Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
При изучении влияния минимальных летальных доз (154,8 мКл/кг) рентгеновского излучения на активность некоторых ферментов углеводного обмена клеток костного мозга крыс выявлено, что после облучения в популяциях миелокариоцитов активность лактат-, малат- и глюкозо-б-фосфатдегидрогеназ значительно угнетается в течение 72 ч после облучения и достигает минимального значения на 3-и сутки эксперимента. На 10-е сутки наблюдается увеличение значений скорости реакций, катализируемых . малат- и лактатдегидрогеназой, при снижении активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы. Следовательно, в ранние сроки после воздействия ионизирующей радиации на организм животных происходит усиление интенсивности анаэробных процессов и ослабление дыхания и пентозофосфатного пути.
Облучение животных ионизирующей радиацией вызывает не только изменения активности многих ферментов, регулирующих процессы клеточного метаболизма, но и относительного содержания изоферментов. Так, в ряде работ показано, что у-облучение влияет на активность изоферментов лактатдегидрогеназы, кислой фосфатазы, неспецифической эстеразы. Причем при более низких дозах облучения величина изменений в относительном содержании изоформ может быть больше, чем при высоких. При анализе относительного содержания фракций изоферментов вышеуказанных белков в различные сроки после у-облучения в дозе
1 Гр установлено, что воздействие радиации вызывает существенные изменения в относительном содержании изоформ изученных ферментов, которые имеют, по-видимому, фазовый характер. Считают, что эти результаты связаны с интенсивной перестройкой генетического аппарата клетки в период до 7 суток после облучения. Новому структурно-функциональному состоянию генетического аппарата соответствует иной уровень процессов метаболизма, происходит запуск адаптивных систем, нивелирующих нарушения, возникающие в результате воздействия ионизирующего излучения на организм.
А. И. Дворецким (1986) предложена гипотеза вероятной последовательности процессов нарушения энергетических и регуляторно-транспортных функций мембран в условиях воздействия ионизирующей радиации.
Инициирующим процессом при действии лучевого фактора является активация пероксидного окисления липидов в клетке, происходящая на фоне резкого усиления эндогенного фосфоли-пазного гидролиза. В результате накопления продуктов ПОЛ происходит изменение баланса между эндогенными радиопротекторами и радиосенсибилизаторами в пользу последних.
Окисление мембранных липидов и повышенный эндогенный фосфолипазный гидролиз приводят к нарушению проницаемости биомембран для катионов. Это вызывает уменьшение уровня калия, увеличение содержания натрия и возрастание концентрации кальция в цитозоле, поэтому происходит насос-зависимое увеличение объема клетки, нарушение структурно-функционального состояния Na+, К+-АТФазы за счет конформационных изменений молекул фермента на фоне липид-белковых перестроек в мембране. В ответ на изменение ионного гомеостаза возможно компенсаторное увеличение количества молекул Na+, К+~АТФазы за счет “резервных”. Однако вследствие деэнергизации клетки, индуцированной нарушением окислительного фосфорилирова-ния и дефицита АТР, функционирование Na+, К+-АТФазы оказывается затрудненным. Изменяется и активность Са2+-АТФазы. Все это, наряду с нарушением пассивной проницаемости, вызывает резкое увеличение уровня внутриклеточного кальция. В результате выявляются необратимые последствия, связанные с модификацией мембранного скелета и изменением формы клетки. Существенным моментом в патофизиологии клеточной гибели является вторичная активация фосфолипаз кальцием. Это приводит к фосфолипазному истощению мембран клеток и внутриклеточных органелл и возрастанию их проницаемости. Нарушения в функционировании всех клеточных систем способны индуцировать необратимые изменения в процессе жизнедеятельности клеток.
Необходимо отметить, что компоненты биологических мембран играют ключевую роль в развитии свободнорадикальиых реакций в клетках и тканях, индуцируемых воздействием ионизирующего излучения, и патогенезе лучевого поражения живых организмов. Процессы нарушения липидного состава, текучести
липидных компонентов, подвижности липидных и белковых молекул, липид-белковых взаимодействий, изменения активности мембраносвязанных ферментов, собственных систем антирадикал ьной защиты представляют собой комплексный и взаимосвязанный механизм, индуцирующий пострадиационные структурно-функциональные перестройки биомембран и обеспечивающий переход клеток и организма на новый метаболический уровень функционирования.
4.2. УФ-ИНДУЦИРОВАННЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ
СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ МЕМБРАНОСВЯЗАННЫХ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ
И NA+, К+-АТФАЗЫ В ПРИСУТСТВИИ НЕКОТОРЫХ ХИМИЧЕСКИХ МОДИФИКАТОРОВ
4.2.1. Функциональная активность мембраносвязанной ацетилхолинэстеразы после УФ-облучения в присутствии бензилового спирта и конканавалина А
Значительный вклад в решение проблемы, касающейся изучения структурного состояния, локализации, особенностей функционирования отдельных компонентов в составе надмолекулярного комплекса, характера их взаимодействия с ближайшим молекулярным окружением, могут внести методические подходы, связанные с модификацией тех или иных структурных элементов мембран. В качестве модифицирующих агентов, применяемых как для исследования свойств интактных мембран, так и для регуляции метаболических процессов, осуществляющихся с их участием, активно используются разнообразные естественные и синтетические соединения, ферменты, физические факторы — УФ-излучение и температура.
