Патологическая физиология клетки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Патологическая физиология клетки

ВВЕДЕНИЕ

В основе изменений жизнедеятельности организма животных при патологических процессах, состояниях и заболеваниях лежат нарушения функции клеток. В клетках реализуются процессы превращения энергии, ее использования для реализации генетических программ и обеспечения специализированных функций -- зарождения и проведения импульса в нервной клетке, сокращения миофибрилл, выделения секрета, элиминации чужеродных субстратов и др. Выявление генеза заболеваний разной природы становится возможным лишь при изучении закономерностей изменений, происходящих на уровне молекул, субклеточных структур, клеток, органов, целостного организма. Особенно актуально изучение интимных механизмов заболевания в связи с успехами молекулярной патологии и генной инженерии.

Кроме того, изучение патологии клетки ведет к познанию механизмов ее функциональных отправлений в обычных, нормальных условиях. Так, результатом последних исследований биологии опухолевых трансформаций на молекулярном уровне было открытие двух сложнейших функциональных систем, контролирующих поведение нормальных клеток: системы проведения сигналов и системы внутриклеточной безопасности. Рассматривают прямое и опосредованное действие патогенных факторов на клетку. Прямое действие касается нарушения структуры и функции органов-мишеней, подвергнутых действию патогена. Косвенное, опосредованное влияние связано с нарушением деятельности других клеток, органов и систем.

Прямое действие патогенных факторов

Причинами прямых повреждений клеток могут быть физические, химические и биологические факторы.

Физические факторы. Природа причин физического воздействия на клетку разнообразна. Каждая из них имеет некоторую специфику повреждения. К повреждающим причинам физической природы относят:

механические факторы, такие, как удары, укусы, ранения разнообразными предметами, сдавливание, растяжение, разрывы и др., приводящие к нарушениям структуры и функции отдельных молекул (сотрясение мозга), субклеточных структур, клетки, органа, ткани;

термическое воздействие. Повышение температуры выше 45-- 50 °С оказывает на клетку пагубное влияние, связанное с денатурацией белков, изменением структуры нуклеиновых кислот, повышением проницаемости биологических мембран. Понижение температуры среды ниже границ адаптации ведет к снижению обменных процессов или полному их прекращению. При температуре минус 2 °С начинаются кристаллизация воды в клетке и ее полное разрушение;

действие ионизирующей и ультрафиолетовой радиации ведет к поглощению молекулами энергии, их распаду, образованию свободных гидроксильных и липопероксидных радикалов, повреждающих ферментные системы и структуру клеточных мембран;

повышение или снижение осмотического давления в клетке или внеклеточной среде ведет либо к ее разрыву (внутриклеточная гиперосмия), либо к пикнозу (внеклеточная гиперосмия).

Химические факторы. Токсическими для клеток свойствами обладают самые разнообразные вещества, находящиеся в среде обитания животных. К ним следует отнести кислоты и щелочи в повышенной концентрации, соли тяжелых металлов, минеральные удобрения, недостаток или избыток макро- и микроэлементов (йод, кобальт, железо и др.). Токсический эффект химических веществ может проявиться торможением (ингибиро-ванием) активности ферментных систем клетки. Цианистые соединения, например, ингибируют активность цитохромоксидазы; холинэстеразу угнетают фосфорорганические соединения. Токсигены способны блокировать рецепторы на поверхности мембран и подавлять функцию ионных каналов блокированием К⁺-, Na⁺- aдeнoзинтpифocфaтaз.

Биологические факторы. К ним следует отнести продукты жизнедеятельности бактерий, вирусов, простейших, грибов, паразитов; недостаток или избыточное содержание в крови животных физиологически активных веществ, прежде всего гормонов. Так, избыток инсулина приводит к истощению запасов гликогена в клетке, а недостаток -- к невозможности его использования. Токсигенными для клеток становятся продукты распада других тканей (раковая опухоль) и метаболиты (аммиак, мочевина, мочевая кислота, креатинин, желчные кислоты), выведение которых затруднено или невозможно. Яды животного происхождения (змей, пчел, кровососущих насекомых) содержат ферменты, способные разрушать биологические мембраны (гемолиз эритроцитов). Повышенное образование в организме аутоантител стимулирует систему комплемента, ферменты которой способны вызвать повреждение клеточных структур.

Опосредованные, косвенные действия патогенных факторов

Повреждения клеток в этих случаях возникают за счет образующейся цепи вторичных реакций после прямого повреждения клеток-мишеней. Такие опосредованные повреждения реализуются через:

систему медиаторов (вторичная альтерация при воспалении);

нарушения циркуляции оксигенированной крови в малом и большом кругах кровообращения;

нарушения нейрогуморальной регуляции (эмоциональный стресс);

изменения иммунного статуса (аутоиммунные реакции);

изменения параметров жестких констант гомеостаза (ацидоз, алкалоз, повышение концентрации свободных радикалов, кетоновых тел).

