по непонятным для малышей причинам.
- Ребенок протестует против родительского диктата , чрезмерной опеки, демонстрируя желание стать независимым и самостоятельным. Это характерно для авторитарных методов воспитания. Вспомните, как часто вы говорите сыну или дочке: «Быстро надень эту кофту», «Прекрати глазеть по сторонам».
- Плач и капризы могут быть и без явной причины. Возможно, малыш переутомился, не выспался, наблюдал семейную ссору. На детское настроение влияют многие составляющие, поэтому нужно их все проанализировать.
Давайте рассмотрим каждый вариант подробнее и узнаем, что делать родителям, если ребенок в 3-4 года постоянно капризничает и плачет.
Желание общаться
Совет одновременно прост и сложен: если желаете избежать слез и капризов, проводите больше времени с детьми. Конечно, часто родителям не хватает времени на тесное и полноценное общение с ребенком. Но главное здесь – не количество минут, а их качество . Не нужно бросать домашние хлопоты, общайтесь со своим чадом в процессе их реализации.
Почаще устраивайте общие праздники и семейные посиделки. Помимо традиционного застолья, придумайте интересные развлечения, конкурсы для всех членов семьи. Еще один способ – сходить в цирк, парк аттракционов, выехать за город. Было бы желание, а вариантов весело провести время с домочадцами масса.
Реакция на запреты
У малыша должна быть возможность изучить окружающий его мир. Ваша задача – помочь, а не мешать детской любознательности. Для этого нужно установить четкие границы дозволенного , упорядочить требования и снизить количество запретов, оставив лишь самые важные . Обычно они касаются детской безопасности, и выполнять их нужно неукоснительно.
Сделайте ребенка помощников в домашней работе , преподнеся новые обязанности в игровой форме. Готовите обед? Предложите малышу помыть овощи или «покормить» куку. Стираете одежду? Дайте ему таз и предложите постирать свою кофточку. В совместных хозяйственных делах есть несколько плюсов. Во-первых, вы контролируете действия своего чада. Во-вторых, можете ему объяснить опасность бытовых предметов.
Самоутверждение
Ребенок в 3-4 года начинает воспринимать родительскую опеку не только как проявление любви, но и как подавление самостоятельности и досадную помеху. В этом возрасте детям требуется своеобразный баланс заботы и свободы.
Вы ведь не хотите воспитать «удобного» малыша, который доставляет мало хлопот, но и сам не стремится к свершениям?
К примеру, трехлетка плохо себя ведет за обедом: отказывается от каши, требует других блюд, отодвигает кружку с киселем. Если вы станете заставлять его, он продолжит капризничать, а тут недалеко и до полноценной истерики. Смиритесь с тем, что теперь он самостоятельная личность и имеет право выбирать как список блюд, так и объем порции. Поверьте, с голода он точно не умрет.
Неявные причины капризов
Дети рождаются с разными типами нервной системы. Более «сильные» малыши устойчивы к раздражителям, не плачут из-за каждого пустяка. Ребенок с неустойчивой нервной системой раним, его реакция на неприятности и трудности слишком эмоциональна.
У таких детей незначительная боль вызывает истерику, комок в каше приводит к рвоте, а избыток впечатлений за день лишает сна. Капризы и слезы – постоянный спутник трех- и четырехлетних меланхоликов. Родителям следует предупреждать появление истерик, а при длительном стрессовом состоянии нужно обратиться за консультацией к неврологу или психологу.
Что делать?
Если ребенок в 3-4 года постоянно капризничает, проанализируйте все вышеперечисленные причины и попробуйте устранить их. Старайтесь предупреждать появление стрессовых ситуаций.
Если все-таки нытье началось, попробуйте переключить интерес малыша на что-либо другое.
«Смотри, какие огромные слезки льются из глаз. Давай-ка соберем их в баночку» , – говорит одна изобретательная мамочка.
Предложите крохе какой-то новый предмет или интересное занятие: посмотрите вместе мультик или почитайте любимую книжку . Совместное общение поможет ему почувствовать вашу любовь и избавит от неконструктивных способов привлечения родительского внимания.
Многим родителям знакома ситуация, когда ребенок в возрасте 5 лет плачет по любому поводу. Не может найти любимую игрушку – плачет, не разрешают смотреть мультики – плачет, не хочет идти спать – снова плачет. За день такое может повторяться несколько раз. В конце концов вымотанные родители в панике начинают искать способ прекратить эти детские слезы. Читайте дальше, чтобы узнать, какие советы дают психологи по этому поводу.
Часто взрослые не помнят уже себя в таком же возрасте, и им кажется, что они вели себя лучше. Маленькие дети намного чувствительнее взрослого человека. Они все воспринимают слишком близко к сердцу. Например, если сломалась игрушка, это может сильно расстроить ребенка и вывести из душевного равновесия, в результате чего малыш удариться в слезы. Родитель же воспринимает это как небольшую неприятность и начинает отчитывать ребенка за то, что тот плачет, или стыдить его. Поэтому важно относиться к крохе с пониманием и уважать его маленькие беды. Угрозы и запугивания не помогут уменьшить плаксивость малыша, а только лишь вызовут в нем обиду и ребенок может замкнуться в себе, так как его не понимают.
Причины детского плача.
Дети также болеют, как и взрослые. Возможно, ребенок сам не понимает, что его беспокоит, поэтому не может объяснить. Если ваш ребенок 5-ти лет плачет по любому поводу, то в первую очередь нужно показать его врачу во избежание каких-либо заболеваний.
- Черта характера.
Бывает такое, что ребенок сам по себе очень чувствительный и часто плачет по разным поводам. Ни в коем случае не нужно ругать малыша и говорить что он плакса. Чувствительные дети обычно обладают большой добротой. Лучше хвалить его за это и принять особенности характера крохи.
- Как способ что-либо получить.
