Клеточная патология

Клеточная патология представляет собой раздел патологической физиологии, в котором изучаются два основных вопроса;

• повреждение клетки;
• клеточная гибель.

Повреждение клетки 

Повреждение клетки — нарушение структуры и (или) функции как клетки в целом, так и отдельных ее элементов в результате воздействия на нее патогенных факторов различной природы.

Клетка любой ткани включает в себя следующие структурные ком­поненты: плазмолемма (мембрана, окружающая клетку), цитоплаз­ма, мембранные и немембранные органеллы. К мембранным органеллам относятся ядро, митохондрии, лизосомы, эндоплазматический ретикулум, комплекс Гольджи, вакуоли, везикулы, пероксисомы; к немембранным — рибосомы, элементы цитоскелета, представленные микротрубочками, миофиламентами, микротрабекулярной системой и центриолями (клеточный центр). В мышечных клетках имеются также миофибриллы, отвечающие за процесс сокращения.

Рассмотрим механизмы повреждения основных структурных элементов клетки, их типовые реакции в ответ на перегрузку или воздействие патологических факторов.

Патология клеточных мембран

Биологические мембраны представляют собой липидный бислой в состав которого входят в основном молекулы липидов, состоящие из гидрофильных полярных головок (обращенных кнаружи) и двух гидрофобных неполярных хвостов или цепочек (обращенных внутрь мембраны). В биомембранах также имеются молекулы белков, которые могут находиться либо в одном из двух липидных слоев, либо прони­зывать мембрану насквозь. Кроме того, обязательный компонент био­логических мембран—молекулы холестерина, обеспечивающие под­держание их плотности: холестерин увеличивает плотность жидких мембран и, напротив, «разжижает» плотные.

На поверхности плазмолеммы находятся многочисленные молеку­лярные рецепторы, которые по своей химической природе преимуще­ственно являются белками или гликопротеидами. Функция мембранных рецепторов заключается в восприятии и передаче различных сигналов, поступающих к клетке из внеклеточного пространства. В качестве сиг­нальных молекул (лигандов) для клеточных рецепторов выступают, как правило, гормоны, нейромедиаторы, а также лекарственные препараты.

Выделяют три вида мембранных рецепторов:

рецепторы, сопряженные с G-белками;

• рецепторы—ионные каналы;
• рецепторы, обладающие ферментативной активностью. Посредством рецепторов, сопряженных с G-белками, клетка полу­чает сигналы, носителями которых служат нейромедиаторы (адрена­лин, норадреналин, ацетилхолин, серотонин и т.д.), гормоны (кортикотропин, соматостатин, вазопрессин и др.), а также специфические раздражители вкусовых и обонятельных рецепторов.

Рецепторы —ионные каналы, взаимодействуя с сигнальными мо­лекулами, формируют в мембране клетки катионные или анионные каналы. Последние обеспечивают трансмембранное движение ионов, результатом которого становится, в частности, деполяризация клеточ­ной мембраны в процессе нейромышечной передачи импульса (с нерв­ного волокна на мышцу).

Рецепторы, обладающие ферментативной активностью, при вза­имодействии с соответствующим лигандом подвергают аутофосфо-И рилированию свою внутриклеточную часть, активируя ее. Последняя, в свою очередь, передает сигнал на исполнительный аппарат клетки посредством взаимодействия с цитонлазматическими молекулами мессенджерами. 

Все разнообразие патологических процессов, развитие которых свя­зано с повреждением биомембран, можно представить как результат нарушения следующих их параметров:

Липидный бислой. Липиды составляют основу структуры био­логических мембран. В связи с этим изменения молекулярного соста­ва липидного бислоя могут стать причиной глубоких нарушений функ­ций клетки или даже ее гибели. В частности, в яде некоторых видов змей содержится вещество липидной природы—лкзолецитин, который, встраиваясь в мембрану клеток, вызывает их деструкцию. При повыше­нии содержания холестерина, являющегося нормальным компонентом мембран, нарушается процесс проведения электрических импульсов.

Мембранные белки. Повреждение белковых молекул, входящих в состав мембран, приводит в основном к нарушению функциональ­ного состояния клеток. Так, при возникновении дефекта мембран­ных протеиновых рецепторов клетка теряет способность восприни­мать сигналы, необходимые для регуляции ее специфических функций.

Кроме того, одним из механизмов, обеспечивающих направленное движение лейкоцитов к очагу воспаления (хемотаксис), является об­разование в их мембране «белковых шапочек», состоящих из множе­ства белковых молекул. Под действием биологически активных ве­ществ ряда бактерий данный процесс значительно затрудняется, что приводит к подавлению фагоцитоза.

Плотность. В норме мембраны клеток представляют собой ми­кроскопическую жидкую пленку. Повышение плотности мембран мо­жет вызвать снижение активности ряда ферментов, связанных с ними.

Вязкость. В обычных условиях вязкость клеточных мембран должна быть такой же, как у оливкового масла. Изменение вязкости мембран сказывается на активности ряда мембранных ферментов. Вязкость мембран существенно снижена в злокачественных клетках по сравнению с нормальными.

Целостность. Даже незначительное нарушение целостности био­логических мембран может привести к снижению или, наоборот, к по­вышению активности ассоциированных с мембраной ферментов. При более глубоких структурных повреждениях биомембран может насту­пить гибель клетки.