Виды мембранотропных эффектов. Типы мембранотропности.

Говоря о мембранотропном действии какого-либо вещества, имеют в виду прямую или косвенную (опосредованную) модификацию мембранных структур, вызываемую соответствующими соединениями, и наступающие в результате этого изменения свойств биологической мембраны, прежде всего транспортных характеристик. Часто при обсуждении биологической активности химических соединений используется термин «специфическое» или «неспецифическое» действие. Смысл, вкладываемый в это определение различными исследователями, неодинаков. Ясно, что все мыслимые химические соединения можно подразделить на присущие данному организму эн-догенные продукты (а также имитирующие их в функциональном смысле соединения) и на «посторонние» по своей химической природе вещества. Такая классификация не предполагает, очевидно, существования вполне четкой границы между двумя группами веществ, однакоона прочно укоренилась в сознании большинства физиологов, токси-кологов, фармакологов.Отнесение каждого вещества к той или иной группе основано в этом случае на «функциональной» аналогии, а не на сходстве структу-ры молекул эндогенного соединения и аналога, часто далеко не оче-видном (белковые нейротоксины змеиного яда - аналоги ацетилхоли-на, CN - аналог 02 и т. д.).Соединения, вызывающие изменение каких-либо характеристик биологических мембран, можно разделить на вещества прямого мем- бранотропного действия и агенты, действующие опосредованно через вмешательство в цитоплазматический метаболизм или иным косвенным путем. Только немногие соединения действуют строго избирательно лишь на один «чувствительный» центр связывания; но если даже это и имеет место, то наступающая за этим реакция мембраны почти всегда носит сложный характер, обнаруживая сдвиги, характерные для различных типов мембранотропных эффектов по любой принятой классификации.Схематически выделяют следующие типы мембранотропности ксенобиотиков. Во-первых, мембранная рецепция. Она может считаться доказанной, если установлено, что вещество не проникает внутрь клетки, избирательно накапливается в мембранах или специфически связы-вается, а также если эффекты отсутствуют в бесклеточных системах, по крайней мере в таких, которые не содержат мембранной фракции. Во всех этих случаях можно говорить о прямой (непосредственной) мембранотропности.Во-вторых, стимуляция или угнетение биосинтетических процессов, протекающих в мембранах. Под этим подразумевается изменение активности мембранных ферментов, скорости синтеза мембранных белков, липидов и т. д. Первичность или опосредованность эффекта оценивается в каждом случае отдельно.В-третьих, изменения под влиянием ксенобиотиков барьерно- транспортных свойств мембраны. Мембранотропность такого рода может быть прямой и опосредованной.В-четвертых, функциональное взаимодействие с веществами, дей-ствие которых на уровне мембран можно считать установленным. При рассмотрении всякого экзогенного влияния ксенобиотика на биологический объект предполагается, что молекулы эффектора сначала связываются с некими центрами сродства на мембране, инициируя тем самым определенную реакцию клетки (организма). Соответственно такой процесс и его анализ делятся на три части:а)установление характера и локализация центров связыванияб)оценка сродства к ним эффектора;в)исследование развития реакции объекта на образование ком-плексов центров связывания с молекулами эффектора.

37. Описание процессов связывания молекул ксенобиотиков с активными сайтами биологических мембран в отсутствии диффузионных ограничений. Ряд ксенобиотиков вызывает биологическую реакцию, взаимодействуя с определенными местами связывания на мембране. Анализ развития мембранотропных эффектов должен опираться на совокупность модельных представлений, отражающих течение двух основных этапов: связывание молекул эффектора с некими центрами сродства (рецепторами), инициирующими процесс, и последующее развитие реакции (биологического ответа). Обычно для анализа кинетических зависимостей в токсикологии и фармакологии используются соотношения, соответствующие случаю отсутствия диффузионных ограничений, т. е. процессы диффузии по-лагаются быстрыми в сравнении с развитием реакции.В простейшем случае, предполагая, что образование комплекса ли- ганд (ксенобиотик)/мембраноактивный центр происходит при отсутствии диффузионных ограничений со стехиометрией 1:1 и независимости мест связывания друг от друга (образование комплекса с одним из мембраноактивных центров не влияет на взаимодействие остальных активных центров с молекулами лиганда), реакция связывания лиганда А с местом связывания (рецептором) R запишется в виде: R + А > RA. где к, к' - константы скоростей прямой и обратной реакции соответст­венно.Полагая общую концентрацию мест связывания - рецепторов (за­нятых и незанятых) в данной системе, равной Q, при концентрации эффектора С, имеем следующее равенство для скорости изменения концентрации Z-комплексов лиганд-рецептор во времени в условиях избытка лиганда (С» Q):

dZ

––– = k (Q – Z)C – k'Z. (4.4)

dt

В равновесии dZ/dt = 0 и

QC

Z^равн = –––––. (4.5)

K + C

Следовательно, когда процессы диффузии оказываются быстрыми

в сравнении с развитием биологической реакции, образование ком­плексов опишется уравнением

QC

Z(t) = –––––– [1 – e^{- (k'-kC) t}], (4.6)

а процесс разрушения комплексовZ(t) = Z₀e"^k.где к и к' - прямая и обратная константы скоростей образования ком-плекса Z; Q - концентрация мембраноактивных центров; С - концен-трация эффектора.

Отношение констант к'/ к = К называется константой равновесия комплекса. Она равна концентрации эффектора, вызывающей поло­винное насыщение мест связывания. В самом деле, если С = К, то, как следует из уравнения (4.5),

Z(t) = Z₀e^{-k' t}, (4.7)

Скорость образования комплексов во времени будет тем большей, чем выше концентрация эффектора (4.6). Скорость же распада от нее не зависит (4.7).Мы рассмотрели простейший случай локализации рецепторов пря­мо на поверхности мембраны. Когда же они располагаются внутри, процесс образования комплексов «рецептор-эффектор» будет разви­ваться несколько иначе. Кривая развития процесса, в отличие от при­веденного ранее случая, примет S-образную форму (рис. 4.4).