KZ Патофизиология учебник

311

Биологиялық мембраналар жасуша іші мен сырты арасында заттар мен иондардың белгілі дәрежеде бөлінуін ұстап түрады. Жасуша ішінде К+ иондары оның сыртындағы деңгейінен бірнеше есе артық. Керісінше, натрий иондары жасуша сыртында оның ішіндегі деңгейіне қарағанда он есе көп. Сонымен қатар саркоплазмалық торшалардың көпіршіктерінде кальций иондарының мөлшері жоғары болады. Иондардың жасуша іші мен сыртында біркелкі бөлінбеуі мембранадағы липидтік екі қабатта иондық «насостардың» немесе «помпалардың» болуымен қадағаланады. Олардың қызметтері АТФ-ның ыдырауынан пайда болатын энергияны

пайдалану арқылы орындалады. Иондық «насостардың» негізгі үш түрі белгілі: Н+ - АТФаза, Са2+- АТФаза, Nа+, К+ -

АТФаза. Біріншісі 1 молекула АТФ ыдырағанда 2 атом Н+ тасиды, Са2+ АТФаза - 1 атом Са2+, Na+ -, К+ - АТФаза 3 атом

Nа+ және 2 атом К+ тасиды. Бұл насостар жасушаның әртүрлі

ретикулумның, Nа+, К+ - АТФаза цитоплазмалық мембраналарда көбірек болады. Бұл АТФазалар Н+, Са2+, Nа+, К+ - иондарының бір келкі бөлінбеуін қадағалайды. Саркоплазмалық ретикулумнан және жасуша сыртынан оның ішіне Са2+ иондары тез арада кіруі еттің қысқаруына және жасушада нәруыз түзілуінің көтерілуіне әкеледі. Осы кезде саркоплазмалық ретикулум мембранасында Са2+-АТФ-аза әсерленіп, Са2+ иондарын саркоплазмадан сорып алады. Осының нөтижесінде ет талшықтарының босаңсуы болады және нәруыздардың түзілуі азаяды. Н+-АТФ-аза митохондрийларда тотығулық фосфорлануды арттыру арқылы АТФ түзу үшін қажет. Бұл үрдіс

митохондрийлардың ішкі қабығы астында өтеді. Онда тотығатын заттардан молекулалық оттегіге дейін электрондарды таситын ферменттердің бір тұтас жүйесі бар. Осылардың нәтижесінде түзілген энергия тіршілікке қажетті қызметтер орындалуы үшін пайдаланылады. Егер Са2+ иондары не бір себептерден жасуша ішіне артық түссе, онда митохондрийлар кальцийді сорып алады. Бұның бір жағынан икемделістік маңызы бар. Өйткені ол бұлшықет талшықтарын сіресіп жиырылып қалудан сақтандыруға бағытталған. Екінші

312жағынан митохондрийларда Са2+ иондарының жиналып қалуы, тотығу-тотықсыздану үрдістерінің бұзылуына, энергияның аз түзілуіне әкеледі.

МЕМБРАНА БҰЗЫЛЫСТАРЫНЫҢ ДАМУ ЖОЛДАРЫ (ПАТОГЕНЕЗІ).

Биологиялық мембраналардың бүліністері мына 4-жолмен дамуы ықтимал:

●мембранадағы еркін радикалды тотығу мен майлардың асқын тотығуынан;

●фосфолипаза, липаза, протеаза ферменттерінің артық әсерленіп кетулерінен;

●мембраналардың механикалық (осмостық) бүліністерінен;

●иммундық (аллергиялық) әсерлерден.

