Реферат: Литература - Патофизиология (Воспаление)
p>Во
всех случаях
взаимодействия
патогенного
фактора с клеткой
вовлекаются
типовы механизмы
его поступления
в цитоплазму.
Одним из таких
механизмов
является фагоцитоз.
Явление
фагоцитоза
тесно связано
с наличием в
клетках лизосом, которые
являются мембранными
органеллами,
имеющихся в
клетках
практически
всех типов.
Лизосома, которая
отпочковывается
от зрелой
поверхности
аппарата Гольджи,
называется
первичной
лизосомой. Она
может взаимодействовать
с материалом, внесенным
в клетку из
вне или же с
разрушенными
органеллами и
ненужными
веществами,
образующимися
в самой клетке.
При этом
формируется
пузырек, в котором
находится
подлежащий
переваренный
материал, а
также и лизосомальные
ферменты. Этот пузырек
обычно называют
вторичной
лизосомой. Под
фагоцитозом понимают
захватывание
клеткой из вне
и втягивание
в себя какой-либо
частици или
макромолекулярного
агрегата. Когда
частица
приходит в
соприкоснавение
с клеточной
мембраной,
она окружается
ею со всех сторон,
оказываясь
в в маленьком
мембранном
мешочке - в
фагоцитарном
пузырьке. При
этом внутренний
слой клеточной
мембраны становится
наружним слоем
мембраны
пузырька. Этот
пузырек с
содержащейся
частицей отделяется
от клеточной
мембраны и
погружается
внутрь в цитоплазматический
матрикс, где
он называется
фагосомой.
Когда фагосома
встречается
с лизосомой,
то то наружние
слои мембраны обоих
пузырьков
соприкасаются
так, что мембраны
сливаются в месте
контакта, где
лизосома через
отверстие
выделяет свое содержымое
в фагосому.
Таким образом,
два пузырька
превраща-- 14 -
ются в один, которые называются вторичной лизосомой. С ней могут сливаться и другие первичные лизосомы, кроме того, несколько вторичных лизосом могут сливаться друг с другом. В результате создаются условия для ферментативного переваривания материала, содержащегося в фагосоме. После переваривания во вторичной лизосоме остается тело, которое в конечном счете, выталкивается из клетки путем экзоцитоза. Вторым способом попадания патогенного фактора в клетку является пиноцитоз, при котором жидкость втягивается в пузырьки. Этот процесс принципиально сходен с фагоцитозом.
В процессе жизнедеятельности клетки происходит обновление внутриклеточсных структур. Митохондрии, фрагменты гранулярного эндоплазматического ретикулума и органеллы в результате изнашивания и повреждения перестают функционировать и тогда они с помощью мембраны обосабливаются от остальной цитоплазмы, подобно фагосомам (сдесь они называются аутофагосомами), сливаются с лизосомами и подвергаются перевариванию.
Фагоцитоз и пиноцитоз относятся к механизмам проницаемости цитоплазматической мембраны, которые связаны с затратой его субстрата, но роль этого механизма проницаемости невелика.
Третьим основным механизмом проницаемости является трансмембранный перенос веществ, не связанный с затратой компонентов мембраны. К нему относятся такие процессы как ультрафильтрация, диффузия и активный процесс переноса. Под ультрафильтрацией понимается однонаправленный процесс транспорта молекул веществ через мембрану, обусловленный различным гидростатическим давлением по обе стороны. Таким образом в клетку поступают низкомолекулярные вещества, в чстности,
- 15 -
вода. Вместе с водой могут поступать, но с меньшей скоростью, и некоторые нерастворенные в ней неэлектролиты (глицерин, мочевина, этанол). При интенсивном потоке воды в клетку может быть обеспечен траспорт вещества и против канцентрационного градиента, например, например, мочевины, галактозы и др. Различают 4 вида диффузии веществ через мембрану: простую, т.е. собственно диффузию, обменную, ограниченную и облегченную.Посредством простой, а также ограниченной диффузии, т.е. протекающей с меньшей скоростью, в клетку поступают низкомолекулярные субстраты: вода, мочевина, этиленгликоль, тиамин, жирные кислоты, щавелевая кислота, а также неорганические ионы. Таким же образом в клетку проникают низкомолекулярные патогенные факторы. Наблюдается прямая корреляция между скоростью диффузии этих веществ через мембрану и их растворимость в липидах.Это связано с тем, что различные, и в том числе и патогенные могут проникать в клетку либо после растворения в липидной фазе мембран, либо через липопротеиновые каналы, связанные с гидрофобностью этой мембраны. Полагают, что полхорастворимые или нерастворимые в липидах вещества проникают в клетку через особые поры в мембране - зоны с высокой гидрофобностью.
