Кіріспе
Биологиялық жасушаның зиянды өзгерістері Жасушаның зақымдануы (жасушаның зақымдануы деп те аталады) - сыртқы және ішкі қоршаған ортаның өзгерістеріне байланысты жасушаның көтерілетін әр түрлі өзгерістері. Бұған басқа да себептердің арасында физикалық, химиялық, инфекциялық, биологиялық, тамақтану немесе иммунологиялық факторлар себеп болуы мүмкін. Жасушалардың зақымдануы кері немесе кері қайтарылмайтын болуы мүмкін. Зақымданудың деңгейіне байланысты жасушалық жауап бейімделуі мүмкін және мүмкін болса, гомеостаз қалпына келтіріледі. Жасушалар зақымданудың ауырлығы жасушаның өзін-өзі қалпына келтіру қабілетінен асып кеткенде өледі. Жасушалардың өлімі зиянды қоздырғыштың әсерінің ұзақтығына және зақымданудың ауырлығына байланысты. Метаболистік: Гипоксия және ишемия Химиялық агенттер Микробтық агенттер: Вирустар мен бактериялар Иммунологиялық агенттер: Паркинсон және Альцгеймер аурулары сияқты аллергиялық және аутоиммундық аурулар. Генетикалық факторлар: Даун синдромы мен серпалы жасушалы анемия
Cell damage (also known as cell injury) is a variety of changes of stress that a cell suffers due to external as well as internal environmental changes. Amongst other causes, this can be due to physical, chemical, infectious, biological, nutritional or immunological factors. Cell damage can be reversible or irreversible. Depending on the extent of injury, the cellular response may be adaptive and where possible, homeostasis is restored. Cell death occurs when the severity of the injury exceeds the cell's ability to repair itself. Cell death is relative to both the length of exposure to a harmful stimulus and the severity of the damage caused. Metabolic: Hypoxia and Ischemia
Chemical Agents
Microbial Agents: Virus & Bacteria
Immunologic Agents: Allergy and autoimmune diseases such as Parkinson's and Alzheimer's disease. Genetic factors: Such as Down's syndrome and sickle cell anemia
Мақсаттар
Жасушаның зақымдануының нысанасы болып табылатын жасушаның ең маңызды компоненттері - ДНК және жасуша мембранасы. ДНК зақымдануы: Адам жасушаларында қалыпты зат алмасу қызметі мен ультрафиолет сәулелері және басқа сәулелер сияқты қоршаған орта факторлары ДНК зақымдануына әкелуі мүмкін, нәтижесінде күніне бір жасушаға бір миллионға жуық жеке молекулалық зақымданулар болады. Мембрананың зақымдануы: жасуша мембранасының зақымдануы жасуша электролиттерінің, мысалы, кальцийдің күйін бұзады, ол үнемі өскенде апоптозды тудырады. Митохондриялық зақымдану: АТФ-ның азаюы немесе митохондриялық өткізгіштіктің өзгеруі салдарынан болуы мүмкін. Рибосомалық зақымдану: Рибосомалық және жасушалық ақуыздарға зақымдану, мысалы, ақуыздың дұрыс бүлінбеуі, бұл апоптоздық ферменттердің белсендірілуіне әкеледі.
Зақымдану түрлері
Белсенділік жойылғаннан кейін немесе жасушалардың компенсациялық өзгерістері пайда болғаннан кейін кейбір жасушалардың зақымдануы қалпына келтірілуі мүмкін. Жасушалардың толық қызметі қалпына келеді, бірақ кейбір жағдайларда зақымдану деңгейі сақталады.
Майлы заттардың өзгеруі
Май алмасу кезінде жасуша зақымдалады және майды дұрыс метаболизмге айналдыра алмайды. Майдың кішкентай вакуолалары жинақталып, цитоплазмада таралады. Майдың жеңіл өзгеруі жасушалардың қызметіне әсер етпеуі мүмкін, бірақ майдың қатты өзгеруі жасушалардың қызметін бұзады. Бауырда майлы заттардың өзгеруіне байланысты гепатоциттердің ұлғаюы іргелес өт каналдарын сығуы мүмкін, бұл холестазға әкеледі. Липид жинақталу себебі мен ауырлығына байланысты майдың өзгеруі әдетте кері бұрылады. Майлық өзгерістер майлық дегенерация, майлық метаморфоз немесе майлы стеатоз деп те аталады.
