Cuprins prefaţĂ

Datorită diferenţei de concentraţie a ionilor din spaţiile intra- şi extracelulare pe membrana citoplasmatică a celulelor ex­citabile se determină o diferenţă de potenţial egală aproxi­ma­tiv cu –70mV. În cazul întreruperii funcţionării pompelor mem­bra­nare ionice creşte permeabilitatea membranară pentru ioni şi se egalează concentraţia ionilor în spaţiul intra- şi extracelular. Drept consecinţă are loc micşorarea potenţialului transmem­bra­nar, depolarizarea membranei, imposibilitatea restaurării poten­­ţialu­­lui de repaus şi în final inhibiţia depolarizantă a celulei.

6. Micşorarea rezistenţei electrice a membranei citoplasma­ti­­ce

Membrana citoplasmatică şi cea a organitelor celulare re­­pre­­zintă un dielectric (izolator electric), care poate rezista până la o diferenţă de potenţial egală cu cca 200 mv (potenţialul de spar­­gere), ceea ce depăşeşte potenţialul obişnuit pentru aceste structuri (75 mv pentru membrana citoplasmatică şi 175 mv pentru membrana mitocondrială). Or, în condiţii obişnuite po­ten­­ţialul electric propriu nu poate sparge membrana, deoarece for­­ţa tensiunii superficiale şi vâscozitatea membranei cito­plas­ma­tice depăşesc potenţialul electric, iar breşele formate în bi­stra­­tul lipidic de către mişcarea brouniană a moleculelor sunt uşor reparabile. Micşorarea rezistenţei electrice a membranei cito­plas­­­matice (de ex., la scindarea lipidelor membranare de că­tre fos­fo­lipază, a proteinelor membranare de către proteinaze) con­du­ce la creşterea intensităţii curentului şi coborârea pragului de spargere electrică. Atunci, când pragul de spargere este co­bo­rât sub limitele critice, potenţialul electric propriu celular depă­şeşte forţa tensiunii superficiale şi vâscozitatea membranei cito­plas­­­ma­­tice, iar breşele formate în bistratul lipidic de către miş­ca­rea brouniană a moleculelor nu numai că nu pot fi reparate, ba chiar au tendinţa de a se mări până la distrugerea completă a mem­­­bra­nei. Astfel potenţialul propriu membranar sparge mem­brana şi o distruge (spargerea electrică, “electrical break-down”).

7. Anihilarea gradientului de calciu
În condiţii normale concentraţia ionilor de Ca²⁺ în hialoplasmă este aproximativ de 10^-7 mmol/l, iar în spaţiul extracelular valoarea concentraţiei acestora constituie 10^-3 mmol/l, raportul concentraţiei calciului intracelular şi extracelular fiind de cca 1:10.000. Acelaşi raport se menţine şi între hialoplasmă şi reticulul endoplasmatic (sarcoplasmatic) şi între hialoplasmă şi mitocondrii.

Ionii de calciu pătrund în celule atât prin intermediul difuziei, cât şi prin ca­na­le­le membranare de calciu, care se deschid ca răspuns la modificarea potenţialului trans­mem­branar (de ex., la excitarea celulei) sau în urma interacţiunii hormonilor cu recep­to­rii membranari specifici. Eliminarea continuă a calciului din celule şi men­ţi­nerea gradientului normal de concentraţie se efectuează de către pompele de calciu (Ca²⁺ -ATP-aza) din membrana celulară şi din reticulul endoplasmatic (sarcoplasmatic pen­tru miocite), şi sistemul de acumulare a ionilor de Ca²⁺ în mitocondrii.

