Störung der Energieproduktionsprozesse in der Zelle. II

SCHADEN- solche Veränderungen in der Struktur, im Stoffwechsel sowie in den physikalischen und chemischen Eigenschaften von Zellen, die zu einer Störung des Lebens führen.

Die vielfältigen Ursachen, die zu Zellschäden führen, lassen sich in folgende Hauptgruppen einteilen: physikalisch, chemisch und biologisch.

1. Körperlich.

• Mechanische Einflüsse führen zu Störungen der Struktur des Plasmalemmas und der Membranen subzellulärer Formationen;
• Temperaturschwankungen. Ein Temperaturanstieg kann zur Denaturierung von Proteinen und Nukleinsäuren, zur Zersetzung von Lipoproteinkomplexen und zu einer erhöhten Permeabilität von Zellmembranen führen. Ein Temperaturabfall kann zu einer erheblichen Verlangsamung oder einem irreversiblen Stillstand der Stoffwechselreaktionen in der intrazellulären Flüssigkeit und zum Bruch der Membran führen.
• Veränderungen des osmotischen Drucks. Sein Anstieg geht mit einer Schwellung der Zelle und einer Dehnung ihrer Membran einher, bis sie reißt. Ein Abfall des osmotischen Drucks führt zu Flüssigkeitsverlust, Schrumpfung und häufig zum Zelltod.
• Die Einwirkung ionisierender Strahlung führt zur Bildung freier Radikale und zur Aktivierung von Peroxid-Radikalprozessen, deren Produkte Membranen schädigen und Zellenzyme denaturieren.

2. Chemisch.

Organische und anorganische Säuren, Laugen, Salze von Schwermetallen, Produkte von Stoffwechselstörungen, Medikamente. Somit hemmen Cyanide die Aktivität der Cytochromoxidase. Arsensalze hemmen die Pyruvatoxidase. Eine Überdosierung von Strophanthin führt zur Unterdrückung der Aktivität der K + -Na + -ATPase des Sarkolemms von Myokardiozyten usw.

3. Biologisch.

ALLGEMEINE MECHANISMEN DER ZELLSCHÄDIGUNG

1. Störung der Prozesse der Energieversorgung der Zellen.

• Reduzierte Intensität der ATP-Resyntheseprozesse;
• Beeinträchtigter ATP-Transport;
• Beeinträchtigte Nutzung von ATP-Energie;

2. Schäden an Zellmembranen und Enzymen.

• Intensivierung der Reaktionen freier Radikale und der Lipidperoxidation freier Radikale (SLPO);
• Aktivierung von Hydrolasen (lysosomal, membrangebunden, frei);
• Einführung amphiphiler Verbindungen in die Lipidphase von Membranen und deren Detergenswirkung;
• Überdehnung und Bruch der Membranen geschwollener Zellen und ihrer Organellen;
• Hemmung der Prozesse der Resynthese beschädigter Membrankomponenten und (oder) ihrer erneuten Synthese;

3. Ungleichgewicht von Ionen und Flüssigkeit.

• Veränderungen im Verhältnis einzelner Ionen im Hyaloplasma;
• Veränderungen im Transmembran-Ionenverhältnis;
• Hyper- und Hypohydration;

4. Verletzung des genetischen Programms von Zellen oder der Mechanismen zu seiner Umsetzung.

• Verletzung des genetischen Programms.
• Veränderungen in der biochemischen Struktur von Genen;
• Derepression pathogener Gene;
• Unterdrückung „lebenswichtiger“ Gene;
• Einführung fremder DNA mit pathogenen Eigenschaften in das Genom;
• Verletzung der Mechanismen zur Umsetzung des genetischen Programms.
• Mitosestörungen:
• Chromosomenschaden;
• Schäden an Strukturen, die den Verlauf der Mitose unterstützen;
• Verletzung der Zytotomie.
• Meiose-Störung.

5. Störung der Mechanismen, die die Zellfunktionen regulieren.

• Beeinträchtigte Aufnahme regulatorischer Einflüsse.
• Gestörte Bildung sekundärer Botenstoffe (cAMP, cGMP)
• Störungen auf der Ebene von Stoffwechselreaktionen.

1. Eine Verletzung der Energieversorgung von in Zellen ablaufenden Prozessen kann in den Phasen der ATP-Synthese, des Transports und der Nutzung seiner Energie auftreten.

Die ATP-Synthese kann durch Sauerstoffmangel, Stoffwechselsubstrate, verminderte Aktivität von Gewebeatmungsenzymen und oxidative Phosphorylierung, Glykolyse, Schädigung und Zerstörung von Mitochondrien beeinträchtigt werden. Es ist bekannt, dass die Abgabe von ATP-Energie an efferente Strukturen mithilfe von Enzymsystemen erfolgt: ADP-ATP-Translokase (Adeninnukleotidtransferase) und Kreatinphosphokinase (CPK). Adeninnukleotidtransferase sorgt für den Energietransport von der makroergen Phosphatbindung von ATP aus der mitochondrialen Matrix durch deren innere Membran, und CK wird unter Bildung von Kreatinphosphat weiter auf Kreatin übertragen, das in das Zytosol gelangt. CPK von Effektorzellstrukturen transportiert die Phosphatgruppe von Kreatinphosphat zu ADP unter Bildung von ATP, das in lebenswichtigen Prozessen verwendet wird. Diese enzymatischen Energietransportsysteme können auch durch verschiedene Krankheitserreger geschädigt werden und daher kann es vor dem Hintergrund eines hohen ATP-Gehalts in der Zelle zu einem Mangel an energieverbrauchenden Strukturen kommen.

Bei ausreichender Produktion und normalem Transport von ATP-Energie kann es zu einer Störung der Energieversorgung der Zellen und einer Störung ihrer lebenswichtigen Funktionen kommen. Dies kann das Ergebnis einer Schädigung der enzymatischen Mechanismen der Energienutzung sein, hauptsächlich aufgrund einer Abnahme der Aktivität von ATPasen (Actomyosin-ATPase, K + -Na + -abhängige ATPase des Plasmalemmas, Mg 2+ -abhängige ATPase des „ „Kalziumpumpe“ des sarkoplasmatischen Retikulums usw.)

2. Schäden an Membranen und Enzymen spielen eine wichtige Rolle bei der Störung der Zellaktivität. Einer der wichtigsten Gründe für solche Veränderungen sind Reaktionen freier Radikale (FRR) und Lipidperoxidation (LPO). Diese Reaktionen finden normalerweise in Zellen statt und sind ein notwendiges Glied in lebenswichtigen Prozessen wie dem Elektronentransport in der Kette der Atmungsenzyme, der Synthese von Prostaglandinen und Leukotrienen, der Zellproliferation und -reifung, der Phagozytose und dem Katecholaminstoffwechsel.

Die Intensität der Lipidperoxidation wird durch das Verhältnis der Faktoren reguliert, die diesen Prozess aktivieren (Prooxidantien) und hemmen (Antioxidantien). Zu den aktivsten Prooxidantien zählen leicht oxidierbare Verbindungen, die freie Radikale induzieren, insbesondere Naphthochinone, Vitamin A und D, Reduktionsmittel – NADPH2, NADH2, Liponsäure, Stoffwechselprodukte von Prostaglandinen und Katecholaminen.

Der LPO-Prozess kann in die folgenden Phasen unterteilt werden:

1) Sauerstoffinitiierung („Sauerstoff“-Stadium), 2) Bildung freier Radikale („Freies Radikal“-Stadium), 3) Produktion von Lipidperoxiden („Peroxid“-Stadium) Das erste Glied bei Peroxidreaktionen freier Radikale im Falle einer Zellschädigung ist die Bildung aktiver Formen im Prozess von Oxygenasereaktionen Sauerstoff: Sauerstoffsuperoxidradikal (O 2 -), Hydroxylradikal (OH-), Wasserstoffperoxid (H 2 O 2), die mit verschiedenen Komponenten der Zellstrukturen, hauptsächlich Lipiden, interagieren , Proteine ​​und Nukleinsäuren. Dadurch entstehen aktive Radikale, insbesondere Lipide sowie deren Peroxide. Die Reaktion kann einen kettenartigen „lawinenartigen“ Charakter annehmen. Allerdings wirken in den Zellen Faktoren, die die Reaktionen freier Radikale und Peroxide begrenzen, d. h. wirken antioxidativ. Die folgende Tabelle stellt enzymatische und nicht-enzymatische Mechanismen der antioxidativen Abwehr dar.

EINHEITEN DES ANTIOXIDANT-SYSTEMS UND SEINE FAKTOREN

Eine übermäßige Aktivierung freier Radikale und Peroxidreaktionen sowie das Versagen des antioxidativen Abwehrsystems sind einer der Hauptfaktoren für die Schädigung von Zellmembranen und Enzymen. Folgende Prozesse sind von zentraler Bedeutung:

1) eine Veränderung der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Membranlipiden, die zu einer Verletzung der Konformation ihrer Lipoproteinkomplexe und dementsprechend zu einer Abnahme der Aktivität von Enzymsystemen führt, die für die Aufnahme humoraler Effekte und den Transmembrantransport von Ionen und Molekülen sorgen, und die strukturelle Integrität von Membranen;

2) Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Proteinmizellen, die strukturelle und enzymatische Funktionen in der Zelle erfüllen; 3) die Bildung struktureller Defekte in der Membran – den einfachsten Kanälen (Clustern) aufgrund der Einführung von LPO-Produkten in sie. Somit führt die Anreicherung von Lipidhydroperoxiden in der Membran zu ihrer Assoziation zu Mizellen, wodurch Transmembranpermeabilitätskanäle entstehen, durch die ein unkontrollierter Fluss von Kationen und Molekülen in die Zelle hinein und aus ihr heraus möglich ist, was mit einer Störung der Erregbarkeitsprozesse einhergeht. Entstehung regulatorischer Einflüsse, interzelluläre Interaktion etc. bis hin zur Fragmentierung von Membranen und Zelltod.

Normalerweise werden die Zusammensetzung und der Zustand von Membranen und Enzymen nicht nur durch freie Radikale und Lipidperoxidprozesse verändert, sondern auch durch lysosomale Enzyme, sowohl freie (solubilisierte) als auch membrangebundene: Lipasen, Phospholipasen, Proteasen. Unter dem Einfluss verschiedener pathogener Faktoren kann ihre Aktivität oder ihr Gehalt im Hyaloplasma stark ansteigen (zum Beispiel: aufgrund einer Azidose, die die Durchlässigkeit lysosomaler Membranen erhöht). Dadurch unterliegen Glycerophospholipide und Membranproteine ​​sowie Zellenzyme einer intensiven Hydrolyse. Damit einher geht eine deutliche Erhöhung der Membranpermeabilität und eine Abnahme der kinetischen Eigenschaften von Enzymen.

Durch die Wirkung von Hydrolasen (hauptsächlich Lipasen und Phospholipasen) reichern sich in der Zelle freie Fettsäuren und Lysophospholipide an, insbesondere Glycerophospholipide: Phosphatidylcholine, Phosphatidylethanolamine, Phosphatidylserine. Diese amphiphilen Verbindungen sind in der Lage, sowohl hydrophobe als auch hydrophile Membranumgebungen zu durchdringen und sich daran zu binden. Indem sie sich in Biomembranen einschleusen, verändern sie die normale Struktur von Lipoproteinkomplexen, erhöhen die Permeabilität und verändern aufgrund der „keilförmigen“ Form der Lipidmoleküle auch die Konfiguration von Membranen. Die Anreicherung amphiphiler Verbindungen in großen Mengen führt zur Bildung von Clustern in Membranen und zum Auftreten von Mikrorissen.

