Тема: Нарушения обмена веществ в организме и его тканях. Патология клетки. (4 часа)
Клетка — структурная и функциональная основа всех живых организмов. Ее повреждение лежит в основе инициации любого патологического процесса. Различные этиологические факторы вызывают или непосредственное повреждение клетки, или опосредованное за счет активации ряда систем (нервной, эндокринной, кровообращения).
Повреждения клетки могут иметь специфический и неспецифический характер. Специфические повреждения в клетки характерны только для повреждения этими факторами (малярийный плазмодий размножается в клетке, повреждая ее целостность, цианиды блокируют цитохромы дыхательной цепи и т.п.). Эти первичные нарушения могут вызвать вторичные или общие нарушения в клетке. Такими общими механизмами являются: 1) нарушение энергетического обмена; 2) нарушение целостности мембраны клетки, ее ферментов и рецепторов; 3) нарушение водно- электролитного баланса; 4) нарушение генома клетки.
Нарушение целостности липидного биослоя в конечном счете обусловлено четырьмя основными процессами:
- перекисным окислением липидов;
- действием мембранных фосфолипаз;
- механическим (осмотическим) растяжением мембраны;
- абсорбцией на биослое полиэлектролитов, включая некоторые белки и пептиды.
Наиболее изученным из этих процессов является перекисное окисление липидов, идущее с участием свободных радикалов. Свободные радикалы, образующиеся в клетках организма. Например активные формы кислорода. Заметная часть кислорода восстанавливается клетками организма до супероксидного радикала. Так, клетки фагоциты (моноциты и гранулоциты крови и тканевые макрофаги) выделяют кислород в реакции, катализируемой ферментным комплексом НАДФН + 2О2 —— НАД + Н+ + 2О2 (супероксид).
Клетки-фагоциты используют перекись водорода, превращая ее в гипохлорит - соединение, разрушающее стенки бактериальных клеток; эта реакция катализируется ферментом миелопероксидазой.
Избыток перексиси водорода удаляется под действием двух ферментов: глутатион-перкоксидазы или каталазы.
В условиях патологии могут произойти нарушения либо системы защитных ферментов (в частности снижение активности СОД), либо ферментных систем, связывающих ионы железа в плазме крови (церулоплазмин и трансферин) и в клетках (ферритин).
Радикалы гидроксила химически исключительно активны и вызывают повреждение белков, нуклеиновых кислот и липидов биологических мембран. Особенно тяжелые последствия имеют две последние реакции. Радикалы •ОН вызывают разрыв нитей ДНК, оказывают в зависимости от ситуации, мутагенное, канцерогенное или цитостатическое действие. Вместе с тем, реагируя с ненасыщенными жирными кислотами, входящими в состав мембранных фосфолипидов, радикалы гидроксила инициируют цепную реакцию их пероксидации
Исходы повреждения клетки могут быть различные: некроз, апоптоз, адаптация к повреждению. Адаптация в различных условиях существования клетки может протекать по типу гипертрофии (при избытке субстрата), гипотрофии (при недостатке субстрата) и атрофии с дистрофией.
Содержание глюкозы в крови при нормальных физиологических условиях — величина постоянная (80—120 мг%). Изменения уровня сахара крови проявляются в виде гипо- и гипергликемий. Постоянство содержания сахара в крови обеспечивается многочисленными нейрогуморальными механизмами. Одним из важнейших гуморальных регуляторов уровня сахара в крови является инсулин — гормон, вырабатываемый в бета-клетках островков Лангерганса поджелудочной железы. Инсулин тормозит распад гликогена в печени, способствует проникновению глюкозы из крови в клетки, стимулирует превращение глюкозы в гликоген, усиливает утилизацию глюкозы в мышечной и жировой ткани, переводит ее в жир, в силу чего понижает содержание сахара крови. Антагонистами инсулина являются адреналин и глюкогон — гормон, который вырабатывается в альфа- клетках островков Лангерганса. Инсулиновая недостаточность развивается в результате поражения островкового аппарата поджелудочной железы или при инактивации поступившего в кровь инсулина.