Апоптоз
Апоптоз - организмдегі артық немесе зиянды клеткалардың программалық өлімі. Бұл цитоплазма мен ядродағы белгілі бір белоктарды бөлу арқылы жасуша өлімін тудыратын каспаздар деп аталатын протеолитикалық ферменттер арқылы жүргізілетін энергияға тәуелді процесс. Өлі жасушалар ықшамдалып, апоптоз денелеріне айналады. Жасуша бетінің макрофагтар немесе көрші жасушалар фагоцитозын тез жүзеге асыратын қасиеттерді көрсету үшін өзгерісі. "Апоптоздың" эндонуклеазаның белсенділігі сияқты кейбір белгілері генетикалық каскадты іске қоспай, жалған түрде пайда болуы мүмкін екендігіне кейбір дәлелдер бар. Митоз мен апоптоздың бір-бірімен байланысты екені және теңгерімнің қалыптасуы тиісті өсу немесе тіршілік факторларынан алынған сигналдарға байланысты екені анық болып отыр. Жасушалық циклдің тоқтауы мен апоптозды басқаратын жасушалық циклдің механизмдері мен сигналды жолдарын анықтау мен талдауды көздейтін зерттеулер жүргізілуде. Ақсақалдарда күн сайын 50-70 миллиард жасуша апоптоздан өледі. Апоптоздың тежелуі көптеген қатерлі ісік, аутоиммундық аурулар, қабыну аурулары және вирустық инфекцияларға әкелуі мүмкін. Гиперактивті апоптоз жүйке- дегенеративтік ауруларға, гематологиялық ауруларға және тіннің зақымдануына әкелуі мүмкін.
Жөндеу
Жасуша зақымдалғанда, дене оны қалпына келтіруге немесе қалыпты жұмыс істеу үшін алмастыруға тырысады. Егер жасуша өліп қалса, дене оны алып тастап, орнына басқа жұмыс істейтін жасушаны қояды немесе ол бос орынды жалғаушы тінмен толтырады. Жөндеу процесінің басты мақсаты - зақымдалған жасушалардың салдарынан пайда болған олқылықты жою және қайтадан құрылымды қалпына келтіру. Қателі жасушаларды қалпына келтіруге тырысады, бірақ бұл әрқашан мүмкін емес.
Қайта жаңғыру
Паренхима жасушаларының немесе ағзаның функционалдық жасушаларының регенерациясы. Дене ағзасы жарақат алған жасушаларды алмастыру үшін көбірек жасушалар шығарып, ағзаның немесе тіннің толықтай жұмыс істеуін қамтамасыз етеді.
Ауыстыру
Жасушаны қайта жаңғырту мүмкін болмаған жағдайда, дене оны тін немесе мүше қызметін сақтау үшін дәнекер тіндерімен алмастырады. Стромальды жасушалар - кез келген ағзадағы паренхимальды жасушаларды қолдап тұратын жасушалар. Фибробластар, иммундық жасушалар, перициттер және қабыну жасушалары - бұл стромальды жасушалардың ең көп таралған түрлері.