Изменения, возникающие в клетке под влиянием повреждающих факторов, неоднозначны. Они могут нести черты специфичности, свойственные действию конкретного патогена, и быть неспецифическими, характерными для всех вредоносных факторов и для клеток любых тканей.

Специфическим для действия механических факторов будет нарушение целостности субклеточных, клеточных структур, органа, ткани. Лучистая энергия вызывает разрушение молекул, образование свободных радикалов. Химические токсигены инактивируют ферментные системы, вирусы разрушают геном клетки. Под влиянием ультрафиолетовых лучей эпителиальные клетки кожи накапливают пигмент меланин. Недостаток железа приводит к появлению гипохромных эритроцитов, витамина В₁₂--к недостаточному накоплению гемоглобина в клетках красной крови. Клетки эпителия дыхательных путей могут иметь включения инородных частиц. Обнаружение в клетках аммоновых рогов специфических телец -- включений Бабеша -- Негри дает основание для постановки диагноза на бешенство. Многие другие заболевания диагностируются по специфическим изменениям органов-мишеней.

Неспецифические общие реакции клеток начинаются сразу после воздействия патогеном. В ответ на любое повреждение клетки реагируют следующими общими проявлениями:

резким повышением проницаемости клеточных мембран, выходом из клетки ионов калия и попаданием внутрь ее ионов кальция и натрия;

увеличением объема клетки;

снижением мембранного потенциала;

активацией цепи химических реакций в цитоплазме, где главную роль играют протеинкиназы (тирозинкиназы, серинкиназы, треонинкиназы), фосфолипазы, аденилатциклазы и др., направленных на компенсацию структурно-функциональных нарушений;

повышением кислотности цитоплазмы, падением рН до 6 и ниже за счет усиления липолиза, протеолиза, гликогенолиза, гликолиза и гипоксии;

увеличением вязкости цитоплазмы, замедлением броуновского движения молекул;

увеличением способности цитоплазмы и ядра связываться с красителями;

повышением флюоресценции.

Поврежденные клетки выделяют большое количество биологически активных веществ, воздействующих на здоровые клеточные элементы, окружающие очаг повреждения. Эти биологически активные вещества получили название «медиаторы повреждения». К ним относятся гистамин, серотонин, брадикинин, простагландины, ацетилхолин, адреналин, ферменты. Многие из этих биологически активных веществ способствуют развитию воспалительных и аллергических реакций. Поступая же в ток крови, особенно после обширных повреждений тканей, они могут вызвать состояние шока.

1. ТИПОВЫЕ СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ НАРУШЕНИЯ СУБКЛЕТОЧНЫХ СТРУКТУР

Повреждение плазматической мембраны. Плазматические мембраны окружают клетку, отделяя ее от других образований. Они разделяют ее на множество отдельных субъединиц, обеспечивают сохранность специфических физико-химических условий. По обе стороны мембран концентрация растворенных веществ, электрический потенциал, кислотность, даже температура неодинаковы. Мембраны оказывают большое влияние на ферментативную активность, они выполняют и специализированные функции. Для энтероцита присуще «мембранное» пищеварение -- перевод димеров в мономеры и всасывание; клетки органов чувств снабжены мембранами, преобразующими энергию света и звука в электрические импульсы, воспринимают и передают в ЦНС информацию о запахах, температуре, давлении.

Плазматическая мембрана состоит из билипидного слоя с включенными молекулами белка. Липидная молекула представлена глико- и фосфолипидами и состоит из «головки» и двух «хвостов». Мембрана, окружающая эритроцит, состоит, например, из белка (25 %) и липидов (75 %). Белки выполняют роль рецепторов, осуществляющих транспортную функцию, но большая их часть представлена ферментами. Наивысшей ферментативной активностью обладает митохондриальная мембрана.

Патогенные факторы меняют структуру и основные функции мембран: рецепторную, барьерную, контактную, транспортную, ферментативную.

Наиболее часто патогены меняют проницаемость мембран. Так, под влиянием змеиного яда из «двухвостых» фосфолипидов образуется одноцепочечный липид -- лизолецитин. В присутствии лизолецитина клеточные мембраны распадаются, что является основной причиной смерти при укусах ядовитых змей.

Повышение проницаемости резко нарушает транспортную функцию мембран, работу ионных насосов. Поддержание градиента ионов внутри и вне клетки -- энергозависимый процесс. Снижение уровня АТФ, нарушение активности Na⁺- и К⁺-зависимой аденозинтрифосфатазы приводят к выходу К⁺ из клетки и вхождение Na⁺ и Са²⁺ из окружающей среды (кровь, межклеточная жидкость). Калий покидает клетку при повреждении липидного слоя под влиянием гипоксии, когда резко снижается синтез АТФ; при механическом повреждении и интоксикациях; реакциях Антиген--антитело на поверхности клеток; при возникновении ионизирующего и ультрафиолетового излучений. Способностью снижать концентрацию калия в клетках обладают минералокортикоиды, в чем проявляется их провоспалительное влияние.