Многие дети использую слезы, как средство манипулирования с целью получить желаемое. Если вы заметили такое поведение у малыша, то не стоит потакать его капризам и идти у него на поводу. Лучше будет объяснить ему в спокойном тоне, что так делать нехорошо и это ни к чему не приведет, то есть таким образом он ничего не добьется.
- Нехватка любви и внимания.
Малыши, как в воздухе нуждаются в любви, заботе и внимании. Когда кроха чувствует недостаток внимания, то слезы являются методом привлечения его. Поэтому лучше не доводить ребенка до такого состояния выпрашивания любви и ласки, а уделять ему достаточно внимания каждый день.
- Накаленная обстановка в семье.
Если в доме часто ругаются между собой взрослые и кричат на ребенка, то слезы могут быть ответной реакцией на постоянное нахождение в стрессе.
Что делать если ребенок 5-ти лет плачет по любому поводу? Советы психолога.
Следует выявить причину плаксивости малыша и в соответствии с ней уже предпринимать конкретные методы. Чтобы не ошибиться в этом важном шаге, лучше будет обратиться к профессиональному психологу, который наиболее точно поможет определить причину индивидуально для вашего малыша. Советы будут различаться в зависимости от конкретной ситуации. Таким образом, вы сможете лучше понимать свое маленькое чадо и вырастить его счастливым полноценным человеком.
Клетки - основные структурно-функциональные элементы тканей, органов и организма в целом - для выполнения своих функций поддерживают собственный гомеостаз, осуществляют обмен веществ и энергии, реализуют генетическую информацию, передают её потомству и прямо или опосредованно (через межклеточный матрикс и жидкости) обеспечивают функции организма. Любая клетка (рис. 4-1) либо функционирует в границах нормы (гомеостаз), либо приспосабливается к жизни в изменившихся условиях (адаптация), либо гибнет при превышении её адаптивных возможностей (некроз) или действии соответствующего сигнала (апоптоз).
Гомеостаз (гомеокинез) - динамическое равновесие в данной клетке, с другими клетками, межклеточным матриксом и гуморальными
Рис. 4-1. Гомеостаз, адаптация и типовые формы патологии клеток. Слева в овале - границы нормы. Существенное свойство типовых патологических процессов - их обратимость. Если степень повреждения выходит за пределы адаптивных возможностей, процесс становится необратимым (примеры - некроз, апоптоз, дисплазия, опухолевый рост).
факторами, обеспечивающее оптимальную метаболическую и информационную поддержку. Жизнь клетки в условиях гомеостаза - постоянное взаимодействие с различными сигналами и факторами.
Адаптация - приспособление в ответ на изменения условий существования клеток (в том числе на воздействие повреждающего фактора).
Гибель клетки - необратимое прекращение жизнедеятельности. Происходит либо вследствие генетически программированного процесса (апоптоз), либо в результате летального повреждения (некроз).
Типовые формы патологии клеток: дистрофии, дисплазии, метаплазия, гипотрофия (атрофия), гипертрофия, а также некроз и патологические формы апоптоза.
Повреждение Повреждающие факторы
Эффект повреждающего фактора может быть обратимым или необратимым (рис. 4-2).
Природа повреждающего фактора трояка: физическая, химическая или биологическая (включая социальную).
Генез. По происхождению повреждающие факторы подразделяют на экзогенные и эндогенные.
Рис. 4-2. Признаки обратимого и необратимого повреждения.
[по 4].
♦ Экзогенные факторы (действуют на клетку извне):
❖ физические воздействия (механические, термические, лучевые, электрический ток);
❖ химические агенты (кислоты, щёлочи, этанол, сильные окислители);
❖ инфекционные факторы (вирусы, риккетсии, бактерии, эндо- и экзотоксины микроорганизмов, гельминты и др.).
♦ Эндогенные агенты (образуются и действуют внутри клетки):
❖ физической природы (например, избыток свободных радикалов; колебания осмотического давления);
❖ химические факторы (например, накопление или дефицит ионов H+, K+, Ca 2 +, кислорода, углекислого газа, перекисных соединений, метаболитов и др.);
❖ биологические агенты (например, белки, лизосомальные ферменты, метаболиты, Ig, цитотоксические факторы; дефицит или избыток гормонов, ферментов, простагландинов - Пг).
Эффекты повреждающих факторов достигаются прямо (первичные факторы повреждения) или опосредованно (при формировании цепи вторичных патологических реакций - вторичные факторы повреждения).
МЕХАНИЗМЫ ПОВРЕЖДЕНИЯ КЛЕТОК
К наиболее важным механизмам клеточной альтерации относятся:
♦ расстройства энергетического обеспечения клетки;
♦ повреждение мембран и ферментов;
♦ активация свободнорадикальных и перекисных процессов;
♦ дисбаланс ионов и воды;
♦ нарушения в геноме или экспрессии генов;
♦ расстройства регуляции функций клеток.
Расстройства энергетического обеспечения клетки
Энергоснабжение клетки может расстраиваться на этапах ресинтеза, транспорта и утилизации энергии АТФ. Главная причина расстройств - гипоксия (недостаточное снабжение клеток кислородом и нарушение биологического окисления).
Ресинтез АТФ нарушается в результате дефицита кислорода и субстратов метаболизма, снижения активности ферментов тканевого дыхания и гликолиза, а также повреждения и разрушения митохондрий (в которых осуществляются реакции цикла Кребса и со- пряжённый с фосфорилированием АДФ перенос электронов к молекулярному кислороду).
Транспорт энергии. Заключённая в макроэргических связях энергия АТФ поступает к эффекторным структурам (миофибриллы, ион-
ные насосы и др.) с помощью АДФ-АТФ-транслоказы и КФК. При повреждении этих ферментов или мембран клеток нарушается функция эффекторных структур.
Утилизация энергии может быть нарушена преимущественно за счёт уменьшения активности АТФаз (АТФаза миозина, Na+K+-АТФаза плазмолеммы, протонная и калиевая АТФаза, Са 2 +-АТФаза и др.), КФК, адениннуклеотидтрансферазы.