Развивается сахарный диабет, ведущими симптомами которого являются гипергликемия и глюкозурия. При избыточном выбросе инсулина в кровь и снижении скорости его распада, при инсулиномах возникает гипогликемия. В первую очередь снижение сахара в крови сказывается на функциональном состоянии ЦНС, т.к. глюкоза — основной источник энергии для нервной ткани. Нарушение деятельности нервной системы лежит в основе гипогликемической комы.В организме строго регулируется и поддерживается постоянство кислотно-щелочного гомеостаза, выражаемое определенным соотношением анионов и катионов крови и ткани. Выражением этого динамического равновесия является соотношение водородных и гидроксильных ионов крови (в норме рН крови 7,35—7,0), мочи (рН 5,0—7,0). Эти величины постоянные и мало зависят от преходящих факторов.
Решающую роль в расстройствах водно-солевого равновесия (дисгидрия) имеют изменения содержания воды в различных водных разделах (внутриклеточный — интрацеллюлярный, внеклеточный — экстрацеллюлярный и внутрисосудистый). Перемещение электролитов неизбежно ведет к изменениям соответственно водных объемов, которые по существу являются выражением всех нарушений водно-солевого гомеостаза. Основываясь на величинах количества воды в клеточном и внеклеточном секторах организма, можно выделить 8 патологических синдромов нарушения водно-солевого равновесия (дисгидрий):
1. Клеточная гипергидратация возникает:
а) при поступлении в организм жидкости, содержащей мало солей;
б) при значительной потере солей через пищеварительный тракт;
в) при извращении клеточного метаболизма и сверхпродукции эндогенной воды.
2. Клеточная дегидратация наступает:
а) при дефиците воды в организме;
б) при избытке солей в организме.
3. Внеклеточная дегидратация возникает при снижении содержания электролитов во внеклеточной среде (уменьшение поступления в организм натрия, уменьшение выработки адьдостерона, секвестрация натрия в тканях при отеках).
4. Внеклеточная гипергидратация.
Задержка воды и электролитов в интерстиции, и возникновение вследствие этого отеков.5. Внеклеточная дегидратация в сочетании с клеточной гипергидратацией. Возникает при резкой потере солей на фоне значительного угнетения функционального состояния почек (ожоги, мокнущие экземы).
6. Внеклеточная гипергидратация с клеточной дегидратацией возникает при задержке соли в сочетании со значительной функциональной недостаточностью почек.
7. Тотальная дегидратация (внеклеточная дегидратация плюс клеточная дегидратация). Возникает при резком ограничении приема жидкости или значительных некомпенсированных потерях ее. При этом обязательным условием дегидратации является одновременная потеря с водой и электролитов
8. Тотальная гипергидратация (внеклеточная гипергидратация плюс клеточная гипергидратация) связана с перегрузкой организма водой.
Цель: Изучить некоторые нарушения обмена веществ и кислотнощелочного равновесия. Изучение нарушения функции клеток при остром их повреждении.
Опыт 1. Инсулиновая гипогликемия у мышей.
Методика: Трем голодавшим в течение суток мышам массой 20 г ввести подкожно по 0,25—0,5 единиц инсулина в 0,1 мл физиологического раствора. Одной из мышей сразу же ввести внутрибрюшинно 1 мл 10% раствора глюкозы. Всех мышей пометить и поместить под стеклянные воронки. Через 30—60 мин у мышей, которым вводился инсулин без глюкозы, появляются симптомы гипогликемической комы: необычная поза, тахикардия, брадикардия, судороги. Эти явления легко снимаются внутрибрюшинным или подкожным введением 10% р-ра глюкозы. В противном случае мышь, не получившая глюкозы, может погибнуть. На основании полученных в опытах № 1—2 результатах экспериментов сделать выводы о значении нарушений углеводного обмена в жизнедеятельности организма.
Опыт 2. Изучение реакции тучных клеток на повреждение.
Методика: Крысе ввести внутримышечно кортизон в дозе 5 мг/100 г веса с целью увеличения числа тучных клеток в перитонеальной жидкости. Через сутки крысе в брюшную полость ввести подогретую до 37°С смесь 0,7% раствора поваренной соли и 1,5% раствора лимонно-кислого натрия для смыва тучных клеток с серозных оболочек.
Спустя 3 мин животное наркотизировать эфиром, вскрыть брюшную полость, пастеровской пипеткой набрать жидкость и перенести на 2 предметных стекла. К капле перитонеальной жидкости добавить 1 каплю 1% раствора соляной кислоты (опыт), а к другой каплю физического раствора (контроль). Через 30 сек из капель сделать мазки, высушить, фиксировать в смеси спирта и эфира (1:1) в течение 15 мин и окрасить краской Романовского. После окраски мазки промыть водопроводной водой, обсушить и рассматривать под иммерсионной системой. Сосчитать 100 тучных клеток и вычислить процент дегрануляции. Определить и объяснить различие между опытом и контролем.Самостоятельно решить кроссворд. (см. Приложение № 2)
Программированный контроль знаний с использованием тестовых заданий.
Укажите правильный ответ
5. Укажите механизмы повреждения клетки:
а) повышение сопряженности процесса окислительного фосфорилирования, повышение активности ферментов системы репарации ДНК
б) усиление свободнорадикального окисления липидов, выход лизосомальных ферментов в гиалоплазму
6. Укажите органеллы, защищающие клетку от чрезмерного
накопления в ней ионизированного кальция:
а) лизосомы, рибосомы,
б) митохондрии, саркоплазматический ретикулум
в) ядро, аппарат Г ольджи
7. Укажите патологические состояния, не сопровождающиеся
гипопротеинемией.
а) голодание
б) сгущение крови
в) усиление синтеза антител
г) заболевания печени
д) нарушение всасывания белков
е) выход белков из кровеносного русла
ж) протеинурия
8. Укажите основной патогенетический фактор возникновения диабета
2-го типа:
а) дефицит, низкая аффинность к инсулину рецепторов эффекторных клеток - ''мишеней"
б) гипергликемия
в) гиперкетонемия
9. Возможно ли развитие ожирения, без изменения числа адипоцитов?
а) да
б) нет
10. Укажите виды отеков, в патогенезе которых ведущая роль не связана
с онкотическим фактором:
а) отеки при голодании
б) отек Квинке
в) отеки при нефротическом синдроме
г) отеки при печеночной недостаточности
11.
Является ли снижение рН крови обязательным признаком некомпенсированного метаболического ацидоза?а) да
б) нет
ВОПРОСЫ для самоподготовки.
1.Этиология и патогенез повреждения клетки. Механизмы нарушений барьерной функции биологических мембран. Повреждение генетического аппарата клетки. Некробиоз и апоптоз.
2. Дистрофии. Виды. Морфологическая характеристика
3. Этиология нарушений углеводного обмена. Нарушение поступления, переваривания и всасывания углеводов в желудочно-кишечном тракте. Нарушение синтеза и расщепления гликогена в организме.
4. Гипергликемические состояния, их виды и механизмы. Понятие о сахарном диабете. Метаболические изменения при сахарном диабете. Гипогликемические состояния, их виды и механизмы.
5. Этиология и патогенез нарушений белкового обмена.
6. Этиология и патогенез нарушений жирового обмена. Атеросклероз. Ожирение.
7. Основные механизмы регуляции водно-солевого обмена в условиях патологии. Основные синдромы нарушения водно-солевого обмена.
8. Виды и патогенетическая терапия отеков. Этиология и патогенез тотальной гипергидратации. Понятие о водянке.
ЗАНЯТИЕ 3