Эс нь амьд бие махбодийн бүтэц үйл ажиллгааны нэгж юм. Хүний биеийн эсүүд гадны аливаа цочруулд дасан зохицол хийх чадвар харьцангуй өндөр байдаг. Тухайлбал: биеийн хүчний ачаалал өгөхөд биеийн булчин гипертрофи болох, хүчилтөрөгчийн архаг дутагдалд ороход эсийн митохондрийн тоо олшрох гэх мэтээр дасан зохицох чадвар өндөрждөг. Эсийн дасан зохицох чадвараас давсан илүү хүчээр үйлчлэхэд эсийн цочмог болон архаг гэмтэл үүснэ. Эсийн гэмтлийг гэмтсэн зэргээр нь эргэх гэмтэл, үл эргэх гэмтэл гэж 2 шат болгон хуваан үздэг. Эсийн гэмтлийн зэрэг нь гэмтээгч хүчин зүйлийн төрөл, үйлчлэх хугацаа, үйлчлэлийн хүч зэргээс шууд хамаарна. Мөн эсийн төрөл, дасан зохицох чадвар, эсийн тухайн үеийн үйл ажиллагаа болон бүтцийн байдал /гүйцэт хөгжсөн эсэх, эсийн дотоод бүтцүүдийн бүрэн бүтэн байдал гэх зэрэг/ зэргээс гэмтлийн зэрэг ихээхэн шалтгаалдаг.
Эсийн гэмтлийн шалтгаан
Эсийн гэмтэлд хүргэдэг шалтгаан нэн түгээмэл байдаг бөгөөд хэд хэдэн хэсэг болгон авч үзэх боломжтой юм.
1. Хүчилтөрөгчийн дутагдал-гипокси /цусны, амьсгалын, эргэлтийн, эдийн гэх мэт/
2. Физикийн хүчин зүйлүүд /гэмтэл, түлэгдэл, хөлдөлт, туяа, цахилгаан гүйдэл, агаарын даралтын цочмог өөрчлөлт гэх мэт/
3. Химийн хүчин зүйлүүд /хүнд металлын давсууд, хорууд, агаар болон орчныг бохирдуулагчид, зарим эмийн хэтэрсэн тун гэх мэт/
4. Халдварууд /бактери, вирус, мөөгөнцөр,шимэгчид гэх мэт/
5. Дархлалын урвал /аутоиммуний өвчин, харь бодист хэт мэдрэгших/
6. Удамшлын эмгэгүүд /төрөл бүрийн ферментүүдийн дуталтай байдал, төрөлхийн цус задралын анеми гэх мэт/
7. Тэжээлийн бодисийн тэнцвэрийн алдагдал /витамины дутал,ус эрдсийн солилцоо, судас хатуурал гэх мэт/
Эс гэмтэх механизм
Эс гэмтэх молекулын механизм ихээхэн нарийн нийлмэл байдаг. Эсийн гэмтэл үүсгэдэг шалтгааны хүчин зүйлс нь өөр өөрийн гэсэн өвөрмөц механизмаар гэмтэл үүсгэдэг. Эсийн гэмтлийн эмгэг жамд эсийн мембраны бүрэн бүтэн байдал, митохондрийн энерги үүсэлт, эс дэх уураг нийлэгжилт,эсийн генийн аппаратын хамгаалалтын бүрэн бүтэн байдал зэрэг хүчин зүйлүүд хүчтэй хөлөө үзүүлдэг. Эсийн гэмтлийг шалтгаан, механизмаар нь хэд хэдэн хэлбэрт хуваан үзэх боломжтой.
Хүчилтөрөгчийн дутагдлын улмаас эс гэмтэх механизм:
Хүний биеийн янз бүрийн эрхтэн тогтолцоо,эдийн эсүүд хүчилтөрөгчийн дутагдалыг тэсвэрлэх чадвараар харилцан адилгүй байдаг. Тухайлбал: тархины бор гадаргын эсүүд 3-5 минут, зүрхний булчингийн эс 30 минутаас 2 цаг,арьс болон булчингийн эсүүд нилээд хэдэн цагаар хүчилтөрөгчийн дутагдлыг тэсвэрлэж чаддаг байна. Зүрхний булчингийн цусан хангамжмйн гэнэтийн дутагдал 10-15минут үргэлжлэхэд зүрхний булчингийн эсүүд үйл ажиллагааны дутагдалд ордог. Энэ байдал 30 минутаас дээш хугацаагаар үргэлжлэхэд зүрхний булчингийн эсүүн эргэх гэмтэл үүсдэг бөгөөд цусан хангамж сайжирвал үйл ажиллагаа нь эргэж хэвийн байдалд орж чадна. Гэтэл энэ байдалд 30 минут түүнээс удаан байвал үл эргэх гэмтэл болж зүрхний шигдээс үүсдэг байна. Тархины бор гадаргын эсүүд хүчилтөрөгчийн дутагдалд орж 5 минут болоход тэдгээрт эргэшгүй гэмтэл үүсдэг байна.