Важная роль транспорте определнных веществ, например, ионов натрия, через плазматическую мембрану принадлежит разности потенциалов, обусловленной ассиметричным распределением электрического заряда по обе сторонымембраны. Наружняя повехность заряжена положительно, внутрянняя - отрицательно. Электрический фактор служит движущей силой также при проникновении одновалентных катионов (калия, рубидия, и др.) через эпителиальный барьер по межклеточным щелям. В этом случае наблюдается разность электрических потенциалов по обе сторо-
- 16 -
ны эпителиального пласта, то что носит название трансмуральный потенциал. В случае обменной диффузии наблюдается обмен равновесный одноименными ионами между периферической областью цитоплазмы клетки и микросредой, окружающей ее. Данный транспортный механизм не может обеспечить ни накопление , ни убыль вещества клетки.Облегченная диффузия вещества осуществляется без энергетических затрат, и этот процесс ускоряет наступление канцентрационного равновесия по обе стороны мембраны. В от личие от облегченной диффузии механизм активного транспорта осуществляется перенос веществ через мембрану против градиента концентрации и является энергозависимым. В основе облегченной лежит функционирование специальных веществ - переносчиков, способных образовывать непрочные компоненты компоненты с субстратами по одну сторону мембраны, транспортировать через толщу мембраны и освобождать субстрат по другую его сторону. Затем вещество-переносчик возвращается в исходную позицию и вся цепь событий вновь повторяется. Ото принцип челночного механизма. В основе активного транспорта лежит функционирование в мембране сложного комплекса разнообразных ферментов, осуществляющий специфический и ориеентировочный перенос субстрата.
Благодаря этим ферментам часто осуществляется процесс фосфорилирования в связи с которым субстрат поступает в клетку в более легко доступной форме, чем нефосфорилированного соединения для их дальнейшего метаболизма. В нативной мембране эти процессы сопряжены с реакциями образования энергии, что позволяет системам активного транспорта производить перенос веществ против градиента концентрации. Такая система активного транспорта действует по отношению к ионам натрия и калия. Важнейшим звеном этого механима является
- 17 -
фермент натрий-калий активируемая АТФ-аза, который осуществляет перенос натрия из клетки, калия в клетку и одновременно обеспечивает данный процесс энергией за счет гидролиза АТФ. Кроме ионов калия и натрия путем активного транспорта в клетку и из клетки переносятся ионы сульфата, ионы железа, некоторые моносахариды, аминокислоты, дипептиды, трипептиды,некоторые азотистые основания,зелчные кислоты, витамины. Таким же образом активный транспорт может осуществляться по отношению к патогенным факторам, имеющим сходную структуру с перечисленными веществами. Следовательно, все механизмы, с помощью которых патогенный фактор можетпопасть в клетку связаны с наличием транспорта через цитоплазматическую мембрану. Рассмотрим современное состояние вопроса о строении этой мембраны. Клеточная мембрана на электронограммах представляет собой трехслойную структуру. Подобная трехсойная структура обнаружена во всех мембранах цитоплазматических органелл,однако, их толщина несколько меньше, чем клеточная мембрана, и имеет некоторые особенности химического состава и активности ферментов. Согласно современной концепции, мембрана состоит из двух молекул фосфолипидов, расположенных более или менее перпендикулярно к ее поверхности, так что их не полярные или гидрофобные концы соприкасаются друг с другом, а полярные гидрофильные обращены к водным растворам по ту или иную стороны мембраны. Клеточная мембрана непроницаема для макромолекул и белки цитоплазмы не выходят через нее из клетки в тканевую жидкость. В клетке белки создают Коллоидно-осмотическое давление, которое уравновешивается осмотическим давлением тканевой жидкости и за счет растворимых в ней различных веществ, поэтому вода не поступает в избытке в ктетку. Осмотическое давление внеклеточной жидкости в отли-
- 18 -
чие от клеточной создается не сколько белком, сколько более высокой концентрацией ионов снаружи, чем внутри клетки. Для поддержания разницы концентрации неорганических ионов по обе стороны мембраны существует специальный механизм создающий разность потенциалов между двумя поверхностями мембраны.