3. Ungleichgewicht von Ionen und Flüssigkeit in der Zelle.

Eine Verletzung der Transmembranverteilung sowie des intrazellulären Gehalts und Verhältnisses verschiedener Ionen entsteht als Folge oder gleichzeitig mit Störungen des Energiestoffwechsels und geht mit Anzeichen einer Schädigung von Membranen und Zellenzymen einher. Ein Ungleichgewicht der Ionen äußert sich in der Regel durch die Anreicherung von Natrium in der Zelle und den Verlust von Kalium durch Störung der K,Na-abhängigen ATPase des Plasmalemmas, was insbesondere einen Anstieg des Calciumgehalts zur Folge hat einer Funktionsstörung des Natrium-Kalzium-Ionenaustauschmechanismus der Zellmembran, der den Austausch von zwei in die Zelle eintretenden Natriumionen gegen ein sie verlassendes Kalziumion gewährleistet. Eine Erhöhung des intrazellulären Gehalts an Na+, das mit Ca2+ um den gemeinsamen Träger konkurriert, verhindert die Freisetzung von Kalzium aus der Zelle. Eine Verletzung der Transmembranverteilung von Kationen geht auch mit einer Änderung des Gehalts an Cl-, HCO 3- und anderen Anionen in der Zelle einher.

Die Folge eines Ungleichgewichts der Ionen ist eine Veränderung des Ruhemembranwirkungspotentials sowie eine Störung der Erregungsimpulsleitung. Eine Verletzung des intrazellulären Ionengehalts führt aufgrund eines Flüssigkeitsungleichgewichts zu einer Veränderung des Zellvolumens. Sie äußert sich entweder in einer Hyperhydratation (Ödem) oder einer Hypohydratation (verringerter Flüssigkeitsgehalt) der Zelle. So geht ein Anstieg des Gehalts an Natrium- und Calciumionen in geschädigten Zellen mit einem Anstieg des osmotischen Drucks in ihnen einher, was zur Ansammlung von Wasser in ihnen führt. Die Zellen schwellen an und ihr Volumen nimmt zu, was mit einer Dehnung und häufig Mikrorissen des Zytolemmas und der Organellenmembranen einhergeht. Die Dehydrierung von Zellen (z. B. bei einigen Infektionskrankheiten, die zu Wasserverlust führen) ist durch die Freisetzung von Flüssigkeit und darin gelösten Proteinen sowie anderen organischen und anorganischen wasserlöslichen Verbindungen gekennzeichnet. Intrazelluläre Dehydrierung geht häufig mit einer Schrumpfung des Zellkerns und dem Abbau von Mitochondrien und anderen Organellen einher.

4. Beschädigung des genetischen Programms oder der Mechanismen zu seiner Umsetzung.

Zu den Hauptprozessen, die zu Veränderungen in der genetischen Information einer Zelle führen, gehören Mutationen, die Derepression pathogener Gene (z. B. Onkogene), die Unterdrückung der Aktivität lebenswichtiger Gene oder die Einführung eines fremden DNA-Fragments mit pathogenen Eigenschaften in das Genom.

Ein wichtiger Mechanismus zur Störung der Zellfunktion ist neben Veränderungen im genetischen Programm die Störung der Umsetzung dieses Programms, vor allem im Prozess der Zellteilung während der Meiose oder Mitose. Es gibt drei Gruppen von Mitosestörungen:

1. Veränderungen im Chromosomenapparat
2. Schädigung von Strukturen, die den Prozess der Mitose unterstützen
3. Verletzung der Teilung von Zytoplasma und Zytolemma (Zytotomie).

5. Störungen der Regulation intrazellulärer Prozesse.

Dies kann auf Störungen zurückzuführen sein, die auf einer der folgenden Ebenen der Regulationsmechanismen auftreten:

1. Auf der Ebene der Interaktion biologisch aktiver Substanzen (Hormone, Neurotransmitter usw.) mit Zellrezeptoren. Veränderungen in der Empfindlichkeit, Anzahl und Konformation von Rezeptormolekülen, ihrer biochemischen Zusammensetzung oder der Lipidumgebung in der Membran können die Art der zellulären Reaktion auf einen regulatorischen Reiz erheblich verändern;

2. Auf der Ebene der zellulären „Second Messenger“ (Botenstoffe) nervöser Einflüsse, deren Rolle zyklische Nukleotide spielen – Adenosinmonophosphat (cAMP) und Guanosinmonophosphat (cGMP), die als Reaktion auf die Wirkung von „ „Erstbotenstoffe“ – Hormone und Neurotransmitter.

3. Auf der Ebene der Stoffwechselreaktionen, die durch zyklische Nukleotide oder andere intrazelluläre Faktoren reguliert werden.

HAUPTMERKMALE VON ZELLSCHÄDEN

Zu den Haupterscheinungen einer Zellschädigung zählen:

1. Dystrophien
2. Dysplasie
3. Veränderungen in der Struktur und Funktion von Organellen
4. Nekrobiose. Nekrose.

1. Dystrophie.

Unter Dystrophie versteht man eine Stoffwechselstörung in Zellen, die mit einer Funktionsstörung, plastischen Prozessen sowie strukturellen Veränderungen einhergeht, die zu einer Störung ihrer lebenswichtigen Funktionen führen.

Zu den Hauptmechanismen von Dystrophien gehören die folgenden:

• Synthese abnormaler Substanzen in der Zelle, zum Beispiel des Amyloid-Protein-Polysaccharid-Komplexes;
• übermäßige Umwandlung einiger Verbindungen in andere, zum Beispiel Fette in Kohlenhydrate in Proteine, Kohlenhydrate in Fette;
• Zersetzung beispielsweise von Protein-Lipid-Membrankomplexen;

Infiltration von Zellen und Interzellularsubstanz mit organischen und anorganischen Verbindungen, zum Beispiel Cholesterin und seinen Estern der Arterienwände bei Arteriosklerose.

Zu den wichtigsten zellulären Dystrophien gehören Eiweiß (körnig, hyaline Tröpfchendystrophie, hydropische Dystrophie), fettige Kohlenhydrate und Mineralien (Kalzinose, Siderose, Kupferablagerungen bei hepatozerebraler Dystrophie).

2. Dysplasie

Dysplasie ist eine Störung der Zellentwicklungsprozesse, die sich durch anhaltende Veränderungen in Struktur und Funktion äußert und zu einer Störung ihrer lebenswichtigen Funktionen führt.

Die Ursache einer Dysplasie ist eine Schädigung des Zellgenoms. Strukturelle Anzeichen einer Dysplasmie sind Veränderungen in der Größe und Form von Zellen, ihren Kernen und anderen Organellen sowie der Anzahl und Struktur der Chromosomen. In der Regel sind die Zellen vergrößert, haben eine unregelmäßige Form und das Verhältnis verschiedener Organellen ist unverhältnismäßig. In solchen Zellen finden sich häufig verschiedene Einschlüsse und Anzeichen dystrophischer Veränderungen. Beispiele für Zelldysplasie sind die Bildung von Megaloblasten im Knochenmark bei perniziöser Anämie, Sichelzellen und Zielerythrozyten bei der Hämoglobinpathologie sowie mehrkernige Riesenzellen mit einer bizarren Chromatinanordnung bei der Recklinghausen-Neurofibromatose. Zelluläre Dysplasie ist eine der Manifestationen der Atypie von Tumorzellen.

3. Veränderungen in der Struktur und Funktion von Zellorganellen, wenn die Zelle geschädigt wird.

1. Mitochondrien.

Unter dem Einfluss pathogener Faktoren kommt es zu einer Veränderung der Gesamtzahl der Mitochondrien sowie der Struktur einzelner Organellen. Viele pathogene Wirkungen auf die Zelle (Hypoxie, toxische Wirkstoffe, bei Überdosierung auch Medikamente, ionisierende Strahlung) gehen mit einer Schwellung und Vakuolisierung der Mitochondrien einher, was zum Bruch ihrer Membran, Fragmentierung und Homogenisierung der Cristae führen kann. Es kommt häufig zu einem Verlust der Granulatstruktur und Homogenisierung der Organellenmatrix, zum Verlust der Doppelschaltung der Außenmembran und zu Ablagerungen organischer (Myelin, Lipide, Glykogen) und anorganischer (Kalziumsalze und andere Kationen) Verbindungen in der Matrix . Eine Verletzung der Struktur und Funktion der Mitochondrien führt zu einer erheblichen Hemmung der ATP-Bildung sowie zu einem Ungleichgewicht der Ca2+-, K+- und H+-Ionen.

2. Kern.

Eine Schädigung des Kerns äußert sich in einer Veränderung seiner Form, einer Kondensation des Chromatins entlang der Peripherie (Chromatin-Marginalisierung), einer Störung des Doppelkreises oder einem Bruch der Kernmembran, ihrer Verschmelzung mit einem Streifen der Chromatin-Marginierung.

3. Lysosomen.

Ein Ausdruck einer Schädigung von Lysosomen ist der Bruch ihrer Membran oder eine deutliche Erhöhung ihrer Permeabilität, was zur Freisetzung und Aktivierung hydrolytischer Enzyme führt. All dies kann zur „Selbstverdauung“ (Autolyse) der Zelle führen. Der Grund für solche Veränderungen ist die Ansammlung von Wasserstoffionen in Zellen (intrazelluläre Azidose), Lipidperoxidationsprodukten, Toxinen und anderen Stoffen.

4. Ribosomen.

Unter dem Einfluss schädigender Wirkstoffe werden eine Gruppierung ribosomaler Untereinheiten (Plistom) zu Monosomen, eine Abnahme der Anzahl der Ribosomen, eine Ablösung von Organellen von intrazellulären Membranen und eine Umwandlung des rauen endoplasmatischen Retikulums in ein glattes beobachtet. Diese Veränderungen gehen mit einer Abnahme der Intensität der Proteinsynthese in der Zelle einher.

5. Endoplasmatisches Retikulum.

Infolge der Beschädigung dehnen sich die Netzwerktubuli aus, bis hin zur Bildung großer Vakuolen und Zisternen aufgrund der Ansammlung von Flüssigkeit in ihnen, der fokalen Zerstörung der Membranen der Netzwerktubuli und deren Fragmentierung. Eine Verletzung der Struktur des endoplasmatischen Retikulums kann mit der Entwicklung von Zelldystrophien, einer Störung der Ausbreitung von Erregungsimpulsen, der kontraktilen Funktion von Muskelzellen und den Prozessen der Neutralisierung toxischer Faktoren (Gifte, Metaboliten, freie Radikale usw.) einhergehen .).

6. Golgi-Apparat.

Schäden am Golgi-Apparat gehen mit strukturellen Veränderungen einher, die denen im endoplasmatischen Retikulum ähneln. In diesem Fall wird der Abtransport von Abfallprodukten aus der Zelle gestört, was zu einem Zusammenbruch ihrer gesamten Funktion führt.

7. Zytoplasma.

Die Einwirkung schädigender Stoffe auf die Zelle kann zu einer Verringerung oder Erhöhung des Flüssigkeitsgehalts im Zytoplasma, zur Proteolyse oder Koagulation von Proteinen sowie zur Bildung von Einschlüssen führen, die normalerweise nicht vorkommen. Veränderungen im Zytoplasma wiederum haben erheblichen Einfluss auf die darin ablaufenden Stoffwechselprozesse, da sich viele Enzyme (z. B. Glykolyse) in der Zellmatrix befinden, die Funktion von Organellen und die Prozesse der Wahrnehmung regulatorischer Einflüsse auf der Zelle.

ZELLULÄRE KOMPENSATIONSMECHANISMEN BEI SCHÄDEN

1. Ausgleich von Störungen in der Energieversorgung von Zellen:

• Intensivierung der ATP-Synthese im Prozess der Glykolyse sowie der Gewebeatmung in intakten Mitochondrien;
• Aktivierung von ATP-Transportmechanismen;
• Aktivierung von ATP-Energienutzungsmechanismen;

2. Schutz von Zellmembranen und Enzymen:

• Erhöhung der Aktivität antioxidativer Abwehrsystemfaktoren;
• Aktivierung von Puffersystemen;
• Erhöhung der Aktivität mikrosomaler Entgiftungsenzyme;
• Aktivierung von Mechanismen zur Synthese von Membrankomponenten und Enzymen;

3. Verringerung des Ausmaßes oder Beseitigung des Ungleichgewichts von Ionen und Flüssigkeit in den Zellen:

• Verringerung des Ausmaßes der Unterbrechung der Energieversorgung;
• Verringerung des Schadensgrades an Membranen und Enzymen;
• Aktivierung von Puffersystemen;

4. Beseitigung von Störungen im genetischen Programm von Zellen:

• Beseitigung von Brüchen in DNA-Strängen;
• Beseitigung veränderter DNA-Abschnitte;
• Synthese eines normalen DNA-Fragments anstelle eines beschädigten oder verlorenen;

5. Ausgleich von Störungen der Regulation intrazellulärer Prozesse:

• Veränderung der Anzahl „funktionierender“ Zellrezeptoren;
• Veränderung der Affinität von Zellrezeptoren zu regulatorischen Faktoren;
• Veränderungen in der Aktivität von Adenylat- und Guanylatcyclase-Systemen;
• Veränderungen der Aktivität und des Gehalts intrazellulärer Stoffwechselregulatoren (Enzyme, Kationen usw.);

6. Abnahme der funktionellen Aktivität von Zellen.

7. Regeneration

8. Hypertrophie

9. Hyperplasie.

1. Ausgleich von Störungen im Prozess der Energieversorgung der Zellen.

Eine Möglichkeit, Störungen im Energiestoffwechsel aufgrund einer Schädigung der Mitochondrien auszugleichen, besteht darin, den Prozess der Glykolyse zu intensivieren. Einen gewissen Beitrag zum Ausgleich von Störungen der Energieversorgung intrazellulärer Prozesse im Schadensfall leistet die Aktivierung von Enzymen, die ATP-Energie transportieren und nutzen (Adeninnukleotidtransferase, Kreatinphosphokinase, ATPase) sowie eine Abnahme der funktionellen Aktivität von die Zelle. Letzteres hilft, den ATP-Verbrauch zu reduzieren.

2. Schutz von Zellmembranen und Enzymen.

Einer der Mechanismen zum Schutz von Zellmembranen und Enzymen ist die Begrenzung freier Radikale und Peroxidreaktionen durch antioxidative Abwehrenzyme (Superoxidmutase, Katalase, Glutathionperoxidase). Ein weiterer Mechanismus zum Schutz von Membranen und Enzymen vor schädigenden Wirkungen, insbesondere Lysosomenenzymen, könnte die Aktivierung von Zellpuffersystemen sein. Dies führt zu einer Verringerung des Ausmaßes der intrazellulären Azidose und infolgedessen zu einer übermäßigen hydrolytischen Aktivität lysosomaler Enzyme. Eine wichtige Rolle beim Schutz von Zellmembranen und Enzymen vor Schäden spielen mikrosomale Enzyme, die durch Oxidation, Reduktion, Demethylierung usw. für die physikalisch-chemische Umwandlung von Krankheitserregern sorgen. Die Veränderung von Zellen kann mit einer Derepression von Genen und infolgedessen einer Aktivierung der Syntheseprozesse von Membrankomponenten (Proteine, Lipide, Kohlenhydrate) einhergehen, um beschädigte oder verlorene Membrankomponenten zu ersetzen.

3. Ausgleich des Ungleichgewichts von Ionen und Flüssigkeit.

Ein Ausgleich des Ungleichgewichts des Ionengehalts in der Zelle kann durch die Aktivierung der Energieversorgungsmechanismen von Ionen-„Pumpen“ sowie durch den Schutz von Membranen und Enzymen erreicht werden, die am Ionentransport beteiligt sind. Die Wirkung von Puffersystemen spielt eine gewisse Rolle bei der Reduzierung des Ionenungleichgewichts. Die Aktivierung intrazellulärer Puffersysteme (Karbonat, Phosphat, Protein) kann dazu beitragen, optimale Verhältnisse von K+-, Na+- und Ca2+-Ionen wiederherzustellen, indem der Gehalt an Wasserstoffionen in der Zelle auf andere Weise reduziert wird. Eine Verringerung des Ausmaßes des Ionenungleichgewichts kann wiederum mit einer Normalisierung des intrazellulären Flüssigkeitsgehalts einhergehen.

4. Beseitigung von Störungen im genetischen Programm von Zellen.

Unter Beteiligung von Enzymen der DNA-Reparatursynthese können beschädigte DNA-Bereiche erkannt und beseitigt werden. Diese Enzyme erkennen und entfernen den veränderten Abschnitt der DNA (Endonukleasen und Restriktionsenzyme), synthetisieren ein normales Nukleinsäurefragment, um das gelöschte zu ersetzen (DNA-Polymerasen) und fügen dieses neu synthetisierte Fragment anstelle des gelöschten ein (Ligasen). Zusätzlich zu diesen komplexen DNA-Reparatur-Enzymsystemen enthält die Zelle Enzyme, die „kleine“ biochemische Veränderungen im Genom beseitigen. Dazu gehören Demethylasen, die Methylgruppen entfernen, und Ligasen, die durch ionisierende Strahlung oder freie Radikale verursachte Brüche in DNA-Ketten beseitigen.

5. Ausgleich von Störungen der Regulationsmechanismen intrazellulärer Prozesse.

Zu diesen Reaktionen zählen: eine Veränderung der Anzahl der Rezeptoren für Hormone, Neurotransmitter und andere physiologisch aktive Substanzen auf der Zelloberfläche sowie die Empfindlichkeit der Rezeptoren gegenüber diesen Substanzen. Die Anzahl der Rezeptoren kann sich dadurch ändern, dass ihre Moleküle in die Membran oder das Zytoplasma der Zelle eindringen und an deren Oberfläche aufsteigen können. Die Art und Schwere der Reaktion auf sie hängt weitgehend von der Anzahl und Empfindlichkeit der Rezeptoren ab, die regulatorische Reize wahrnehmen.

Überschuss oder Mangel an Hormonen und Neurotransmittern bzw. deren Wirkungen können auch auf der Ebene von Second Messenger – zyklischen Nukleotiden – ausgeglichen werden. Es ist bekannt, dass sich das Verhältnis von cAMP und cGMP nicht nur durch die Wirkung extrazellulärer regulatorischer Reize, sondern auch durch intrazelluläre Faktoren, insbesondere Phosphodiesterasen und Calciumionen, verändert. Verstöße gegen die Umsetzung regulatorischer Einflüsse auf die Zelle können auch auf der Ebene intrazellulärer Stoffwechselprozesse ausgeglichen werden, da viele von ihnen auf der Grundlage der Regulierung der Stoffwechselrate durch die Menge des Enzymreaktionsprodukts erfolgen (Prinzip der positiven bzw Negative Rückmeldung).

6. Abnahme der funktionellen Aktivität von Zellen.

Durch eine Abnahme der funktionellen Aktivität der Zellen wird eine Verringerung des Verbrauchs an Energie und Substraten gewährleistet, die für die Umsetzung von Funktions- und Kunststoffprozessen erforderlich sind. Dadurch werden Grad und Ausmaß der Zellschädigung aufgrund der Wirkung des pathogenen Faktors deutlich reduziert und nach Beendigung seiner Wirkung wird eine intensivere und vollständigere Wiederherstellung der Zellstrukturen und ihrer Funktionen beobachtet. Zu den Hauptmechanismen, die zu einer vorübergehenden Abnahme der Zellfunktion führen, gehören eine Abnahme der efferenten Impulse von Nervenzentren, eine Abnahme der Anzahl oder Empfindlichkeit von Rezeptoren auf der Zelloberfläche, eine intrazelluläre regulatorische Unterdrückung von Stoffwechselreaktionen und eine Unterdrückung der Aktivität einzelner Gene .

7. Regeneration

Dieser Prozess bedeutet den Austausch von Zellen oder ihrer einzelnen Strukturen, um diejenigen zu ersetzen, die tot oder beschädigt sind oder ihren Lebenszyklus abgeschlossen haben. Die Regeneration von Strukturen geht mit der Wiederherstellung ihrer Funktionen einher. Es gibt zelluläre und intrazelluläre Formen der Regeneration. Die erste ist durch Zellreproduktion durch Mitose oder Amitose gekennzeichnet. Die zweite Möglichkeit ist die Wiederherstellung von Zellorganellen anstelle von beschädigten oder toten. Die intrazelluläre Regeneration wiederum wird in Organoid und Intraorganoid unterteilt. Unter organoider Regeneration verstehen wir die Wiederherstellung und Zunahme der Anzahl subzellulärer Strukturen, und unter intraorganoider Regeneration verstehen wir die Anzahl ihrer einzelnen Komponenten (Zunahme der Cristae in Mitochondrien, Länge des endoplasmatischen Retikulums usw.).

8. Hypertrophie.

Hypertrophie ist eine Zunahme des Volumens und der Masse der Strukturelemente eines Organs oder einer Zelle. Die Hypertrophie intakter Zellorganellen gleicht die Funktionsstörung oder Unzulänglichkeit ihrer beschädigten Elemente aus.

9. Hyperplasie.

Hyperplasie ist durch eine Zunahme der Anzahl struktureller Elemente, insbesondere Organellen, in der Zelle gekennzeichnet. Oft werden in derselben Zelle Anzeichen sowohl einer Hyperplasie als auch einer Hypertrophie beobachtet. Beide Prozesse bieten nicht nur eine Kompensation des Strukturdefekts, sondern auch die Möglichkeit einer gesteigerten Zellfunktion.

Zellschaden

Eine Zelle ist eine strukturelle und funktionelle Einheit von Geweben und Organen. In ihm finden die Prozesse statt, die der energetischen und plastischen Unterstützung von Gewebestrukturen und -funktionen zugrunde liegen. Verschiedene pathogene Faktoren, die auf die Zelle einwirken, können Schäden verursachen. Unter Zellschäden versteht man Veränderungen in ihrer Struktur, ihrem Stoffwechsel, ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften und Funktionen, die zu einer Störung lebenswichtiger Funktionen führen. Häufig wird der Schadensprozess mit dem Begriff Veränderung bezeichnet, was nicht ganz zutreffend ist, da alteratio mit Veränderung, Abweichung übersetzt wird und somit ein weiter gefasster Begriff ist. In der medizinischen Literatur werden diese Begriffe jedoch meist synonym verwendet.

Häufige Mechanismen der Zellschädigung

Auf zellulärer Ebene „schalten“ schädigende Faktoren mehrere pathogenetische Verbindungen ein. Diese beinhalten:

• -Störung der Prozesse der Energieversorgung der Zellen;
• -Schädigung von Membranen und Enzymsystemen;
• -Ungleichgewicht von Ionen und Flüssigkeit;
• -Verletzung des genetischen Programms und/oder seiner Umsetzung;
• - Störung der Mechanismen, die die Zellfunktion regulieren.

Eine Verletzung der Energieversorgung von in Zellen ablaufenden Prozessen ist oft der anfängliche und führende Mechanismus ihrer Veränderung. Die Energieversorgung kann in den Phasen der ATP-Synthese, des Transports und der Energienutzung gestört werden. Die ATP-Synthese kann durch einen Mangel an Sauerstoff und/oder Stoffwechselsubstraten, eine Abnahme der Aktivität der Gewebeatmung und Glykolyseenzyme, eine Schädigung und Zerstörung von Mitochondrien, in denen die Reaktionen des Krebszyklus und die Übertragung von Elektronen stattfinden, beeinträchtigt sein molekularer Sauerstoff im Zusammenhang mit der Phosphorylierung von ADP durchgeführt. Kreatinphosphokinase von Effektorzellstrukturen transportiert die Phosphatgruppe von Kreatinphosphat zu ADP unter Bildung von ATP, das im Leben der Zelle verwendet wird. Enzyme Energietransportsysteme können durch verschiedene Krankheitserreger geschädigt werden und daher kann es auch vor dem Hintergrund eines hohen Gesamt-ATP-Gehalts in der Zelle zu einem Mangel an energieverbrauchenden Strukturen kommen. Auch bei ausreichender Produktion und normalem Transport von ATP-Energie können Störungen in der Energieversorgung von Zellen und Störungen ihrer Vitalfunktionen auftreten. Dies kann das Ergebnis einer Schädigung der enzymatischen Mechanismen der Energienutzung sein, hauptsächlich aufgrund einer Abnahme der Aktivität der ATPase (Actomyosin-ATPase, K+-Na+-abhängige ATPase des Plasmalemmas, Mg2+-abhängige ATPase der „Kalziumpumpe“) das sarkoplasmatische Retikulum usw.). Eine Störung der Energieversorgungsprozesse kann wiederum zu einem der Faktoren für Funktionsstörungen des Zellmembranapparats, ihrer Enzymsysteme, des Ionen- und Flüssigkeitshaushalts sowie der Zellregulationsmechanismen werden. Ungleichgewicht von Ionen und Flüssigkeit in der Zelle. Eine Verletzung der Transmembranverteilung sowie des intrazellulären Gehalts und Verhältnisses verschiedener Ionen entwickelt sich in der Regel nach oder gleichzeitig mit Störungen der Energieversorgung und geht mit Anzeichen einer Schädigung von Zellmembranen und Enzymen einher. Dadurch verändert sich die Membranpermeabilität für viele Ionen deutlich. Dies gilt in höchstem Maße für Kalium, Natrium, Kalzium, Magnesium, Chlor, also Ionen, die an so lebenswichtigen Prozessen wie Erregung, deren Leitung, elektromechanischer Kopplung usw. beteiligt sind. Schädigung des genetischen Programms und/oder der Mechanismen dafür Implementierung. Die Hauptprozesse, die zu Veränderungen in der genetischen Information einer Zelle führen, sind Mutationen, die Unterdrückung pathogener Gene (z. B. Onkogene), die Unterdrückung der Aktivität lebenswichtiger Gene (z. B. Regulierung der Enzymsynthese) oder die Einführung eines Fragments von fremder DNA in das Genom (zum Beispiel die DNA eines onkogenen Virus, ein abnormaler DNA-Abschnitt einer anderen Zelle). Neben Veränderungen im genetischen Programm ist ein wichtiger Mechanismus der Zellfunktionsstörung die Störung der Umsetzung dieses Programms, hauptsächlich im Prozess der Zellteilung während der Mitose oder Meiose. Ein wichtiger Mechanismus der Zellschädigung ist die Fehlregulation intrazellulärer Prozesse. Dies kann das Ergebnis von Störungen sein, die sich auf einer oder mehreren Ebenen von Regulierungsmechanismen entwickeln:

• -auf der Ebene der Wechselwirkung biologisch aktiver Substanzen (Hormone, Neurotransmitter usw.) mit Zellrezeptoren;
• -auf der sogenannten zellulären Ebene „zweite Botenstoffe“ (Botenstoffe) nervöser Einflüsse: zyklische Nukleotide – Adenosinmonophosphat (cAMP) und Guanosinmonophosphat (cGMP), die sich als Reaktion auf die Wirkung von „ersten Botenstoffen“ – Hormonen und Neurotransmittern – bilden.
• -auf der Ebene von Stoffwechselreaktionen, die durch zyklische Nukleotide oder andere intrazelluläre Faktoren reguliert werden.

Zellen – die wichtigsten strukturellen und funktionellen Elemente von Geweben, Organen und dem Körper als Ganzes – erfüllen ihre Funktionen, halten ihre eigene Homöostase aufrecht, führen Stoffwechsel und Energie durch, setzen genetische Informationen um, geben sie an die Nachkommen weiter und geben sie direkt oder indirekt (durch die Zellen) weiter interzelluläre Matrix und Flüssigkeiten) sorgen für die Funktionen des Körpers. Jede Zelle (Abb. 4-1) funktioniert entweder innerhalb normaler Grenzen (Homöostase), oder passt sich dem Leben unter veränderten Bedingungen an (Anpassung), oder stirbt, wenn seine Anpassungsfähigkeiten überschritten werden (Nekrose) bzw. die Wirkung des entsprechenden Signals (Apoptose).

Homöostase(Homöokinese) – dynamisches Gleichgewicht in einer bestimmten Zelle, mit anderen Zellen, der interzellulären Matrix und dem Humoral

Reis. 4-1. Homöostase, Anpassung und typische Formen der Zellpathologie. Links im Oval sind die Grenzwerte der Norm dargestellt. Eine wesentliche Eigenschaft typischer pathologischer Prozesse ist ihre Reversibilität. Überschreitet der Schadensgrad die Grenzen der Anpassungsfähigkeit, wird der Prozess irreversibel (Beispiele sind Nekrose, Apoptose, Dysplasie, Tumorwachstum).

Faktoren, die eine optimale Stoffwechsel- und Informationsunterstützung bieten. Zellleben unter Homöostase - ständige Interaktion mit verschiedenen Signalen und Faktoren.

Anpassung- Anpassung als Reaktion auf Veränderungen der Lebensbedingungen der Zellen (einschließlich der Exposition gegenüber einem schädigenden Faktor).

Zelltod- irreversibles Ende des Lebens. Tritt entweder als Ergebnis eines genetisch programmierten Prozesses auf (Apoptose), oder als Folge einer tödlichen Verletzung (Nekrose).

Typische Formen der Zellpathologie: Dystrophie, Dysplasie, Metaplasie, Hypotrophie (Atrophie), Hypertrophie sowie Nekrose und pathologische Formen der Apoptose.

SchadenSchädliche Faktoren

Die Wirkung des schädigenden Faktors kann reversibel oder irreversibel sein (Abbildung 4-2).

Art des schädigenden Faktors dreifach: physikalisch, chemisch oder biologisch (einschließlich sozial).

Genesis. Aufgrund ihres Ursprungs werden schädigende Faktoren in exogene und endogene unterteilt.

Reis. 4-2. Anzeichen reversibler und irreversibler Schäden.[um 4].

♦ Exogene Faktoren(von außen auf die Zelle einwirken):

❖ physikalische Einflüsse(mechanisch, thermisch, Strahlung, elektrischer Strom);

❖ chemische Wirkstoffe(Säuren, Laugen, Ethanol, starke Oxidationsmittel);

❖ infektiöse Faktoren(Viren, Rickettsien, Bakterien, Endo- und Exotoxine von Mikroorganismen, Helminthen usw.).

♦ Endogene Wirkstoffe(gebildet und wirken in der Zelle):

❖ physische Natur(z. B. überschüssige freie Radikale; Schwankungen des osmotischen Drucks);

❖ chemische Faktoren(z. B. Ansammlung oder Mangel an H+-, K+-, Ca 2+-Ionen, Sauerstoff, Kohlendioxid, Peroxidverbindungen, Metaboliten usw.);

❖ Biologische Mittel(zum Beispiel Proteine, lysosomale Enzyme, Metaboliten, Ig, zytotoxische Faktoren; Mangel oder Überschuss an Hormonen, Enzymen, Prostaglandinen – Pg).

Auswirkungen schädlicher Faktoren sind erreicht direkt(Hauptschadensfaktoren) oder indirekt(bei der Bildung einer Kette sekundärer pathologischer Reaktionen - sekundäre Schadensfaktoren).

Mechanismen der Zellschädigung

Zu den wichtigsten Mechanismen der Zellveränderung gehören:

♦ Störungen der Zellenergieversorgung;

♦ Schäden an Membranen und Enzymen;

♦ Aktivierung von Prozessen freier Radikale und Peroxide;

♦ Ungleichgewicht von Ionen und Wasser;

♦ Störungen im Genom oder der Genexpression;

♦ Störungen der Regulation von Zellfunktionen.

Störungen der Energieversorgung der Zellen

Die Energieversorgung der Zelle kann in den Phasen der Resynthese, des Transports und der Nutzung der ATP-Energie gestört sein. Die Hauptursache für Störungen ist Hypoxie(unzureichende Sauerstoffversorgung der Zellen und beeinträchtigte biologische Oxidation).

ATP-Resynthese wird durch einen Mangel an Sauerstoff und Stoffwechselsubstraten, eine Abnahme der Aktivität von Enzymen der Gewebeatmung und Glykolyse sowie durch Schädigung und Zerstörung von Mitochondrien (in denen die Reaktionen des Krebszyklus und die Übertragung von Elektronen stattfinden) gestört molekularer Sauerstoff, der mit der ADP-Phosphorylierung verbunden ist, durchgeführt werden).

Energietransport. Die in hochenergetischen Bindungen enthaltene Energie von ATP wird Effektorstrukturen (Myofibrillen, Ionen-

nalpumpen usw.) unter Verwendung von ADP-ATP-Translokase und CPK. Wenn diese Enzyme oder Zellmembranen beschädigt werden, wird die Funktion von Effektorstrukturen gestört.

Energierückgewinnung kann hauptsächlich aufgrund einer Abnahme der Aktivität von ATPasen (Myosin-ATPase, Na+K+-ATPase des Plasmalemmas, Protonen- und Kalium-ATPase, Ca 2 +-ATPase usw.), CPK, Adeninnukleotidtransferase gestört werden.

Membranschaden

Schäden an Zellmembranen entstehen durch folgende Prozesse:

Aktivierung von Hydrolasen. Unter dem Einfluss pathogener Faktoren kann die Aktivität membrangebundener, freier (solubilisierter) und lysosomaler Lipasen, Phospholipasen und Proteasen deutlich ansteigen (z. B. bei Hypoxie und Azidose). Dadurch kommt es zu einer Hydrolyse von Phospholipiden und Membranproteinen, die mit einer deutlichen Erhöhung der Membranpermeabilität einhergeht.

Störungen der Membranreparatur. Bei Einwirkung schädigender Faktoren erfolgt die reparative Synthese veränderter oder verlorener Membranmakromoleküle (sowie deren Synthese). de novo) wird unterdrückt, was zu einer unzureichenden Membranwiederherstellung führt.

Verletzungen der Konformation von Makromolekülen(ihre räumliche Struktur) führt zu Veränderungen im physikalisch-chemischen Zustand der Zellmembranen und ihrer Rezeptoren, was zu einer Störung oder einem Verlust ihrer Funktionen führt.

Membranbruch.Überdehnung und Bruch der Membranen geschwollener Zellen und Organellen infolge ihrer Hyperhydratation (eine Folge eines signifikanten Anstiegs des osmotischen und onkotischen Drucks) sind ein wichtiger Mechanismus für Membranschäden und Zelltod.

Reaktionen freier Radikale und Peroxide- Normalerweise ist dies eine notwendige Verbindung beim Elektronentransport, der Synthese von Pg und Leukotrienen, der Phagozytose, dem Metabolismus von Katecholaminen usw. An Reaktionen freier Radikale sind Proteine, Nukleinsäuren und insbesondere Lipide beteiligt, da sie in großer Zahl in der Zelle vorhanden sind Membranen (freie radikalische Lipidperoxidation - SFOL). Unter dem Einfluss pathogener Faktoren nimmt die Bildung freier Radikale und SPOL deutlich zu, was zu Zellschäden führt.

♦ SPOL-Stufen: Bildung reaktiver Sauerstoffspezies – Bildung freier Radikale organischer und anorganischer Substanzen – Produktion von Lipidperoxiden und Hydroperoxiden.

Reaktive Sauerstoffspezies- ❖ Singulett (Ό 2) ❖ Superoxidradikal (O 2 -)

❖ Wasserstoffperoxid (H 2 O 2) ❖ Hydroxylradikal (OH -).

♦ Prooxidantien und Antioxidantien. Die Intensität von SPOL wird durch das Verhältnis seiner aktivierenden (Prooxidantien) und unterdrückenden (Antioxidantien) Faktoren reguliert.

❖ Prooxidantien- leicht oxidierbare Verbindungen, die freie Radikale neutralisieren (Naphthochinone, Vitamine A und D, Reduktionsmittel – NADPH 2, NADH 2, Liponsäure, Stoffwechselprodukte von Pg und Katecholamine).

❖ Antioxidantien- Substanzen, die Reaktionen freier Radikale und Peroxide begrenzen oder sogar stoppen (Retinol, Carotinoide, Riboflavin, Tocopherole, Mannitol, Superoxiddismutase, Katalase).

♦ Detergenswirkung von Amphiphilen. Durch die Aktivierung von Lipidperoxidreaktionen und Hydrolasen sammeln sich Lipidhydroperoxide, freie Fettsäuren und Phospholipide – Amphiphile (Substanzen, die sowohl in der hydrophoben als auch in der hydrophilen Zone der Membranen fixiert werden können) an. Dies führt zur Bildung ausgedehnter amphiphiler Cluster (der einfachsten Transmembrankanäle), Mikrorupturen und zur Zerstörung von Membranen.

Ungleichgewicht von Ionen und Wasser

Intrazelluläre Flüssigkeit enthält etwa 65 % des gesamten Körperwassers und zeichnet sich durch niedrige Konzentrationen von Na+ (10 mmol/l), Cl – (5 mmol/l), HCO 3 – (10 mmol/l), aber hohe Konzentrationen von aus K+ (150 mmol/l) und PO 4 3- (150 mmol/l). Die niedrige Konzentration von Na+ und die hohe Konzentration von K+ sind auf die Arbeit der Na+,K+-ATPase zurückzuführen, die Na+ im Austausch gegen K+ aus den Zellen pumpt. Durch Störungen der Energieversorgung und Membranschäden kommt es zu einem zellulären Ungleichgewicht von Ionen und Wasser.

Zu den Manifestationen eines Ionen- und Wasserungleichgewichts gehören: ❖ Veränderungen im Verhältnis einzelner Ionen im Zytosol; ❖ Verletzung des Transmembran-Ionenverhältnisses; ❖ Zellhyperhydratation; ❖ Zellhypohydratation; ❖ Störungen der Elektrogenese.

Veränderungen in der Ionenzusammensetzung verursacht durch Schäden an Membran-ATPasen und Membrandefekten. Aufgrund der Störung der Na+,K+-ATPase reichert sich überschüssiges Na+ im Zytosol an und die Zelle verliert K+.

Osmotische Schwellung und osmotische Schrumpfung von Zellen. Der Zustand von Zellen mit Änderungen der Osmotik ist in Abb. dargestellt. 4-3.

Überhydrierung. Der Hauptgrund für die Hyperhydratation geschädigter Zellen ist ein Anstieg des Gehalts an Na + sowie organischen Substanzen, der mit einem Anstieg des osmotischen Drucks und einer Zellschwellung einhergeht. Dies wird mit Dehnungsübungen kombiniert

Mikrorisse von Membranen. Dieses Bild wird beispielsweise bei der osmotischen Hämolyse roter Blutkörperchen beobachtet (Abb. 4-3). Hypohydration Zellen werden beispielsweise bei Fieber, Hyperthermie, Polyurie, Infektionskrankheiten (Cholera, Typhus, Ruhr) beobachtet. Diese Zustände führen zum Wasserverlust des Körpers, der mit der Freisetzung von Flüssigkeit aus den Zellen sowie von organischen und anorganischen wasserlöslichen Verbindungen einhergeht.

Reis. 4-3. Zustand der in NaCl-Lösung suspendierten Erythrozyten. Auf der Abszissenachse: Konzentration (C) von NaCl (mmol/l); entlang der Ordinate: Zellvolumen (V). Bei einer NaCl-Konzentration von 154 mmol/l ist das Zellvolumen das gleiche wie im Blutplasma (isotonische NaCl-Lösung). Bei einer Erhöhung der NaCl-Konzentration (hypertonische NaCl-Lösung) verlässt Wasser die roten Blutkörperchen und diese schrumpfen. Wenn die NaCl-Konzentration abnimmt (hypotonische NaCl-Lösung), dringt Wasser in die roten Blutkörperchen ein und diese schwellen an. Wenn die Lösung hypotonisch ist, etwa 1,4-mal höher als der Wert einer isotonischen Lösung, wird die Membran zerstört. .

Störungen der Elektrogenese(Veränderungen der Eigenschaften des Membranpotentials – MP und Aktionspotentiale – AP) sind signifikant, da sie oft eines der wichtigen Anzeichen für das Vorhandensein und die Art von Zellschäden sind. Beispiele hierfür sind EKG-Veränderungen aufgrund einer Schädigung von Myokardzellen, Elektroenzephalogramme aufgrund einer Pathologie von Gehirnneuronen und Elektromyogramme aufgrund von Veränderungen in Muskelzellen.

Genetische Störungen

Veränderungen im Genom und in der Genexpression sind ein wesentlicher Faktor für Zellschäden. Zu diesen Störungen zählen Mutationen, Derepression und Repression von Genen, Transfektionen und mitotische Störungen.

Mutationen(Beispielsweise führt eine Mutation im Insulin-Gen zur Entstehung von Diabetes mellitus).

Derepression pathogenes Gen (Onkogen-Derepression geht mit der Umwandlung einer normalen Zelle in eine Tumorzelle einher).

Repression ein lebenswichtiges Gen (Unterdrückung der Expression des Phenylalanin-4-Monooxygenase-Gens führt zu Hyperphenylalaninämie und der Entwicklung von Oligophrenie).

Transfektion(Einführung fremder DNA in das Genom). Beispielsweise führt die Transfektion der DNA des Immundefizienzvirus zur Entwicklung von AIDS.

Mitosestörungen(Beispielsweise wird bei Megaloblastenanämie eine Teilung der Erythrokaryozytenkerne ohne Teilung des Zytoplasmas beobachtet) und Meiose(Eine gestörte Divergenz der Geschlechtschromosomen führt zur Entstehung von Chromosomenerkrankungen).

Manifestationen von Zellschäden

Jede Schädigung einer Zelle führt zu spezifischen und unspezifischen Veränderungen in unterschiedlichem Schweregrad. Spezifische Änderungen mit Taten weiterentwickeln ein bestimmter pathogener Faktor auf verschiedenen Zellen oder in bestimmte Zelltypen unter dem Einfluss verschiedener schädlicher Stoffe.

Pathogene Faktoren verursacht spezifische Veränderungen in verschiedenen Zellen: osmotischer Druck, Entkoppler, Hyperaldosteronämie usw.

♦ Osmotischer Druck. Ein Anstieg des osmotischen Drucks in einer Zelle geht immer mit einer Hyperhydratation, einer Dehnung der Membranen und einer Störung ihrer Integrität einher (das Phänomen der „osmotischen Zellzerstörung“).

♦ Trennschalter. Unter dem Einfluss von Entkopplern der Oxidation und Phosphorylierung (zum Beispiel höhere Fettsäuren – VFA oder Ca 2+) werden die Kopplung dieser Prozesse und die Effizienz der biologischen Oxidation reduziert oder blockiert.

♦ Hyperaldosteronämie. Erhöhte Aldosteronspiegel im Blut und im Interstitium führen zur Anreicherung von Na+ in den Zellen.

Gruppen von Zellen mit spezifischen Veränderungen auf die Wirkung verschiedener schädlicher Stoffe reagieren:

♦ Muskelelemente Sie reagieren auf den Einfluss verschiedener pathogener Faktoren mit erheblicher Kraft mit der Entwicklung ihrer Kontraktur.

♦ rote Blutkörperchen Bei verschiedenen Verletzungen unterliegen sie einer Hämolyse mit Freisetzung von Hb.

Unspezifische Veränderungen(stereotyp, Standard) entwickeln wenn verschiedene Zelltypen geschädigt und einer Vielzahl von Krankheitserregern ausgesetzt werden.Beispiele: Azidose, übermäßige Aktivierung freier Radikale und Peroxidreaktionen, Denaturierung von Proteinmolekülen, erhöhte Permeabilität von Zellmembranen, Ungleichgewicht von Ionen und Wasser, verminderte Effizienz der biologischen Oxidation.

Typische Formen der Pathologie

Die wichtigsten typischen Formen der Zellpathologie sind Hypotrophie und Atrophie, Hypertrophie und Dystrophie, Dysplasie, Metaplasie sowie Nekrose und Apoptose.

Hypotrophie und Atrophie. Hypotrophie ist durch eine Abnahme der Zellgröße und -masse gekennzeichnet, deren äußerster Grad Atrophie ist. Hypotrophie und Atrophie gehen meist mit einer Abnahme der Zellzahl einher – Hypoplasie. Dies führt zu einer Verringerung des Organvolumens, einer Ausdünnung der Haut und der Schleimhäute. Beispiel: Verringerung der Masse und Anzahl der Zellen in ischämischem Gewebe oder Organ. Hypertrophie. Hypertrophie ist durch eine Zunahme der Zellgröße und -masse gekennzeichnet. Damit einher geht häufig eine Vermehrung der Zellen (Hyperplasie). Es gibt physiologische und pathologische Hypertrophie.

Physiologische Hypertrophie ist adaptiver Natur (zum Beispiel Hypertrophie der Skelettmuskulatur bei Sportlern).

Pathologische Hypertrophie hat (neben der adaptiven) pathologische Bedeutung. Es gibt funktionelle, stellvertretende und neurohumorale pathologische Hypertrophie, verbunden mit der Umgestaltung eines Organs oder Gewebes.

♦ Arbeitshypertrophie entwickelt sich bei ständig erhöhter Belastung (z. B. pathologische Myokardhypertrophie bei Bluthochdruck).

♦ Stellvertretende (Ersatz-)Hypertrophie entwickelt sich in einem der paarigen Organe, wenn das zweite entfernt wird.

♦ Neurohumorale Hypertrophie entsteht, wenn die neurohumorale Regulation gestört ist (z. B. Akromegalie, Gynäkomastie).

Dystrophien

Zelldystrophien sind Stoffwechselstörungen, die mit einer Störung der Zellfunktionen einhergehen.

Die Mechanismen der Dystrophie sind vielfältig:

❖ Synthese abnormaler (normalerweise nicht in der Zelle vorkommender) Substanzen (z. B. Amyloid-Protein-Polysaccharid-Komplex);

❖ übermäßige Umwandlung einiger Verbindungen in andere (z. B. Kohlenhydrate in Fette bei Diabetes mellitus);

❖ Zersetzung (Phanerose): Zerfall subzellulärer Strukturen und Substanzen (z. B. Protein-Lipid-Komplexe von Membranen bei chronischer Hypoxie);

❖ Infiltration von Zellen und interzellulärer Substanz mit organischen und anorganischen Verbindungen (z. B. Lipoproteine ​​​​niedriger Dichte – LDL und Ca 2 + arterielle Intima bei Arteriosklerose).

Einstufung. Das Hauptkriterium für die Klassifizierung von Zelldystrophien ist die vorherrschende Störung des Stoffwechsels bestimmter Stoffklassen. Im Zusammenhang mit diesem Kriterium gibt es Dysproteinosen(Proteindystrophien), Lipidosen(Fettabbau), Dyspigmentose(Pigmentdystrophien), Kohlenhydrat- und Mineralstoffdystrophien. In einer separaten Gruppe gibt es Thesaurismosen(Speicherkrankheiten).

❖ Dysproteinosen. Proteindystrophien sind durch Veränderungen der physikalisch-chemischen Eigenschaften zellulärer Proteine ​​gekennzeichnet. Es gibt granuläre, hyaline Tröpfchen- und hydropische Dystrophien.

❖ Lipidosen. Die Fettdegeneration ist durch einen Anstieg des Gehalts an intrazellulären Lipiden und deren Umverteilung in Geweben und Organen gekennzeichnet. Es gibt primäre und sekundäre Lipidosen.

❖ Primäre Lipidosen werden in der Regel bei genetisch bedingten Enzymopathien (z. B. Gangliosidose, Cerebrosidose, Sphingolipidose) beobachtet.

❖ Sekundäre Lipidosen entstehen durch die Einwirkung verschiedener pathogener Faktoren wie Hypoxie, schwere Infektionen, systemische Erkrankungen, Vergiftungen (einschließlich einiger Medikamente - Zytostatika, Antibiotika, Barbiturate).

❖ Kohlenhydratdystrophien. Gekennzeichnet durch Störungen im Stoffwechsel von Polysacchariden (Glykogen, Mucopolysaccharide) und Glykoproteinen (Mucin, Mucoide).

❖ Polysaccharide. Bei Störungen im Stoffwechsel von Polysacchariden in Zellen kann man eine Abnahme des Kohlenhydratgehalts (z. B. Glykogen bei Diabetes), einen Kohlenhydratmangel (Aglykogenose; z. B. bei Leberzirrhose oder chronischer Hepatitis) und an beobachten Ansammlung überschüssiger Kohlenhydrate (z. B. von-Gierke-Glykogenose – nephromegalisches Syndrom – Glykogeninfiltration von Nierenzellen).

❖ Glykoproteine. Kohlenhydratdystrophien, die mit einem gestörten Stoffwechsel von Glykoproteinen einhergehen, sind meist durch die Ansammlung von Muzinen und Mukoiden gekennzeichnet, die eine schleimige Konsistenz haben (aus diesem Grund werden sie auch Schleimdystrophien genannt).

♦ Dyspigmentose. Pigmentdystrophien werden nach ihrem Ursprung (primär und sekundär), dem Entwicklungsmechanismus, der Pigmentstruktur, den Manifestationen und der Prävalenz (lokal und systemisch) klassifiziert. Beispiele:

❖ Ruß- und Kohlepartikel usw. reichern sich in Lungenmakrophagen an, wenn sie einer verschmutzten Atmosphäre ausgesetzt sind. Dabei nimmt das Lungengewebe eine dunkelgraue Farbe an.

❖ Hämosiderin. Bei der Hämolyse von Erythrozyten wird Hb freigesetzt, von Makrophagen der Leber, der Milz und des roten Knochenmarks eingefangen und in ein braunes Pigment – ​​Hämosiderin – umgewandelt.

♦ Mineraldystrophien. Von den Mineraldystrophien sind Stoffwechselstörungen von Kalzium, Kalium, Eisen, Zink und Kupfer in Form der Ablagerung von Salzen dieser chemischen Elemente (z. B. Kalzinose, Siderose, Kupferablagerung bei hepatozerebraler Dystrophie) von größter klinischer Bedeutung.

♦ Thesaurismosen(aus dem Griechischen Thesauros- Schatzkammer) - Speicherkrankheiten Zwischenprodukte des Stoffwechsels von Kohlenhydraten, Glykosaminoglykanen, Lipiden und Proteinen. Die meisten Thesaurismen sind das Ergebnis erblicher Enzymopathien. Abhängig von der Art der angesammelten Substanzen werden Thesaurismosen in Lipid (Lipidosen), Glykogen (Glykogenosen), Aminosäure, Nukleoprotein, Mucopolysaccharid (Mucopolysaccharidosen) und Mucolipid (Mucolipidosen) unterteilt. Lysosomale und peroxisomale Speicherkrankheiten werden in separate Gruppen eingeteilt. Beispiele:

❖ Tay-Sachs-Krankheit- angeborener Mangel an lysosomaler Hexosaminidase A in Neuronen – gekennzeichnet durch die Ansammlung von Gangliosiden im Zytoplasma von Nervenzellen.

❖ Zerebrohepatorenales Syndrom(Zellweger-Syndrom) - typisch lysosomale Speicherkrankheit, entstehen als Folge von Defekten in Genen, die für Peroxisomenproteine ​​kodieren (im Blutplasma und im Gewebe ist der Gehalt an langkettigen Fettsäuren erhöht).

❖ Gaucher-Krankheit- Ansammlung überschüssiger Glucocerebroside in den Fresszellen der Milz und des roten Knochenmarks.

❖ Glykogenosen- Ansammlung verschiedener Formen abnormalen Glykogens im Zytoplasma von Zellen innerer Organe.

Metaplasie

Metaplasie- Ersatz von Zellen, die für ein bestimmtes Organ charakteristisch sind, durch normale Zellen eines anderen Typs. Beispiele:

♦ Chronisch entzündliche Lungenerkrankungen, Vitamin-A-Mangel und Rauchen führen zur Entstehung von Inseln aus mehrschichtigem Plattenepithel zwischen den Zellen des Flimmerepithels der Bronchien.

♦ Bei chronischer Zervizitis ist es möglich, einschichtiges Zylinderepithel durch mehrschichtiges Plattenepithel zu ersetzen.

♦ Durch den Rückfluss von saurem Mageninhalt wird das geschichtete Plattenepithel der Speiseröhrenschleimhaut durch ein einschichtiges Epithel ersetzt, das für den Dünndarm charakteristisch ist (Barrett-Ösophagus).

Metaplasie gilt als Grenzzustand(am Rande des Normalen). In einigen Fällen werden Metaplasiebereiche dysplastisch, was mit einer Tumortransformation einhergeht. Dysplasie- Störungen der Zelldifferenzierung, begleitet von anhaltenden Veränderungen ihrer Struktur, ihres Stoffwechsels und ihrer Funktion (zelluläre Atypie). Im Gegensatz zur Metaplasie ist die Dysplasie durch das Auftreten von Anzeichen einer Zellatypie mit erhaltener Gewebestruktur und -architektur gekennzeichnet. Dysplasie geht dem Tumorwachstum voraus (Vortumorzustände).

ZELLTOD

Zellen sterben sowohl normal als auch unter pathologischen Bedingungen. Unterscheiden zwei grundsätzlich unterschiedliche Möglichkeiten des Zelltods- Nekrose(Zelltod aufgrund seiner erheblichen - tödlich - Schaden) und Apoptose(Zelltod durch Aktivierung eines speziellen Todesprogramms).

Nekrose

Nekrose(aus dem Griechischen Nekros- tot) - pathologischer Zelltod infolge der Einwirkung schädigender Faktoren auf sie.

Nekrose ist das Endstadium der Zelldystrophie oder eine Folge der direkten Einwirkung schädigender Faktoren mit erheblicher (zerstörerischer) Kraft auf die Zelle. Die Hauptzusammenhänge in der Pathogenese der Nekrose sind die gleichen wie bei Zellschäden, werden jedoch mit der Entwicklung der Nekrose maximal verstärkt und entwickeln sich vor dem Hintergrund unzureichender Anpassungsmechanismen (Schutz und Regeneration beschädigter Strukturen, Kompensation gestörter Prozesse). Die Irreversibilität einer Zellschädigung wird meist durch Brüche des Plasmalemmas und ausgeprägte Veränderungen in der Struktur des Zellkerns angezeigt (Karyorrhexis- geht kaputt

Kernmembran, Kernfragmentierung; Karyolyse- Sputtern von Chromatin; Karyopyknose- Schrumpfung des Kerninhalts).

♦ Paranekrose und Nekrobiose. Der Nekrose gehen Paranekrose (ähnlich nekrotischen, aber dennoch reversiblen Veränderungen im Stoffwechsel und der Zellstruktur) und Nekrobiose (eine Reihe irreversibler dystrophischer Veränderungen, die zur Nekrose führen) voraus.

♦ Lyse und Autolyse. Nekrotische Zellen werden zerstört (Lyse). Erfolgt der Abbau mit Hilfe lysosomaler Enzyme und freier Radikale abgestorbener Zellen, spricht man von Autolyse.

♦ Heterolyse. Die Zerstörung geschädigter und abgestorbener Zellen unter Beteiligung anderer (unbeschädigter) Zellen (in die Veränderungszone wandernde Fresszellen sowie darin eingedrungene Mikroben) wird als Heterolyse bezeichnet.