Эсийн дотоод амьсгал митохондрид явагддаг.
Митохондрийд хүчилтөрөгчийн оролцоотой исэлдэн фосфоржих үйл ажиллагаа явагдаж энергийн эх сурвалж болох АТФ нийлэгжин эсийн дотоод үйл ажиллагаанд зарцуулдаг билээ. Эдийн эсийн хангамжийн дутагдлын улмаас эсэд гипокси үүсч эс гэмтэх ба митохондрийд исэлдэн фосфоржих үйл явц сулардаг. Иймээс эсэд АМФ болон АДФ-аас АТФ-ийн үүсэлт багасна. Эсэд АМФ –ийн хэнжээ ихэссэнээр эсийн энергийн хангамжийг сайжруулахад чиглэсэн дасан зохицолын урвалууд өрнөдөг. Эсийн фосфофруктокиназа,фосфорилаза ферментүүд идэвхижин хүчилтөрөгчгүй орчинд (анаэроб) нүүрс усны задрал (гликолиз) идэвхиждэг байна. Ингэснээр нөөцлөгдсөн гликогеноо эмх замбараагүй зарцуулж шавхдаг. Мөн креатинкиназа фермент идэвижиж креатинфосфатаас анаэроб орчинд АТФ үүсэлт ихэснэ. Анаэроб исэлдэлтүүд ихэссэнээр бодисын солилцоо эцсээ хүртэл явагдаж чадалгүй эсэд лактатууд болон органик бус фосфатууд зэрэг хүчиллэг бүтээгдэхүүнүүд дүүрдэг. Үүний улмаас эсийн дотоод орчны рн багасч хүчилшилт болно. РН багасахын хирээр эсийн бөөмийн хроматины утаслагуудын бөөгнөрөл үүснэ. Энергийн дутагдлаас эсийн ус, эрдэсийн солилцоо алдагдалд орж эс амархан хавагнаж хөөдөг. Хэвийн үед эсийн дотоод коллойд-осмос даралт болон калийн тионы хэмжээ эсийн гаднахаас бага байна. Энэ тэнцвэрийг эсийн мембран дээр байрлах натрийн болон калийн ионы шахуургууд гүйцэтгэдэг бөгөөд их хэмжээний энерги зарцуулагддаг. Тэгвэл АТФ-ийн дутал болсноор натрийн ионы шахуургын үйл ажиллагаа алдагдан эсэд натри дүүрч кали гадагш нэвчин гардаг. Эс дэх натрийн хэмжээ ихэссэнээр эсийн дотоод онкос даралт ихэсч усыг татаж эс хавагнана. Түүнчлэн эсэд органик биш фосфат,лактатууд хуримтлагдсанаар эсийн доторх осмос даралт нэмэгдсэнээр эс хөөж хавагнахад түлхэц болно. Эс хавагнасны улмаас эсийн дотоод бүтцүүд, ялангуяа барзгар эндоплазмын тор хөөж рибосомууд цитоплазмд тархаж гэмтэнэ. Рибосомууд гэмтсэнээр эс дэх уургийн нийлэгжил суларч нөхөх материалын дутагдал хомсдол бий болно. Нөгөөтэйгүүр эсийн хөөлтийн улмаас эсийн араг бүтцийг бүрдүүлдэг бичил сувганцар болон завсрын микрофиламент, актин, миозины утаслагууд тасарч эс хэлбэр дүрсээ алдан мембран дээр нь цэврүүнүүд үүснэ. Митохондрий хөөж вакуоль үүсгэн гэмтсэнээр энергийн дутагшил улам лавширдаг. Хэрэв энэ үед эсийн хүчилтөрөгчийн хангамж хэвийн болбол дээрхи өөрчлөлтүүд сэргэж эс бүтэц, үүрэг үйл ажиллагааны хувьд хэвийн байдалд орж чаддаг юм. Харин гипокси үргэлжилбэл эсийн эргэшгүй гэмтэл болно. Эсийн мембран дээр үүссэн цэврүүнүүд хагарч мембраны бүрэн бүтэн байдал алдагдана. Эсийн дотоод хүчилшилт ихэсч рн нь улам багасдаг.Энэ үед лизосомууд хөөж мембран нь гэмтсэнээр түүнд агуулагддаг ДНХ-аза, РНХ-аза, протеаза, фосфатаза, гликозидаза, катепсин зэрэг ферментүүд эс дотор чөлөөлөгдөн гарч идэвхижсэнээр эс өөрийгөө хайлуулан задлаж эхэлдэг. Үүнийг өөрийгөө залгих урвал /autohagy/ гэдэг. Энэ бүхний дүнд эс мөхөж сөнөдөг. Эс гэмтсэнээр түүнд агуулагддаг ферментүүд чөлөөлөгдөн цусны сийвэн дэх түвшин нь нэмэгдэнэ. Тухайлбал: кардиомиоцитийн гэмтлийн үед лактатдегидрогеназа /ЛДГ/, глутамин-оксалоацетат трансаминаза /ГОТ/ креатинкиназа зэрэг ферментийн идэвхи ихэсдэг юм.
Эсийн гэмтлийн чөлөөт радикалын механизм
Энэ бол эсийн гэмтлийн үндсэн механизмуудын нэг. Хэвийн үед эс нь исэлдүүлэгчид прооксидантууд/болон үл исэлдүүлэгчийн /антиоксидантууд/ тэнцвэрт харьцаанд оршдог. Хэвийн үед эсийн хөгшрөлтийн улмаас прооксидантууд давамгайлан чөлөөт радикалын исэлдэх урвалууд явагдаж хөгширсөн эсүүд эвдэрч шинэ залуу эсүүд төлжин эд шинэчлэгдэх үйл явц тасралтгүй явагдаж байдаг билээ. Эсийн антиоксидантын тогтолцоонд орох зүйлсийг ферментүүд, бусад үл исэлдүүлэгчид гэж 2 үндсэн хэсэгт хуваан үзэж болно. 1-р бүлэгт: супероксиддисмутаза (СОД),каталаза, глютатион-пероксидаза гэсэн 3 фермент багтана. Супероксиддисмутаза фермент нь зэс, магни зэрэг эрдэс агуулдаг бөгөөд хүчилтөрөгчийн супероксидийг идэвхи султай устөрөгчийн хэт исэл болгон исэлдэлтийн эерэг үйлдэл үзүүлнэ. Харин төмөр агуулсан каталаза болон селен агуулсан глютатион-пероксидаза ферментүүд нь устөрөгчийн хэт ислийг ус болгон идэвхигүйжүүлдэг. 2-р бүлэгт: витамин Е, цистейн, цусны сийвэнгийн церулоплазмин, трансферрин зэрэг уургууд хамрагдана. Эдгээрээс витамин Е нь хүчтэй антиоксидантийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Витамин Е липидийн чөлөөт радикал үүсч гинжин урвал өрнөх үйл явцыг саатуулах үйлдэл үзүүлнэ. Эсийн гэмтэл үүсгэх төрөл бүрийн шалтгааны хүчин зүйлийн үйлчлэлээр эсэд прооксидантууд давамгайлж, антиоксидантууд дарангуйлагдсанаар чөлөөт радикалын урвал өрнөн эсийн гэмтэл үүсдэг байна. Химийн бодисууд, туяа, хорын үйлчлэл болон эс хэт хөгширөх, үрэвсэл, хавдрын задрал зэргийн үед чөлөөт радикалын урвалууд явагдана. Шалтгаант хүчин зүйлсийн үйлчлэлээр эсийн митохондрийд ауто-исэлдэлт явагдахаас гадна цитохром р450 оксидаза, НАДФСН оксидаза, ксантиноксидаза зэрэг исэлдүүлэгч ферментүүд идэвхижин хүчилтөрөгчөөс хүчилтөрөгчийн супероксид (O2) үүснэ. Хүчилтөрөгчийн супероксид нь супероксиддисмутаза ферментийн үйлчлэлээр устөрөгчийн хэт исэл (Н2О2) болдог.
СОД
H2O2+OО2-+О2-+2Н
Үүссэн хүчилтөрөгчийн хэт исэл нь дараах урвалуудад орж гидрооксилын радикалууд (OH*) үүсгэдэг.