Ингибиция активности К⁺-, Na⁺ -зaвисимой АТФ-азы сопровождается уменьшением мембранного потенциала, определяющего многие реакции клетки. Проникновение в клетку ионов натрия и хлора повышает осмотическое давление, увеличивает приток воды, мембрана растягивается вплоть до разрыва. Если даже этого не произойдет, липидный слой теряет свои барьерные свойства.

Опасным для липидного слоя мембраны является перекисное окисление липидов. Оно индуцируется свободными радикалами, образующимися под влиянием ультрафиолетового и ионизирующего облучений. Гидроксильный радикально реагирует с ненасыщенными жирными кислотами (линолевой, линоленовой, арахидоновой), давая начало их перексидному окислению. Пероксидное окисление липидов индуцирует свечение -- хемилю-минесценцию. Пероксидное окисление может быть усилено прооксидантами (ионами двухвалентного железа, некоторыми ферментами, избытком О₂) и, наоборот, ослаблено антиоксидантами (витаминами Е, А, соединениями селена, ферментами каталазой, пероксидазой, супероксиддисмутазой). Свободнорадикальное окисление липидного слоя приводит к нарушению барьерных свойств протоплазматических мембран, увеличению ионной проницаемости самого липидного слоя.

Сигнальные молекулы (гормоны, цитомедины, нейропередатчики), взаимодействуя с рецепторами клеточных мембран, включают внутриклеточную сигнализацию, обеспечивающую согласованное протекание всех химических и физических процессов. Наружные рецепторы для этих межклеточных передатчиков разные, но все они связаны через встроенные в мембрану белки с одним и тем же ферментом -- аденилатциклазой. Активизированный фермент катализирует синтез циклического аденозинмонофосфата (цАМФ) из аденозинтрифосфата (АТФ). Одна молекула передатчика, не проникая в клетку, способна вызвать образование нескольких тысяч молекул цАМФ. Эти молекулы рецептируются ферментом протеинкиназой. Он диссоциирует на регуляторную и каталитическую субъединицы. Последняя фосфорилирует определенные белки, в том числе ферменты, либо увеличивая, либо снижая их активность. В результате такого каскадного взаимодействия одна сигнальная молекула, воспринятая рецептором, способна вызвать фосфорилирование 105 молекул белка, что изменяет функциональную и метаболическую активность всей клетки. Помимо усиления сигнала в клетке происходит и его подавление путем гидролиза цАМФ фосфодиэстеразой и дефосфорилирования белков фосфопротеинфосфатазой.

С помощью аденилатциклазной системы регулируется множество процессов, происходящих в клетках: мышечное сокращение, дифференцировка тканей, эритро-, тромбо- и лимфопоэз, синтез и гидролиз гликогена в печени, секреция гормонов, клеточная проницаемость, иммуногенез и многое другое. Адреналин, выбрасываемый при стрессовых ситуациях, стимулирует через посредничество цАТФ гликогенфосфорилазу в гепатоцитах, и из печени в кровь поступает необходимое организму количество глюкозы.

Возбуждение рецепторов мембран сигнальными молекулами включает и другие внутриклеточные системы: циклический гуанозин-3^/, 5^{/ -} монофосфат (цГМФ), а также продукты фосфоинозитидного (ФИ) цикла (диацилглицин и инозитолтрифосфат).

Развитие многих заболеваний животных начинается с нарушения регуляции внутриклеточных биохимических процессов. Даже незначительные отклонения в восприятии мембранами гормональных или иных сигналов через систему каскадного усиления приводят к выраженным отклонениям от гомеостаза, к нарушениям адаптивных возможностей организма. Важно и взаимоотношение между регуляторными процессами, происходящими в клетке после внешней стимуляции. Так, цАМФ вызывает блокирование рецепторуправляемых кальциевых каналов. В то же время внутриклеточный кальций регулирует как синтез, так и гидролиз цАМФ. Длительное действие гормонов, иных сигнальных молекул на рецепторы клеток приводит к снижению их чувствительности, развитию толерантности. Рецепторы могут перемещаться с наружной на внутреннюю поверхность мембраны, их число может быть уменьшено, возможно снижение чувствительности этих образований.

Изучение изменений, возникающих в системе внутриклеточной сигнализации под влиянием лекарственных препаратов, представляет собой современную модель для скрининга новых лекарственных средств. В современных условиях десятки тысяч синтезируемых препаратов вначале тестируют на мембранных препаратах по их влиянию на рецепторы и ферменты, обмен Са²⁺, ФИ-обмен, пролиферацию, а уж затем только десятки препаратов, отобранные путем такого скрининга, проходят дорогостоящие фармакологические испытания.

Нарушение рецепторного аппарата плазматической мембраны изменяет ответ клетки на идущие извне регуляторные сигналы, приводит к расстройствам межклеточных взаимоотношений, например, опухолевые клетки теряют способность воспринимать сигналы, тормозящие пролиферацию.