В нервных и мышечных клетках разность потенциалов достигает 85мвт, причем наружняя сторона заряжена более положительно по отношению к внутенней, обращенной к цитоплазме. Для поддержания разности потенциалов клеточная мембра должна облабдать диэлектрическими свойствами, что в сочетании с другими ее качествами, такими как относительная проницаемость для жирорастворимых веществ, соответствует представлению о значительном содержании в ней липидов, которые являются хорошими диэлектриками.
Более высокая концентрация ионов натрия в тканевой жидкости, т.е. снаружи от мембраны, и более высокая концентрация ионов калия в цитопламе, чем в тканевой жидкости, поддерживаетс при помощи так называемого натриевого или натрий-калиевого насоса. Перенос ионов обеспечивает специальный фермент, который использует инергию, поставляемую клетками, он выкачивает ионы натрия наружу из клеточной мембраны, поддерживая их концентрацию внутри клетки н более низком уровне, чем снаружи. Одновременно этот фермент захватывает ионы калия снаружи и освобождает их внутри клетки. Однако, количество оинов калия, периносимых внутрь, не соответствует количеству ионов натрия, переносимых наружу. Известно, что перенос глюкозы, аминокисло и жирных кислот, а также некоторых других ионов из тканевой жидкости в цитоплазму осуществляется с помощью особых ферментов и этот процесс является энергозависимым. Подобный механизм называется системой активного
- 19 -
переноса. Патогенный фактор, имеющий химическую структуру аналогичную жирам, белкам и углеводам, может транспортировать в клетку также путем активного переноса.
Реакция клетки на физиологический или болезнетворный фактор опосредуется через аденилат циклазу, которая воспринимает, трансформирует и передает в клетку информацию с поверхности плазматических мембран и таким образом контролирует течение различных биохимических процессов. Чувствительность фермента к разнообразным гормонам, ионам, нуклеотидам, и др. делает делает возможным его участие в многосторонней тонкой регуляции этих процессов. Аденилатциклаза состоит из трех функционально различных участков:
I - рецепторного, осуществляющего избирательное связывание определнного гормона, медиатора или биологически активного вщества на внешней поверхности плазматической мембраны;
II - каталитического, обеспечивающего образование циклического АМФ из АТФ;
III - коммуникаторного, осуществляющего связь между этими участками.
