Кальций - зависимые меданизмы повреждения

Целый ряд важных патогенетических механизмов повреждения клетки обусловлен повышением концентрации ионов Са²* в ее цитоплазме. В основе такого повышения могут лежать два механизма: избыточное поступление ионов Са²* в цитоплазму и нарушение удаления их из цитоплазмы.

Избыточное поступление ионизированного Са²* в цитоплазму может осуществляться через неповрежденную плазматическую мембрану в случае повышения градиента его концентрации, например при гиперкальциемии. Поступление Са²* в цитоплазму усиливается в результате нарушения барьерной функции мембраны.

Удаление ионов Са²* из цитоплазмы нарушается вследствие недостаточности, трех основных кальцийтрансформирующих систем клетки: 1) Са-насосов плазматической

мембраны и эндоплазматического ретикулума; 2) Na-Ca-обменного механизма; 3) Са - аккумулирующей функции митохондрий!

Нарушение функционирования Са-насосов. может быть связано с наследственно обусловленными и приобретенными дефектами белковых компонентов Са²* насосов, а также с уменьшением в клетке концентрации АТФ, необходимой для осуществления процессов активного транспорта. Дефицит АТФ в клетке закономерно возникает в условиях нарушения энергетического обмена: при недостаточности энергетических источников в клетке, гипоксии, уменьшении активности ферментов гликолиза и цикла Кребса, угнетении ' процессов клеточного дыхания и окислительного фосфорилирования. Na-Ca-обменный Механизм удаления ионизированного С а²* из цитоплазмы обеспечивается энергией градиента концентрации ионов Na* по обе стороны плазматической мембраны. Основной "причиной нарушения Na*-Ca²* обмена является уменьшение указанного градиента, что происходит в условиях нарушения функции Na*-K* насоса, создающего этот градиент. Са- аккумулирующая функция Митохондрйй является одним из альтернативных путей использования энергии транспорта электронов по дыхательной цепи, когда освобождающаяся энергия идёт не на синтез АТФ, а на транспорт ионов Са²* из цитоплазмы в митохондрии против концентрационного градиента. С учетом этого Са- аккумулирующая функция митохондрий угнетается во всех случаях нарушения процессов транспорта элетронов по дыхательной цепи. Стойкое повышение содержания ионов Са²* в цитоплазме вызывает ряд важных последствий:

1) нарушение специфических функций клетки, в осуществлении которых принимают участие ионы Са²*; примером является развитие контрактуры миофибрилл мышечных клеток. При''этом утрачивается способность таких клеток к расслаблению, а Пересокращённые миофибриллы подвергаются разрушению над действием активированных избытком Са²* протеолитических ферментов;

2) активация фосфолипазы А2;

3 f разобщение окисления и фосфорилирования.

Роль электролитно-осмотических механизмов в повреждении клеток

' Дисбаланс ионов и воды в клетке, как правило, развивается вслед за или одновременно с расстройствами энергетического обеспечения и повреждением мембран и ферментов. В результате существенно изменяется трансмембранный перенос многих ионов. В наибольшей мере это относится к Na*, К*, Mg²*, Са²*, CI-, т.е. ионам, которые принимают участие в таких жизненно важных процессах, как возбуждение, проведение потенциалов действия, электромеханическое сопряжение.

Ионный дисбаланс характеризуется изменением соотношения отдельных ионов в цитозоле и нарушением трансмембранного соотношения ионов как по обе стороны плазмолеммы, так и внутри клеточных мембран.

'Проявления ионного дисбаланса многообразны. Наиболее существенны для функционирования и самого существования клеток изменения ионного состава, определяемые разными мембранными АТФ-азами и дефектами мембран.

Вследствие нарушения работы Na*, К* -АТФазы плазмолеммы происходит накопление в цитозоле клетки избытка На*, потеря клеткой К*. Вследствие нарушения работы Na*- Са²*-ионообменного механизма плазмолеммы (обмен двух ионов Na*, входящих в клетку, на один Ион Са²*, выходящий из нее), а также Са²* - АТФаз происходит увеличение содержания Са²* в цитозоле.

Нарушения трансмембранного распределения катионов сопровождаются изменением содержания в клетке и анионов СОН-, НСОз^-.

Электролитно-осмотические механизму повреждения клетки обусловлены сдвигами в содержании главных клеточных катионов: Na* и К.Выравнивание концентрации этих ионов по обе стороны плазматической мембраны приводит к увеличению внутриклеточной концентрации ионов Na* и уменьшению концентрации ионов К* в клетке. В основе указанных сдвигов могут лежать два механизма:

• усиленная диффузия ионов через плазматическую мембрану;

• нарушение механизмов активного транспорта Na- и К*, обеспечивающих поддержание концентрационных градиентов указанных ионов.

Усиление диффузии ионов Na* в клетку и выход ионов К* из клетки могут происходить как через неповрежденную плазматическую мембрану в условиях общих нарушений водно- электролитного обмена в организме, так и при нарушении барьерной функции плазматической мембраны. Перемещение ионов Na⁺ и К* в этих случаях осуществляется через имеющиеся и вновь образовавшиеся каналы ионной проводимости за счет существующих концентрационного и электрической? градиентов.

Основу нарушений активного транспорта ионов Na+ и К* через плазматическую мембрану составляет недостаточность Na-K-насоса. Главной причиной нарушений работы этих механизмов является дефицит АТФ, за счет энергии которой достигается перемещение ионов Na* и К* против электрохимического градиента. Поскольку основным источником АТФ для Na-K-насоса является гликолиз, то нарушение этого процесса при недостаточном поступлении глюкозы в клетку или снижением, активности соответствующих ферментов будет приводить, к рассматриваемым здесь электролитным сдвигам. Причиной нарушения функции Na-K-насосов может быть также изменение свойств липидного бислоя наружной клеточной мембраны, в частности,^ увеличение содержания в нем холестерина, что наблюдается при атеросклерозе. Угнетение работы Na-К насосов вызывается и целой группой специфических ингибиторов Na-K-АТФазы.

Сдвиги электролитного состава клетки в процессе, ее повреждения проявляются развитием ряда изменений, среди которых наиболее важными являются:

1) потеря клеткой электрического мембранного потенциала (потенциала покоя);

2) отек клетки; „

3) осмотическое растяжение мембран, приводящее к нарушению их барьерной функции.

Важными последствиями ионного дисбаланса являются изменения объема клеток и клеточных органоидов (гипо-. и гипергидратация), а также нарушения электрогенеза в возбудимых клеточных элементах, Основная причина гипергидратации - повышение содержания Na* и Са²* в поврежденных клетках. Это сопровождается увеличением в них осмотического давления и накоплением воды. Клетки при этом набухают, объем их увеличивается, что сочетается с растяжением и нередко микроразрывами цитолеммы и мембран органелл.

Гипогидратация клеток наблюдается, например, при лихорадке, гипертермии, ' полиурии, инфекционных болезнях (холере, брюшном тифе,- дизентерии), Указанные состояния ведут к потере организмом воды, сопровождающейся выходом из клеток жидкости и растворенных в ней белков (в том числе ферментов), а также других ' органических и неорганических водорастворимых соединений, Внутриклеточная гипогидратация нередко сочетается со сморщиванием ядра, распадом митохондрий и, других органелл.

Нарушения электрогенеза в виде изменений характеристик мембранного потенциала, и потенциала действия имеют существенное значение, поскольку они нередко являются одним из важных признаков наличия и характера повреждения клеток.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: