Трансформированная клетка - Эш Б.Б.
Скачать (прямая ссылка):
1976). В дополнение к катионному обмену в мышце мыши существует ^^-независимый анионный обмен (Aickin, Thomas, 1977). Возможно, дальнейшие исследования покажут, что наличие в пределах одной мембраны анионного и катионного обменов — универсальный феномен. Более полный обзор сведений по этим обменным механизмам и их роли в регуляции внутриклеточного pH в настоящее время находится в стадии подготовки (Roos, Boron, 1981).
11.3. ВНЕКЛЕТОЧНОЕ pH
11.3.1. Внутриклеточное pH как функция внеклеточного pH
Способность клеток эукариотов поддерживать относительно постоянное внутриклеточное pH при широко варьирующем pH окружающей среды (рНе) в разных системах различна (рис. 2). Tetrahy-mena — свободно живущее простейшее, внутриклеточное pH которого составляет 7,15 ± 0,05, в то время как pH окружающей его среды варьирует в диапазоне значений 5,75—7,40 (Gillies, Deamer, 1979). Установлено, что энергизированная Saccharomyces cerevisiae также поддерживает постоянное внутриклеточное pH при широком диапазоне его значений для внешней среды (Navon et al., 1979; den Hollander et al., 1981). Клетки млекопитающих поддерживают постоянное pHi не при таком широком диапазоне рН<м хотя некоторые типы проявляют удивительные способности контроля. Внутриклеточное pH эритроцитов человека в растворе Рингера линейно зависит от внеклеточного pH и, как было обнаружено, поддерживается равнове-
322
Рис. 2. Внутриклеточное pH как функция внеклеточною pH для шести типов клеток (метод определения указан в скобках после каждой ссылки): а — Е. coli, все измерения проводились в присутствии глюкозы, не-заштрихованные символы представляют измерения, проведенные в аэробных условиях, заштрихованные — при анаэробных. (О)
Garcia-Sancho, Sanchez, 1979 (си^ аловая кислота), (?) Navon et al.,
1977 (ЯМР), (Д) Un^urbil et al.,
1979 (ЯМР), (ф) Ugurbil et al., 1978 (ЯМР); б — Saccharomyces cercvisiae, все измерения проводились в присутствии глюкозы, неза штрихованные символы представляют аэробные условия, заштрихованные — анаэробные (А» Д) — рост в ацетате (дерепрессия), (#, о) — рост в глюкозе (репрессия), den Hollander et al.,
1981 (ЯМР); в — Tetrahymena pyri-formis (штаммы GL и DN3\ определение лог-фазы клеток в присутствии полной ростовой среды. Gillies, Dea-mer, 1979 (ДМО); г — мыпгпл и'<>-ногого рака, измерения проводились в искусственной морской воде, содержащей (ф) фосфатный буфер или (#) бикарбонатный буфер, В it tar et al., 1977 (ДМО); д — лейкоцит человека, измерения при изменяющихся условиях рСОа и HCOJ- (физиологический диапазон — 5—8 мм рС02 и 25 мМ НСО;р, (А) 5—8 мм рС02 и 25—50 мМ HCOjJ-, Levin et al., 1976 (ДМО), (#) 40 мм рСОа и 25 мМ НСО^", Zieve et al., 1967 (ДМО); е •— клетки асцитного рака Эрлиха, измерения проводились в присутствии или в отсутствие молочной кислоты, (¦) в присутствии 10 мМ молочной кислоты, Spencer, Lehninger, 1976 (ДМО), (А) в отсутствие экзогенного лактата, Poole, 1967 (ДМО), (#) Thomas et el.,
1979 (ДМО).
сием Доннана (Battaglia et al., 1965; Scarpa etal.,1970). Если изменять наружное pH путем изменения концентрации ионов С02 или НСОз~1 лимфоциты также не поддерживают постоянное внутриклеточное pH (Zieve et al., 1967). Однако при низких значениях напряжения С02 (рСОа < 20 мм рт. ст.) лейкоциты поддерживают внутриклеточное pH 7,05 dr 0,05 при изменении наружного pH в диапазоне значений от 6,7 до 7,4 (Levin et al., 1976). Сердечная мышца млекопитающих также поддерживает pH, 7,05 ± 0,05 против рНе, варьирующего от 6,6 до 7,3 в буфере без бикарбоната (Steenbergen et al.T
1977). В безбикарбонатном буфере асцитные клетки Эрлиха имеют внутриклеточное pH 7,4 ± 0,2 при наружном pH*, варьирующем от 6,2 до 8,0 (Poole et al., 1972; Spencer, Lehninger, 1976; Belt et alM
1979). Однако они утрачивают способность поддерживать постоянное pHi в присутствии 5—10 мМ лактата. Navon и соавт. (1977) исследовали внутриклеточное pH и гликолиз в асцитных клетках Эрлиха с использованием ядерного магнитного резонанса 31Р (ЯМР — 81Р).
Внеклеточное pH
22*
323
Они обнаружили, что при отсутствии глюкозы различив между pH, и рНе (ДрН) в одну единицу исчезает в течение 1 ч. В присутствии глюкозы и в отсутствие кислорода или экзогенного бикарбоната ДрН также не поддерживается. Это согласуется с описанными выше результатами, полученными после добавления лактата. Аэробный гликолиз также приводит к понижению pHj и рНе более чем на полторы единицы pH в течение 1 ч. Добавление глюкозы в присутствии кислорода не изменяет ни рНь ни рНе — оба эти значения в данном опыте составляли 7,2.
Ясно, что способность клеток поддерживать внутриклеточное pH на постоянном уровне при варьирующем наружном pH может зависеть от концентрации в среде слабых кислот. При достаточной концентрации эти кислоты поступают в клетки pH-зависимым способом, перегружают кислотовыводящую систему и вызывают внутриклеточное подкисление (Roos, 1975). Во всех описанных выше системах способность клеток поддерживать постоянное значение внутриклеточного pH резко уменьшается при щелочном наружном pH. Кислое наружное pH имеет меньший эффект, что согласуется с известной способностью клеток преодолевать кислотные нагрузки (см. предыдущий раздел). Кроме того, возможно, имеет значение наблюдение, что асцитные опухолевые клетки поддерживают более щелочное pHi при большем диапазоне наружного pH, чем нормальные клетки, хотя это было обнаружено только в одной системе. Проведение дальнейших исследований физиологического диапазона внутриклеточного pH в неопластических клетках по сравнению с нормальными, несомненно, необходимо.