Повреждение мембран
Повреждение клеточных мембран происходит за счёт следующих процессов:
Активация гидролаз. Под влиянием патогенных факторов активность мембраносвязанных, свободных (солюбилизированных) и лизосомальных липаз, фосфолипаз и протеаз может значительно увеличиться (например, при гипоксии и ацидозе). В результате фосфолипиды и белки мембран подвергаются гидролизу, что сопровождается значительным повышением проницаемости мембран.
Расстройства репарации мембран. При воздействии повреждающих факторов репаративный синтез альтерированных или утраченных мембранных макромолекул (а также их синтез de novo) подавляется, что приводит к недостаточному восстановлению мембран.
Нарушения конформации макромолекул (их пространственной структуры) приводит к изменениям физико-химического состояния клеточных мембран и их рецепторов, что приводит к искажениям или потере их функций.
Разрыв мембран. Перерастяжение и разрывы мембран набухших клеток и органоидов в результате их гипергидратации (следствие значительного увеличения осмотического и онкотического давления) - важный механизм повреждения мембран и гибели клетки.
Свободнорадикальные и перекисные реакции - в норме это необходимое звено транспорта электронов, синтеза Пг и лейкотриенов, фагоцитоза, метаболизма катехоламинов и др. В свободнорадикальные реакции вовлекаются белки, нуклеиновые кислоты и, особенно, липиды, учитывая наличие большого их числа в мембранах клеток (свободнорадикальное перекисное окисление липидов - СПОЛ). При действии патогенных факторов генерация свободных радикалов и СПОЛ значительно возрастает, что усиливает повреждение клеток.
♦ Этапы СПОЛ: образование активных форм кислорода - генерация свободных радикалов органических и неорганических веществ - продукция перекисей и гидроперекисей липидов.
Активные формы кислорода - ❖ синглетный (Ό 2) ❖ супероксидный радикал (O 2 -)
❖ пероксид водорода (H 2 O 2) ❖ гидроксильный радикал (OH -).
♦ Прооксиданты и антиоксиданты. Интенсивность СПОЛ регулируется соотношением активирующих (прооксидантов) его и подавляющих (антиоксидантов) факторов.
❖ Прооксиданты - легко окисляющиеся соединения, нейтрализующие свободные радикалы (нафтохиноны, витамины A и D, восстановители - НАДФH 2 , НАДH 2 , липоевая кислота, продукты метаболизма Пг и катехоламинов).
❖ Антиоксиданты - вещества, ограничивающие или даже прекращающие свободнорадикальные и перекисные реакции (ретинол, каротиноиды, рибофлавин, токоферолы, маннитол, супероксиддисмутаза, каталаза).
♦ Детергентные эффекты амфифилов. В результате активации липопероксидных реакций и гидролаз накапливаются гидроперекиси липидов, свободные жирные кислоты и фосфолипиды - амфифилы (вещества, способные фиксироваться как в гидрофобной, так и в гидрофильной зоне мембран). Это ведёт к формированию обширных амфифильных кластеров (простейшие трансмембранные каналы), микроразрывам и разрушению мембран.
Дисбаланс ионов и воды
Внутриклеточная жидкость содержит примерно 65% всей воды организма и характеризуется низкими концентрациями Na+ (10 ммоль/л), Cl - (5 ммоль/л), HCO 3 - (10 ммоль/л), но высокой концентрацией K+ (150 ммоль/л) и PO 4 3- (150 ммоль/л). Низкая концентрация Na+ и высокая концентрация K+ обусловлены работой Na+,K+-АТФазы, выкачивающей Na + из клеток в обмен на K + . Клеточный дисбаланс ионов и воды развивается вслед за расстройствами энергетического обеспечения и повреждением мембран.
К проявлениям ионного и водного дисбаланса относятся: ❖ изменение соотношения отдельных ионов в цитозоле; ❖ нарушение трансмембранного соотношения ионов; ❖ гипергидратация клеток; ❖ гипогидратация клеток; ❖ нарушения электрогенеза.
Изменения ионного состава обусловлены повреждениями мембранных АТФаз и дефектами мембран. Так, вследствие нарушения работы Na+,K+-АТФазы происходит накопление в цитозоле избытка Na+ и потеря клеткой K + .
Осмотическое набухание и осмотическое сморщивание клеток. Состояние клеток при изменении осмотичности рассмотрено на рис. 4-3.
Гипергидратация. Основная причина гипергидратации повреждён- ных клеток - повышение содержания Na + , а также органических веществ, что сопровождается увеличением в них осмотического давления и набуханием клеток. Это сочетается с растяжением и
Микроразрывами мембран. Такая картина наблюдается, например, при осмотическом гемолизе эритроцитов (рис. 4-3). Гипогидратация клеток наблюдается, например, при лихорадке, гипертермии, полиурии, инфекционных заболеваниях (холере, брюшном тифе, дизентерии). Эти состояния ведут к потере организмом воды, что сопровождается выходом из клеток жидкости, а также органических и неорганических водорастворимых соединений.
Рис.
4-3. Состояние взвешенных в растворе NaCl эритроцитов. По оси абсцисс:
концентрация (С) NaCl (ммоль/л); по оси ординат: объём клеток (V). При
концентрации NaCl 154 ммоль/л объём клеток такой же, как и в плазме
крови (изотонический раствор NaCl), При увеличении концентрации NaCl
(гипертонический раствор NaCl) вода выходит из эритроцитов, и они
сморщиваются. При уменьшении концентрации NaCl (гипотонический раствор
NaCl) вода входит в эритроциты, и они набухают. При гипотоничности
раствора, примерно в 1,4 раза превышающей значение изотонического
раствора, происходит разрушение мембраны. .