айтады. Оның тым артып кетуіне бос радикалдар (супероксиданионрадикал - О‾, гидроксил радикалы – ОН •, сутегінің радикалы - Н • , сутегінің асқын тотығы – Н2О2 , синглетті оттегі - 1О) әкеледі. Организмде еркін радикалды тотығу белгілі деңгейде қалыпты жағдайларда болып тұратын үрдіс. Ол электрондардың тасымалдануына, тыныстық ферменттердің тізбектерінде, простагландиндер мен лейкотриендер түзілуіне, жасушалардың өсіп-өнуі мен нақтылануларында, фагоцитозда, катехоламиндердің алмасуларында т.б. құбылыстарда өте маңызды орын алады. Осы жағдайларда оттегінің молекуласы бір электрон қосып альш, супероксиданионрадикалга (О ‾ ) ауысады. Қалыпты

глутатионпероксидазаның әсерінен суға және оттегіге айналады.

●екіншісі, антиоксиданттық жүйелердің жеткіліксіздігінен.

Осыған байланысты организмде белсенді бос радикалдар артық өндірілуі мына жағдайларда:

♣организм улы заттармен (ауыр металдармен, төрт хлорлы көміртегімен т. б.) уланғанда;

♣механикалық жарақат, жан-дүниелік күйзелістер т. б. ауыртпалықтар кездерінде катехоламиндерден бос радикалдар құрылғанда;

♣иондағыш сәулелермен сәулеленгенде;

♣оттегімен уланғанда;

♣тіндер қабынуға ұшырағанда;

♣фагоцитоз кезінде;

♣гипоксия және реоксигенация кездерінде – тым артып

кетеді.

Антиоксиданттық жүйелердің туа біткен және жүре пайда болған жеткіліксіздігі мына жағдайларда:

●антиоксиданттық ферменттердің (супероксиддисмутаза, каталаза, глютатионпероксидаза т.б.) түзілуі бұзылыстарында;

●бұл ферменттердің қызмет атқаруларына қажетті темір, мыс, селен иондарының тапшылығында;

●антиоксиданттық витаминдердің (витамин Е, С т.б.) жетіспеушілігінде;

● зат алмасуларының пентоздық-фосфаттық жолдарының бұзылыстарынан антиоксиданттарды тотықсыздандыруға қажетті НАДФН және НАДН молекулалары жеткіліксіз түзілгенінде - байқалады Ауаны ластайтын химиялық уытты газдар мен заттар (ауыр металдар, фосфор, гербицидтер мен

314өндірілген бос радикалдар бейтарапталмай майлардың асқын тотығуын өршітіп жібереді.

Қай жолмен дамығанына қарамай, майлардың асқын тотығуы жасуша мембраналарының барлық қызметтерінің бұзылыстарына әкеледі.

ФОСФОЛИПАЗА, ЛИПАЗА, ПРОТЕАЗА ФЕРМЕНТТЕРІНІҢ АРТЫҚ ӘСЕРЛЕНІП КЕТУІ.

Бұлардың әсерленуі жоғарыда көрсетілген себепкер ықпалдардан болады. Сонымен бірге:

●биологиялық ықпалдар (жұқпалар, жылан және ара улары т. б.);

●ишемия;

●Са2+ иондарының жасуша ішінде артық жиналуы фосфолипаза А мен липазаны, қышқыл протеазаларды қатты әсерлендіреді.

Осыдан мембраналарда фосфолипидтер, майлар, гликолипопротеидтер ыдырайды, босаған қанықпаған май

қышқылдары асқын тотығуға ілігеді және артық бос май қышқылдарының өздері мембранаға тікелей бүліндіргіш әсер

Фосфолипидтердің құрамынан май қышқылдары бөлініп алынудан олардың құйыршықтарында май қышқылынан тұратын бір ғана тізбек сақталады. Осындай фосфолипидтерді лизофосфолипидтер дейді. Олар мембранаға одан сайын бүліндіргіш әсер етеді. Ишемия кезіндегі жасушалардың бүліну жолдары 18-сызбанұсқада келтірілген.

