Два феномена всегда характеризуют необратимость,

1. невозможность выхода из митохондриальной дисфункции (нарушение окислительного фосфорилирования и генерации АТФ)

2. развитие глубоких нарушений функции мембраны. Потеря способности регуляции обмена, повышенная проницаемость для экстрацеллюлярных молекул. Видимые ультраструктурные изменения мембраны происходят на самых ранних стадиях необратимого повреждения.

 Причины повреждения мембраны.

1. Прогрессирующая потеря фосфолипидов мембраны - из-за повышения деградации фосфолипидов при активации эндогенных фосфолипаз; вследствие повышения концентрации кальция в цитозоле; вследствие снижения АТФ-зависимого синтеза фосфолипидов де ново.

2. Нарушение цитоскелета - повреждение цитоскелета может проявляться в отслойке мембраны от цитоскелета, что делает мембрану чувствительной к растяжениям и разрывам. Потенциальным механизмом деградации протеинов цитоскелета является активация внутриклеточных протеиназ, возможно, индуцированная повышенным уровнем цитозольного кальция.

3. Свободные радикалы кислорода - являются высокотоксичными, вызывающими повреждение мембран и других клеточных составляющих. В норме кислород восстанавливается до воды, но при некоторых реакциях с участием оксидаз (например, ксантиноксидазы) в митохондриях, лизосомах, пероксисомах и плазматических мембранах могут образовываться супероксидный анион радикал. Свободные радикалы имеют один неспаренный электрон на внешней орбитали, в таком состоянии они чрезвычайно активны и нестабильны, вступают в клетках в реакции с неорганическими и органическими веществами, особенно с ключевыми молекулами мембран и нуклеиновых кислот. Свободные радикалы инициируют аутокаталитические реакции, в которых молекулы, подвергшиеся их влиянию, сами превращаются в свободные радикалы, что приводит к удлинению цепи повреждения.

Радикалы могут образовываться в клетке при поглощении ею лучевой энергии (УФО, гамма-излучение) или в окислительно-восстановительных реакциях, сопровождающих нормальные физиологические процессы. Они могут образовываться при гипоксии, гипероксии в процессе метаболизма экзогенных химических веществ и др. Металлы переменной валентности, например, железо и медь могут являться донорами или акцепторами свободных электронов и тем самым катализировать образование свободных радикалов. Количество кислородных радикалов увеличивается при восстановлении (реперфузии) тока крови в ишемизированных тканях. Активные формы кислорода, в основном, продуцируются полиморфно-ядерными лейкоцитами, инфильтрирующими область ишемии при реперфузии. Свободные радикалы вмогут вызывать пероксидацию мембран клетки и органелл, повреждая ЭПР, митохондрии и другие микросомальные компоненты.

Существует несколько механизмов клеточной гибели: некроз, апоптоз (программируемая клеточная смерть), аутофагия (процесс при котором внутренние компоненты клетки подвергаются самоперевариванию лизосомальными энзимами)