Нарушения электрогенеза (изменения характеристик мембранного потенциала - МП и потенциалов действия - ПД) имеют существенное значение, поскольку они нередко являются одним из важных признаков наличия и характера повреждения клеток. Примером могут служить изменения ЭКГ при повреждении клеток миокарда, электроэнцефалограммы при патологии нейронов головного мозга, электромиограммы при изменениях в мышечных клетках.
Генетические нарушения
Изменения в геноме и экспрессии генов - существенный фактор повреждения клетки. К таким нарушениям относятся мутации, дерепрессии и репрессии генов, трансфекции, нарушения митоза.
Мутации (так, мутация гена инсулина приводит к развитию сахарного диабета).
Дерепрессия патогенного гена (дерепрессия онкогена сопровождается трансформацией нормальной клетки в опухолевую).
Репрессия жизненно важного гена (подавление экспрессии гена фенилаланин 4-монооксигеназы обусловливает гиперфенилаланинемию и развитие олигофрении).
Трансфекция (внедрение в геном чужеродной ДНК). Например, трансфекция ДНК вируса иммунодефицита приводит к возникновению СПИДа.
Нарушения митоза (так, деление ядер эритрокариоцитов без деления цитоплазмы наблюдается при мегалобластных анемиях) и мейоза (нарушение расхождения половых хромосом ведёт к формированию хромосомных болезней).
ПРОЯВЛЕНИЯ ПОВРЕЖДЕНИЙ КЛЕТОК
Любое повреждение клетки вызывает в ней разной степени выраженности специфические и неспецифические изменения. Специфические изменения развиваются при действии определённого патогенного фактора на различные клетки или в определённых видах клеток при действии разных повреждающих агентов.
Патогенные факторы, вызывающие специфические изменения в различных клетках: осмотическое давление, разобщители, гиперальдостеронемия и др.
♦ Осмотическое давление. Повышение осмотического давления в клетке всегда сопровождается её гипергидратацией, растяжением мембран и нарушением их целостности (феномен «осмотическая деструкция клеток»).
♦ Разобщители. Под влиянием разобщителей окисления и фосфорилирования (например, высших жирных кислот - ВЖК или Ca 2 +) снижается или блокируется сопряжение этих процессов и эффективность биологического окисления.
♦ Гиперальдостеронемия. Повышенное содержание в крови и интерстиции альдостерона ведёт к накоплению в клетках Na+.
Группы клеток, реагирующие специфическими изменениями на действие различных повреждающих агентов:
♦ Мышечные элементы на влияние разнообразных патогенных факторов значительной силы реагируют развитием их контрактуры.
♦ Эритроциты при различных повреждениях подвергаются гемолизу с выходом Hb.
Неспецифические изменения (стереотипные, стандартные) развиваются при повреждении различных видов клеток и действии на них широкого спектра патогенных агентов. Примеры: ацидоз, чрезмерная активация свободнорадикальных и перекисных реакций, денатурация молекул белка, повышение проницаемости клеточных мембран, дисбаланс ионов и воды, снижение эффективности биологического окисления.
Типовые формы патологии
Основными типовыми формами патологии клеток являются их гипотрофия и атрофия, гипертрофия и дистрофии, дисплазии, метаплазия, а также некроз и апоптоз.
Гипотрофия и атрофия. Гипотрофия характеризуется уменьшением размеров и массы клетки, крайней степенью чего является атрофия. Гипотрофия и атрофия обычно сочетаются с уменьшением количества клеток - гипоплазией. Это приводит к уменьшению объёма органа, истончению кожи и слизистых оболочек. Пример: уменьшение массы и числа клеток в ишемизированной ткани или органе. Гипертрофия. Для гипертрофии характерно увеличение размеров и массы клетки. Нередко это сопровождается увеличением числа клеток (гиперплазией). Выделяют физиологическую и патологическую гипертрофию.
Физиологическая гипертрофия носит адаптивный характер (например, гипертрофия скелетных мышц у спортсменов).
Патологическая гипертрофия имеет (наряду с адаптивным) патологическое значение. Различают рабочую, викарную и нейрогуморальную патологическую гипертрофию, сочетающуюся с ремоделированием органа или ткани.
♦ Рабочая гипертрофия развивается при постоянно повышенной нагрузке (например, патологическая гипертрофия миокарда при гипертонической болезни).
♦ Викарная (заместительная) гипертрофия развивается в одном из парных органов при удалении второго.
♦ Нейрогуморальная гипертрофия развивается при нарушении нейрогуморальной регуляции (например, акромегалия, гинекомастия).
Дистрофии
Клеточные дистрофии - нарушения обмена веществ, сопровождающиеся расстройством функций клеток.
Механизмы дистрофий разнообразны:
❖ синтез аномальных (в норме не встречающихся в клетке) веществ (например, белково-полисахаридного комплекса амилоида);
❖ избыточное превращение одних соединений в другие (например, углеводов в жиры при сахарном диабете);
❖ декомпозиция (фанероз): распад субклеточных структур и веществ (например, белково-липидных комплексов мембран при хронической гипоксии);
❖ инфильтрация клеток и межклеточного вещества органическими и неорганическими соединениями (например, липопротеинами низкой плотности - ЛПНП и Ca 2 + интимы артерий при атеросклерозе).
Классификация. Основным критерием классификации клеточных дистрофий является преимущественное нарушение метаболизма отдельных классов веществ. В связи с этим критерием различают диспротеинозы (белковые дистрофии), липидозы (жировые дистрофии), диспигментозы (пигментные дистрофии), углеводные и минеральные дистрофии. В отдельную группу выделяют тезаурисмозы (болезни накопления).
❖ Диспротеинозы. Для белковых дистрофий характерно изменение физико-химических свойств клеточных белков. Выделяют зернистую, гиалиново-капельную и гидропическую дистрофии.
❖ Липидозы. Для жировых дистрофий характерно увеличение содержания внутриклеточных липидов и их перераспределение в тканях и органах. Выделяют первичные и вторичные липидозы.
