Now Reading
Обмен ионов между опухолевой клеткой и окружающей средой
0

Обмен ионов между опухолевой клеткой и окружающей средой

by admin02.01.2015

Особенности внутриклеточного ионного состава и величина МПП в опухолевых клетках создают особые условия для обмена ионов между клеткой и окружающей средой. В нормальных мышечных волокнах, благодаря близости равновесных потенциалов для К+ и С1- и МПП, эти ионы могут пассивно и без затраты энергии обмениваться между внутренней и наружной средой клеток. Об этом свидетельствует и величина электрохимических потенциалов для этих ионов, которая сравнительно мала, а для К+ даже близка к 0.

Что касается Na+, то эти ионы могут входить в мышечные волокна, чему способствует градиент их концентраций и электрохимический потенциал на мембране. Выход же ионов натрия сильно затруднен, поскольку они на своем пути должны преодолеть как собственный градиент концентрации, так и электрическое поле на мембране. Поэтому электрохимический потенциал для Na+ относительно высок (132,5 мв). Естественно, что для преодоления этого барьера нужна энергия, которая и высвобождается при гидролизе АТФ. Следовательно, движение ионов Na+ изнутри наружу мышечных волокон является активным процессом, связанным с метаболизмом.

Совершенно иные условия для обмена ионов создаются в опухолевых клетках, что определяется малой величиной МПП и иным внутриклеточным ионным составом. В этих клетках только Eci близок к МПП и величина электрохимического потенциала для С1- находится в пределах нормы. Это означает, что лишь очень небольшая часть хлора нуждается в энергии метаболизма для своего движения изнутри наружу. Электрохимический потенциал К+ в опухолевых клетках достигает 67 мв, в связи с чем выход калия из клетки — энергетически, а следовательно, и метаболически зависимый процесс. Для обмена Na+ в опухолевых клетках имеются, напротив, более благоприятные условия, чем в мышечных волокнах. Это связано, с одной стороны, с малой величиной МПП опухолевых клеток и, с другой, — с уменьшением примерно в 2 раза градиента концентрации Na+ на мембране. Благодаря этому электрохимический потенциал для Na+относительно невысок (43-54 мв).

Несомненно, что все рассмотренные особенности связи величины МПП с ионным градиентом и обменом ионов между внутренней и наружной средой опухолевых клеток требуют коренной перестройки транспортных механизмов, ответственных за поддержание состояния ионного равновесия между клеткой и окружающей средой.

Нами было показано, что транспортной ферментативной системы в мембранной фракции клеток рабдомиобластомы сильно угнетена по сравнению с активностью ее в нормальных мышечных волокнах. Угнетение активностиK++Na+-АТ-Фазы может быть связано с нарушением в клетках процессов, которые ответственны за функционирование данной ферментативной системы. Известно, что для нормального функционирования мембранных ферментов необходимо комплексирование их с фосфолипидами. Это относится и к К++Nа+-АТФ-азе, которая проявляет свою активность только в присутствии фосфолипидов.

Поэтому причиной угнетения активности К++Na+-АТ-Фазы может быть нарушение специфичности фосфолипидного состава плазматических мембран опухолевых клеток. Сказанное, естественно, не опровергает возможного участия иных биохимических процессов в угнетении транспортной АТ-Фазы опухолевых клеток, что в конечном итоге приводит к значительному уменьшению градиента концентрации ионов на протоплазматической мембране этих клеток. Важно, что угнетение активности К++Na+-АТ-Фазы наблюдается одновременно с уменьшением градиента концентрации ионов уже на ранних стадиях малигнизации мышечных волокон. Вопрос о том, какие механизмы при резком угнетении К++Nа+-АТ-Фазы все же удерживают определенный градиент концентрации калия, натрия и хлора на мембране опухолевых клеток, до сих пор не изучен.

Обнаруженное угнетение калий-натриевого насоса в опухолевых клетках, ведущее к существенному уменьшению калий-натриевого градиента на мембране, отражающемуся на величине МПП, имеет по крайней мере два важных последствия. Во-первых, значительный сдвиг натрий-калиевого отношения внутри клетки в сторону превышения натрия отражается, видимо, на метаболических и синтетических процессах в клетке.

В настоящее время уже имеется немало фактов, показывающих, что сдвиги в ионном гомеостазе клеток могут отражаться на синтезе белков, РНК, ферментов и т. д. Так, показано, что подавление активного транспорта калия и натрия оуабаином ведет к нарушению синтеза белка, РНК и ДНК, подавлению аэробного фосфорилирования. Изменение синтеза РНК и ДНК может происходить и при изменении проницаемости протоплазматической мембраны. Стимуляцию синтеза РНК наблюдали, например, при воздействии твина на асцитные клетки. Повышение проницаемости мембраны сопровождается также стимуляцией синтеза некоторых фосфолипидов. Во-вторых, работа натрий-калиевого насоса сказывается на поступлении в клетку ряда веществ. Известно, например, что ионы натрия стимулируют поглощение глюкозы в тонком кишечнике. В ряде работ показано, что сердечные глюкозиды — ингибиторы натрий-калиевого насоса — заметно нарушают транспорт в клетки аминокислот и витаминов.

Наконец, самым важным и трудным является вопрос о причинно-следственной связи между обнаруженными нами изменениями в опухолевых клетках и процессом канцерогенеза. Если проанализировать накопленный до настоящего времени материал по измерению величины МПП клеток разных тканей, то оказывается, что чем больше дифференцированы клетки (нервная, мышечная), тем ниже их митотическая активность и выше МПП. Во время активной пролиферации соматических клеток, в процессе адаптации их к условиям культивирования in vitro МПП их заметно уменьшается.

Нарушение проницаемости протоплазматической мембраны и распределение ионов происходит и во время митотического цикла. Юнг и Ротштейн показали, что в начале митотического цикла поток калия из клетки наибольший, а отношение концентрации калия и натрия наименьшее. Опыты А. Г. Маленкова и др. также свидетельствуют о значительных изменениях проницаемости мембраны для ионов в ходе митотического цикла у клеток асцитных опухолей in vivo. В начале митотического цикла ионная проницаемость наиболее велика, а МПП — минимален. В опухолевых клетках усиленная пролиферация также сочетается с малой величиной МПП. Поэтому возникает вопрос, не связан ли каким-то образом МПП с контролем митоза. О наличии такой связи свидетельствуют данные, показывающие, что внутриклеточное содержание ионов, соответствующее сравнительно большой величине МПП, обратимо блокирует синтез ДНК, необходимый для митоза. Увеличение же концентрации натрия усиливает митоз. Поэтому была выдвинута гипотеза о ведущем значении трансмембранной разности потенциалов в регуляции деления клеток.

Таким образом, полученные нами данные позволяют предположить, что одним из самых ранних проявлений нарушения функции протоплазматической мембраны клеток при злокачественном их перерождении является нарушение ионного гомеостаза клеток, которое может повлечь за собой нарушение метаболических и синтетических процессов в клетках, приводящее к злокачественному их перерождению. Дальнейшие исследования мембранных процессов при малигнизации клеток прольют свет на механизмы злокачественного роста. Однако уже сегодня становится очевидным, что при разработке методов терапевтических и профилактических воздействий при злокачественном процессе необходимо учитывать свойства протоплазматической мембраны опухолевых клеток и искать компоненты терапии среди веществ, непосредственно действующих на поверхность клеток и оказывающих влияние на свойства протоплазматических мембран.

Ваша эмоция
Нравится
0%
Интересно
0%
Не понятно
0%
Я в шоке!
0%
Злость
0%
Плачу
0%

Leave a Response

пять × 4 =