1. Н*+OH*Туяаны үйлчлэлээр Н2О2
2. Fenton-ы урвал: Төмөр болон зэсийн 2 валенттай ионуудтай харилцан үйлчлэлцэн гидроксилын радикал үүсгэдэг.
Fe-+-+O*+OHFe+-+H2O2
3. Haber Weiss-ын урва: Устөрөгчийн хэт исэл
нь хүчилтөрөгчтэй урвалд орж гидроксилын радикал үүсгэнэ.
ОН*+OH+O2Н2О2+О2
Хэт исэлдэх урвалуудын үр дүнд үүссэн
хүчтэй исэлдүүлэгчид болох ОН* болон О2- -ийн радикалууд эсийн мумбраны липитүүд,эсийн уургууд болон ДНХ-ийн репликацийг алдагдуулдаг. Эдгээрийн дотроос липитийн хэт исэлдэх механизм нилээд судлагдсан бөгөөд эсийн гэмтэлд чухал байр суурь эзэлнэ. Гидроксилийн радикал нь эсийн мембраны липидийг исэлдүүлэн липидийн чөлөөт радикал L* -ийг үүсгэнэ.
H2O+L*LH+OH*
Энэхүү липидийн өлөөт радикал нь хүчилтөрөгчийн молекултай урвалд орж липопероксид үүснэ.
LO2*L*+O2
Липопероксид нь эсийн мембраны зэргэлдээ хөрш липидийг исэлдүүпж цоо шинэ липидийн радикал үүсгэдэг.
LOOH+L*LO2*+LH
Ийм замаар гинжин урвал өрнөн эсийн мембраны липидийн 2 давхарга исэлдэн цоорч нүх сүв үүссэнээр эсийн дотоод орчин өөрчлөгдөн эс гэмтдэг байна.
Настай хүний эд, эрхтэний эсүүд орчны нөлөөнд тэсвэр муутай болж чөлөөт радикалын урвалд өртөмтгий болдог. Нас ахихын хирээр эсийн мямбраны липидийн хэт исэлт эрчимжиж эс гэмтэнэ. Үүнтэй холбоотойгоор хөгширлийн механизмыг тайлбарласан чөлөөт радикалын онол гарчээ. Энэ онол мембраны хэт исэлтээс хамгаалах антиоксидантын идэвхи нас ахихын хирээр багасдагтай хөгшрөлт холбоотой гэж үздэг.
Эсийн гэмтлийн бусад механизмууд
Химийн бодисууд болон вирусийн шалтгаант эсийн гэмтлийн механизмыг товчхон авч үзье. Зарим химийн бодисууд эс болон эсийн дотоод бүтцүүдтэй шууд холбогдон гэмтээдэг. Тухайлбал: Мөнгөнус эсийн мембраны уургийн сульфгидрилийн бүлэгтэй шууд холбогдон эсийн нэвчимтгий чанарыг ихэсгэн АТФ-аза хамааралт тээвэрлэлтийг алдагдуулдаг. Ингэснээр эсийн дотоод ус, эрдэсийн баланс алдагдан эс гэмтдэг. Мөн зарим антибиотик болон хавдарын эсрэг эмүүд шууд хортой үйлчлэл үзүүлж эсийг гэмтээдэг харин зарим химийн бодисууд нь бие махбодид ороод солилцооны хорт нэгдэл үүсгэх замаар эсвэл чөлөөт радикал үүсгэх зэрэг механизмуудаар эсийг гэмтээдэг байна. Вирусыг эсэд үйлчлэн гэмтээх байдлаар нь эсийг шууд гэмтээх болон бүтцийн гүн өөрчлөлт өнд хүргэн хавдар үүсгэх байдлаар гэмтээдэг вирус гэж 2 хуваан үзэж болно. Эс гэмтээгч вирусууд эсийг шууд гэмтээхээс гадна дархлалын урвал өрнүүлэн эсийг гэмтээж болно. Өөрөөр хэлбэл: шууд гэмтээх, дархлалын урвалаар гэмтээх гэсэн 2 механизм байна гэсэн үг юм. Полиомиелитийн вирус, аденовирус, томуугийн вирус зэрэг өндөр ялгаран хөгжсөн вирусууд ихэвчлэн эсийг шууд гэмтээдэг. Зарим вирусын уураг эсийн мембранд орж нэвчимтгий чанарыг нь ихэсгэн гэмтээж байхад зарим нь эсийн тулгуурын /цитоскелет/ сувганцар болон микрофиламентүүдийн зохион байгуулалтыг эвдэж гэмтээдэг. Харин зарим вирусууд эсэд нэвтэрч эс болон вирусын уураг холилдон эс гэмтдэг.