Важнейшим из повреждений мембранного аппарата и ферментных систем мембран клетки является чрезмерная интенсификация свободнорадикального перекисного окисления (СПОЛ). Наиболее активно эти процессы происходят в липидах. Свободнорадикальное перекисное окисление липидов активирует гидролазы как мембраны клетки, так и содержимого лизосом. Одновременно происходит внедрение амфифильных соединений в липидную фазу мембраны.

Амфифильные соединения обладают как гидрофильными, так и гидрофобными свойствами, что приводит к резкому усилению проницаемости мембран, их деполяризации, перерастяжению мембраны клетки с вероятностью ее разрыва и гибелью клетки.

Активизация перекисного окисления происходит при смещении соотношения прооксидантов к антиперекисным соединениям. Активные прооксиданты — это нафтохиноны, витамины А и D, липоевая кислота , продукты метаболизма простагландинов и катехоламинов, ионы двухвалентного железа. Ведущее значение в активации СПОЛ играют фосфолипиды.

Выделяют несколько этапов перекисного окисления. Кислородная интоксикация (инициальный этап). Кроме собственно кислородной интоксикации этот процесс может быть обусловлен ионизирующим излучением (ультрафиолетовым, рентгеновским, α- и β-излучением, СВЧ-излучением и др.).

Образование свободных радикалов (свободнорадикальный этап). Формируются активные формы кислорода (синглетный кислород, пероксид водорода, гидроксильный радикал). При соединении гидроксильного радикала с железом могут лавинообразно формироваться новые радикалы, а процесс приобретает патологический характер.

Образование пероксидов липидов и других соединений (перекисный этап). Накопление пероксидных соединений приводит к окислению прежде всего непредельных жиров в мембранах клетки (линолевой, линоленовой, арахидоновой жирных кислот).

Пероксидное окисление липидов сопровождается их люминесценцией. Наряду с усиливающими существуют системы, предотвращающие СПОЛ. Блокируют пероксидные процессы антикислородные вещества (антиоксиданты) — ретинол, каротиноиды, рибофлавин; антирадикальные соединения — супероксиддисмутазы, токоферол; антипероксиды — глютатион-пероксидазы, каталазы, серотонин.

В защите от избытка кислорода и его соединений очень важна активность пероксисом. Неконтролируемое лавинообразное свободнорадикальное перекисное окисление липидов ведет к дестабилизации мембран и повышению их проницаемости. Нарушение барьерных свойств мембран снижает эффективность компартментализации внутриклеточного содержимого и отделения от межклеточного вещества. Это запускает ферментативные гидролитические комплексы лизосом и стимулирует внутриклеточное переваривание (аутолиз).

Неполное переваривание, накопление продуктов промежуточного обмена, энергетическая недостаточность клетки, обусловленная повреждением мембранных структур митохондрий, сопровождаются повышением онкотического и осмотического давления в цитоплазме и метаболическим ацидозом. Данные нарушения вызывают набухание клетки с последующим разрывом мембраны и слиянием содержимого цитоплазмы с внешней средой.

В мембраны клеток иногда погружены или прикреплены к внешней поверхности многочисленные ферментные системы. Это гидролитические ферменты на гликокаликсе призматических эпителиоцитов тонкой кишки, эпителиоцитов проксимальных канальцев почек и др. Данные ферментные комплексы при повреждении могут подвергаться подавлению активности в целом, либо снижается активность одного из ферментов (парциальная недостаточность). Это нарушение активности снижает эффективность пристеночного переваривания, обычно отличающегося высокой степенью сопряженности и эффективности.

Существенное значение имеют специфические ферментные системы, разрушающие биологически активные вещества, влияющие на клетку: ацетилхолинэстераза разрушает ацетилхолин; дофаминаза — дофамин и др. Некоторые лекарственные и токсические вещества блокируют активность этих ферментов, что грубо нарушает функции клеток-мишеней, реагирующих на гормоны и медиаторы.

Следующее нарушение мембранного аппарата клетки — повреждение белков-переносчиков (ионных каналов и насосов, транспортеров метаболитов и субстратов синтеза, белков — слияния эндоцитоза и экзоцитоза). Избыточное снижение или повышение их активности сопровождается специфическим изменением проницаемости клетки к веществу, транспортируемому определенным переносчиком.

Так, блокада инсулинзависимых каналов глюкозы сопровождается дефицитом внутриклеточного содержания глюкозы, даже при ее избытке в межклеточном веществе при сахарном диабете. Изменение рецепторных комплексов цитолеммы и внутриклеточных мембран влияет на функциональную активность клетки в целом либо отдельных ее органелл, нарушая внутриклеточный гомеостаз. Патологические изменения структурных и адгезивных белков мембран вызывают нарушение адгезивной способности клетки и/или ее формы. Так, известны группы врожденных гемолитических анемий, сопровождающиеся изменением формы эритроцитов и обусловленные патологией связи структурных белков клеточной мембраны с микротрубочками и тонкими микрофиламентами.

Источник: Ссылка © Зооинженерный факультет МСХА

Отредактировано Д.С. (2014-12-04 15:05:57)