Ätiologie und Pathogenese der Nekrose. Es gibt mehrere ätiologische Hauptfaktoren der Nekrose – traumatische, toxische, trophoneurotische, kreislaufbedingte und immunogene. Ischämie, venöse Hyperämie und Lymphostase, die sich aufgrund der Wirkung dieser Faktoren entwickeln, gehen mit Hypoxie und Aktivierung von Zellschädigungsmechanismen einher, was letztendlich zu Nekrose führt.

♦ Traumatische Nekrose. Es ist das Ergebnis einer direkten Einwirkung physikalischer (mechanischer, Temperatur, Vibration, Strahlung) und anderer Faktoren auf das Gewebe.

♦ Toxische Nekrose. Entsteht, wenn Gewebe Giftstoffen, oft mikrobiellen, ausgesetzt ist.

♦ Trophoneurotische Nekrose entsteht, wenn die Blutversorgung oder Innervation von Gewebe aufgrund einer Schädigung des peripheren Nervensystems beeinträchtigt ist. Ein Beispiel für eine trophoneurotische Nekrose ist Dekubitus.

♦ Immunogene Nekrose- das Ergebnis der Zytolyse bei autoaggressiven Immun- und allergischen Reaktionen. Ein Beispiel wäre fibrinoide Nekrose mit dem Arthus-Phänomen. Die Zytolyse unter Beteiligung von Killer-T-Lymphozyten, NK-Zellen und Phagozyten führt bei chronischer Hepatitis zur Nekrose von Leberbereichen.

♦ Kreislaufnekrose. Verursacht durch unzureichende Durchblutung der Blut- und Lymphgefäße infolge von Thrombosen, Embolien, anhaltenden Krämpfen und äußerer Kompression. Eine unzureichende Durchblutung des Gewebes führt zu Ischämie, Hypoxie und Nekrose.

Apoptose

Apoptose(aus dem Griechischen Apoptose- Blattfall) - programmierter Zelltod.

Dies ist der grundlegende Unterschied zwischen Apoptose und Nekrose. Apoptose ist Bestandteil vieler physiologischer Prozesse und wird auch bei der Zellanpassung an Umweltfaktoren beobachtet. Die biologische Rolle der Apoptose besteht darin, ein Gleichgewicht zwischen den Prozessen der Zellproliferation und des Zelltods aufrechtzuerhalten. Apoptose ist ein energieabhängiger Prozess. Störungen oder Blockaden der Apoptose können Pathologien verursachen (Tumorwachstum, Immunautoaggressionsreaktionen, Immundefekte usw.).

Beispiele für Apoptose

♦ Programmierter Zelltod während der Embryonalentwicklung, Histogenese und Morphogenese von Organen. Beispiel: Tod von Neuroblasten (von 25 bis 75 %) in bestimmten Stadien der Gehirnentwicklung.

♦ Absterben von Zellen, die ihre Funktion erfüllt haben(zum Beispiel immunkompetente Zellen nach Abschluss der Immunantwort oder Eosinophile nach Degranulation).

♦ Eliminierung autoaggressiver T-Lymphozyten in bestimmten Stadien der Thymusentwicklung oder nach Abschluss der Immunantwort.

♦ Altern geht mit einer hormonabhängigen Rückbildung und Apoptose der Endometriumzellen, einer Atresie der Eierstockfollikel bei Frauen in den Wechseljahren sowie von Prostata- und Hodengewebe bei älteren Männern einher.

♦ Transfektion- Die Einführung eines Fragments einer Virus-Nukleinsäure in eine Zelle (z. B. bei Virushepatitis, Myokarditis, Enzephalitis, AIDS) führt häufig zu deren Apoptose.

♦ Tumorwachstum natürlicherweise begleitet von der Apoptose einer großen Anzahl transformierter Zellen.

Mechanismus der Apoptose

Während der Apoptose gibt es vier Phasen: Initiierung, Programmierung, Programmimplementierung und Entfernung der toten Zelle. Initiationsphase. In diesem Stadium werden Informationssignale von zellulären Rezeptoren wahrgenommen und in die Zelle weitergeleitet.

♦ Transmembransignale unterteilt in „negativ“, „positiv“ und gemischt. ❖ Ein „negatives“ Signal bedeutet das Aufhören der Wirkung auf die Zelle oder das Fehlen von Wachstumsfaktoren oder Zytokinen, die die Zellteilung und -reifung regulieren, sowie von Hormonen, die die Zellentwicklung steuern, im Gewebe. ❖ Ein „positives“ Signal impliziert die Wirkung eines Wirkstoffs auf die Zelle, der das Apoptoseprogramm auslöst. Beispielsweise aktiviert die Bindung von TNF an seinen Membranrezeptor CD95 das Zelltodprogramm. ❖ Gemischtes Signal – eine Kombination von Signalen der ersten und zweiten Gruppe. Somit unterliegen Lymphozyten, die durch Mitogen stimuliert werden, aber nicht mit fremdem Ag in Kontakt kommen, der Apoptose; Lymphozyten, die betroffen sind

Ag wirkte, empfing jedoch keine anderen Signale (z. B. mitogen).

♦ Unter intrazelluläre Reize der Apoptose Die wichtigsten sind: ❖ überschüssiges H + und freie Radikale; ❖ erhöhte Temperatur; ❖ intrazelluläre Viren und ❖ Hormone, die ihre Wirkung über Kernrezeptoren entfalten (z. B. Glukokortikoide).

Programmierphase(Kontrolle und Integration von Apoptoseprozessen). Für die Umsetzung der Programmierphase gibt es zwei Möglichkeiten: die direkte Aktivierung von Effektor-Caspasen und Endonukleasen (unter Umgehung des Zellgenoms) und deren indirekte Aktivierung durch die Expression bestimmter Gene.

♦ Direkte Signalübertragung. Sie erfolgt über Adapterproteine, Granzyme und Cytochrom C. Eine direkte Signalübertragung wird in kernlosen Zellen (z. B. Erythrozyten) beobachtet.

♦ Genomvermittelte Signaltransduktion. In diesem Stadium blockieren spezialisierte Proteine ​​entweder ein potenziell tödliches Signal oder setzen ein Signal zur Apoptose um, indem sie ein ausführendes Programm aktivieren.

❖ Inhibitorproteine Apoptose (Produkte der Expression antiapoptotischer Gene). Bcl-2, Bcl-XL) Blockieren Sie die Apoptose (z. B. durch Verringerung der Permeabilität der Mitochondrienmembranen, wodurch die Wahrscheinlichkeit verringert wird, dass einer der auslösenden Faktoren der Apoptose, Cytochrom C, in das Zytosol freigesetzt wird).

❖ Promotorproteine Apoptose (zum Beispiel Proteine, deren Synthese durch Gene gesteuert wird Schlecht, Bax, Antinkogene Rb oder S. 53) aktivieren Effektor-Cystein-Proteasen (Caspasen und Endonukleasen).

Phase der Programmumsetzung(Exekutive, Effektor) besteht im Zelltod, der durch die Aktivierung von Proteasen und Endonukleasen erfolgt. Die direkten Ausführende des „Tötens“ der Zelle sind Ca 2+-, Mg 2+-abhängige Endonukleasen (katalysieren den Abbau von Nukleinsäuren) und Effektor-Caspasen (spalten Proteine). Gleichzeitig bilden sich in der Zelle Fragmente, die Reste von Organellen, Zytoplasma, Chromatin und Zytolemma enthalten und daraus Knospen bilden – apoptotische Körper.

Das Stadium der Entfernung von Fragmenten abgestorbener Zellen. Auf der Oberfläche apoptotischer Körper befinden sich Liganden, mit denen Rezeptoren phagozytischer Zellen interagieren. Phagozyten erkennen, verschlingen und zerstören apoptotische Körper (Heterolyse). Dadurch gelangt der Inhalt der zerstörten Zelle nicht in den Interzellularraum und Während der Apoptose kommt es zu keiner Entzündungsreaktion.

NEKROPTOSE

In den letzten Jahren wurde eine weitere Variante des Zelltods beschrieben, die sich sowohl von Apoptose als auch von Nekrose unterscheidet. Man bezeichnet sie als Nekroptose. Das Nekroptoseprogramm kann wie die Apoptose durch Liganden zellulärer Rezeptoren aus der Familie der Tumornekrosefaktoren (TNFα) stimuliert werden. Der Zelltod erfolgt jedoch ohne Aktivierung von Proteasen, die mit Caspasen in Zusammenhang stehen (eine Nekroptose entsteht, wenn die Caspase-Aktivität vollständig unterdrückt ist).

Der Mechanismus der Zellzerstörung während der Nekroptose ähnelt eher der Autolyse. Es wird angenommen, dass Nekroptose einer der einzigartigen Mechanismen des Nervenzelltods bei Schlaganfällen ist.

Zellanpassung

Mechanismen der Zellanpassung an Schäden

Der Komplex adaptiver Zellreaktionen wird in intrazelluläre und interzelluläre Reaktionen unterteilt.

Intrazelluläre adaptive Mechanismen

Intrazelluläre Anpassungsmechanismen werden in den geschädigten Zellen selbst realisiert. Zu diesen Mechanismen gehören: ❖ Ausgleich von Störungen in der Energieversorgung der Zelle; ❖ Schutz von Zellmembranen und Enzymen; ❖ Reduzierung oder Beseitigung des Ungleichgewichts von Ionen und Wasser in der Zelle; ❖ Beseitigung von Mängeln bei der Umsetzung des genetischen Programms der Zelle;

Kompensation von Fehlregulationen intrazellulärer Prozesse;

Verminderte funktionelle Aktivität der Zellen; ❖ Wirkung von Hitzeschockproteinen; ❖ Regeneration; ❖ Hypertrophie; ❖ Hyperplasie.

Entschädigung für Energieverstöße wird durch die Aktivierung der Prozesse der Resynthese und des ATP-Transports, eine Abnahme der Intensität der Zellfunktion und der plastischen Prozesse in ihnen gewährleistet.

Korrektur von Ionen- und Wasserungleichgewichten in der Zelle erfolgt durch die Aktivierung von Puffer- und Transportzellsystemen.

Beseitigung genetischer Defekte wird durch DNA-Reparatur, Eliminierung veränderter DNA-Fragmente und Normalisierung der Transkription und Translation erreicht.

Kompensation von Fehlregulationen intrazellulärer Prozesse besteht darin, die Anzahl der Rezeptoren, ihre Empfindlichkeit gegenüber Liganden und die Normalisierung von Mediatorsystemen zu verändern.

Verminderte funktionelle Aktivität der Zellen ermöglicht es Ihnen, Ressourcen zu sparen und umzuverteilen und dadurch die Fähigkeit zu erhöhen, durch einen schädlichen Faktor verursachte Veränderungen zu kompensieren. Dadurch werden der Grad und das Ausmaß der Zellschädigung bestimmt

Der pathogene Faktor wird reduziert und nach Beendigung seiner Wirkung wird eine intensivere und vollständigere Wiederherstellung der Zellstrukturen und ihrer Funktionen beobachtet.

Hitzeschockproteine(HSP, von Hitzeschockproteine; Stressproteine) werden intensiv synthetisiert, wenn Zellen schädigenden Faktoren ausgesetzt sind. Diese Proteine ​​sind in der Lage, die Zelle vor Schäden zu schützen und ihren Tod zu verhindern. Die häufigsten HSPs sind solche mit Molekulargewichten von 70.000 (hsp70) und 90.000 (hsp90). Der Wirkungsmechanismus dieser Proteine ​​ist vielfältig und besteht in der Regulierung der Montage- und Konformationsprozesse anderer Proteine.

