 |
Накопление ионов кальция в цитоплазме.
|
|
|
|
В нормальных клетках концентрация ионов кальция в цитоплазме исключительно низка:
Ионы кальция проходят в клетку не только самопроизвольно (процесс «утечки» через мембрану), но и в некоторых клетках через кальциевые каналы в мембране. Эти каналы могут открываться в ответ на деполяризацию мембраны (потенциалзависимые кальциевые каналы) или присоединение гормонов и медиаторов к мембранным рецепторам (рецепторуправляемые кальциевые каналы). Компенсирует вход Са2+
· кальциевого насоса (Са2+/Мg2+-АТФаза) в мембране саркоплазматического ретикулума и плазмолемме,
· аккумуляции Са2+ в митохондриях и
· в некоторых клетках Na+/Ca2+- обменника, встроенного в плазмолемму.
При повреждении клетки нарушается работа митохондрий:
· снижается мембранный потенциал внутренней митохондриальной мембраны,
· прекращается окислительное фосфорилирование.
· уменьшается поглощение митохондриями ионов кальция.
· угнетению Са2+/Мg2+-АТФазы плазматической мембраны и мембраны саркоплазматического ретикулума.
· выключению и обращению направления Na+/Са2+-обмена через плазматическую мембрану.
· В результате этого происходит увеличение концентрации кальция
· приводит к активации большого числа кальцийзависимых ферментов (протеинкиназ, фосфатаз, фосфолипаз, фосфодиэстеразы циклических нуклеотидов и др. ),
· нарушениям цитоскелета (см. раздел 3. 4),
· образованию нерастворимых включений кальция в матриксе митохондрий, повреждению внутриклеточных мембран и общей дезорганизации метаболизма.
Морфологически это проявляется в замедлении броуновского движения различных включений внутри клетки (увеличение «вязкости протоплазмы») и возрастании светорассеяния; красители начинают легче проникать в клетку и связываются в большом количестве с внутриклеточными структурами.
|
|
|
Выход метаболитов. Увеличение проницаемости мембраны клеток и ухудшение работы ионных насосов приводят к тому, что компоненты цитоплазмы выходят в окружающую среду. Вышедшие из клеток вещества отнюдь не безразличны для других клеток, тканей и органов.
· среди веществ, поврежденных в результате ишемии (нарушения кровотока) или ожога, имеются полипептиды, обладающие способностью вызвать остановку сердца (ишемический, ожоговый токсины).
Увеличение объема (набухание) клеток. Увеличение объема клеток - один из наиболее ранних признаков ее повреждения, который проявляется, например, при недостатке кислорода в ткани - тканевой гипоксии. При этом форма клетки определяется в большей мере цитоскелетом, тогда как объем - поддержанием осмотического баланса.
· митохондрии, обладают свойством осмометра: их объем изменяется при изменении концентрации ионов и молекул внутри и вне клетки или органеллы.
· В нормальных условиях соотношение концентраций всех ионов и молекул внутри и вне клетки строго поддерживается.
· Как только в цитоплазме начинает увеличиваться концентрация ионов или молекул, объем клетки возрастает, поскольку вода поступает внутрь.
· Выкачивание ионов мембранными насосами и обменниками сопровождается восстановлением ее объема за счет выхода вслед за ионами избытка воды.
·. В нормальных клетках концентрация белка выше, чем вне клеток, вследствие чего клетки млекопитающих обладают более высоким внутриклеточным коллоидно-осмотическим (онкотическим) давлением, чем внеклеточная жидкость.
· Поскольку мембрана клеток хорошо проницаема для ионов хлора, то вместе с натрием выходит и хлор за счет разности потенциалов на мембране.
· натриевый насос удаляет из клетки NaCl и снижает концентрацию ионов в цитоплазме, что приводит к уменьшению клеточного объема.
|
|
|
· Э тому процессу противостоит процесс самопроизвольного поступления натрия внутрь клетки через дефекты в липидном бислое, натриевые каналы, переносчики, сопрягающие вход натрия с транспортом сахаров и аминокислот в клетку, Na+/H+- и Na+/Ca2+-обменники, а также Na+/К+/2С1- котранспортер.
Таким образом, живая клетка находится в состоянии динамического равновесия, при котором «протечка» клеточной мембраны компенсируется постоянной работой ионной помпы (это так называемая гипотеза leak and pump).
При патологии может происходить
· либо увеличение ионной проницаемости клеточной мембраны (возрастание «протечки»),
· либо нарушение работы ионных насосов,
· например, при недостатке энергообеспечения вследствие гипоксии, действия цианидов или разобщителей окислительного фосфорилирования (динитрофенол ).
· В опытах с изолированными клетками печени, почек и мозга было показано, что отравление солями ртути или других тяжелых металлов приводит к увеличению ионной проницаемости мембраны клеток (увеличению «протечки»), нарушению АТФ-зависимого транспорта и возрастанию объема клеток (т. е. набуханию ткани).
|
|
|
