1.4: Клітинна реакція на травму, спричинену токсикантами

Last updated
Save as PDF

Page ID: 24575

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Цілі навчання

Пройшовши цей урок, ви зможете:

1: Опишіть діапазон клітинних травм, які можуть виникнути після впливу токсиканту.
2: Обговоріть основні механізми загибелі клітин, спричинених токсикантами.
3: Порівняйте процеси некрозу та апоптозу з точки зору збуджуючих причин і клітинних змін, які відбуваються з кожним.

Токсиканти можуть надавати різноманітні ефекти на молекулярному рівні, які мають значні наслідки на клітинному, тканинному та органному рівнях. Наслідки токсичного впливу можуть варіюватися від оборотної клітинної дисфункції до незворотної клітинної травми до загибелі клітин, все це може змінити нормальну функцію органів і мати значний вплив на здоров'я та самопочуття організму в цілому. Здатність клітин, тканин і органів долати дію токсиканту шляхом відновлення та/або адаптації диктує кінцевий результат токсичного впливу.

Малюнок\(\PageIndex{1}\): Накопичення ліпідів у печінці, порівнюючи нормальну печінку (зліва) з печінкою зі стеатозом (в центрі). На мікрофотографіях праворуч білі прогалини - це ділянки накопичення ліпідів.

Після токсичного інсульту клітини мають обмежений репертуар відповідей. Нелетальна травма клітин може призвести до клітинної дегенерації, яка мікроскопічно розглядається як набряк клітин. Травмовані токсикантами клітини можуть накопичувати воду, ліпіди, пігменти, глікоген або продукти метаболізму через порушення нормальних підтримуючих функцій. Накопичення ліпідів у гепатоцитах, що називається стеатозом або печінковим ліпідозом, є поширеним токсичним ефектом, що спостерігається у випадках захворювань печінки, пов'язаних з алкоголем. Дегенеративні зміни клітин часто оборотні, якщо видалити збуджуючу причину. Коли пошкодження клітин виходить за межі можливості самовідновлення клітини, відбувається загибель клітин.

Механізми загибелі клітин

Основні механізми спричиненої токсикантами загибелі клітин включають порушення структури та/або функції клітинної мембрани, втрату клітинних підтримуючих функцій та порушення вироблення клітинної енергії. Втрата структурної або функціональної цілісності мембрани може призвести до неконтрольованого проходження води, іонів та інших сполук всередину або з клітини. Подальша втрата нормальної цитозольної середовища перешкоджає нормальним біохімічним процесам, необхідним для функціонування клітин і/або виживання. Втрата здатності синтезувати білки та інші макромолекули перешкоджає підтримці органел і ферментативних шляхів, життєво важливих для клітинного виживання. Погіршення виробництва клітинної енергії зазвичай виникає, коли токсичні ефекти змінюють функцію та/або структуру мітохондрій і можуть призвести до загибелі клітин через нездатність виробляти достатню кількість АТФ для живлення основних клітинних функцій.

Некроз

Некроз - термін, який використовується для опису загибелі клітин внаслідок незворотної травми. Некротичні клітини піддаються дегенеративним процесам, включаючи набухання органел, втрату функції органел, окислювальну і гідролітичну деградацію внутрішньоклітинних мембран і макромолекул електрофілами і вільними радикалами, і, зрештою, лізис (втрата клітинних складових) оточуючим. тканин внаслідок розриву клітинної мембрани). Некроз, як правило, призводить до генерації запальної реакції, оскільки клітинні компоненти та вільні радикали, що виділяються до позаклітинного матриксу, залучають запальні клітини.

Апоптоз

На відміну від цього, апоптоз (іноді прозваний «самогубство клітин» або «запрограмована загибель клітин») є більш впорядкованою формою загибелі клітин. Апоптоз - це активний процес, що включає активацію специфічних ферментів, який запускає систематичну фрагментацію клітинних складових на плями клітинної мембрани, які відщипують від основної клітини з утворенням апоптотичних тіл. Під час цієї фрагментації клітина продовжує виробляти енергію та білки, на відміну від некрозу, де виробництво органел та енергії припиняється до клітинної фрагментації. Кінцевим результатом апоптозу є численні апоптотичні тіла, кожне з яких складається з клітинної мембрани, що оточує неушкоджені та функціональні клітинні компоненти. Апоптоз може бути спровокований різними формами окислювального стресу, особливо наявністю надлишкових вільних радикалів, отриманих киснем, через надмірну генерацію вільних радикалів та/або через відсутність або виснаження ендогенних антиоксидантів. Оскільки внутрішньоклітинні компоненти не проливаються в позаклітинний матрикс, апоптоз, як правило, не викликає запальної реакції; натомість апоптотичні тіла видаляються місцевими фагоцитами.

Тема 4: Ключові моменти
У цьому розділі ми розглянули наступні основні моменти:

1: Клітинна травма, спричинена токсикантами, може варіюватися від оборотної клітинної дисфункції до незворотного пошкодження клітин до смерті клітин.
2: Клітинні реакції на токсичні пошкодження можуть включати клітинну дегенерацію та накопичення субстратів всередині клітини.
- Стеатоз - це накопичення ліпідів у гепатоцитах і є загальним токсичним ефектом, вторинним до впливу алкоголю.
3: Основні механізми загибелі клітин включають порушення структури та/або функції клітинної мембрани, втрату функцій підтримки клітин та порушення виробництва клітинної енергії.
4: Некроз - це загибель клітин в результаті припинення функції органел, деградації внутрішньоклітинних структур і кульмінацією лізису клітини та залучення запальних клітин.
5: Апоптоз - це активна форма загибелі клітин, за допомогою якої клітинна функція підтримується, оскільки клітинні компоненти розділені та упаковані в апоптотичні тіла, які відщипують від основної клітини.
- Апоптоз може бути спровокований окислювальними стресами, викликаними вільними радикалами, отриманими киснем.
- Апоптоз взагалі не пов'язаний із запальною реакцією.

Перевірка знань

1. Накопичення надлишку ліпідів всередині клітин печінки:

Відповідь: стеатоз

2. Клітинна дегенерація вторинна по відношенню до токсичного інсульту розглядається мікроскопічно як:

Відповідь: Клітинний набряк

3. Втрата функції органел, гідролітична деградація внутрішньоклітинних мембран і лізис клітин - характеристики _______.

Відповідь: некроз

4. Для _____ характерно впорядковане виведення з експлуатації клітинних органел без втрати енергії та синтезу білка, що призводить до фрагментації на мембранно-зв'язані пакети.

Відповідь: апоптоз