В процессе взаимодействия большую роль играют и сигнальные молекулы, расположенные на поверхности мембраны. К ним относятся антигены тканевой совместимости. Изменение особенностей или состава таких антигенов приводит к включению механизмов элиминации -- удалению поврежденных и стареющих клеток. Многие патогенные микробы выделяют фермент нейраминидазу, который вызывает обнажение скрытых структур мембраны клеток, обладающих антигенными свойствами. Они как бы вызывают на себя иммунный ответ и становятся объектом атаки со стороны иммунных механизмов--макрофагов, естественных киллеров, аутоантител и комплемента системы.

При воспалении, регенерации, опухолевом росте поверхностно расположенные антигены могут изменяться, становиться бодее доступными для антител, они могут исчезать, могут появляться нехарактерные для клеток аномальные антигены.

Структурные изменения мембраны могут проявляться выпячиванием ее наружу -- экзотропия и внутрь цитоплазмы -- эзотропия, чрезмерным везикулообразованием, утолщением или уплощением, локальным разрушением и «штопкой» разрушенных участков мембранами микропиноцитозных везикул. При различных патологических процессах может быть нарушено состояние клеточных стыков. Так, в опухолях обнаруживают аномальные юпеточные соединения.

Повреждение митохондрий. Это энергообразующие структуры. В одной клетке может содержаться от 50 до 5000 митохондрий, что зависит от ее функционального состояния. Каждая из них состоит из двух мембран -- внутренней и наружной. Наружная мембрана гладкая, окружает органоид; внутренняя образует многочисленные складки -- кристы. Она отграничена от наружной жидкой прослойкой. Процесс окисления -- передача электронов от окисляемой молекулы окислителю (молекулярному кислороду) осуществляется на внутренних мембранах митохондрий. Энергию, освобождаемую при окислении молекул органических веществ, митохондрии используют для синтеза АТФ -- универсального клеточного аккумулятора. Он образуется путем присоединения остатка фосфорной кислоты к аденозиндифосфату, а сам процесс получил название окислительного фосфорилирования.

Химическая энергия АТФ трансформируется в механическую (мышцы), электрическую (нервы), осмотическую (почки) и т.д.

Митохондрий первыми подвергаются изменениям при различных патологических состояниях клеток (гипоксия, интоксикация и др.).

Под действием токсинов, жирных кислот, альфа-денитрофенола, кортикостероидов, тироксина, инсулина, избытка кальция в клетке происходит разобщение дыхания и фосфорилирования. Энергия окисления рассеивается, снижается образование АТФ, затухают все энергозависимые процессы. Коэффициент полезного действия «энергетической машины» снижается при переохлаждении, когда организму необходимо больше тепловой энергии для поддержания температурного гомеостаза, при лихорадке -- процессе активного повышения температуры и последующего ее поддержания на высоком уровне.

Изменения структуры при патологических процессах стереотипны, однако есть и различия, определяемые спецификой этиологии и патогенеза отдельных заболеваний. Наибольшее значение имеют такие изменения, как набухание митохондрий, их конденсация, фрагментация, появление митохондриальных включений белковых кристаллов, липидных веществ), очагов обызвествления. Они отражают развитие неспецифических реакций митохондрий на повреждение.

Увеличение числа митохондрий связывают с усилением окислительного фосфорилирования при активации, вызванной восстановлением поврежденных клеток. Уменьшение количества митохондрий в клетках свидетельствует о деструктивных атрофических процессах. В патологически измененных клетках могут обнаруживаться митохондрий гигантских размеров за счет слияния или гипертрофии, соответственно увеличиваются и размеры крист.

При дефиците витамина С в рационе наблюдают слияние многих митохондрий вследствие повреждения их мембран перекисными соединениями. Редуцированные митохондрий содержат и редуцированные кристы. Число крист в митохондриях отражает их функциональную активность: чем она выше, тем больше крист и, наоборот, чем меньше активность митохондрий, тем меньше крист.

В условиях патологии митохондрий могут менять локализацию--скапливаться вокруг ядра и располагаться по периферии цитоплазмы.

Повреждение лизосом. Они представляют собой окруженные мембраной пузырьки, содержащие около 40 гидролитических ферментов, расщепляющих белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды. Различают первичные лизосомы, не участвующие в процессе лизиса, и вторичные -- аутофаголизосомы, где находятся остатки разрушенных структур самой клетки (митохондрий, мембран эндоплазматической сети, рибосом). При фагоци-тировании постороннего для клетки объекта первичные лизосомы объединяются с фагосомой, содержащей объект фагоцитоза, внутри клетки формируется фаголизосома (пищеварительная вакуоль).

