Uszkodzenie komórek cd

Uszkodzenie komórek w niedokrwieniu i reperfuzji

Przywrócenie przepływu krwi (reperfuzja) w niedokrwionej tkance nie przywróci życia komórkom z uszkodzeniem nieodwracalnym, natomiast winno przywrócić normalny stan komórkom z uszkodzeniem odwracalnym. Jednakże, zwłaszcza po dłuższym okresie niedokrwienia, znaczna część komórek uszkodzonych umiera już po przywróceniu przepływu krwi (zarówno na drodze martwicy jak i apoptozy). Często widoczny jest w tkance naciek z granulocytów obojętnochłonnych. Proces kontynuacji obumierania komórek w okresie reperfuzji jest bardzo ważny klinicznie. Zrozumienie go pozwoli zabezpieczyć chorego przed powiększaniem się obszaru zawału mózgu czy serca, (które jest typowe dla pierwszych 24 godzin zawałów). Część komórek być może umiera, ponieważ uległa w okresie niedokrwienia uszkodzeniu nieodwracalnemu, a tylko w okresie reperfuzji zmiany nieodwracalne ujawniają się (wymaga to czasu). Z drugiej jednak strony, w reperfuzji, zwłaszcza w początkowym okresie, dochodzi do nowego uszkadzania komórek. Jak się to dzieje?

Reoksygenacja, a zwłaszcza nadmiar tlenu niesie ze sobą pewne dodatkowe ryzyko dla komórek z uszkodzeniem odwracalnym, doprowadzając do ich dodatkowego uszkodzenia. “Szkoda tlenowa” jest w tych przypadkach spowodowana reaktywnymi formami tlenu, szczególnie wolnymi rodnikami tlenowymi. Te związki toksyczne powstają w tkankach z tlenu aktywowanego zjonizowanym żelazem albo w reakcjach chemicznych, w których, poza nadtlenkiem wodoru, powstaje rodnik ponadtlenkowy (O²·¯). W normalnych warunkach wolne rodniki tlenowe powstają w niedużych ilościach i są inaktywowane przez enzymatyczne mechanizmy neutralizujące i wymiatacze wolnych rodników. W niedotlenieniu system enzymatycznego usuwania wolnych rodników (katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa) jest upośledzony, a liczba prekursorów wolnych rodników znacznie wzrasta. Przy ponownym znacznym dopływie tlenu dochodzi więc do masowego “wysiania” wolnych rodników mogących w trakcie reperfuzji (w jej początkowym okresie; węzłowym enzymem jest tu oksydaza ksantynowa) nasilić uszkodzenie komórek.

Wspomniane powyżej wolne rodniki zwiększają przepuszczalność błon mitochondriów (mitochondrial permeability transition) pogłębiając niemożność produkcji ATP.

W niedokrwieniu wzrasta produkcja cytokin i ekspresja molekuł adhezyjnych

(w komórkach miąższowych, śródbłonkach i „zapraszanych”, napływających leukocytach). To „pocałunek” leukocyta z komórką śródbłonkową uwalnia „miazmaty wschodu” (mediatory zapalenia; patrz rozdział o zapaleniach). Wymiatacze wolnych rodników, przeciwciała przeciw cytokinom czy przeciw molekułom adhezyjnym zmniejszają lub zapobiegają uszkodzeniu reperfuzyjnemu.

Rola wolnych rodników w uszkodzeniu komórek

Już kilkakrotnie wspominaliśmy o roli reaktywnych form tlenu w uszkodzeniu komórek, zwłaszcza w niedokrwieniu i reperfuzji. Znaczenie wolnych rodników jest znacznie szersze. Odgrywają one istotną rolę w bardzo różnorodnych procesach (szkoda popromienna, szkoda tlenowa, starzenie się komórek i tkanek, zapalenia, zabijanie bakterii przez granulocyty, niszczenie komórek nowotworowych przez makrofagi, itd.). Wolne rodniki mają krótki okres trwania, ale bardzo silnie reagują z sąsiednimi cząsteczkami. Szczególnie niebezpieczne jest reagowanie z lipidami – nienasyconymi kwasami tłuszczowymi błon komórkowych (patrz wyżej), kwasami nukleinowymi, możliwość wywołania łańcucha reakcji (np. toksycznych nadtlenków dalej silnie reagujących). Do znanych z biochemii i fizjologii dróg powstawania wolnych rodników (np. w toku radiolizy wody) nie chcemy wracać, chcemy tylko przypomnieć, że także tak modny obecnie tlenek azotu (NO˙) nie tylko działa relaksacyjne na mięśnie gładkie tętniczek, ale może być, zwłaszcza w makrofagach, przerobiony na szkodliwy wolny rodnik (ONOOˉ­, NO2˙, NO3ˉ). Najistotniejszym działaniem wolnych rodników, z punktu widzenia uszkodzenia komórek, jest:

Utlenianie lipidów błon komórkowych. Reakcja następuje w miejscach wiązań podwójnych kwasów tłuszczowych. Tworzą się niestabilne cykliczne nadtlenki zdolne do dalszego reagowania i nasilania (propagacja) uszkodzenia. Witamina E (wymiatacz) zawarta w błonach komórkowych zmniejsza uszkodzenie.

Utlenianie białek. Reagowanie (utlenianie) z resztami aminokwasowymi łańcuchów bocznych białek sprzyja agregacji białek i dalszej ich degradacji w katabolicznym systemie proteasomów.

Uszkodzenie DNA. Reagowanie z DNA, szczególnie z tyminą i guaniną prowadzi do jednołańcuchowych przerw w DNA. Ma to znaczenie w starzeniu się komórek i karcinogenezie.

Na szczęście komórki i tkanki dysponują również systemem obrony przed wolnymi rodnikami. Zaliczamy tu:

• Antyoksydanty (wymiatacze wolnych rodników – wit. A, C i E, glutation),
• Wiązanie żelaza i miedzi (katalizujących tworzenie wolnych rodników) z białkami transportowymi (transferyna, ferrytyna, laktoferyna, ceruloplazmina),
• Enzymy: katalaza, dysmutaza ponadtlenkowa, peroksydaza glutationowa.

Odwiedzający wpisali takie problemy: