hipoxie

Capacitatea de a simți și de a răspunde la modificările oxigenului este esențială pentru supraviețuirea organismelor procariote și eucariote. S-au dezvoltat mecanisme de captare a oxigenului pentru a menține homeostazia celulară și a țesuturilor și pentru a se adapta la condițiile cronice de oxigen scăzut.

Oxigenul molecular este esențial pentru dezvoltarea și creșterea organismelor multicelulare. Mamiferele au dezvoltat o rețea fiziologică complexă pentru a menține homeostazia oxigenului la nivel tisular, care include captarea, legarea, transportul și livrarea oxigenului molecular. Unul dintre aspectele critice ale acestei rețele este capacitatea sa de a răspunde la condiții de oxigen redus.

Pentru ca celulele să se adapteze la condiții hipoxice, acestea trebuie să fie capabile să simtă modificările oxigenului și să reacționeze în consecință. Debutul acestor răspunsuri poate fi rapid și poate implica mecanisme transcripționale și post-transcripționale. Deși s-au obținut multe informații despre modul în care căile de transducție a semnalului celular sunt reglementate de hipoxie, mecanismele modului în care celulele percep modificările oxigenului au fost recent elucidate. Candidații actuali pentru senzorii de oxigen includ familia enzimelor prolil hidroxilază care necesită oxigen molecular pentru activitate, familia enzimelor oxidază care reduc speciile reactive de oxigen, canalele ionice sensibile la oxigen și lanțul electronic de transport.

O varietate de organite intracelulare sunt, de asemenea, implicate în detectarea oxigenului, cum ar fi canalele ionice, mitocondriile și reticulul endoplasmatic, și este important să se determine clar dacă simt modificările tensiunii oxigenului direct sau prin mecanisme încă necunoscute.

Hipoxia este un termen larg folosit pentru o afecțiune în care consumul de oxigen depășește aportul de oxigen. Ca urmare a hipoxiei, nivelurile de adenozină trifosfat scad, funcțiile celulare nu pot fi menținute și, dacă starea durează suficient, celulele mor.

Hipoxia (foamea de oxigen) este unul dintre principalii factori patologici care afectează celula. Această afecțiune poate apărea în mai multe boli și procese patologice. Cele mai frecvente cauze ale hipoxiei sunt:

  • Ischemie/afectarea alimentării cu sânge a țesutului/- apare atunci când alimentarea cu sânge a organelor și țesuturilor este perturbată, când lumenul vaselor este redus în ateroscleroză, atunci când acestea sunt blocate în tromboză, embolie sau în compresia externă a unui vas de sânge.
  • Deficitul de oxigen - observat în insuficiența cardiacă și respiratorie în miocardită, endocardită, boală pulmonară obstructivă cronică etc.
  • Deficiența de oxigen - capacitatea de transport a sângelui - apare în anemie și otrăvire cu CO. Aceasta din urmă formează carboxihemoglobina în eritrocite, ceea ce duce la blocarea totală a metabolismului oxigenului.

Indiferent de factorul hipoxic, ce se întâmplă afectarea celulelor în hipoxie poate fi:

  • recuperabil
  • irecuperabil

Mecanismele deteriorării celulare reversibile apar în mai multe faze:

  • Tulburare în respirația aerobă a celulei - se exprimă prin scăderea sau încetarea producției de ATP.
  • Perturbarea activității „pompei de sodiu”, care se demonstrează printr-o perturbare a activității transportului pe membrană a Na +, K +, ATP - bazin. Ca rezultat, Na + se acumulează în celulă și începe pierderea de K +. Există o creștere a presiunii osmotice intracelulare, care este însoțită de acumularea de fosfați anorganici, lactate și nucleotide purinice. În acest fel, echilibrul osmotic dintre celulă și spațiul intercelular este perturbat. Apa începe să fie reținută în celulă, provocând hidratarea sau umflarea celulei.

Umflarea acută a celulelor este prima și cea mai timpurie modificare afectarea celulelor în hipoxie. Desprinderea ribozomilor din reticulul endoplasmatic ca expresie a inhibării sintezei proteinelor și formarea vacuolelor de membrană și a figurilor de mielină.

Deteriorarea ireversibilă a celulei începe de obicei acolo unde se termină dauna ireversibilă. Există două motive principale pentru apariția daunelor ireparabile:

  • Tulburarea respirației aerobe. Aici, sinteza deja suspendată a trifosfatului de adenozină în mitocondrii este însoțită de o creștere simultană a monofosfatului de adenozină. Acest lucru duce la stimularea și fosforilarea fructokinazei, care se termină prin glicoliză anaerobă. Acesta din urmă duce la o epuizare rapidă a glicogenului și acumularea de acid lactic și fosfați anorganici, care modifică pH-ul intracelular. Aceste modificări în biochimia celulară sunt însoțite de modificări structurale. Acestea afectează citoscheletul celulei și în special membranele mitocondriale.
  • Deteriorarea membranelor celulare. De aici începe faza de deteriorare ireversibilă a celulelor. Este asociat cu un defect funcțional și structural al membranei celulare.

Deteriorarea membranei poate apărea din cauza mai multor factori:

  • Pierderea progresivă a fosfolipidelor datorită activării fosfolipazelor de membrană prin prezența crescută a calciului în celulă sau scăderea reciclării și sintezei fosfolipidelor, care este cel mai probabil asociată cu pierderea ATP.
  • Modificări ale citoscheletului celulei - activarea proteazelor celulare duce la o creștere a calciului celular. La rândul său, aceasta determină degradarea elementelor intermediare ale scheletului celular și scindarea membranei celulare. Acesta din urmă devine instabil atunci când este întins, rapid și ușor rupt și sfărâmat sub condiția umflării celulare.
  • Radicali toxici cu oxigen - în timpul restabilirii fluxului sanguin în zona ischemiei sau organului ischemic, radicalii toxici cu oxigen sunt eliberați din infiltratele extinse formate de leucocite polinucleare. Acești radicali duc la așa-numitele. "reperfuzie" daune celulare.
  • Produse de descompunere a lipidelor - acizii grași liberi și lizofosfolipidele se acumulează în celulele ischemice ca urmare a degradării fosfolipidelor. Acest lucru duce la formarea de produse de degradare a lipidelor, care au un efect toxic direct asupra membranelor.

Întreruperea integrității membranelor duce la un aflux masiv de calciu în celulă din spațiul extracelular. Ca urmare, apar disfuncții mitocondriale, inhibarea enzimelor celulare, denaturarea proteinelor și necroza ulterioară a coagulării celulei.

În cazul modificărilor ireversibile, deteriorarea celulei se caracterizează prin:

  • deteriorarea extensivă a membranelor plasmatice - plierea, deformarea, ruperea până la fragmentare
  • vacuolarea puternică a mitocondriilor și apariția granulelor mari amorfe dense în electroni în matricea lor
  • Desprinderea ribozomilor din reticulul endoplasmatic
  • Umflarea lizozomilor și deteriorarea membranelor lizozomale cu scurgerea ulterioară a enzimelor în citoplasmă. Aici se activează hidrolazele acide și începe un proces de digestie a celulei și a componentelor sale, care se încheie cu moartea celulei. La locul celulei moarte, se acumulează cifre de mielină, care sunt ulterior fagocitate și degradate în macrofagele interstitiului.

Când membrana celulară se rupe, enzimele lizozomale activate sunt eliberate în spațiul extracelular. Acestea intră în fluxul sanguin, unde pot fi dovedite prin metode patobiochimice. Detectarea lor are o mare valoare diagnostică pentru procesul existent de necrotizare celulară. În acest sens, pot juca rolul de markeri diagnostici, în ciuda naturii lor nespecifice.