Тема. Факторы, повреждающие клетку.

Основные вопросы темы:

- характерные черты и особенности экзогенного повреждения: механического, термического, радиационного, химического, микробного, вирусного и психогенного;

- универсальные механизмы и особенности эндогенного повреждения: свободнорадикальное и перекисное окисление липидов (СПОЛ), чрезмерная активация мембраносвязанных липаз, цитотоксические факторы системы иммунобиологического надзора (ИБН), изменения осмолярности и рН;

- универсальный механизм гипоксического некробиоза.

Экспериментальная работа. Изучение роли нарушений осмотического давления как эндогенного фактора повреждения клетки.

Оснащение работы: эритроцитарная масса или свежая кровь, 1% раствор хлорида натрия, дистиллированная вода, пипетки.

Ход работы:

- приготовить 1% раствор хлорида натрия;

- пипеткой перенести в 6 градуированных пробирок возрастающие объемы: 0,28мл, 0,44мл, 0,48мл, 0,56мл, 0,6мл, 0,7мл приготовленного раствора;

- в каждой из пробирок дистиллированной водой довести объем до 1 мл и перемешать, получив возрастающие концентрации хлорида натрия: 0,28%, 0,44%, 0,48%, 0,56%, 0,6%, 0,7%;

- в каждую пробирку поместить 1 каплю крови;

- визуально определить наличие эритроцитарного гемолиза по появлению розового окрашивания;

- отметить концентрацию, при которой наступает гемолиз эритроцитов;

- объяснить механизм данного гемолиза;

- привести примеры эндогенного повреждения, реализуемые через осмотический механизм;

- привести примеры заболеваний, при которых механизм осмотического цитолиза является ведущим;

- обозначить меры профилактики и лечения осмотического цитолиза.

Самостоятельная домашняя работа

1.Проработать учебный материал по основной литературе (с.31 – 49) и конспекту лекции.

2.Изучить блок дополнительной информации и письменно в тетради ответить на вопросы.

3.Выполнить тестовые задания для самоподготовки и представить результаты преподавателю.

Блок информации

Свободнорадикальное и перекисное окисление липидов (СПОЛ) – необходимое звено таких важнейших клеточных процессов, как транспорт электронов в цепи дыхательных ферментов, синтез медиаторов воспаления (простагландинов и лейкотриенов), клеточное обновление (пролиферация и дифференцировка), фагоцитоз, метаболизм катехоламинов, регуляция липидного состава биомембран и активности мембраносвязанных ферментов. Помимо липидов в реакции СПОЛ могут вовлекаться белки и нуклеиновые кислоты. К естественным прооксидантам, индуцирующим образование свободных радикалов, относятся легко окисляющиеся соединения: нафтохиноны, витамины А и D, восстановители – НАДФН2, НАДН2, липоевая кислота, продукты метаболизма простагландинов и катехоламинов. Патологическое увеличение образования свободных радикалов и связанное с этим усиление СПОЛ инициируется самыми разнообразными факторами: ядами, токсинами микроорганизмов, лекарственными препаратами, гипероксией, повышенной температурой, ионизирующей радиацией, ультрафиолетовым облучением, магнитными полями и т.п.

Весь процесс СПОЛ можно условно разделить на три этапа:

1 – кислородный этап или кислородная инициация является начальным звеном эндогенного повреждения клетки и связан с образованием из воды так называемых активных форм кислорода: синглетного кислорода, супероксидного анион-радикала, пероксида водорода и гидроксильного радикала;

2 – свободнорадикальный этап, связанный с образованием свободных радикалов липидов, белков и нуклеиновых кислот под влиянием свободных радикалов 1 этапа;

3 – перекисный этап, связанный с образованием гидроперекисей липидов.

Главным субстратом СПОЛ являются полиненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов биомембран. Образующиеся конечные продукты этого процесса – диеновые и триеновые конъюгаты, малоновый диальдегид вызывают структурные перестройки белково-липидных компонентов биомембран с последующим нарушением их функций. Наиболее ярко и опасно проявляется снижение активности мембраносвязанных ферментов (Na, K-насос, Ca-насос), нарушение медиаторной и гормональной рецепции, нарушение антигенов тканевой совместимости.

В физиологических условиях интенсивность СПОЛ лимитируется антиоксидантными ферментными и неферментными системами, действующими на всех трех этапах его формирования.