❖ Первичные липидозы наблюдаются, как правило, при генетически обусловленных ферментопатиях (например, ганглиозидозы, цереброзидозы, сфинголипидозы).
❖ Вторичные липидозы развиваются в результате воздействия различных патогенных факторов, таких как гипоксия, тяжёлые инфекции, системные заболевания, отравления (в том числе некоторыми ЛС - цитостатиками, антибиотиками, барбитуратами).
❖ Углеводные дистрофии. Характеризуются нарушениями обмена полисахаридов (гликогена, мукополисахаридов) и гликопротеинов (муцина, мукоидов).
❖ Полисахариды. При нарушениях метаболизма полисахаридов в клетках можно наблюдать уменьшение содержания углеводов (например, гликогена при СД), отсутствие углеводов (агликогенозы; например, при циррозе печени или хронических гепатитах) и накопление избытка углеводов (например, гликогеноз фон Гирке - нефромегалический синдром - гликогенная инфильтрация клеток почек).
❖ Гликопротеины. Углеводные дистрофии, связанные с нарушением метаболизма гликопротеинов, характеризуются, как правило, накоплением муцинов и мукоидов, имеющих слизистую консистенцию (в связи с этим их называют также слизистыми дистрофиями).
♦ Диспигментозы. Пигментные дистрофии классифицируют в зависимости от их происхождения (первичные и вторичные), механизма развития, структуры пигмента, проявлений и распро- странённости (местные и системные). Примеры:
❖ Частицы сажи, угля и т.п. накапливаются в макрофагах лёгких в результате пребывания в загрязнённой атмосфере. В связи с этим ткань лёгких приобретает тёмно-серый цвет.
❖ Гемосидерин. При гемолизе эритроцитов происходят освобождение Hb, его захват макрофагами печени, селезёнки, красного костного мозга и превращение в пигмент бурого цвета - гемосидерин.
♦ Минеральные дистрофии. Из минеральных дистрофий наибольшее клиническое значение имеют нарушения обмена кальция, калия, железа, цинка, меди в виде отложения солей этих химических элементов (например, кальцинозы, сидерозы, отложение меди при гепатоцеребральной дистрофии).
♦ Тезаурисмозы (от греч. thesauros - сокровищница) - болезни накопления промежуточных продуктов обмена углеводов, гликозаминогликанов, липидов и белков. Большинство тезаурисмозов - результат наследственных ферментопатий. В зависимости от типа накапливающихся веществ тезаурисмозы подразделяют на липидные (липидозы), гликогеновые (гликогенозы), аминокислотные, нуклеопротеиновые, мукополисахаридные (мукополисахаридозы), муколипидные (муколипидозы). В отдельные группы выделяют болезни накопления лизосомные и пероксисомные. Примеры:
❖ Тэя-Сакса болезнь - врождённая недостаточность лизосомальной гексозаминидазы А нейронов - характеризуется накоплением ганглиозидов в цитоплазме нервных клеток.
❖ Цереброгепаторенальный синдром (синдром Целлвегера) - типичная лизосомная болезнь накопления, развивающаяся вследствие дефектов генов, кодирующих белки пероксисом (в плазме крови и тканях увеличено содержание длинноцепочечных жирных кислот).
❖ Болезнь Гоше - накопление в фагоцитирующих клетках селезён- ки и красного костного мозга избытка глюкоцереброзидов.
❖ Гликогенозы - накопление в цитоплазме клеток внутренних органов разных форм аномального гликогена.
Метаплазия
Метаплазия - замещение клеток, свойственных данному органу, нормальными клетками другого типа. Примеры:
♦ Хронические воспалительные заболевания лёгких, дефицит витамина А, курение приводят к появлению среди клеток мерцательного эпителия бронхов островков многослойного плоского эпителия.
♦ При хроническом цервиците возможно замещение однослойного цилиндрического эпителия многослойным плоским.
♦ В результате забрасывания (рефлюкса) кислого содержимого желудка многослойный плоский эпителий слизистой оболочки пищевода замещается однослойным эпителием, характерным для тонкой кишки (пищевод Баррета).
Метаплазию рассматривают как пограничное состояние (на грани нормального). В ряде случаев участки метаплазии становятся диспластическими, что чревато их опухолевой трансформацией. Дисплазии - нарушения дифференцировки клеток, сопровождающиеся стойкими изменениями их структуры, метаболизма и функции (клеточный атипизм). В отличие от метаплазий, для дисплазий характерно появление признаков клеточного атипизма при сохранной структуре и архитектуре ткани. Дисплазии предшествуют опухолевому росту (предопухолевые состояния).
ГИБЕЛЬ КЛЕТКИ
Клетки погибают как в норме, так и в условиях патологии. Различают два принципиально разных варианта смерти клеток - некроз (гибель клетки вследствие её значительного - летального - повреждения) и апоптоз (гибель клетки в результате включения специальной программы смерти).
Некроз
Некроз (от греч. necros - мёртвый) - патологическая гибель клеток в результате действия на них повреждающих факторов.
Некроз является завершающим этапом клеточных дистрофий или следствием прямого действия на клетку повреждающих факторов значительной (разрушающей) силы. Основные звенья патогенеза некроза те же, что и повреждения клеток, но при развитии некроза они максимально интенсифицированы и развиваются на фоне недостаточности адаптивных механизмов (защиты и регенерации повреждённых структур, компенсации нарушенных процессов). О необратимости повреждения клетки свидетельствуют, как правило, разрывы плазмолеммы и выраженные изменения структуры ядра (кариорексис - разрывы
ядерной мембраны, фрагментация ядра; кариолизис - распыление хроматина; кариопикноз - сморщивание содержимого ядра).
♦ Паранекроз и некробиоз. Некрозу предшествуют паранекроз (сходные с некротическими, но ещё обратимые изменения метаболизма и структуры клеток) и некробиоз (совокупность необратимых дистрофических изменений, ведущих к некрозу).
