Повреждения клеток, вызванные токсинами

Токсичные вещества, включая химические вещества, поллютанты и соединения, продуцируемые инфекционными агентами, вызывают повреждение клеток и в итоге приводят к их гибели и развитию некроза. Разнообразные токсины вызывают повреждение клетки, которое проходит по одному из двух механизмов.

Токсины прямого действия

Некоторые токсичные вещества воздействуют на клетку непосредственно за счет связывания с ключевым молекулярным компонентом или клеточной органеллой. Например, при отравлении двухлористой ртутью, что может произойти при отравлении морепродуктами (см. главу 8), ртуть связывается с сульфгидрильными группами различных белков клеточной мембраны, вызывая угнетение активного транспорта через мембраны (с затратой энергии, образующейся при гидролизе АТФ) и увеличение проницаемости мембраны.

Различные противоопухолевые химиотерапевтические препараты также приводят к повреждению опухолевых клеток благодаря прямому цитотоксическому воздействию. В таких случаях самое тяжелое повреждение возникает в тех клетках, которые используют, поглощают, выделяют или накапливают такие вещества.

Кроме того, к токсичным веществам с прямым действием относятся токсины, образуемые микроорганизмами (см. главу 9). Они повреждают определенные структуры клетки-хозяина, которые отвечают за синтез белка или транспорт ионов.

Токсины непрямого действия

Многие токсичные химические вещества исходно не являются биологически активными, и поэтому им требуется преобразование в реактивные токсичные метаболиты, которые затем воздействуют на клетки-мишени. Такие изменения происходят при участии цитохрома Р-450 в гладком ЭР печени и других органов. Хотя метаболиты могут вызывать повреждение мембран и клеток, напрямую ковалентно связываясь с белками и липидами, самый серьезный механизм повреждения клетки предполагает образование свободных радикалов.

Например, четыреххлористый углерод (ССl₄) когда-то широко использовался при химической чистке одежды, но в настоящее время запрещен. Повреждение клеток, вызванное ССl₄, считается типичным примером химического повреждения. ССl₄ превращается в токсичный свободный радикал ССl₃, в основном в печени, и этот свободный радикал является причиной повреждения клетки, так как он вызывает перекисное окисление липидов мембран.

Менее чем за 30 мин действия ССl₄ начинается разрушение ЭР мембран со снижением белкового синтеза ферментов и плазматических белков в печени; в течение 2 ч отмечается отек гладкого ЭР и отделение рибосом от гладкого ЭР. Наблюдается снижение транспорта липидов из гепатоцитов вследствие их неспособности синтезировать апопротеин, необходимый для образования комплексов с триглицеридами, и, таким образом, нарушается процесс образования липопротеинов. В результате при отравлении ССl₄ развивается жировая дистрофия печени.

Повреждение митохондрий с последующим истощением депо АТФ приводит к нарушению транспорта ионов и нарастающему увеличению объема клетки; цитоплазматические мембраны клеток повреждаются вновь альдегидами жирных кислот, которые образуются в ходе перекисного окислении липидов в ЭР. В итоге усиливается приток кальция в клетку и клетка погибает.