К основным критериям причин повреждения клетки и адаптации относятся:

1. Гипоксия.

2. Химические вещества, медикаменты.

3. Физические агенты.

4. Микробиологические агенты.

5. Иммунологические реакции.

6. Генетические дефекты.

7. Дисбаланс питания.

8. Старение.

Гипоксия

Гипоксия чрезвычайно важная и частая причина клеточного повреждения и гибели, приводит к нарушению аэробного окисления.

1. Гипоксия развивается при снижении кровоснабжения (ишемии), при затруднении притока артериальной крови или венозного дренажа при заболеваниях сосудов или тромбозе; это наиболее частая причина гипоксии.

2. Неадекватная оксигенация крови при кардиореспираторной недостаточности.

3. Снижение мощности системы транспорта кислорода, например, при анемии или отравлении угарным газом, который образует устойчивый карбоксигемоглобин, что блокирует транспорт кислорода.

Химические вещества и медикаменты

Химические вещества и медикаменты. Фактически любой химический агент можно рассматривать с подобной позиции. Даже введение такого безобидного вещества как глюкоза, при определённой концентрации, может настолько нарушить осмотическую среду клетки, что приведёт к её повреждению и даже гибели. Многие из этих агентов вызывают изменения, действия на определённые витальные функции клетки, такие как проницаемость мембран, осмотический гемостаз, целостность энзимов и кофакторов.

Физические агенты

Травма, перегревание или переохлаждение, внезапное изменение атмосферного давления, лучистая энергия, электрическая энергия могут в широких пределах влиять на состояние клетки.

Микробиологические агенты

К этой категории относятся агенты от субмикроскопических вирусов до больших ленточных червей, включая риккетсии, бактерии, грибы и высшие формы паразитов.

иммунологические реакции

Иммунные реакции могут приводить к повреждению клеток. Анафилактическая реакция на чужеродный белок, реакции на собственные антигены при аутоиммунных заболеваниях. Комплемент-зависимый цитолиз при гемотрансфузии иногруппной крови.

Генетические дефекты

Повреждение на генетическом уровне может приводить к очень большим дефектам, таким как врождённые мальформации при синдроме Дауна или вызывать тонкие изменения белковой структуры типа продукции HbS при серповидно-клеточной анемии.

Дисбаланс питания

Белково-калорийная недостаточность, авитаминозы, чрезмерность питания. Диеты, богатые животными жирами, приводят к развитию атеросклероза и ожирения и снижают устойчивость к различным нарушениям.

Химическое повреждение

Химические вещества запускают повреждение клетки посредством двух механизмов:

1. Прямое цитотоксическое действие. Связываясь с определёнными критическими молекулярными компонентами или клеточными органеллами. Например, при отравлении хлоридом ртути – ртуть связывается с сульфгидрильными группами клеточной мембраны и других протеинов, что приводит к повышению проницаемости мембраны и угнетению АТФаза-зависимого транспорта.

2. Большинство других токсических веществ биологически неактивны и должны превратиться в активные метаболиты. Обычно это происходит в ЭПР гепатоцитов под действием Р-450 оксидаз. Хотя эти метаболиты могут оказывать свой повреждающий эффект через прямое связывание с мембранными протеинами и липидами, но более важным механизмом клеточного повреждения служит образование реактивных свободных радикалов и последующее ПОЛ. К такой категории веществ относится тетрахлорид углерода (CCl₄). Тетрахлорид, например, главным образом, в печени превращается в свободный радикал СCl₃. Быстрое нарушение структуры и функции ЭПР происходит в результате декомпозиции липидов.

Старение

Клеточное старение, представляет собой прогрессирующее с годами накопление изменений структуры и функции, которые могут приводить к гибели клетки или к снижению ее способности отвечать на повреждающее воздействие. Число клеточных функций с возрастом прогрессивно снижается. Окислительное фосфорилирование в старых митохондриях редуцируется. То же происходит и с ДНК- и РНК - зависимым синтезом структурных и ферментативных протеинов и клеточных рецепторов. Стареющие клетки хуже усваивают питательные вещества и хуже восстанавливаются при хромосомных повреждениях. Возрастные изменения при старении клетки включают нерегулярную и ненормальную дольчатость ядер, плеоморфические вакуолизированные митохондрии, уменьшенный ЭПР и разобщение аппарата Гольджи. Наряду с этим происходит накопление пигмента липофусцина, представляющего собой продукт перекисного окисления липидов. Процесс старения клетки является следствием постоянного, на протяжении всей жизни воздействия экзогенных неблагоприятных влияний, ведущих к прогрессивному снижению способности клетки к выживанию.

Теория соматических мутаций Старение является результатом взаимодействия различных эндогенных и экзогенных повреждающих агентов с генетическим материалом клетки и постепенного накопления случайных мутаций в геноме соматических клеток. 

Свободнорадикальная теория старения (Дэнхема Хармана). Видовая продолжительность жизни млекопитающих прямо коррелирует с мощностью антиокислительной защиты. Активные формы кислорода вызывают повреждение мембран, коллагена, ДНК, хроматина и структурных белков, участвуют в регуляции внутриклеточного уровня кальция и т.д.

Гипотеза запрограммированного старения предполагает предопределенную последовательность событий, ведущих к старению. Возможно, происходит репрессия и дерепрессия генетических программ, что объясняет гибель безъядерных чешуек кожи и запрограммированное старение, например, гибелъ тихоокеанского лосося после нереста.

Гипотеза предела клеточной репликации (теория Хейфлика)

Нормальная клетка в тканевой структуре подвергается примерно 50 делениям (лимит Хейфлика), после чего клетки прекращают делиться и становятся старыми.

Теломерная теория

В 1971 г. научный сотрудник Института биохимической физики РАН А.М. Оловников, используя данные о принципах синтеза ДНК в клетках, предложил гипотезу, по которой «предел Хейфлика» объясняется тем, что при каждом клеточном делении хромосомы немного укорачиваются. У хромосом имеются особые концевые участки – теломеры, которые после каждого удвоения хромосом становятся немного короче, и в какой-то момент укорачиваются настолько, что клетка уже не может делиться. Тогда она постепенно теряет жизнеспособность – именно в этом, согласно теломерной теории, и состоит старение клеток.