세포손상과 적응1

(1) 세포손상

  세포는 자극을 받을 시에 한정된 범위 내의 구조적 또는 기능적 변동을 보이지만 곧 안정 성태로 돌아오는 항상성을 가지고 있습니다. 하지만 생리적인 자극의 범위를 벗어나 병적인 자극이 가해지면 세포는 형태적·기능적으로 정상범위를 벗어난 변화를 보이게 됩니다. 이러한 세포반응은 크게 세포적응(cellular adaptation)과 세포손상(cell injury)이 있습니다.

미약한 자극으로 정상 세포로 회복이 가능한 경우 가역손상(reversible injury)라고 하고, 심한 자극으로 인해 정상 세포로 회복이 불가능한 경우를 비가역손상(irreversible injury)라고 합니다. 비가역손상은 결국 세포사(cell death)입니다.

 

   예를 들어, 심장에 혈류가 10~15분 정도 차단된 다음 혈류 공급이 재개되면 심근세포는 어느 정도 손상을 받기는 하지만 곧 정상으로 회복되어 집니다. 하지만 혈류 차단이 1시간 또는 그 이상 계속되면 심근세포는 정상으로 회복할 수 없을 정도로 손상됩니다.

 

(2) 세포손상의 원인

   ① 결핍손상

        죽상동맥경화증, 혈전에 의한 혈액공급 감소, 허혈, 심폐기능부전, 빈혈, 그리고 일산화탄소 중독 등이

       저산소증(hypoxia)을 야기시킵니다.

 

   ② 물리적 요인

       - 기계적 외상, 극한적 온도, 급격한 기압 변동, 방사선 노출 및 전기 쇼크 등

 

   ③ 독성손상

       - 세포에 손상을 일으킬 수 있는 화학물질

 

   ④ 감염성 손상

       - 바이러스, 세균, 진균, 기생충 등

 

   ⑤ 기타 요인

       - 염증반응, 유전자 손상, 영양불균형, 노화 등

 

(3) 세포손상의 기전

   ① 허혈 및 저산소손상

  저산소증에서 가장 먼저 손상을 입는 세포소기관은 미토콘드리아입니다. 미토콘드리아에서는 산화적 인산화 과정(ATP 생성 과정)이 일어나는 곳인데 이곳이 손상을 입으면 ATP 생산이 감소되거나 중단됩니다. ATP가 감소하면 ‘나트륨 펌프’에 의한 나트륨과 칼륨의 이동에 장애가 생겨 원래 세포 안에 많이 분포하던 칼륨이 세포 밖으로 확산되어 나가고, 나트륨과 염소 이온이 세포 내에 물과 함께 저류되어 급성세포종창이 발생합니다. 또한 ATP를 이용한 호기호흡을 하지 못하고 혐기호흡으로 전환하게 되는데 혐기호흡을 하여 만들어지는 젖산이 세포 내에 축적되어 삼투압을 더욱 증가시킵니다. (종창이 더 심해진다) 젖산은 pH를 낮추는 역할도 합니다.

   리보솜은 과립세포질세망(RER)에서 탈과립 되어져서 단백질합성에 장애가 일어나게 됩니다. 이렇게 저산소증이 지속되면 미토콘드리아의 기능이 감소하고 세포 전체가 심하게 종창됩니다. 그러나 이러한 모든 변화는 가역성이며, 산소 공급이 재개되면 다시 정상형태로 돌아갈 수 있습니다.

 

   여기서 더 나아가 이러한 상태가 지속된다면 비가역손상을 받을 수 있습니다. 세포 내로 대량의 칼슘이 유입되는데 용해소체의 막 손상으로 그 안에 있던 효소들이 세포질 내로 흘러오면서 칼슘과 만나게 됩니다. 칼슘은 촉매제 역할을 하여 효소들을 활성화시키고 세포소기관들의 여러 성분들이 소화됩니다.

(포스포리파아제 – 인지질분해효소 / 프로테아제 – 단백질분해효소 / 엔도뉴킬레아제 – 핵손상 / 에이티피아제 – ATP 감소)

 

② 자유 라디칼에 의한 세포손상

   - 자유 라디칼 : 원자나 분자의 최외각 전자 궤도에 쌍이 아닌 전자가 한 개 이상 있을 떄

   - 자유 라디칼은 항상 짝을 이루지 못한 전자를 다른 물질에 주어 버리거나 뺴앗아 와서 안정 상태를 이루려고 하기

     때문에 반응성이 매우 높다

   - 자유 라디칼은 자유 라디칼과 반응한 물질 그 자체가 다시 자유 라디칼로 변하여 주위로 계속해서 퍼져 나가는

     자가 촉매 반응을 일으킨다.

   - 자유 라디칼 형성 원인

   - 자유 라디칼에 의한 손상

   - 자유 라디칼을 제거하는 방법

     : 라디칼은 불안정하여 자연히 소실될 수 있다. 아래의 그림과 같은 과정을 거쳐서 우리 몸에서 제거가 되기도 하고

       괄호와 같은 항산화제를 통해 제거가 되기도 한다.

 

③ 화학적 손상

    (1) 화학물질이 세포 내 중요한 구성 성분이나 세포 소기관과 직접 결합하여 손상을 유발하는 경우

        ex) 수은중독, 항암제, 항생제 등

    (2) 화학물질 그 자체로는 독성이 없으나 세포 내,외에서 독성물질로 대사되어 비로소 표적세포에

        손상을 주는 물질

        - 대체로 간의 cytochrome P450에 의해 대사되면서 독성물질로 변형되어 진다.

        - 사염화탄소(CCl4), 아세타아미노펜(타이레놀)