18сызбанұсқа

Ишемия кезіндегі жасушалардың бүліну жолдары

Ишемия

Аноксия

Митохондрийларда электрондар тасымалдануы бұзылуы

Са2+ -иондарының цитоплазмада жиналуы

Фосфолипаза, протеаза ферменттерінің әсерленуі

Мембрана фосфолипидтері ыдыратылуы

Мембраналардың тұтастығы бұзылуы

Коагуляциялық некроз дамуы

МЕМБРАНАЛАРДЫҢ МЕХАНИКАЛЫҚ (ОСМОСТЫҚ) БҮЛІНІСТЕРІ.

Механикалық жарақаттар, сыртынан ауыр заттармен қысылып қалуы мембрананың жыртылып кетуіне т.с.с. бүліністеріне әкеледі. Организмде су мен электролиттер алмасуы бұзылудан мембраналардың осмостық керіліп созылуы, содан механикалық жыртылуға дейінгі өзгерістер байқалады. Бұл кезде жасуша ішіндегі осмостық қысымның жасуша сыртындағы деңгейінен артық болуынан су көптеп оның ішіне кіреді. Мәселен, бүйрек қызметінің жеткіліксіздігі кезінде денеде жиналған артық су жасушалардың ішіне еніп, олардың ісінуіне әкеледі Осыдан жасуша мембраналарының керіліп созылуынан эритроциттердің еріп кетуі байқалады. Жасушалардың осмостық бүліністері гипотониялық гипогидратация мен гипергидратация кездерінде болады

аралық сұйықтармен қанға түседі. Мәселен, бауыр, жүрек жасушалары мембраналарының өткізгіштігі жоғарылауынан қанда аспартатаминотрансфераза, алатаминотрансфераза, лактатдегидрогеназа, креатинфосфокиназа т. б. ферменттердің деңгейлері көтеріледі. Бұлшықет жасушалары мембраналарының өткізгіштігі көтерілуінен қанда миоглобин көбейеді. Бұлардың қандағы деңгейін анықтау клиникада дертті аңғару үшін кеңінен қолданылады.

Мембраналардың рецепторлық қызметтерінің бұзылуы.

317Мембраналарда көптеген рецепторлар (қабылдағыштар) болады. Бұларға әсер ететін заттарды лигандалар деп атайды. Оларға нейромедиаторлар, цитокиндер, пептидтік гормондар, антигендер, стероидтық және тиреоидтық гормондар т.с.с. заттар жатады.Лигандалардың әсерлерінен рецепторлар қоздырылып, екінші қатардағы дәнекерлер өндіріледі де жасуша қоздырғышқа жауап қайтарады.

Мембраналық рецепторлар жасушаға әсер еткен дабылды қабылдап, оны жасуша ішіне қабарлайды. Осыдан жасуша ішіндегі химиялық үрдістерді реттеуге қатысатын екіншілік

дәнекерлер өндіріліп, жасушаның қызметтері атқарылады. Бұл екіншілік дәнекерлерге цАМФ, цГМФ, инозитолтрифосфат, диацилглицерол, Са2+ -иондары жатады.

Рецептордан жасушаның ішіне берілетін хабардың негізгі жолының бірі болып, мембраналық аденилатциклаза ферментінің әсерленуі есептеледі. Осының нөтижесінде АТФ молекуласынан циклдік АМФ түзіледі. Ол өз алдына протеинкиназа ферменттерін әсерлеп, фосфорлау үрдістерін күшейту арқылы көптеген жасуша ішіндегі үрдістерді сергітеді (9-сурет). Осыдан мембранада белсенді тасымалдау, нәруыздардың түзілуі, ферменттердің әсерленуі күшейеді де, жасушаның биологиялық қызметі көтеріледі. Мысал ретінде фосфорила-заның әсерлену жолын келтіруге болады. Глюкагон немесе адреналиннің әсерлерінен аденилатциклазаның белсенділігі көтеріліп циклдік АМФ түзіледі. Ол өз алдына протеинкиназа ферментін әсерлеп, фосфорилаза В-ны фосфорилаза А-ға айналдырады. Соңғысы жасушадағы гликогенді ыдыратып, глюкозаның мөлшерін көбейтеді. Әрі қарай глюкозаның тотығуы нәтижесінде тіршілікке қажетті макроэргиялық қосындылар түзіледі. 1 моль глюкоза тотығуынан 40 моль АТФ өндіріледі.