La micşorarea generării de ATP în celule se inhibă activi­ta­­tea Ca²⁺ -ATP-azei, se micşorează viteza de expulzare a cal­ci­ului din citoplasmă, ceea ce contribuie la acumularea ionilor de cal­ciu în citoplasmă până la concentraţia de 10^-5 mmol/l. În con­secinţă apar modificări în citoscheletul celular, se activează struc­turile contractile (actina şi miozina), se activează sistemele enzimatice celulare (ATP-aze, fosfolipaze, proteaze, endo­nuc­leaze), se alterează membranele intracelulare şi se tulbură pro­ce­sele metabolice la nivel de celulă.

8. Activarea enzimelor intracelulare

Efectul general al mă­ririi concentraţiei de calciu intracelular este activarea enzimelor intracelulare: ATP-azelor, proteazelor, endonucleazelor şi fosfo­li­­pazelor.

Activarea ATP-azelor celulare conduce la scindarea rezer­ve­lor de ATP, ceea ce, de rând cu diminuarea primară a pro­ce­se­lor de energogeneză, aprofundează deficitul de energie.

Activarea proteazelor intracelulare conduce la iniţierea pro­ce­­selor de autoliză celulară – scindarea proteinelor proprii cu dez­­integrarea celulei.

Activarea endonucleazelor conduce la scindarea nucleopro­teide­lor (ADN, ARN) şi iniţierea procesului de apoptoză.

Activarea fosfolipazelor celulare (fosfolipaza A) conduce la scindarea fosfolipidelor din componenţa membranei citoplas­ma­tice, la formarea de defecte ireparabile membranare, ceea ce mic­­şo­rează rezistenţa mecanică şi cea electrică, aboleşte funcţia de barieră, măreşte permeabilitatea neselectivă. Or, acest efect este similar cu acţiunea primei cauze – leziunea membranei ci­to­plas­ma­tice provocată de agentul patogen – şi astfel se închide cer­cul vicios. Concomitent cu aceasta scindarea fosfolipidelor din com­ponenţa membranei citoplasmatice micşorează rezis­ten­ţa elec­tri­că şi conduce la spargerea electrică a membranei.

9. Dereglarea funcţionării mecanismului de schimb trans­mem­branar al ionilor de Na⁺ şi H⁺. Acidoza celulară

Alterarea celulară este însoţită de micşorarea pH intrace­lu­lar sub nivelul 6,0, instalându-se acidoza citoplasmatică. Aci­do­za poate fi determinată de următoarele mecanisme:

a) influxul sporit al ionilor de hidrogen în celulă din spaţiul extracelular, determinat de dishomeostazia primară a echili­bru­lui acido-bazic în organism; b) formarea excesivă a produşilor intermediari acizi nemijlocit în celulă în cadrul intensificării procesului de glicoliză, dereglării proceselor ciclului Krebs, scin­dării hidrolitice a fosfolipidelor membranare, degradării in­­ten­se a nucleotidelor adenilice; c) epuizarea şi insuficienţa sis­te­melor tampon, din care cauză devine imposibilă contracararea creş­­terii concentraţiei ionilor de hidrogen care nu pot stopa creş­terea concentraţiei ionilor de hidrogen; d) ineficienţa me­ca­nis­melor de eliminare din celulă a ionilor de hidrogen.

Mărirea concentraţiei intracelulare a ionilor de hidrogen in­duce un şir de modificări ca: tulburarea funcţionalităţii prote­ine­lor în urma modificării conformaţiei moleculei, activarea en­zi­me­lor hidrolitice lizozomale, mărirea permeabilităţii mem­bra­ne­lor celulare ca rezultat al dereglării structurii lipidelor mem­branare.