ДНК зақымдануы
ДНҚ зақымдануы (немесе кейбір вирустардың геномдары жағдайында РНК зақымдануы) өмір үшін негізгі проблема болып көрінеді. Хайнс атап өткендей, ДНК-ның кіші бірліктері кванттық механикалық тұрақтылықтың ерекше түріне ие емес, сондықтан ДНК кез келген осындай молекулаға ыстық сулы ортада болуы мүмкін барлық "химиялық қорқынышты" жеңеді. Бұл химиялық қорқынышты заттар ДНК-ның зақымдануы, оның ішінде ДНК негіздерінің әртүрлі түрлерін өзгерту, бір және екі жіптің үзілуі және жіп аралық тіркестері (ДНҚ зақымдануы (табиғи түрде пайда болады) қараңыз). ДНҚ зақымдануы мутациядан ерекшеленеді, бірақ екеуі де ДНҚ-дағы қателер. ДНҚ зақымдануы - бұл химиялық және құрылымдық аномалиялар, ал мутациялар әдетте жаңа құрылымда қалыпты төрт негізді қамтиды. Мутацияларды қайталап, ДНК-ның қайталануы кезінде мұра етіп алуға болады. Ал ДНК-ның зақымдануы - бұл өзгертілген құрылымдар, олар өздері қайталана алмайды. ДНҚ-ның зақымдануын бірнеше түрлі жөндеу процестері жоя алады (ДНҚ-ның жөндеу кестесін қараңыз). Алайда, оңалмай қалған ДНК зақымдануының зиянды салдары болуы мүмкін. ДНҚ зақымдануы репликацияны немесе геннің транскрипциясын тоқтатуы мүмкін. Бұл кедергілер жасушалардың өліміне әкелуі мүмкін. Көп жасушалы организмдерде жасушаның өлімі ДНК зақымдануына жауап ретінде бағдарламаланған процесспен, апоптоз арқылы болуы мүмкін. ДНК полимераза зақымдалған жерді қамтитын шаблонды репликациялағанда, зақымдалған жерді дұрыс емес айналып өтуі мүмкін, нәтижесінде мутацияға әкелетін дұрыс емес негізді енгізе алады. Эксперименттік тұрғыдан алғанда, ДНК сәйкессіздіктерін жөндеуде немесе гомологты рекомбинациялық жөндеуде (ГРР) ақаулы жасушаларда мутациялар жиілігі айтарлықтай артады. Прокариоттарда да, эукариоттарда да ДНК геномдары жасушааралық ортада табиғи түрде өндірілетін реактивті химиялық заттардың және сыртқы көздерден келетін агенттердің шабуылына бейім. Прокариоттар мен эукариоттардағы ДНҚ зақымдануының маңызды ішкі көзі - қалыпты аэробты метаболизмнің қосалқы өнімдері ретінде қалыптасқан реактивті оттегі түрлері (РОС). Эукариоттар үшін тотықтырғыш реакциялар ДНК зақымдануының негізгі көзі болып табылады (Қараңыз: ДНК зақымдануы (табиғи түрде пайда болады) және Sedelnikova және басқалар). Адамда күн сайын бір жасушада шамамен 10 000 тотықтырғыш ДНК зақымдануы болады. Адамға қарағанда метаболизм жылдамдығы жоғары тышқанда күн сайын бір жасушада 100 000-ға жуық тотықтырғыш ДНК зақымдануы байқалады. Аэробикалық өсіп келе жатқан бактерияларда ROS ДНК зақымдануының негізгі көзі болып көрінеді, бұл байқаудан байқалады, себебі 89% өздігінен пайда болатын базалық алмастыру мутациялары ROS-тің әсерінен пайда болған бір жіпті зақымданудан кейін осы зақымданудан кейінгі қатеге бейім репликациядан туындайды. Окистенуші ДНҚ зақымдануы әдетте зақымдалған жердегі ДНҚ-ның тек бір ғана желісін қамтиды, бірақ зақымданудың шамамен 12% -ы екі желісін де қамтиды. Екі жақты жіптің зақымдануына қос жақты жіптің үзілуі (DSB) және жіп аралық қиылысулар жатады. Адамда әрбір жасушаның әр буынында пайда болатын эндогенді ДНК-ның бір жасушадағы орташа саны шамамен 50-ге тең. ДСБ-ның қалыптасу деңгейі көбінесе белсенді метаболизм кезінде пайда болатын РОЗ-дан болатын зақымданудың табиғи деңгейін көрсетеді.
ДНҚ зақымдануын қалпына келтіру
ДНҚ-ның әртүрлі зақымдануларын қалпына келтіру үшін бес негізгі жол қолданылады. Бұл бес жол - нуклеотидтерді экзизициялық жөндеу, базаларды экзизициялық жөндеу, сәйкессіздіктерді жөндеу, гомолог емес аяқтарды біріктіру және гомологтық рекомбинациялық жөндеу (ГРТ) (ДНҚ жөндеу кестесін қараңыз) және сілтеме).