Рецепторлардан жасушаның ішіне берілетін хабардың тағы бір маңызды жолы болып Са2+ иондары арқылы өтетін үрдістер есептеледі (9-сурет).

318

9-сурет. Жасуша ішіндегі өтетін үрдістерді реттеу

рецепторлармен байланысып, Са2+ иондарының жасуша ішіне енуін күшейтеді. Осының нәтижесінде жасуша ішінде Са2+ иондары көбейеді. Са2+ иондары кәлмодулинмен байланысып фосфорилазаны әсерлейді. Артынан гликогеннің ыдырауы артып, глюкозаның деңгейі көтеріледі. Сонымен бірге, жасуша ішіне хабар жеткізілуіне фосфатидилинозитолдың өнімдері қатысады. Олар G-нәруыздарымен бірігіп әсер етеді. Мембранадағы инозитолфосфатаза (фосфолипаза С) әсерленуінен фосфатидилинозитол-4,5-дифосфат инозитолүшфосфатқа және диацилглицеринге ыдырайды. Бұлар жасуша ішінде Са2+ - иондарын көбейтіп, протеинкиназа С – дің белсенділігін көтереді. Осыдан көптеген жасуша ішілік нәруыздардың фосфорлануы болады, жасуша құрылымына қажетті нәруыздардың әсерленуі, олардың өсіп-өнуін қадағалайтын

мембрананың жағдайына байланысты. Мембрананың қанықпаған май қышқылдарының асқын тотығуға ілігіп кетуінен микротұтқырлығы көтерілуі рецепторлардың липидтік екі қабаттың бойымен қозғалуын шектейді. Мембрананың рецепторлық қызметтері бұзылуы нәтижесінде жасушалардың нейрогуморалдық реттеу хабарларына жауабы өзгереді,

хабардың жасуша ішіне берілуі бұзылады. Осыдан жасушада заттардың алмасулары және оның қызметі өзгереді.

Жасушалардың бірін-бірі тану үрдістерінде және олардың өзара әсерлерінде мембрана бетінде орналасқан хабаршы молекулалардың маңызы үлкен. Оларға тіндік үйлесімділік, топтық ажыратулық, тінге арнайылық т. б. антигендер жатады. Бұлардың құрылымы мен ерекшеліктерінің өзгеруі жасуша-аралық әсерлердің бұзылуына және қажетсіз жасушалардың жойылуына әкеледі. Мысалы, бүлінген

319жасушалар сыртындағы гликопротеидтерді жоғалтады. Көптеген ауру туындататын микроорганизмдер (тырысқақ вибрионы, тұмаудың вирусы т. б.) нейраминидаза ферментін шығарып, жасуша қабығындағы антигендік қасиеті бар, жасырын бөлшектерін ашады. Бұл бөлшектер қалыпты аутоантиденелермен байланыса алады және организмнің иммундық жауабын шақырып, артынан бүлінген жасушаларды жоятын иммундық әсерлердің (комплемент, макрофагтар) шабуылына ілінеді. Осылай олар организмнен аластанады. Мембрана өзіне вирустық нәруыздың бөлшектерін бекітеді. Осыдан бүлінген жасушаларды жендет жасушалар тез байқап, жойып отырады.

Жасуша рецепторларының бұзылыстары мына жағдайларда болуы ықтимал:

●рецепторлардың сезімталдығы өзгеруден;

●рецепторлардың саны өзгеріп кетуден;

●рецепторлық нәруыздардың конформациялық бұзылыстарынан;

● рецепторлардың айналасын қоршаған липидтердің өзгерістерінен. Бұл өзгерістердің барлығы мембрананың бұзылыстарында байқалады.

Екіншілік дәнекерлердің ауытқулары да жасуша ішілік үрдістердің реттелулерінің бұзылыстарына әкеледі. Мәселен, жүрек ет жасушаларында цАМФ жиналып қалудан, кардиомиоциттерде мембраналық потенциал қалыптасуы бұзылып, жүрек аритмиялары дамиды. Бронхиалық демікпе кезінде кеңірдекшелердің тегіс еттерінде цАМФ азайып кетуден, олар қатты жиырылып қалады. Саркоплазмалық торшалардың Са 2+ -АТФ-аза ферментінің белсенділігі төмендеуден Са2+ -иондарының бұлшықет жасушаларының іштерінде жиналып қалуы, олардың сіресіп жиырылуына әкеледі.

Мембраналардың насостық қызметтерінің бұзылуы. Жасуша сыртындағы мембрананың Nа+-, К+-АТФаза ферментінің белсенділігі төмендейді. Сондықтан жасуша ішінде жиналған натрий иондары сыртқа шығарылып, калий иондарының оның ішіне кіруі бұзылады. Саркоплазмалық ретикулум

мембранасында Са2+-АТФаза ферментінің белсенділігі

қышқылдарының асқын тотықтарының (RОН°) әсерлерінен болатыны белгілі. Сонымен бірге олардың бұзылыстарында энергия жеткіліксіздігінің де маңызы үлкен (төменде келтірілген).

320фосфолипаза, липаза ферменттерінің артық әсерленулерінен, фосфолипидтер ыдыратылады. . Са2+- тәуелді протезалардың ықпалдарынан канал құратын нәруыздар құрылымдық өзгерістерге ұшырайды. Осыдан және бұл нәруыздардың молекулаларында амин қышқылдарының кеңістікте орналасу тәртіптерінің өзгерістері нәтижесінде мембранадағы каналдардың қызметтері бұзылады

Мембраналардың қызметтерінің бұзылыстары, жасушаның сыртқы мембранасында ғана болмай, жасуша ішіндегі құрылымдардың мембраналарында да болады. Осыған байланысты митохондрийлардың мембраналары бұзылудан энергия түзілуі бүлінеді. Қалыпты жағдайда тотығу-тотықсыздану реакциялары нәтижесінде босаған энергияның бір бөлшегі жылу ретінде тарайды, ал қалғаны (60-%-ға жуығы) энергиялық қосындылар (АТФ, КрФ) түрінде жиналады. Соңғылары артынан тіршілікке

қажетті организмнің әртүрлі қызметтерінде (ет жиырылу, бездердің сөлденісі, ойлау т. с. с.) пайдаланылады. Митохондрийлардың мембраналары бұзылыстарынан онда су, Са2+ иондары, липофуксин, ферритин т.с.с. заттар артық жиналып қалады. Сонымен бірге олардағы ферменттер жүйесі әлсірейді. Сондықтан митохондрийларда тотығу мен фосфорланудың ажырауы болады да макроэргиялық қосындылар аз түзіледі. Осыдан организмде энергияға деген тапшылық жағдай дамиды, мембраналардағы насостардың қызметтері одан сайын әлсірейді. Мембраналардың бүлінуі нәтижесінде

Митохондрийлардың ішінде бос қуыстар (вакуолдар) пайда болады.

Жасуша ішіндегі ядроның мембраналары бұзылыстарынан гендік ақпараттың сақталуы мен туынды жасушаларға берілуі, нәруыз түзілуі бұзылады. Ядрода ДНҚ молекуласының

тығыздығы, құрылымы және ядро ішінде тарауы, ядро түрінің өзгеруі болады. Бұл кезде ядроның ісінуі, оның жиырылып, бүрісіп қалуы (пикноз), жыртылуы және ыдырауы (кариорексис