10. Hiperosmolaritatea intracelulară

Izoosmolaritatea ce­lu­lei normale – presiunea osmotică intra­ce­lulară egală cu cea a me­­diului interstiţial este asigurată de echilibrul optim dintre con­­centraţia proteinelor şi electroliţilor din ambele spaţii. Izo­os­mo­­laritatea menţine volumul constant al celulei şi al organitelor ce­lulare. În celulele normale se conţine o cantitate mai mare de pro­teine, comparativ cu mediul extra­ce­lu­lar. Acest fapt ar crea un gradient osmo-oncotic şi ar putea con­duce la mărirea vo­lu­mu­­lui celulei. Graţie activităţii pompei ioni­ce de Na⁺-K⁺- ATP-ază, ionii de sodiu sunt expulzaţi din ce­lulă, ceea ce micşorează pre­siunea osmotică intracelulară şi menţine izoosmolaritatea şi vo­lumul constant al celulei.

La alterarea membranei şi pompei ionice Na⁺, K⁺ – ATP-azei, în intoxicaţiile cu sărurile metalelor grele, la dereglarea pro­­­ceselor de energogeneză în hipoxii, în intoxicaţii cu oxid de carbon surplusul de ioni de sodiu nu este expulzat şi astfel în celulă se creează hiperosmolaritatea intracelulară. Hiperosmo­la­ri­tatea intracelulară creată de pătrunderea în celulă a sodiului in­­du­ce pătrunderea paralelă prin osmoză a apei, provocând intu­mes­cenţa celulară, mărirea în volum (balonarea celulei), creşte­rea presiunii mecanice intracelulare şi chiar ruperea membranei citoplasmatice. Procese similare au loc şi la nivelul organitelor celulare.

11. Intensificarea proceselor catabolice anaerobe, în spe­cial celor glicolitice, este un răspuns universal al celulei la de­fi­citul de energie. Acest mecanism iniţial are semnificaţie com­pen­­satorie pentru celula lezată, vizând recuperarea deficitului de energie. Ulterior catabolismul intens conduce la acumularea in­tra­celulară a produşilor metabolici intermediari, de ex., a lac­ta­tu­lui, acumularea de ioni de hidrogen şi acidoza celulară deco­m­­pen­sată cu coborârea valorii pH până la nivelul incompatibil cu viaţa pentru celulă.

Or, toate leziunile membranei celulare în finală conduc la de­reglarea funcţiilor fundamentale ale celulei şi la moartea aces­teia.

Consecinţele leziunilor membranei celulare sunt distrofiile celulare, necrobioza şi necroza celulară, inflamaţia, atrofia, scle­ro­zarea.
6.2. Leziunile nucleului celular
Nucleul celular este sediul materiei ereditare. Celula umană posedă 46 cro­mo­­zomi aranjaţi în 23 perechi. Majoritatea genelor celor 2 cromozomi ai fiecărei perechi sunt identice sau aproape identice. Fiecare genă îşi are perechea sa, deşi uneori există şi excepţii. În afară de ADN, cromozomii conţin şi importante cantităţi de proteine cu greutate moleculară mică şi cu sarcină electrică pozitivă, numite histone. Histonele sunt organizate într-un imens număr de structuri minuscule.

Replicarea tuturor cromozomilor se produce în următoarele câteva minute după replicarea helixurilor de ADN; noile helixuri de ADN îşi procură proteinele necesare. În această etapă, cei doi cromozomi nou-formaţi poartă numele de cromatide.

Cauzele leziunilor directe ale nucleului celular sunt diferiţi fac­tori fizici, chimici, biologici.

Leziunile nucleului au diferite manifestări morfologice şi fun­cţionale.

Condensarea şi marginarea cromatinei este o alterare re­versi­bilă a nucleului manifestată prin apariţia sub membrana nuc­­leară a conglomeratelor de cromatină. Acest proces poate fi de­terminat în cazurile micşorării pH-ului celulei la intensificarea pro­ce­selor glicolitice.

La acţiunea unor factori nocivi, membrana nucleară for­mea­­ză vacuole prin invaginarea foiţei interne.

Cariopicnoza este o consecinţă a condensării şi marginării cro­matinei pe toată suprafaţa nucleului. Fibrele de cromatină se condensează în urma acţiunii ADN-azei şi enzimelor lizo­zo­male.