Функциональная активность лизосом зависит от состояния мембраны и переваривающей силы ферментов. Старение клетки сопровождается накоплением в ней определенных метаболитов, повышающих проницаемость мембран. Выходящие в цитоплазму гидролазы приводят к самоперевариванию, саморастворению (аутолизу) клетки. В условиях патологии дестабилизацию (лабилизацию) мембран способны вызвать различные вещества и агента. К лабилизаторам относят канцерогенные вещества, микотоксины, фосфолипиды, свободные радикалы, противовоспалительные гормоны. Деструкция мембран наступает при гипоксии, алиментарном истощении, белковом голодании, дисфункции Эндокринных желез, травматических и иных повреждениях. В противоположном направлении действуют стабилизаторы. Они Уменьшают проницаемость лизосомальных мембран (антивоспалительные гормоны, кортизон, холестерин, салицилаты).

На разных стадиях патологического процесса изменяются конкурентные отношения между лабилизаторами и стабилизаторами. Преобладание первых приводит к разной степени деструкции лизосомальных мембран. Гидролазы разрушают собственные клетки и, выходя за их пределы, обусловливают вторичную альтерацию при воспалении. Преобладание стабилизаторов способствует репаративным процессам, сохранению структуры и функции клеток.

Повреждение эндоплазматической сети. Эндоплазматический ретикулум представляет собой систему мелких канальцев и вакуолей. Различают гладкую эндоплазматическую сеть и гранулярную, имеющую на мембранах рибосомы. Функция гладкой эндоплазматической сети -- синтез триглицеридов, накопление и выделение токсических веществ, синтез стероидных гормонов. Гранулярная эндоплазматическая сеть реализует в основном синтез белков на прикрепленных рибосомах. Белки либо выводятся наружу, либо трансформируются в комплексе Гольджи.

Изменения агранулярной и гранулярной эндоплазматической сети стереотипны, отражают расстройства многих функций клетки и сводятся в основном к следующему:

увеличению (гипертрофии) и уменьшению (атрофии) эндоплазматической сети;

расширению канальцев с появлением необычного содержимого;

вакуолизации, фрагментации, исчезновению рибосом;

накоплению в канальцах обрывков мембран, остатков клеточных органелл;

упрощению структуры эндоплазматической сети;

дезагрегации рибосом и полисом.

Изменения структуры и функции эндоплазматической сети могут привести к дистрофическим изменениям в клетках, замедлению или прекращению дезинтоксикационной функции специализированных клеток (гепатоцитов), уменьшению секреции эндокринных желез, сократительной функции поперечнополосатых мышц, торможению проведения нервных импульсов и т.д.

Повреждение рибосом. Рибосомы представляют собой специфические гранулы диаметром 15 нм, расположенные на мембранах ретикулума; органоид, осуществляющий синтез всех белков в клетке, контролируемый информационной РНК. Генетически зависит от ядерной ДНК. Число рибосом увеличивается при усилении белковообразовательной функции и наоборот. Патогенные факторы уменьшают количество функционирующих органоидов, разрушают полисомы -- группировки рибосом. Патология рибосом сочетается с патологией эндоплазматического ретикулума.

Повреждение пероксисом (микротелец). Пероксисомы -- окруженные мембраной пузырьки диаметром 0,3--1,5 мкм, производные эндоплазматической сети. Содержат каталазу и некоторые окислительные ферменты. Участвуют в расщеплении пероксидных соединений (Н ₂О₂), обмене липидов и углеводов. Изменения структуры, числа пероксисом чаще являются вторичными, встречающимися при разных патологических процессах. Увеличение количества микротелец и повышение каталазной активности наблюдают при лептоспирозе и вирусном гепатите. Уменьшается число микротелец в клетках злокачественных опухолей. Облучение в эксперименте приводит к разрушению нуклеоидов пероксисом. При введении ингибиторов каталаз подопытным животным разрушается пероксисомный матрикс. Состояние пероксисом отражает оксидазно-каталазную активность клеток.

Повреждение комплекса (аппарата) Гольджи. Этот органоид клетки представлен в виде вытянутых цистерн, крупных вакуолей, мелких пузырьков. Функции: модификация белков, «упаковка» секретируемых продуктов в гранулы, формирование клеточной мембраны, образование лизосом, выработка гормонов--стероидов, инсулина, глюкагона. Изменения, вызываемые патогенными факторами, касаются гиперплазии и гипертрофии пластинчатого комплекса и сопровождаются повышением секреторной функции -- образования гранул и вакуолей. Синтез белков может превышать возможности выведения, тогда они накапливаются и могут повредить мембраны.

Атрофия пластинчатого комплекса обусловлена деструкцией и набуханием мембран, прекращением секреторной деятельности, торможением образования гранул и вакуолей. Причины редукции компонентов комплекса -- токсикозы, алиментарная недостаточность, дистрофия и некрозы.

Повреждение ядра. Обязательный компонент клетки, хранитель генетической информации, с помощью которой она управляет синтезом белка, морфологическими и физиологическими процессами. Влияние патогенных факторов на клетку сопровождается некоторыми типическими структурными и функциональными изменениями ядра.