Interzelluläre Anpassungsmechanismen

Interzelluläre (systemische) Anpassungsmechanismen werden von unbeschädigten Zellen im Prozess ihrer Interaktion mit beschädigten Zellen umgesetzt.

Mechanismen der Zellinteraktion:

♦ Austausch von Metaboliten, lokalen Zytokinen und Ionen; ❖ Umsetzung von Reaktionen des IBN-Systems;

♦ Veränderungen der Lymph- und Blutzirkulation;

♦ endokrine Einflüsse;

♦ nervöse Wirkungen.

Beispiele

♦ Hypoxie. Eine Verringerung des Sauerstoffgehalts im Blut und in den Zellen stimuliert die Aktivität von Neuronen im Atmungszentrum, die Aktivität des Herz-Kreislauf-Systems und die Freisetzung roter Blutkörperchen aus dem Knochenmark. Dadurch erhöht sich das Volumen der alveolären Ventilation, die Durchblutung des Gewebes und die Anzahl der roten Blutkörperchen im peripheren Blut, was den Sauerstoffmangel verringert oder beseitigt und den Stoffwechsel in den Zellen aktiviert.

♦ Hypoglykämie. Zellschäden bei Hypoglykämie können durch die Anreicherung von Glucagon, Adrenalin, Glukokortikoiden und somatotropem Hormon (GH) verringert werden, die den Glukosespiegel im Blutplasma erhöhen und Glukose in die Zellen transportieren.

♦ Ischämie. Eine Abnahme der arteriellen Blutversorgung eines Gewebebereichs geht normalerweise mit einer Zunahme des Blutflusses durch Kollateralgefäße (Bypassgefäße) einher, wodurch die Versorgung der Zellen mit Sauerstoff und Stoffwechselsubstraten wiederhergestellt wird.

Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Zellen gegen Schäden

Maßnahmen und Mittel, die die Widerstandskraft intakter Zellen gegen die Einwirkung pathogener Faktoren erhöhen und Anpassungsmechanismen bei Zellschäden anregen, werden unterteilt in:

♦ entsprechend dem beabsichtigten Zweck der Behandlung und Prophylaxe;

♦ von Natur aus in medizinisch, nicht medizinisch und kombiniert;

♦ Fokussierung auf etiotrope, pathogenetische und sanogenetische Aspekte.

Präventive und therapeutische Maßnahmen

Nichtmedikamentöse Wirkstoffe. Zur Vorbeugung von Zellschäden werden nichtmedikamentöse Wirkstoffe eingesetzt. Diese Wirkstoffe erhöhen die Zellresistenz gegen eine Reihe von Krankheitserregern.

Beispiel. Das Training des Körpers (nach einem bestimmten Schema) mit mäßiger Hypoxie, Stressfaktoren, körperlicher Aktivität und Kühlung erhöht die Widerstandsfähigkeit gegen erhebliche Hypoxie, Ischämie, Erkältung, Infektionserreger und andere Erreger. Die Erhöhung des Zellwiderstands während des Trainings basiert auf einer Erhöhung der Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit von Regulierungssystemen, Mechanismen der Energie- und Kunststoffversorgung von Zellen, ihren kompensatorischen, restaurativen und schützenden Reaktionen, Mechanismen der Proteinsynthese und DNA-Reparatur sowie Prozessen der Bildung von subzelluläre Strukturen und andere Veränderungen.

Medikamente. Medikamente werden hauptsächlich zur Aktivierung von Anpassungsmechanismen nach der Exposition gegenüber einem Krankheitserreger eingesetzt. Die meisten Medikamente werden zur etiotropen oder pathogenetischen Therapie eingesetzt.

Zu den Hauptwirkungen, die darauf abzielen, die Stärke der pathogenen Wirkung auf Zellen zu verringern oder den Entwicklungsmechanismus des pathologischen Prozesses zu blockieren, gehören: Verringerung des Ausmaßes oder Beseitigung von Störungen in der Energieversorgung der Zellen; Korrektur und Schutz von Transmembrantransportmechanismen, intrazellulärer Ionenverteilung und Zellvolumenkontrolle; Verhinderung von Schäden am genetischen Apparat der Zelle; ? Korrektur von Regulationsmechanismen und Integration intrazellulärer Prozesse.

Kombinierte Effekte geben die größte Wirkung (sowohl therapeutisch als auch präventiv).

Allgemeine Grundsätze der Therapie und Prävention

Zu den allgemeinen Prinzipien der Therapie und Prävention zählen etiotrope, pathogenetische und sanogenetische Prinzipien.

Ätiotrope Wirkungen zielen darauf ab, eine Aktion zu verhindern (Prävention) oder den Einfluss pathogener Faktoren auf Zellen zu beseitigen, zu stoppen, die Stärke oder Dauer zu verringern sowie Bedingungen zu beseitigen, die zur Durchführung dieser Aktion beitragen (Behandlung).

Sanogenetische Maßnahmen haben das Ziel, Anpassungsmechanismen (Kompensation, Schutz, Wiederherstellung und Anpassung von Zellen) an veränderte Bedingungen zu aktivieren, die die Entstehung der Krankheit verhindern (Verhütung) oder beschleunigt die Erholung des Körpers (Behandlung).

Pathogenetische Wirkungen zielt darauf ab, die Verbindungen der Pathogenese zu durchbrechen, indem die Mechanismen der Energieversorgung der Zellen geschützt, der Transmembrantransport, die intrazelluläre Verteilung von Ionen und die Kontrolle des Zellvolumens korrigiert werden; Verhinderung der Wirkung von Faktoren, die Veränderungen im genetischen Apparat von Zellen verursachen.

Auf zellulärer Ebene gehören zu den schädlichen Faktoren auch nicht-
Wie viele pathogenetische Verbindungen:
I. Verletzung der Energieversorgung von Prozessen,
in der Zelle auftreten:
1. Reduzierte Intensität und (oder) Effizienz des Prozesses
Eulen-Resynthese von ATP.
2. Verletzung des ATP-Energietransports.
3. Beeinträchtigte Nutzung von ATP-Energie.
II. Schädigung des Membranapparates und der Enzymsysteme
diese Zellen;

1. Übermäßige Intensivierung von Reaktionen freier Radikale und Lipidperoxidation (LPO).

2. Signifikante Aktivierung von Hydrolasen (lysosomal, membrangebunden, frei).

3.Einführung amphiphiler Verbindungen in die Lipidphase von Membranen und deren reinigende Wirkung.

4. Hemmung der Resyntheseprozesse beschädigter Membrankomponenten und deren erneute Synthese.

5. Verletzung der Konformation von Proteinmolekülen, Lipoproteinen, Phospholipiden.

6. Überdehnung und Bruch geschwollener Zellen und ihrer Organellen.
III. Ungleichgewicht von Ionen und Flüssigkeit in der Zelle:

1. Veränderung des Verhältnisses einzelner Ionen im Hyaloplasma.

2.Änderung des Transmembran-Ionenverhältnisses.

3. Zellhyperpigmentierung.

4. Zelldehydrierung.

IV. Verletzung des genetischen Programms der Zelle und (oder) des Mechanismus
Mechanismen für seine Umsetzung:
A. Verletzung des genetischen Programms:
1. Veränderungen in der biochemischen Struktur von Genen.
2. Derepression pathogener Gene.
3. Unterdrückung „lebenswichtiger“ Gene.
4.Einführung eines Fragments fremder DNA mit Patho- in das Genom
genetische Eigenschaften.
B. Verstoß gegen die Umsetzung des genetischen Programms:
1. Mitosestörung:

Chromosomenschaden

Schäden an Strukturen, die den Mitosezyklus unterstützen

Verletzung des Zytotomieprozesses

2.Störung der Meiose.
V. Störung intrazellulärer Regulationsmechanismen
Zellfunktionen:
1. Beeinträchtigte Aufnahme regulatorischer Einflüsse.
2. Verletzung der Bildung sekundärer Botenstoffe.
3. Beeinträchtigte Phosphorylierung von Proteinkinasen.

Zelluläre und extrazelluläre Mechanismen der Zellschädigung

Die direkte Schadensursache kann eine Verletzung trophischer Mechanismen sein – einer Reihe zellulärer oder extrazellulärer Mechanismen, die den Stoffwechsel und die strukturelle Organisation der Zelle bestimmen, die für eine spezielle Funktion notwendig sind.

Zelluläre Mechanismen werden durch die strukturelle Organisation der Zelle und ihre Autoregulation sichergestellt. Dies bedeutet, dass der Trophismus einer Zelle weitgehend eine Eigenschaft der Zelle selbst als komplexes selbstregulierendes System ist.

Die lebenswichtige Aktivität der Zelle wird auch durch die „Umwelt“ sichergestellt und durch eine Reihe von Körpersystemen reguliert. Daher verfügen die extrazellulären Mechanismen des Trophismus über Transport- (Blut, Lymphe, Mikrogefäße) und integrative (neuroendokrine, neurohumorale) Systeme zu seiner Regulierung.

Störungen der Zellautoregulation kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden (Überfunktion, toxische Substanzen, Strahlung, erblicher Mangel oder Enzymmangel usw.). Eine wichtige Rolle kommt dem Geschlecht von Genen zu – Rezeptoren, die eine „koordinierte Hemmung“ der Funktionen verschiedener Ultrastrukturen bewirken. Eine Verletzung der Zellautoregulation führt zu Energiemangel und einer Störung enzymatischer Prozesse in der Zelle. Enzymopathie oder Enzymopathie (erworben oder erblich) wird bei Störungen der zellulären trophischen Mechanismen zum wichtigsten pathogenetischen Zusammenhang und Ausdruck der Dystrophie (einer der Arten von Veränderungen).

Störungen der Transportsysteme, die den Stoffwechsel und den strukturellen Erhalt von Geweben (Zellen) gewährleisten, verursachen Hypoxie, die zur Pathogenese von Kreislaufdystrophien führt.

Bei Störungen der endokrinen Regulation des Trophismus(Thyreotoxikose, Diabetes, Hyperparathyreoidismus usw.) können wir über endokrine Erkrankungen sprechen und wann Störung der Nervenregulation des Trophismus (Innervationsstörung, Hirntumor etc.) über Nerven- oder Hirndystrophien.

Bei Dystrophien sammeln sich in der Zelle und (oder) der Interzellularsubstanz verschiedene Stoffwechselprodukte (Proteine, Fette, Kohlenhydrate, Mineralien, Wasser) an, die durch quantitative oder qualitative Veränderungen infolge einer Störung enzymatischer Prozesse gekennzeichnet sind. Bei Dystrophien sammeln sich in der Zelle und (oder) der Interzellularsubstanz verschiedene Stoffwechselprodukte (Proteine, Fette, Kohlenhydrate, Mineralien, Wasser) an, die durch quantitative oder qualitative Veränderungen infolge einer Störung enzymatischer Prozesse gekennzeichnet sind. Merkmale der Pathogenese intrauteriner Verletzungen werden durch ihren direkten Zusammenhang mit mütterlichen Erkrankungen bestimmt.