♦ Лизис и аутолиз. Некротизированные клетки подвергаются деструкции (лизису). Если разложение осуществляется при помощи лизосомных ферментов и свободных радикалов погибших клеток, процесс называется аутолизом.
♦ Гетеролизис. Разрушение повреждённых и погибших клеток при участии других (неповреждённых) клеток (мигрирующих в зону альтерации фагоцитов, а также попавших в неё микробов) обозначают как гетеролизис.
Этиология и патогенез некроза. Выделяют несколько основных этиологических факторов некроза - травматические, токсические, трофоневротические, циркуляторные и иммуногенные. Развивающиеся в связи с действием этих факторов ишемия, венозная гиперемия и лимфостаз сопровождаются гипоксией и активацией механизмов повреждения клеток, что приводит, в конце концов, к некрозу.
♦ Травматический некроз. Является результатом прямого действия на ткань физических (механических, температурных, вибрационных, радиационных) и др. факторов.
♦ Токсический некроз. Развивается при действии на ткани токсинов, чаще микробных.
♦ Трофоневротический некроз развивается при нарушении кровоснабжения или иннервации тканей при поражении периферической нервной системы. Примером трофоневротического некроза могут служить пролежни.
♦ Иммуногенный некроз - результат цитолиза в ходе аутоагрессивных иммунных и аллергических реакций. Примером может служить фибриноидный некроз при феномене Артюса. Цитолиз с участием T-лимфоцитов-киллеров, NK-клеток и фагоцитов приводит к некрозу участков печени при хроническом гепатите.
♦ Циркуляторный некроз. Вызван недостаточностью циркуляции крови в кровеносных и лимфатических сосудах в результате их тромбоза, эмболии, длительного спазма, сдавления извне. Недостаточная циркуляция в ткани вызывает её ишемию, гипоксию и некроз.
Апоптоз
Апоптоз (от греч. apoptosis - опадание листьев) - программируемая гибель клетки.
В этом принципиальное отличие апоптоза от некроза. Апоптоз является компонентом многих физиологических процессов, а также наблюдается при адаптации клетки к факторам среды. Биологическая роль апоптоза заключается в поддержании равновесия между процессами пролиферации и гибели клеток. Апоптоз - энергозависимый процесс. Нарушения или блокада апоптоза может стать причиной патологии (роста опухолей, реакций иммунной аутоагрессии, иммунодефицитов и др.).
Примеры апоптоза
♦ Запрограммированная гибель клеток в ходе эмбрионального развития, гистогенеза и морфогенеза органов. Пример: гибель нейробластов (от 25 до 75%) на определённых этапах развития мозга.
♦ Смерть клеток, выполнивших свою функцию (например, иммунокомпетентных клеток по завершении иммунного ответа или эозинофилов после дегрануляции).
♦ Ликвидация аутоагрессивных T-лимфоцитов на определённых этапах развития тимуса или после завершения иммунного ответа.
♦ Старение сопровождается гормонозависимой инволюцией и апоптозом клеток эндометрия, атрезией фолликулов яичников у женщин в менопаузе, а также - ткани простаты и яичек у пожилых мужчин.
♦ Трансфекция - внедрение в клетку фрагмента нуклеиновой кислоты вируса (например, при вирусном гепатите, миокардите, энцефалите, СПИДе) нередко вызывает её апоптоз.
♦ Опухолевый рост закономерно сопровождается апоптозом большого числа трансформированных клеток.
Механизм апоптоза
В ходе апоптоза выделяют четыре стадии - инициация, программирование, реализации программы, удаление погибшей клетки. Стадия инициации. На этой стадии информационные сигналы воспринимаются клеточными рецепторами и передаются сигналы внутрь клетки.
♦ Трансмембранные сигналы подразделяют на «отрицательные», «положительные» и смешанные. ❖ «Отрицательный» сигнал означает прекращение действия на клетку либо отсутствие в ткани факторов роста или цитокинов, регулирующих деление и созревание клетки, а также гормонов, контролирующих развитие клеток. ❖ «Положительный» сигнал подразумевает воздействие на клетку агента, запускающего программу апоптоза. Например, связывание ФНО с его мембранным рецептором CD95 активирует программу смерти клетки. ❖ Смешанный сигнал - комбинация сигналов первой и второй групп. Так, апоптозу подвергаются лимфоциты, стимулированные митогеном, но не контактировавшие с чужеродным Аг; погибают и лимфоциты, на которые воз-
действовал Аг, но они не получили других сигналов (например, митогенного).
♦ Среди внутриклеточных стимулов апоптоза наибольшее значение имеют: ❖ избыток H + и свободных радикалов; ❖ повышенная температура; ❖ внутриклеточные вирусы и ❖ гормоны, обеспечивающие свой эффект через ядерные рецепторы (например, глюкокортикоиды).
Стадия программирования (контроля и интеграции процессов апоптоза). Выделяют два варианта реализации стадии программирования: прямая активация эффекторных каспаз и эндонуклеаз (минуя геном клетки) и опосредованная их активация через экспрессию определённых генов.
♦ Прямая передача сигнала. Осуществляется через адапторные белки, гранзимы и цитохром С. Прямая передача сигнала наблюдается в безъядерных клетках (например, эритроцитах).
♦ Опосредованная через геном передача сигнала. На этой стадии специализированные белки либо блокируют потенциально летальный сигнал, либо реализуют сигнал к апоптозу путём активации исполнительной программы.
❖ Белки-ингибиторы апоптоза (продукты экспрессии антиапоптозных генов Bcl-2, Bcl-XL) блокируют апоптоз (например, путём уменьшения проницаемости мембран митохондрий, в связи с чем уменьшается вероятность выхода в цитозоль одного из пусковых факторов апоптоза - цитохрома C).
❖ Белки-промоторы апоптоза (например, белки, синтез которых контролируется генами Bad, Bax, антионкогенами Rb или p 53) активируют эффекторные цистеиновые протеазы (каспазы и эндонуклеазы).