Репаративная регенерация, опухолевый рост, гипертрофия сочетаются с полиплоидией -- кратным повышением в ядре числа хромосом, увеличением его размеров. Уменьшение -- анеуплодию выявляют у мутантных клеток, при развитии злокачественных новообразований. Нарушение процессов транспортировки веществ через плазматическую мембрану клетки сочетается с дисфункциональным, токсическим набуханием ядра, а гиперхроматоз его стенки свидетельствует о тяжелых расстройствах синтеза белка с летальными для клетки последствиями.

При дистрофических процессах, воспалении, новообразованиях наблюдают полиморфизм ядер, их деформацию цитоплазматическими включениями или выпячиванием в цитоплазму. Патология может сопровождаться многоядерностью, образующейся при слиянии клеток. В период митотического деления ядра особенно чувствительны к токсинам разного происхождения, проникающей радиации, вирусной инфекции.

Под воздействием патогена возникают нарушения в генетическом аппарате как соматических, так и половых клеток. Повреждение аутосом может привести к появлению клона опухолевых клеток. Повреждение половых хромосом сопровождается появлением болезней генной или хромосомной природы. Они могут возникнуть в период гистогенеза или органогенеза, вызывая либо гибель плода, либо рождение неполноценного потомства (уродства).

Нарушения, возникающие в процессе митоза, могут проявляться в виде разрыва хромосом, аберрации (изменение структуры), изменения их числа. Так, при патологии митоза обнаруживают недостаток одной пары хромосом (моносомия), появление добавочной хромосомы (трисомия), выпадение участка хромосомы (делеция), обмен сегментами между хромосомами (транслокация).

В ядре могут обнаруживаться необычные тельца-включения, особенно при вирусной инфекции, связанной с вторжением вируса в геном клетки. Тельца-включения могут быть и результатом повреждения ядерной оболочки, когда внутрь ядра проникают синтезированные в гиалоплазме белки, липиды, гликоген, их многочисленные комплексы.

В случае необратимости изменений разных структур ядра последовательно развиваются явления кариопикноза (сморщивания), кариорексиса (распада ядра) и кариолизиса (растворения), несовместимых с жизнью клетки.

Повреждение гиалоплазмы (цитоплазмы). Это высокоупорядоченная многофазная внутриклеточная коллоидная система с находящимися в ней органоидами. В гиалоплазме осуществляются все процессы клеточного метаболизма, за исключением синтеза нуклеиновых кислот, происходящего в ядре клетки. Под контролем ядра она способна к росту и воспроизведению, регенерации после повреждения.

Повреждающие факторы, действующие на клетку, приводят к изменениям содержания жидкости в гиалоплазме, ее электролитного состава, коагуляции или протеолизу белка, изменениям активности многочисленных ферментных систем. Ток жидкости из окружающих тканей в клетку усилен при повышенной проницаемости плазматической мембраны, подавлении функции клеточных насосов. Выход из клеток ионов К, их замещение ионами Na, С1, Са повышает внутриклеточное осмотическое давление. Клетка поглощает воду, набухает, определяя развитие отека. В других случаях, если организм обезвоживается, клетка теряет воду. Обезвоживание может наступить в результате инфекционных заболеваний (вирусный энтерит телят), при лихорадке, водном голодании, токсикозах, сопровождающихся диареей. Дегидратация клеток резко снижает их функциональную активность, особенно функцию секреторных клеток. Уменьшение тока жидкости в клетку и из нее ведет к аутоинтоксикации, накоплению продуктов метаболизма, гибели органоидов.

Повреждение клеток независимо от вызвавшей его причины (физической, химической, биологической) сопровождается накоплением в гиалоплазме недоокисленных продуктов -- ацидозом. Ацидоз определяется повреждением органоидов, продуцирующих и накапливающих ферменты. Повышается проницаемость лизосомальных мембран, мембран митохондрий, пластинчатого комплекса, пероксисом, что приводит к освобождению ферментов, лизирующих белки, жиры, углеводы, и накоплению в цитоплазме недоокисленных продуктов обмена. Показатель кислотности (рН) падает до 6 и ниже. Гипоксия клеток, сопровождаемая усилением анаэробного гликолиза, также приводит к повышению концентрации в цитоплазме молочной и пировиноградной кислот. Вторичный ацидоз в отличие от первичного развивается несколько часов спустя после повреждения.

Повреждение цитоскелета. Цитоскелет представляет собой совокупность филоментов и микротрубочек, формирующих опорно-двигательную систему клетки, ее форму и перемещение внутриклеточных структур. Повреждение нитеподобных фибриллярных белковых структур (филоментов) может привести к дискинезии выводных протоков, снижению сократительной способности мышц, ресничек мерцательного эпителия дыхательных путей, торможению двигательной функции спермиев, фагоцитов. Повреждение системы микротрубочек может сопровождаться нарушением перемещения жидкостей, гранул в сложных внутриклеточных системах.