На первом этапе действуют факторы, уменьшающие содержание О2 в клетке – акцепторы кислорода (аминокислоты метионин и цистеин) и ускоряющие использование кислорода в метаболических реакциях – акцепторы электронов (токоферолы, хиноны, витамин К). Большое значение в «гашении» свободных радикалов имеют также ферменты: супероксиддисмутаза, каталаза и пероксидаза.

На втором этапе действуют ловушки гидроксильного радикала: токоферолы, убихинон, аскорбиновая кислота, блокирующие образование свободных радикалов липидов.

На третьем этапе действуют ферментные и неферментные системы, блокирующие образование перекисей липидов: глутатионпероксидаза, каталаза, фосфолипаза, серотонин, хелаторы металлов (комплексоны). Патологический, характер СПОЛ приобретает, как правило, при несостоятельности антиоксидантной защиты.

Вопросы:

1. Каковы основные причины патологической активации СПОЛ?
2. Каковы последствия активации СПОЛ для биомембран и мембраносвязанных ферментов?
3. Укажите способы подавления чрезмерной активности СПОЛ.

Тесты для самоподготовки

1.Отметьте: А – радиочувствительные и Б – радиорезистентные клетки и ткани: а – красный костный мозг, б – нейроны, в – миоциты, г – лимфоциты, д – эритроциты, е – остеоциты, ж – хондроциты, з – ооциты и сперматоциты, и – почечная паренхима, к – ростковый эпителий кожи и слизистых.

2.Укажите факторы, способствующие радиационному повреждению клеток: а – гипероксемия, б – гипоксемия, в - дефицит витамина Е, г - высокая митотическая активность клеток, д - низкая митотическая активность клеток.

3.Колликвационные некрозы – А и коагуляционные некрозы – Б характеризуются: а – уплотнением тканей, препятствующим углублению поражения; б – растворением тканей, способствующим углублению поражения.

4.Эндотоксины реализуют повреждение: а – прямым воздействием на мембранные и ферментные системы клетки – мишени; б – активацией внешней секреции факторов ИБН - цитокинов иммунными клетками.

5.Соотнесити указанные экзотоксины: А – столбнячный, Б – холерный, В – ботулинистический, Г – дифтерийный, Д – дизентерийный

с их повреждающим механизмом:

а – активирует транспорт гидрокарбонатов, натрия и воды в просвет кишки, вызывая обезвоживание организма; б – блокирует Н-холинорецепторы скелетных мышц; в – блокирует рецепторы реципрокного торможения; г – обладая фосфолипазной активностью разрушает эпителий кишечника; д – блокирует синтез белка в клетках макроорганизма.

6.Укажите ведущие механизмы гипоксического некробиоза: а - активация аэробного окисления глюкозы; б - активация анаэробного гликолиза; в – активация образования свободных радикалов кислорода; г – снижение синтеза АТФ; д - сдвиг рН в клетке в сторону ацидоза; е - активация мембранной фосфолипазы; ж – выход в цитозоль лизосомальных гидролаз.

7.Укажите варианты цитотоксического повреждения: А – подавление активности мембранной Na, K-АТФ-азы; Б – подавление активности пируватоксидазы; В – подавление активности цитохромоксидазы; Г – блокада SH-групп ферментов, реализуемые:

а – солями тяжелых металлов; б – цианидами; в – соединениями мышьяка; г – сердечными гликозидами.

8.Укажите последствия патологической активации мембраносвязанных фосфолипаз: а – образование мембранных микроразрывов; б – образование простейших каналов (кластеров); в – повышение входа в клетку ионов Na и Ca; г – повышение входа в клетку воды и набухание ее органоидов.

9.Укажите последствия патологического усиления СПОЛ: а – уплотнение биомембран и снижение входа в клетку неорганических и органических молекул; б - образование кластеров и неконтролируемый вход в клетку неорганических и органических молекул;

в – нарушения структуры и функций мембранных рецепторов; г – нарушения генерации нервных импульсов; д –нарушения внутриклеточного метаболизма; е – снижение активности ресинтеза биомембран; ж - выход лизосомальных ферментов в цитозоль и аутолиз клетки; з – активация транспорта глюкозы в клетку.

10.Укажите последствия внутриклеточного ацидоза: а – понижение проницаемости мембран для воды и электролитов; б – повышение проницаемости мембран для воды и электролитов; в – набухание клетки; г – сморщивание клетки; д – активация лизосомальных ферментов; е – активация аэробного энергообразования; ж – снижение активности синтетических реакций.

Занятие №3