Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
В 60-х гг. было показано, что ионизирующее излучение ингибирует работу натриевого насоса эритроцитов человека. Торможение активного оттока Na+ наблюдается уже после облучения в дозах 8,9—89 Гр. При повышении дозы радиации до 200 Гр транспорт Na+ и К+ в эритроцитах полностью инактивируется. После облучения эритроцитов крысы в дозе 7 Гр также выявлено существенное торможение активности Na+, К+-АТФазы.
Результаты исследования влияния общего рентгеновского облучения на функциональные свойства Na+, К+-АТФазы мембран клеток печени крысы показали, что торможение удельной активности фермента отмечается в течение длительного времени (1ч — 60 сут) после прекращения воздействия радиации. Через 1 ч потеря активности фермента составляла 87 %. Через 30 и 60 сут у выживших животных наблюдалась полная инактивация фермента.
Следовательно, ингибирование активного мембранного транспорта под действием ионизирующего излучения происходит в клетках различных типов, в разных условиях облучения в широком диапазоне доз. Предполагают, что сохранение жизнедеятельности клеток при дезактивации натриевого насоса связано с включением компенсаторных механизмов поддержания гомеостаза. Например, в мембранах эритроцитов при торможении активности Na+, К+-АТФазы активность Са2+-АТФазы превышает контрольный уровень, а в плазматических мембранах печени увеличивается Mg2+-АТФазная активность. Известно, что Са2' и Mg2+ способствуют связыванию белков, в том числе АТФаз, с мембраной. В липидных бислоях Са2+ обеспечивает образование мостиков между фосфатидами, в результате которого упаковка липидной фазы становится более плотной и уменьшается проницаемость мембраны. Кроме того, после рентгеновского облучения животных в дозе 5 Гр обнаруживается повышение активности щелочной фосфатазы, связанной с плазматическими мембранами клеток печени мышей. Щелочная фосфатаза — интегральный фермент плазматических мембран некоторых клеток —~ участвует в активном транспорте ионов Na+ и К+.
Воздействие ионизирующего излучения приводит к существенному подавлению активности другого транспортного белка —~ НС03 -АТФазы плазматических мембран клеток печени и эритроцитов, в результате которого возможно нарушение кислотно-щелочного равновесия в клетке и организме.
Торможение функциональной активности АТФаз, участвующих в активных транспортных процессах, коррелирует с нарушением баланса электролитов в облученной клетке, а также с изменением проницаемости плазматических и внутриклеточных мембран, вследствие чего регистрируется выход внутриклеточного калия, подавление окислительного фосфоргогароважия, утечка К+ из митохондрий.
Функциональная активность мембраносвязанной 5'-нуклео-тидазы печени крыс значительно возрастает при действии ионизирующей радиации как в ранние, так и в поздние сроки после облучения. Считают, что повышение активности этого фермента не связано с синтезом фермента de novo, а обусловлено перераспределением белка в растворе и в составе мембран.
По-видимому, механизмы пострадиационной вариабильнос-ти активности мембранных белков предусматривают реализацию регуляторных эффектов целого ряда факторов: например, влияния нейроэндокринной системы на функционирование ферментов в облученном организме, биологически активных веществ, продуктов пероксидного окисления липидов, изменений зарядового состояния поверхностных участков мембраны и др.
Ионизирующее излучение индуцирует снижение общего уровня мембранных фосфолипидов и повышение содержания холестерина, что сопровождается возрастанием коэффициента холестерин/фосфолипиды до 1,05 при норме 0,60. Однако уровень индивидуальных фосфолипидов изменяется разнонаправленно: происходит накопление сфингомиелина и фосфатидилсерина и снижение содержания фосфатидилхолина, фосфатидилэтанол-амина и особенно фосфатидилинозитола. В целом коэффициент насыщенности мембранных липидов повышается. Все это приводит к значительным нарушениям текучести мембраны, увеличению ее вязкости, изменению функциональных свойств мембранных белков. Предполагают, что механизм пострадиационной модификации состава и содержания структурных липидов в плазматических мембранах животной клетки связан с изменением процессов синтеза и распада липидпереносящих белков, ферментов липидного обмена, нарушением внутримембранной динамики липидных компонентов.
Вместе с тем необходимо отметить, что липиды клеточных мембран животных защищены от процесса ПОЛ при воздействии ионизирующей радиации по сравнению с искусственными мембранными структурами, в частности, липосомами. Накопление холестерина может препятствовать приросту уровня пероксидов липидов и приводить к торможению других процессов в мембране, связанных с развитием лучевой патологии. Кроме того, в мембранах локализованы собственные низкомолекулярные антиоксиданты (например, а-токоферол) и защитные антиокислительные ферментные системы. Так, результаты
модельных исследований свидетельствуют о том, что витамин Е образует комплексы с мембранными фосфолипидами, содержащими остатки арахидоновой кислоты. Формирование этих комплексов способствует стабилизации и снижению проницаемости клеточных мембран с высоким содержанием полиненасы-щенных жирных кислот.