Таким образом, регуляция аденилциклазной активности может осуществлятся на любом из этих трех уровней в зависимости от воздействующего фактора. Аденилциклаза различных тканей активируется специфическими гормонами. Для обеспечения связывания гормонов рецепторами необходимы интактные SH-группы, а для передачи гормонального сигнала каталитической единицы условием является целостность мембран. Аденилатциклаза теряет чувствительность к гормонам в результате воздействия на клетку детергентами, фофолипазой и другими патогенными факторми. Большое значение в регуляции активности
- 20 -
аденилатциклазы играют различные катионы, особенно магний и кальций. Магний необходим для активации фермента и образования комплекса с субстртом. Еще более мощным активатором денилатциклазы является ион марганца, в то время как ионы ртути, свинца, меди, кобальта и цинка тормозят активность этого фермент. В высоких концентрациях кальций выступает как ингибитор данного фермента, а физиологических - как активатор. Активация аденилатциклазы вовлекает в деятельность сложную многокомпонентную систему клетки-мишени, которая включает прежде всего продукцию цАМФ и цАМФ-зависимые протеинкинахы, определяющие функцию циклического нуклеотида. Наряду с цАМФ, образуется и другой циклический нуклеотид - цГМФ, т.е. гуанилциклаза. Протеинкиназы активизируются с помощью циклических нуклеотидов, и их функция заключается в процессе адаптации разных клеток тканей к специфическим для них физиологическим нагрузкам. цАМФ-зависимые протеинкиназы участвуют в фосфорилировании белков микротрубочек, сами входя в их состав в качестве одного из компонентов. С различными протеинкиназами связывают также такие разнообразные стороны активности клеток, как мобилизации энергетических механизмов, аксональный транспорт, синтез медиаторов и др.
Таким образом, активация аденилатцеклазной системы мобилизует и защитные механизмы, играющие первостепенную роль при повреждении клетки патогенными фактором.
Всякая воспалительная реакция начинается с воздействия патогенного фактора на ткань, важнейшим компонентом которой является клетка. Поэтому необходимо рассмотреть общие механизмы, лежащие в основе острого повреждения клетки. Понятно, что"выделение" клетки из органической связи с функциональным элементом и органом является условным и служит лишь для ана-
- 21 -
лиза реакции на клеточном уровне с последующим рассмотрением этого вопроса и на более высоких уровнях интеграции организма.Реакция клетки на повреждающий фактор зависти от исходного состояния самой клетки, а также характеристики болезнетворного агента. Состояние клетки определяется, в свою очередь, особенностями строения ее цитоплазма тической мембраны характером и свойством межклеточных контактов, строением и сотавом гликокаликса и многих других факторов, которые разбирались ранее. Одним из важнейших составляющих резистентности клетки к внешним воздействиям является состояние ее ферментных систем. Недостаточность ферментов может быть первичной и вторичной. Первичная недостаточность возникает в результате нарушения синтеза белка, вследствие изменения нуклеотидной последовательности в пределах одного гена или группы генов. В результате возникают соответственно моногенные болезни (фенилкетонурия), обусловленная недостаточностью одного фермента или полигенные - врожденный сахарный диабет, ранний атеросклероз и др., связанные с дефицитом нескольких фермкентов. В данном случае врожденная недостаточность ферментов является основной причиной развития болезни. Разнообразные сочетанные нарушения в деятельности ферментных систем возникают также при хромосомных болезнях, когда когда наследуются количественные или качественные нарушения в хромосомном аппарате клетки (болезнь Дауна, трисомия Ч и др.). Первичная недостаточность синтеза ферментов может быть на ядерный аппарат свободными радикалами при активации свободно-радикального окисления в клетке. Чаще всего это связано с дефицитом ферментов антиоксидантной системы или с облучением.
В отличие от наследственного, приобретенное нарушение деятельности ядерного аппарата клетки вызывает развитие не-
- 22 -
достаточности не одного или нескольких, а большего числа различных ферментов, в связи с чем нарушаются основные функции клетки.Возникающие изменения могут оказываться несовместимыми с жизнью клетки, она погибает, либо резко снижается ее резистентность к действию патогенных фаторов. Вторичная недостаточность ферментных систем является приобретенной и связана с воздействием патогенных факторов непосредственно на ферменты. К таким воздействиям относятся инактивация активных центров ферментов токсинами, солями тяжелых металлов; резкие изменения температуры, осмолярность клетки, кислотность, недостаточности энергетического обеспечения деятельности ферментов, нарушение связи некоторых ферментов с мембранами, например, в митохондриях и др.