Стадия реализации программы (исполнительная, эффекторная) заключается в гибели клетки, осуществляемой посредством активации протеаз и эндонуклеаз. Непосредственными исполнителями «умертвления» клетки являются Ca 2 +,Mg 2 +-зависимые эндонуклеазы (катализируют распад нуклеиновых кислот) и эффекторные каспазы (расщепляют белки). При этом в клетке формируются и от неё отпочковываются фрагменты, содержащие остатки органелл, цитоплазмы, хроматина и цитолеммы - апоптозные тельца.
Стадия удаления фрагментов погибших клеток. На поверхности апоптозных телец имеются лиганды, с которыми взаимодействуют рецепторы фагоцитирующих клеток. Фагоциты обнаруживают, поглощают и разрушают апоптозные тельца (гетеролизис). В результате содержимое разрушенной клетки не попадает в межклеточное пространство и при апоптозе отсутствует воспалительная реакция.
НЕКРОПТОЗ
В последние годы описан еще один вариант смерти клеток, отличающийся как от апоптоза, так и от некроза. Он обозначен как некроптоз. Программа некроптоза может быть стимулирована, подобно апоптозу, лигандами клеточных рецепторов из семейства фактора некроза опухолей (ФНОα). Однако гибель клетки происходит без активации протеаз, относящихся к каспазам (некроптоз развивается при полном подавлении активности каспаз).
Механизм разрушения клетки при некроптозе в большей мере подобен аутолизу. Считают, что некроптоз является одним из своеобразных механизмов гибели нервных клеток при инсультах.
Адаптация клеток
МЕХАНИЗМЫ АДАПТАЦИИ КЛЕТОК К ПОВРЕЖДЕНИЮ
Комплекс адаптивных реакций клеток подразделяют на внутриклеточные и межклеточные.
Внутриклеточные адаптивные механизмы
Внутриклеточные механизмы адаптации реализуются в самих повреж- дённых клетках. К этим механизмам относят: ❖ компенсацию нарушений энергетического обеспечения клетки; ❖ защиту мембран и ферментов клетки; ❖ уменьшение или устранение дисбаланса ионов и воды в клетке; ❖ устранение дефектов реализации генетической программы клетки;
Компенсацию расстройств регуляции внутриклеточных процессов;
Снижение функциональной активности клеток; ❖ действие белков теплового шока; ❖ регенерацию; ❖ гипертрофию; ❖ гиперплазию.
Компенсация энергетических нарушений обеспечивается активацией процессов ресинтеза и транспорта АТФ, снижением интенсивности функционирования клеток и пластических процессов в них.
Устранение дисбаланса ионов и воды в клетке осуществляется путём активации буферных и транспортных клеточных систем.
Ликвидация генетических дефектов достигается путём репарации ДНК, устранения изменённых фрагментов ДНК, нормализации транскрипции и трансляции.
Компенсация расстройств регуляции внутриклеточных процессов заключается в изменении числа рецепторов, их чувствительности к лигандам, нормализации систем посредников.
Снижение функциональной активности клеток позволяет сэкономить и перераспределить ресурсы и, тем самым, увеличить возможности компенсации изменений, вызванных повреждающим фактором. В результате степень и масштаб повреждения клеток при действии
патогенного фактора снижаются, а после прекращения его действия отмечается более интенсивное и полное восстановление клеточных структур и их функций.
Белки теплового шока (HSP, от Heat Shock Proteins; белки стресса) интенсивно синтезируются при воздействии на клетки повреждающих факторов. Эти белки способны защитить клетку от повреждений и предотвратить её гибель. Наиболее распространены HSP с молекулярной массой 70 000 (hsp70) и 90 000 (hsp90). Механизм действия этих белков многообразен и заключается в регуляции процессов сборки и конформации других белков.
Межклеточные адаптивные механизмы
Межклеточные (системные) механизмы адаптации реализуются непов- реждёнными клетками в процессе их взаимодействия с повреждёнными.
Механизмы взаимодействия клеток:
♦ обмен метаболитами, местными цитокинами и ионами; ❖ реализация реакций системы ИБН;
♦ изменения лимфо- и кровообращения;
♦ эндокринные влияния;
Примеры
♦ Гипоксия. Уменьшение содержания кислорода в крови и клетках стимулирует активность нейронов дыхательного центра, деятельность сердечно-сосудистой системы, выброс эритроцитов из костного мозга. В результате увеличивается объём альвеолярной вентиляции, перфузия тканей кровью, число эритроцитов в периферической крови, что уменьшает или ликвидирует недостаток кислорода и активирует обмен веществ в клетках.
♦ Гипогликемия. Повреждение клеток в условиях гипогликемии может быть уменьшено в результате инкреции глюкагона, адреналина, глюкокортикоидов, соматотропного гормона (СТГ), способствующих повышению уровня глюкозы в плазме крови и транспорта глюкозы в клетки.
♦ Ишемия. Снижение кровоснабжения артериальной кровью какого-либо участка ткани, как правило, сопровождается увеличением притока крови по коллатеральным (обходным) сосудам, что восстанавливает доставку к клеткам кислорода и субстратов метаболизма.
Повышение устойчивости клеток к повреждению
Мероприятия и средства, повышающие устойчивость интактных клеток к действию патогенных факторов и стимулирующие адаптивные механизмы при повреждении клеток, подразделяют:
♦ по целевому назначению на лечебные и профилактические;
♦ по природе на медикаментозные, немедикаментозные и комбинированные;
♦ по направленности на этиотропные, патогенетические и саногенетические.
Профилактические и лечебные мероприятия
Немедикаментозные агенты. Немедикаментозные средства применяют с целью профилактики повреждения клетки. Эти средства повышают устойчивость клеток к ряду патогенных агентов.
