При выполнении учебного задания №1 используют таблицы, слайды, гистологические препараты: инфаркт почки, гемолитическая анемия, злокачественная анемия, хр. лимфолейкоз, хр. миелолейкоз и другие.
В выводах указываются основные признаки, по которым различают виды повреждений клетки.
При выполнении учебных заданий № 2, №3 и №5 студенты (по 2 человека) анализируют и записывают схемы:
1. Роль кальция в механизмах повреждения клетки
2. Последовательность нарушений в клетке при гипоксии.
3. Стадии реакции клетки на повышенную нагрузку (по Ф.З.Меерсону).
4. Основные морфологические и биохимические, характеристики трех типов клеточной смерти.
При выполнении учебного задания №4 сформировать подгруппу для проведения эксперимента (или просмотр учебного фильма). В опыт взять лягушку, наркотизировать и обездвижить разрушением спинного мозга без декапитации. Фиксировать их на дощечке с помощью булавок животом кверху, обнажить область сердца, снять перикард, записать исходную электрокардиограмму.
Лягушке положить на переднюю поверхность желудочка сердца небольшой ватный тампон, смоченный 0,5% раствором строфантина, содержащим строфантин Y (оубаин), который блокирует К+/Nа+ - зависимую АТФ-азу. В течение 1—2 минут с интервалом в 20—30 секунд регистрировать электрокардиограмму, отметить возникающие изменения.
По окончанию работы студенты отвечают на вопросы к выводу (смотри методические указания для студентов).
Обсуждение результатов, проверка выводов и протоколов
1. Обнаружены проявления сердечных аритмий
2. Строфантин блокирует Na+, K+-АТФ-азу локализованную на сарколемме кардиомиоцитов. Снижает уровень K+ и увеличивает канцентрацию Na+ в саркоплазме. Усиливает Na+/Ca2+ обмен. Увеличивается поступление Ca2+ в клетках миокарда. Приводит к усилению насосной функции сердца. Возникает Ca2+-перегрузка кардиомиоцитов. ↓К+ вызывает замедление процессов реполяризации и тем самым способствует возникновению ранних деполяризаций и аритмий по механизму тригерного автоматизма.
Определение конечного уровня знаний – II уровень
(решение ситуационных задач).
Задача№1
Примером гипоксии экзогенного происхождения является горная болезнь, которая может, наблюдаться у альпинистов и людей, совершающих восхождения в горы. Дефицит кислорода ведет к уменьшению образования АТФ, который приводит к повреждению клетки.
Вопросы:
1. Почему дефицит кислорода ведет к уменьшению образования АТФ?
2. Почему дефицит АТФ вызывает повреждение клетки?
Задача №2
У поступивших в клинику двух монозиготных близнецов грудного возраста обнаружены: увеличение печени (гепатомегалия), сниженный уровень сахара крови натощак (гипогликемия); содержание сахара в крови в ответ на введение адреналина повышается незначительно; в печёночных клетках резко снижена активность фосфорилазы и повышено содержание гликогена.
Цель задания: показать значение выраженного и стойкого дефицита одного из клеточных ферментов в развитии функциональных и морфологических расстройств на уровне органа и организма в целом.
Вопросы:
1. Какой патологический процесс развился у близнецов? Обоснуйте свои ответ.
2. Каковы возможные причины этого патологического процесса?
3. Каковы механизмы формирования патологического состояния
печёночных клеток?
4. Каков механизм возникновения гепатомегалии, гипогликемии и слабого гипергликемического эффекта на введение адреналина?
Задача №3
Для экспериментального моделирования гемолитической анемии животному вводят фенилгидразин, который стимулирует свободнорадикальные реакции и при контакте с эритроцитами вызывает дезорганизацию фосфолипидного слоя мембран и нарушение водно-электролитного баланса клетке.
Цель задания: охарактеризовать механизмы повреждающего действия активированных реакций перекисного свободнорадикального окисления липидов (ПСОЛ) внутри клетки и проанализировать специфические и неспецифические компоненты повреждения клетки.
