Старение и биологические возможности организма - Фрольнис В.В.
Скачать (прямая ссылка):
Мембранный потенциал у разных клеток неодинаков. Так, мембранный потенциал волокон скелетных мышц, волокон предсердий равен 70—90 мв, гладких мышц — 40—50, клеток печени — 40—51, эпителия и железистых клеток — 30—55; нервных клеток разных структур центральной нервной системы — 60—90 мв. Величина мембранного потенциала очень важна для деятельности клетки. Это своеобразный сигнальный аппарат клетки, от которого зависит ее возбудимость, ответ на раздражение. Падение величины мембранного потенциала называется деполяризацией, рост — гиперполяризацией.
Оказалось, что величина мембранного потенциала при старении существенно пе изменяется (рис. 15). Только у очень старых животных (крыс в возрасте 34—38 месяцев) он падает до величины 60,8 ±1,7 мв. В старости не наступает существенных изменений величины МП клеток печени, нейронов спинного мозга, коры головного мозга. Во всех этих случаях следует говорить о неизменности средней величины мембранного потенциала клеток. Вместе с тем у старых животных относительно чаще встречаются клетки с более низкой величиной мембранного потенциала.
Морфологический контроль свидетельствует, что это обычно клетки с выраженными структурными нарушениями, наиболее подверженные влиянию старения.
127
А Na,CL 30 а Б
1 го \ \ 1 " / / / и 1
:/ - }КЛ 1 N
1 п. 1 1 1 ™ 1,„ г - 1 — "Г г ~* / 111111
/ 3 12 24 Месяцы
/ 15 2 3 Й 24 32 38 1 15
Месяцы / Дни
Возраст
Рис. 15. Возрастные особенности изменения величины мембранного потенциала (А) и концентрации ионов (Б) в мышечных волокнах
1 содержание ионов К, 2 — 3 — С1
А
!мсек
Рис. 16. Потенциал действия мышечной клетки старой крысы (А) и взрослой {Б)
Рис. 14. Влияние ингибитора генетического аппарата (оливомици-на) на развитие изменении в икроножной мышце на двадцатый день после денервации. Гематоксилин — эозин; увеличение 10X20
а — последствия денервации: истончение мышечных волокон; поврежденные участки мышцы замещены соединительной тканью; кровоизлияние, участки лимфоидно-гистоцитарной инфильтрации
б — результат ежедневного введения оливомицина. Малоизмененные мышечные волокна, пролиферация ядер поперечно-полосчатых мышечных волокон и соединительной ткани
Мембранный потенциал клетки — сложно регулируемая величина. Уровень заряда клеточной мембраны зависит от ее проницаемости, содержания внутри и вне клетки различных ионов, особенно подвижных ионов калия, натрия, хлора. Ионная асимметрия — неравномерное распределение ионов внутри и вне клетки — присуща всем живым образованиям и является одним из обязательней-шпх условий жизни. Выравнивание ионных концентраций между клеткой и средой происходит при ее гибели и ведет к потере основных физиологических свойств. Ионные механизмы участвуют в важнейших физиологических и биохимических реакциях клетки: возбуждении и торможении, регуляции биосинтеза белка, энергетики клетки и т. д.
Внутриклеточное содержание калия в мышечных волокнах, в сердце, печени, почках к старости падает; содержание натрия и хлора внутри клетки — растет (рис. 15 Б). Таким образом, один и тот же уровень мембранного потенциала клеток в разные возрастные периоды поддерживается за счет неодинаковых соотношений, перераспределения содержания ионов внутри и вне клетки.
Величина мембранного потенциала важна не сама по себе, а в связи с тем, как она изменяет возбудимость клетки, ее способность отвечать на раздражения. Довольно объективно характеризует состояние клетки порог возбудимости. Он определяется по минимальной величине раздражения, чаще всего электрического тока, требуемого, чтобы вызвать ответ клетки.
В лаборатории автора показано, что для возникновения ответной реакции клетки старых животных пришлось раздражать большими стимулами тока. У взрослых животных порог возбудимости одиночных мышечных волокон был равен 6,3±0,14-10-8а, у старых 8,9±0,14-10-8а (Мартыненко, 1972). В старости нарастает длительность рефрактерной фазы, периода невозбудимости.
Возбудимость различных клеток в старости изменяется неодинаково. Так, возбудимость мотонейронов спинного мозга в старости растет. Очевидно, существенное значение имеет изменение межклеточных взаимоотношений.
Итак, возбудимость клеток, их способность реагировать на электрические раздражения в старости изменяется. Мембранный потенциал клеток взрослых и старых живот-
5 В. В. Фрольиис
129
ных одинаков, а возбудимость различна. Следовательно, возрастные сдвиги в возбудимости определяются не столько мембранным потенциалом, сколько соотношением различных ионов внутри и вне клетки, состоянием проницаемости, метаболизмом клетки.
Каков же механизм сдвига соотношений ионов в клетках в старости, определяющий изменения их свойств? Известно, что распределение веществ между клеткой и средой зависит от проницаемости клеточной мембраны, от ряда активных процессов. Поддержание ионной асимметрии — активный процесс, требующий определенных энергетических трат. Если любым образом подавить энергетические процессы внутри клетки, то ионная асимметрия исчезает, мембранный потенциал клетки падает. Калий-натриевый насос — так был назван активный механизм, выкачивающий из клетки ионы натрия и насасывающий ионы калия.
