Энергетика биологических мембран - Скулачев В.П.
ISBN 5-02-004027-4
Скачать (прямая ссылка):
427
т
Na+/H+-aHTHnopTep или способствующими возвращению назад в клетку ионов Н+, откачиваемых антипортером.
К сожалению, пока не найдено специфических ингибиторов1^ с высоким сродством к Na+/:*.'^ Н+-антипортеру. Амилорид, тор- ^ мозящий антипортер при концент-рации около 1-10“4 М, в гораздо | меньших количествах блокирует ^ Na’''-каналы [190].
Что касается второго из названных выше подходов, то здесь перспективным представляется использование К+/Н+—антипортера нигерицина, который, действуя в паре с Na+/K+—АТРазой, может изменить направление потока ионов через внешнюю клеточную мембрану:
Z? р -
Рис. 129. Синтез ДНК в клетках асцитной карциномы Эрлиха как функция внутриклеточного pH (по: Марголис и соавт. [86])
^авнутр '
К+ 4 внутр I
К
Na„
наруж Na+/K+—АТРаза наруж
К+
внутр’
"^наруж
нигерицин
К
наруж
^внутр-
(69)
(71)
Существенно, что нигерицин не только повышает внутриклеточную концентрацию ионов Н+, но и понижает таковую ионов К+. Как было показано Лопец-Ривас и соавт. [954], существует пороговая [КЧвнутр (90 мМ), ниже которой синтез ДНК прекращается.
То, что нигерицин действительно способен подкислять цитоплазму, было продемонстрировано, например, Ладзунским и соавт. [1555], исследовавшими мышечные клетки цыплят. Высокая [К+]нарУж снимала этот эффект.
Как показали опыты, поставленные в нашей лаборатории Л. Б. Марголисом и И. А. Розовский, нигерицин действительно прекращает синтез ДНК в клетках асцитного рака [86]. При pH, характерном для асцитной жидкости (6,9) 5* 10”6 М нигерицин снижал внутриклеточный pH с 6,6 до 6,3. Эта последняя величина была ниже порогового значения рНвнутр для синтеза ДНК (рис. 129) [отметим, что порог в асцитной клетке оказался гораздо ниже, чем в активированных фибробластах (6,6 в первом случае и 7,3 во втором — см. раздел 7.5)]. Окраска этил-родамином показала, что использованные концентрации нигерицина не влияют на AT митохондрий в асцитных клетках.
Еще одна возможность закислить цитоплазму — это активировать гликолиз. Не исключено, что именно снижением pH в опу-
428
8. Мембранная биоэнергетика: некоторые итоги и перспективы
холевых клетках объясняется благоприятное терапевтическое действие гипергликемии при некоторых злокачественных заболеваниях. Можно надеяться, что как нигерицин, так и гипергликемия будут действовать на пролиферацию прежде всего опухолевых клеток, а не нормальных, где ниже скорость гликолиза. В упомянутых выше опытах на асцитных клетках добавление глюкозы и анаэробиоз снижали действующую концентрацию нигерицина до 5-1(Г7 М.
S.2-1.3. Рак: противоопухолевое действие проникающих катионов
По данным Чена и соавт. [247, 248, 900, 1494], метилродамин (родамин 123), проникающий через мембраны в катионной форме [1359], тормозит рост клеток карциномы (см., однако, [1256]). Как отмечалось в разделе 6.2.4.4, метилродамин движется в цитоплазму и далее в матрикс митохондрий под действием Д^, образуемой соответственно Na+/'K+—АТРазой и ДйН-генера-торами дыхательной цепи. Накопление больших количеств ме-тилродамина внутри митохондрий вызывает торможение дыхания [901]. Такой эффект может стимулировать гликолиз (снимается пастеровский эффект), а следовательно, и способствовать закис-лению цитоплазмы. Последнее должно подавлять синтез ДНК, как это было показано в предыдущем разделе.
Опыты, проведенные в нашей лаборатории Ю. Н. Антоненко, продемонстрировали, что не только производные родамина, но и еще некоторые противоопухолевые препараты являются проникающими катионами. По данным В. А. Драчева и Д. Б. Зо-рова [55], освещение деэнергизует митохондрии в клетке, прокрашенной этилродамином. Сообщалось также, что некоторые опухоли специфически накапливают гемин. В этих случаях световая терапия оказывается эффективной [238, 482].
Рассматривая подобные данные, необходимо учесть, что проницаемость фосфолипидных мембран для гидрофобных катионов значительно ниже, чем для анионов той же гидрофобности [82]. Движение катионов через мембрану особенно затруднено, если оно происходит против сил электрического поля. Эго означает, что катион, скажем, родамин, будет быстро аккумулироваться во внешнем клеточном слое ткани, но вряд ли достигнет следующих слоев. Чтобы сделать это, родамину пришлось бы выйти из клетки первого слоя, двигаясь против поля («минус» внутри клетки). Движение катиона в глубь ткани по межклетникам сильно затруднено из-за плотной упаковки клеток.
Ситуация меняется в опухоли, где упаковка клеток не столь плотная и регулярная, как в норме. Здесь катион может достичь внутренних клеточных слоев, диффундируя по межклетникам. Вот почему можно, как нам кажется, надеяться, что про-
8.2. На пути к прикладной биоэнергетике
42!)
никающие катионы-ингибиторы будут влиять преимущественно на опухолевые, а не на нормальные ткани.
Отмечено, что катионные антибиотики тетрациклины, которые специфически блокируют синтез белка в митохондриях, сильно тормозят рост опухолей, вызванных канцерогенами, а также развитие трансплантабельной гипернефромы [885]. Эти и другие наблюдения указывают, что митохондрии могут быть мишенью при химиотерапии рака.