Пример. Тренировка организма (по определённой схеме) умеренной гипоксией, стрессорными факторами, физическими нагрузками и охлаждением увеличивает резистентность к значительной гипоксии, ишемии, холоду, инфекционным и другим агентам. В основе увеличения резистентности клеток при тренировке лежит повышение надёжности и мощности регулирующих систем, механизмов энергетического и пластического обеспечения клеток, их компенсаторных, восстановительных и защитных реакций, механизмов синтеза белков и репарации ДНК, процессов формирования субклеточных структур и других изменений.
Медикаментозные средства. Лекарственные средства (ЛС) применяют, в основном, для активации адаптивных механизмов уже после воздействия патогенного агента. Большинство ЛС применяют с целью этиотропной или патогенетической терапии.
К основным воздействиям, имеющим целью уменьшить силу патогенного действия на клетки или блокировать механизм развития патологического процесса, относят: снижение степени или устранение нарушений энергетического обеспечения клеток; коррекцию и защиту механизмов трансмембранного переноса, внутриклеточного распределения ионов и контроля объёма клеток; предотвращение повреждения генетического аппарата клетки; ? коррекцию механизмов регуляции и интеграции внутриклеточных процессов.
Комбинированные воздействия дают наибольший эффект (как лечебный, так и профилактический).
Общие принципы терапии и профилактики
К общим принципам терапии и профилактики относят этиотропный, патогенетический и саногенетический принципы.
Этиотропные воздействия направлены на предотвращение действия (профилактика) или на устранение, прекращение, уменьшение силы или длительности влияния патогенных факторов на клетки, а также устранение условий, способствующих реализации этого действия (лечение).
Саногенетические мероприятия имеют целью активацию адаптивных механизмов (компенсации, защиты, восстановления и приспособления клеток) к изменившимся условиям, что предотвращает развитие заболевания (профилактика) или ускоряет выздоровление организма (лечение).
Патогенетические воздействия направлены на разрыв звеньев патогенеза путём защиты механизмов энергоснабжения клеток, коррекции трансмембранного переноса, внутриклеточного распределения ионов и контроля объёма клеток; предотвращения действия факторов, вызывающих изменения в генетическом аппарате клеток.
Эта группа нарушений обусловлена блокадой образования, транспорта и утилизации АТФ.
Образование АТФ блокируется при снижении содержания кислорода и глюкозы, прямом повреждении митохондрий и разобщении цепи аэробного фосфорилирования и др. Транспорт АТФ связан с ингибированием ферментных комплексов внутренней мембраны митохондрии (сниженная активность адениннуклеотидтрансферазы и креатинфосфокиназы), нарушением циклоза. Блокирование утилизации АТФ происходит при подавлении АТФазной активности.
Синтез АТФ сопряжен с интенсивными ферментными процессами в митохондриях. Активность митохондрий зависит от разнообразных внутренних и внешних факторов. Функциональная недостаточность митохондрий может быть абсолютной или относительной. Абсолютная недостаточность энергетического обеспечения клетки вызывается значительным снижением функциональной активности митохондрий, не удовлетворяющей даже обычным физиологическим потребностям клетки. Подобные нарушения вызывают прямые повреждения органелл токсическими веществами, блокаду трансляции рРНК, разобщение цепей окислительного фосфорилирования, блокаду активности отдельных ферментов (например, цитохромов) митохондрий. Внутриклеточный ацидоз, избыток в клетке ионов кальция, неэтерифицированные жирные кислоты, избыточное действие на клетку адреналина и гормонов щитовидной железы, микробные токсины, побочное действие антибиотиков, недостаток и избыток кислорода разобщают аэробное окислительное фосфорилирование.
Относительная недостаточность энергетического обеспечения связана с резким усилением потребности клетки в энергии, когда даже повышенная активность митохондрий не может ее удовлетворить. Примером подобного явления служит резкое усиление потребления энергии сердечным миоцитом или скелетным мышечным волокном при тяжелой физической нагрузке.
Относительная или абсолютная недостаточность энергетического обмена клеток и неклеточных структур (симпласта и синцития) может быть обусловлена низким поступлением в клетку энергетических субстратов, в первую очередь глюкозы. Так, при сокращении скелетного мышечного волокна его потребность в газообмене и глюкозе увеличивается в десятки раз. Даже усиление кровоснабжения недостаточно для полного обеспечения потребностей. Недостаток глюкозы восполняется разрушением эндогенных запасов гликогена и частичным переходом к анаэробному гликолизу. Последний процесс сопровождается накоплением продуктов промежуточного обмена с развитием метаболического ацидоза.
Блокада протонной помпы внутренней мембраны митохондрии, ферментов-переносчиков энергии (аденилнуклеотидтрансферазы, креатинфосфокиназы) вызывает значительное затруднение переноса энергии АТФ от митохондрий к местам ее потребления. В этом случае даже достаточный синтез АТФ в митохондриях сопровождается энергетическим голоданием.
Врожденное или приобретенное подавление АТФаз клетки обычно носит парциальный характер: подавляется либо один, либо группа близких ферментов. Разнообразные энергоемкие процессы в клетке предполагают активность специфических АТФаз, превращающих химическую энергию АТФ в механическую работу, транспортные процессы против градиентов концентрации, химические реакции синтеза и др. Ко многим из них на сегодня найдены химические препараты, блокирующие активность АТФаз. Блокада АТФаз сопровождается снижением или полным прекращением обеспечиваемых ими процессов. Так, блокируя АТФазу Na + /K + -Hacoca, нарушается поддержание мембранного потенциала клетки.
В случае полного прекращения энергетического обеспечения наступает мгновенная смерь клетки, то есть прекращаются функциональные процессы в клетке, характеризующие ее как целостную систему. Остаточные ферментные реакции, взаимодействия на уровне отдельных макромолекулярных комплексов и даже органелл не в состоянии продлить существование клетки как структурной единицы живого.
При недостаточности энергетического обеспечения, превышении разрушения АТФ в сравнении с его синтезом в клетке накапливаются АМФ и АДФ, которые могут существенно изменять функциональное состояние клетки.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