Вопросы:
1. Попытайтесь продолжить характеристику механизмов повреждения мембран эритроцитов, исходя из того, что фенилгидразин стимулирует свободнорадикальные реакции.
2. Имеется ли здесь какое-либо специфическое проявление повреждения эритроцитов?
3. Назовите возможные в данном случае неспецифические проявление повреждения эритроцитов.
Задача №4
В токсикологической лаборатории в опытах in vitro на суспензионной монокультуре нормальных эпителиальных клеток исследовали возможные механизмы цитолиза, вызываемого токсическим веществом, входящим в состав отходов одного из химических производств. Данное вещество в токсической дозе вводилось в клеточную суспензию, однако прямого, непосредственного цитолитического эффекта не вызвало. Последний, развился лишь спустя несколько часов.
Цель задания: охарактеризовать возможные механизмы острого токсического повреждения клетки, в том числе - по типу аутолиза.
Вопросы:
1. Какие вообще известны патогенетические механизмы, которые
обусловливают развитие острого токсического повреждения клетки?
2. Выскажите предположение, почему цитолитический эффект в описанном эксперименте, оказался отсроченным.
Эталоны ответов на вопросы ситуационных типовых задач.
Задача №1
1. Отсутствует акцептор электронов и протонов.
2. Невозможны основные биологические процессы в клетке: синтез и распад веществ, поддержание потенциала покоя, всасывании, сокращении и расслабление, поддержании вводно-электролитного обмена
Задача №2
1. Повреждение печеночных клеток проявляется в форме их углеводной дистрофии - так называемого гликогеноза (патологического накопления гликогена).
2. Причиной данного клеточного повреждения является мутагенный механизм, т.е. повреждение генетического аппарата, которое привело к ферментопатии - дефициту фосфорилазы.
3. Дефицит фосфорилазы привёл к нарушению тех процессов, которые она должна обеспечивать в нормальных условиях. Поэтому у больных плохо протекает мобилизация гликогена печени. Это приводит к накоплению гликогена в печени, с одной стороны, и к гипогликемии, с другой.
4. Развитие гепатомегалии связано с накоплением значительной массы гликогена в печени. Дефицит фосфорилазы объясняет также не достаточный гипергликемический эффект адреналина (в нормальных условиях этот эффект обусловлен повышением активности фосфорилазы под влиянием адреналина).
Задача №3
1. Фенилгидразин стимулирует образование активных форм кислорода (супероксидный радикал и его производные) и липидных свободных радикалов, которые вызывают разрушение бимолекулярного фосфолипидного слоя мембран с образованием в них пор и ингибированием Nа+/К+ - АТФ-азы. Это, в свою очередь, ведёт к вхождению ионов Nа+ в эритроцит, а затем и воды Эритроцит гипергидратируется и гемолизируется.
2. Гемолиз.
3. Нарушение состояния отдельных ионов в гиалоплазме; изменение трансмембранного соотношения ионов; изменение мембранного потенциала; дефицит АТФ; выход макромолекул из гиалоплазмы эритроцитов в плазму крови.
Задача №4
1. В качестве патогенетических механизмов различных форм острого токсического повреждения клетки могут выступать;
а) непосредственное, прямое структурное повреждение токсическим веществом цитоплазматической мембраны;
б) структурное повреждение внутренних мембран и органелл клетки;
в) расстройство внутриклеточных процессов энергетического обеспечения;
г) нарушение активности ферментных систем клетки;
д) водно-электролитные сдвиги в цитоплазме,
е) интенсификация свободнорадикальных перекисных реакций в клетке;
ж) нарушение процессов внутриклеточной регуляции (на уровне цАМФ, цГМФ).
2. Можно высказать несколько предположений:
а) происходила постепенная абсорбция и. следовательно, накопление токсического вещества на цитоплазматической мембране до его концентрации, способной вызвать разрушение мембраны;
б) токсическое вещество проходило через внешнюю клеточную мембрану, не повреждая её, а попав в цитоплазматическое пространство, вызвало структурные, метаболические или регуляторные нарушения перечисленные выше (см. п. 1 - б, в, г, д, е, ж), что через какой-то интервал времени приводило к аутолизу клетки.