Структура и функции биологических мембран - Трошин А.С.
Скачать (прямая ссылка):
Принцип регуляции трансцеллюлярного транспорта
Одной из важнейших особенностей работы почки является ее способность к изменению в исключительно широком диапазоне интенсивности транспорта различных веществ — воды, электролитов, органических веществ. Эта способность является непременным условием выполнения почкой ее основного функционального назначения — поддержания постоянства основных физико-химических и химических показателей жидкостей внутренней среды. Очевидно, почка будет тем лучше справляться со своею главной гомеостатической функцией, чем быстрее она будет ликвидировать любые нарушения состава крови, а тем самым и других жидкостей внутренней среды. Сравнительные данные, касающиеся развития
322
МЕМБРАНЫ ВСАСЫВАЮЩИХ КЛЕТОК
почки в ряду позвоночных, показывают, что в процессе эволюции возрастает интенсивность трансцеллюлярного транспорта в клетках нефрона. Биологический смысл усиления работы фильтрационно-реабсорб-ционного аппарата в ряду позвоночных заключается в том, что он обеспечивает более быструю и точную регуляцию состава жидкостей внутренней среды.
Широкий диапазон изменения уровня транспорта каждого из профильтровавшихся необходимых для организма веществ требует наличия соответствующей системной регуляции и механизмов адекватной клеточной реакции. Принципиальные возможности регуляции трансцеллюлярного транспорта веществ в почечной клетке обсуждаются ниже. Действие гормонов и медиаторов, регулирующих транспорт ионов и воды в почечном канальце, по-видимому, основано как на изменении проницаемости апикальной клеточной мембраны, обращенной в просвет канальца, так и на воздействии на уровень работы ионных насосов. В некоторых случаях может происходить изменение только мембранной проницаемости или только активного транспорта. Известны два варианта биохимических механизмов, с помощью которых биологически активные вещества регулируют транспорт веществ через клетку нефрона. В одном случае гормон действует на клеточный химический рецептор, происходит активирование генома и усиливается синтез специфических белков, ответственных за реализацию гормонального эффекта; в другом случае изменение работы клетки происходит без непосредственного участия генома.
Сравнение особенностей клеточного действия альдостерона и вазо-прессина (антидиуратического гормона — АДГ) позволяет раскрыть сущность обоих вариантов регуляторных влияний. Альдостерон является одним из гормонов, активирующих транспорт натрия в клетках почечных канальцев, кожи и мочевого пузыря амфибий, клетках протоков слюнных желез. Из внеклеточной жидкости альдостерон проникает через базальную плазматическую мембрану в цитоплазму клетки и в ядро, где образуется комплекс альдостерона со стереоспецифичным для него хроматином. В первичном связывании альдостерона, по-видимому, участвует 45'-негистонный хромосомный белок; около 600 молекул альдостерона связывается ядром почечной клетки (Swaneck et al., 1970). Этот гормон стимулирует в ядре транскрипцию определенного участка генетического кода; синтезированная мРНК активирует в цитоплазме образование белков, необходимых для увеличения транспорта натрия (рис. 118). Вопрос о том, какие белки образуются иод влиянием альдостерона, является дискуссионным. Согласно одной из гипотез гормон стимулирует образование каких-то компонентов натриевого насоса или ферментов его энергетического обеспечения (Janacek et al., 1972), по другой гипотезе ведущее значение уделяют образованию «пермеаз», облегчающих натрию вход в клетку (СгаЬЬё, 1972).
В пользу увеличения активности ферментов, энергетически обеспечивающих транспорт натрия, служат данные о возрастании активности сукцинатдегидрогеназы в клетках нефрона под влиянием минералокор-тикоидов (Наточин и др., 1960; Крестинская, Манусова, 1973); активность Na, К-АТФазы, уменьшающаяся после адреналэктомии (Schmidt, Dubach, 1971), увеличивается под влиянием альдостерона (Крестинская, Манусова, 1973). Учитывая, что толщина срезов при цитофотометриче-ском исследовании сукцинатдегидрогеназы и Na, К-АТФазы составляет
ГЛАВА 17. МЕМБРАНЫ КЛЕТКИ НЕФРОНА И ТРАНСЦЕЛЛЮЛЯРНЫЙ ТРАНСПОРТ 323
около 5 мкм, исследованию подвергают клетки с «вскрытой» цитоплазмой, т. е. разрезанные, в которые не затруднен вход ни субстратов, ни ионов. Тем самым выявляется максимальная каталитическая активность ферментов, встроенных в мембрану. Оба эти положения имеют существенное значение для трактовки полученных результатов. В реальных физиологических условиях одним из факторов, ограничивающих транс-целлюлярный транспорт ионов, является проницаемость апикальной плазматической мембраны. Одно только возрастание натриевой проницаемости или увеличение концентрации натрия у этой мембраны и тем самым облегчение условий пассивного входа натрия в клетку повышает
Рис. 118. Локализация действия гормонов и диуретиков в клетке нефрона Объяснение в тексте
содержание натрия в его транспортном фонде и стимулирует активный перенос натрия и клеточное дыхание. Иными словами, в известных пределах уровень клеточного дыхания, дегидрирования сукцината, гидролиза АТФ и т. п. зависит от доступности натрия для работы систем активного переноса. При цитохимическом и биохимическом определении активности ферментов по стандартным прописям концентрация натрия как фактор регуляции в известном смысле устраняется вследствие оптимального ионного состава инкубационной среды.