клетка повреждение шок кома

2. ОБЩИЕ РЕАКЦИИ ОРГАНИЗМА НА ПОВРЕЖДЕНИЕ КЛЕТОК

Шок (от франц. choc -- удар, толчок) -- остро развивающийся патологический процесс, возникающий под влиянием сверхсильного раздражителя, характеризующийся нарушением состояния центральной нервной системы, регуляции микроциркуляторного русла, проявляющийся тяжелыми расстройствами жизнедеятельности животного организма.

Несмотря на многообразие этиологических факторов, в основе шока лежит единый, последовательно реализуемый механизм. На ранних стадиях шока проявляются некоторые специфические особенности действия раздражителя на организм, но последующие реакции стереотипны.

По этиологии выделяют следующие виды шока:

травматический, обусловленный чрезмерной, преимущественно болевой, импульсацией;

ожоговый, вызываемый патологической афферентной импульсацией и аутоинтоксикацией; геморрагический, возникающий вследствие гиповолемии и гипоксии;

антигенный (токсико-инфекционный), в основе которого лежат бактериальные экзо- и эндотоксины;

кардиогенный, обязанный резкому падению сократительной

функции миокарда;

анафилактический, возникающий под влиянием цитотоксических комплексов антиген--антитело;

гемотрансфузионный, возникающий вследствие переливания несовместимой крови.

Травматический шок. У животных чаще всего шок развивается при обширных тяжелых механических повреждениях тканей. Проявлению шока способствуют кровопотеря, перегревание и переохлаждение, гиповитаминозы, голодание, переутомление. Развивается шок в две стадии: возбуждения--эректильную и тормозную--торпидную.

Эректильная стадия быстротечна, начинается сразу после нанесения травматического повреждения. В этой стадии сохраняется реакция животных на условные и безусловные раздражители. Возбуждение проявляется общим беспокойством, некоординированными движениями, изданием соответствующих виду животного звуков (лай, мычание), частыми позывами к мочеиспусканию, дефекации. Реакция на свет повышена, зрачки расширены. Дыхание учащенное, поверхностное. Температура тела (ректальная) повышена, иногда значительно. Активизируются симпатико-адреналовая и гипофизарно-надпочечниковая системы. В кровь поступает избыточное количество катехоламинов и кортикостероидов. Тахикардия сочетается с гипертензией. Сосуды кожи, органов брюшной полости сокращены, кровоток резко уменьшен. Сердце же и головной мозг, снабжаемые сосудами, не имеющими адренорецепторов, от усиления симпатико-адреналовых влияний не страдают. Они обеспечиваются оксигенированной кровью в достаточном количестве.

Эректильная стадия продолжается от нескольких минут до 1 ч и может завершиться восстановлением функции или перейти во вторую, более тяжелую стадию -- торпидную.

Торпидная стадия более продолжительна, характеризуется тем, что животные, особенно крупные (лошади, коровы), лежат, иногда в боковом положении, безучастны, слабо или вовсе не реагируют на окружение. Рефлекторные реакции на раздражение болевых, тактильных рецепторов ослаблены. Слизистые оболочки цианотичны. Ударный и минутный объемы сердца уменьшены. Пульс нитевидный, прощупывается слабо. Артериальное давление снижено до минимальных величин. Развиваются гипоксемия и гипоксия. Поврежденные клетки начинают выбрасывать вазоактивные амины -- гистамин, серотонин, полипептиды. Кровеносные сосуды расширяются, повышается проницаемость гистогематических барьеров. Снижается капиллярный кровоток, усиливается шунтовой кровоток, минующий капиллярную сеть. Изменения микроциркуляции сопровождаются выходом жидкости и форменных элементов из сосудов в ткани, периваскулярным отеком, геморрагией. Ухудшаются реологические свойства крови, возможна агрегация эритроцитов. Во внутренних органах появляются очаги дистрофических изменений и некроза. Выявляется специфичность патологических изменений, свойственных некоторым органам при шоке. Этим объясняют появление термина «шоковый орган». К таким органам преимущественно относят:

шоковую почку, где дистрофическим и некротическим изменениям подвержены проксимальные канальцы, чем объясняют острую почечную недостаточность при шоке;

шоковое легкое, для которого характерны гемостаз, тромбоз сосудов микроциркуляторного русла, появление очагов ателектаза с последующим развитием острой дыхательной недостаточности;

шоковую печень, характеризующуюся потерей гепатоцитами гликогена, дистрофическими и некротическими процессами, определяющими почечную недостаточность.

Дистрофические и некротические процессы разной степени выраженности выявляются в сердце, органах иммунной, эндокринной, нервной систем.

Ожоговый шок. Возникает при повреждениях больших поверхностей тканей пламенем, горячим паром, кипятком. Ведущими патогенетическими факторами являются болевая афферентная импульсация, токсикоз продуктами распада тканей. Резкое повышение проницаемости сосудов микроциркуляторного русла сопровождается выходом жидкости в ткани и интенсивным испарением. Объем циркулирующей крови снижается на 20--30 % от исходного, развивается полицитемическая гиповолемия.

