Нарушение строения и функций субклеточных структур

Одним из важных показателей повреждения клеток является нарушение строения и функций эндоплазматического ретикулума, митохондрий, лизосом, рибосом.

Повреждение эндоплазматического ретикулума. Различные болезнетворные факторы (инфекции, интоксикации) вызывают повреждения эндоплазматического ретикулума. Они выражаются в набухании ретикулума, изменении формы его мембран. Ретикулум может распадаться на более или менее мелкие гранулы (дегрануляция ретикулума). Другим выражением повреждения ретикулума, например при отравлении печени ССl⁴, служит увеличение его петель и образование относительно крупных вакуолей. В поврежденном эндоплазматическом ретикулуме изменяется число рибосом (чаще уменьшается), расположенных на его мембранах.

Набухание митохондрий. Весьма важным морфологическим признаком повреждения митохондрий является их набухание. Набухание митохондрий наблюдается, например, в клетках миокарда при недостаточности сердца, а также при многих инфекционных, гипоксических, токсических и других патологических процессах. Набухание митохондрий происходит при помещении клеток в гипотоническую среду, под влиянием ионизирующей радиации, бактериальных токсинов, при действии химических ядов и других патогенных агентов на клетку. Набухание приводит сначала к разрывам наружных мембран митохондрий, а затем - к их полному разрушению. На месте митохондрий в цитоплазме поврежденных миокардиальных клеток остаются скопления обрывков крист и наружных митохондриальных мембран. Значительно реже набухание митохондрий сопровождается образованием множественных мелких вакуолей в районе крист. Развитие процесса набухания приводит к потере двухконтурности наружной митохондриальной мембраны и скоплению в просветленном матриксе митохондрий кольчатых структур, представляющих собой обрывки митохондриальных крист.

В некоторых миокардиальных клетках изменение ультраструктурной организации митохондрий происходит по типу образования ими миелиноподобных телец. Изменение ультраструктурной организации митохондрий миокардиальных клеток с поврежденной наружной клеточной мембраной часто обусловлено отложением в их матриксе плотных осмиофильных гранул, состоящих из более мелких субъединиц.

В опытах с изолированными митохондриями показано, что существует два типа набухания: пассивное и активное. В противоположность клеточным мембранам, сравнительно хорошо проницаемым для ионов К⁺ и Сl^-, внутренние мембраны митохондрий непроницаемы ни для каких ионов, за исключением ионов Са²⁺ и, возможно, ионов железа. Поэтому пассивное набухание митохондрий, наблюдаемое в отсутствие источников энергии (субстраты дыхания и кислород, АТФ), происходит только под действием агентов, которые увеличивают проницаемость мембран митохондрий одновременно для катионов и для анионов (например, для K ⁺ и Сl^-). К таким агентам относятся ионы тяжелых металлов, включая ртуть, серебро, свинец. Таким же действием обладает далеко зашедшее перекисное окисление липидов в мембранах митохондрий. Под действием этих повреждающих факторов происходит вход ионов калия и хлора из цитоплазмы в матрикс митохондрий и их набухание, вызываемое увеличением онкотического давления белков матрикса.

Значительно чаще в условиях живой клетки имеет место иной тип набухания - активное набухание, связанное с работой цепи переноса электронов у частично поврежденных митохондрий. Всякое повреждение митохондрий: под действием ионов тяжелых металлов и своей собственной митохондриальной фосфолипазы (которая активируется в условиях гипоксии), при активации перекисного окисления - сопровождается прежде всего повышением проницаемости внутренней мембраны для катионов. В присутствии источников энергии (субстраты дыхания и кислород, АТФ) на мембранах митохондрий генерируется разность потенциалов величиной около 170-180 мВ со знаком "минус" в матриксе. Под действием этой разности потенциалов ионы К⁺ (которых в клетке много) переносятся через мембрану внутрь митохондрий (вспомним, что поврежденная мембрана для этих ионов становится проницаемой). Вслед за калием идут анионы, в первую очередь фосфат, который проходит через внутреннюю мембрану с помощью специального белкового переносчика. Активное (т. е. связанное с затратой энергии) накопление фосфата калия в матриксе сопровождается входом в матрикс воды и набуханием митохондрий.

Повреждение лизосом. В механизме повреждения клеток большое значение имеет повреждение клеточных лизосом. Лизосомы представляют собой образования диаметром 0,4 мкм, содержащие большое количество ферментов (катепсины, рибонуклеаза, кислая фосфатаза, дезоксирибонуклеаза, гиалуронидаза и др.). Различные повреждающие агенты, например, эндотоксины бактерий кишечно-тифозной группы, а также мелкие неорганические частицы (двуокись кремния, двуокись титана, алмазная пыль), попадая в лизосомы, разрушают их. Ферменты лизосом освобождаются в цитоплазму клетки и вызывают повреждение субклеточных структур и ферментов цитоплазмы. Повреждение лизосом может привести клетку к гибели. Так повреждаются клетки эпителия кишечника, фагоциты альвеол легкого и др. Бактериальные токсины, аутоантитела и подобные патогенные агенты способны также вызывать повреждение лизосом лимфоцитов. Ферменты лизосом вызывают дальнейшее нарушение структур и функций. При небольшой степени выраженности этот процесс может быть стимулятором трансформации лимфоцитов и вызывать их размножение.

Активация лизосомальных ферментов может происходить не только под действием тех или иных специфических факторов, но и под влиянием закисления внутриклеточной среды (ацидоза), характерного для определенной стадии неспецифической реакции клетки на любое повреждающее воздействие.

Одним из процессов, вызывающих выход лизосомальных ферментов, является также активация перекисного окисления липидов в лизосомальных мембранах.

Повреждение рибосом. При токсических воздействиях на клетки наблюдается изменение конфигурации эндоплазматического ретикулума и связанных с ним рибосом. Например, при отравлении тринитротолуолом в клетках печени мембраны эндоплазматического ретикулума и расположенные на них рибосомы принимают форму различных завитков, не наблюдающихся в нормальных клетках. Синтез гемоглобина и некоторых ферментов осуществляется на полисомах. При угнетении синтеза гемоглобина, например при апластической анемии, в клетках костного мозга происходит уменьшение числа полисом и их распад на отдельные рибосомы.