При ожогах концентрированными кислотами или щелочами, так же как и при термических, ведущими факторами патогенеза являются болевая реакция, токсикоз, гиповолемия.

Геморрагический шок. Шок развивается как следствие обильной (30 % и более) потери крови в результате наружного или внутреннего кровотечения. Наружное кровотечение может быть вызвано ранениями различного происхождения крупных кровеносных сосудов без обширных зон травматизации тканей, внутреннее кровотечение--при излияниях крови в грудную (туберкулез) или брюшную (разрыв печени, селезенки, маточных артерий при патологических родах у коров) полости. Ведущие патогенетические факторы -- гиповолемия, гипоксия.

Септический шок. Такой шок является осложнением многих заболеваний, вызываемых вирулентной кишечной палочкой, пневмококками, стрептококками. Сепсис сопровождается появлением в крови бактериальных эндотоксинов. Исходя из генеза, септический шок носит еще название эндотоксинового, или токсико-инфекционного. Легко моделируется введением подопытным животным эндотоксинов.

Ведущие патогенетические звенья септического шока:

активация микробиальными эндотоксинами системы комплемента, калликреинкининовой системы, других протеолитических систем;

нарушение дыхания, вызванное ателектазом, отеком легких,

пневмонией;

повышенная потребность в кислороде, обусловленная лихорадочной реакцией на бактериальные пирогены, необходимостью поддержания температуры тела на повышенном уровне.

Кардиогенный шок. Может возникнуть у животных в результате инфаркта миокарда и как результат тампонады сердца у коров при травматическом перикардите. К особенностям патогенеза кардиогенного шока следует отнести:

болевую реакцию при инфаркте миокарда;

нарушение ритма и силы сердечных сокращений;

уменьшение ударного и минутного объемов сердца, гипотензию.

Анафилактический шок. Нередкая патология в практике ветеринарной медицины. Возникает при повторном парентеральном введении антигена (вакцины, гипериммунной сыворотки и др.) сенсибилизированным животным.

Ведущими звеньями в патогенезе анафилактического шока следует считать:

спазм гладких мышц бронхов (асфиксия), кишечника (рвота, диарея), печеночных вен;

резкое повышение проницаемости стенок сосудов микроциркуляторного русла;

гипотензия;

парезы, параличи.

2.2 КОЛЛАПС

Коллапс (от лат. collapsus -- упавший, ослабевший) -- острая сосудистая недостаточность. В основе этой патологии лежит острое падение уровня артериального давления. В отличие от шока, когда также имеет место гипотензия, при коллапсе падение давления обусловлено первичным расширением сосудов микроциркуляторного русла. Особенно характерна миопаралитическая гиперемия сосудов микроциркуляторного русла, следующая за быстрым выведением транссудата при асцитах у собак, кошек; быстрым выведением газов через троакар у крупного рогатого скота при вздутии рубца. Переполнение сосудов органов брюшной полости кровью ведет к гипоксии мозговой ткани. При шоке гипотензия вторична, вызвана недостаточностью легочной вентиляции и ослаблением сократительной функции сердца. Для шока характерна фазовость течения -- эректильную стадию сменяет торпидная. В стадии возбуждения артериальное давление повышено. Коллапс же сразу обусловлен артериальной гипотензией.

Следовательно, при близкой по проявлению клинической картине эти два патологических процесса различают по механизму развития.

2.3 КОМА

Кома (от греч. koma -- глубокий сон) -- патологическое состояние, характеризующееся отсутствием восприятия животными раздражителей внешней среды, боковым положением, угасанием рефлексов, угнетением жизненно важных функций организма.

Причинами коматозных состояний у животных являются кормовые отравления, цирроз печени, механическая желтуха, уремия, кетоз, сахарный диабет, кровепаразитарные и другие болезни. Кома возникает внезапно. Главным патогенетическим фактором являются органические или функциональные нарушения центральной нервной системы. Тормозятся функции коры больших полушарий, подкорковых образований, вегетативных центров как следствие гипоксии мозговой ткани, ацидоза, расстройства межклеточных связей.

Больные животные лежат, реакции на свет, звук отсутствуют. Дыхание поверхностное, усиленное, пульс нитевидный, сердечные сокращения аритмичны. Артериальное давление низкое, температура тела снижена, слизистые оболочки цианотичны.

По этиологии и механизму развития рассматривают следующие виды комы:

эндогенного происхождения вследствие как усиления функций j желез внутренней секреции (тиреотоксикоз), так и их недостаточности (гипотиреоз, сахарный диабет, гипофункция надпочечников);

неврологического происхождения при первичном поражении ткани головного мозга (опухоль, инсульт, отек, воспаление мозговой ткани и мозговых оболочек).

Размещено на Allbest.ru