Развитие биологической реакции на действие эффектора. Многоканальная система передачи сигнала.
Многоячеечные системы. Каждая ткань животного - почки, печень, сердце, мозг или жировые отложения (ткани) - рассматривается как ячейка. После того как вещество попадает в организм, оно начинает перемещаться током крови. Каждая ячейка характеризуется своим размером, содержанием жира, скоростью тока крови, коэффициентом распределения, определяющим способность вещества перемещаться из крови в ткань. Определив скорость поглощения и скорость выведения вещества, а также подобрав соответствующие математические соотношения, можно с помощью ЭВМ создать модели многоячеечной системы. В рамках разработанной модели возможно провести анализ взаимного влияния различных переменных и прогнозировать те ситуации, которые невозможно воспроизвести экспериментально.
В действительности же каждое звено развития индуцированного процесса может служить источником стимула для нескольких элементов. В результате, наблюдая за развитием реакции, мы регистрируем при малых концентрациях лишь сигнал, распространяющийся через наиболее чувствительный канал, связывающий элементы С и ρ (рисунок 13). По мере увеличения примененной концентрации проявляются эффекты иных каналов связи, сигналы которых, очевидно, могут отличаться по знаку (вклад отдельных сигналов может быть как положительным (стимулирующим реакцию), так и отрицательным (угнетающим).
Здесь можно рассмотреть два случая: 1) лиганд взаимодействует с мембранактивными центрами одного типа, а дифференциация характера действия происходит на каких-то следующих стадиях; 2) лиганд взаимодействует с центрами разных типов, каждый из которых инициирует процесс, различающийся по конечному эффекту в отношении регистрируемой реакции.
В первом случае справедливо представить реакцию в виде ρ = f(Z).
Второй случай – взаимодействие вещества с несколькими типами рецепторов (взаимодействие может происходить не только со специфическими рецепторами, но и с другими центрами связывания). Известно, например, что некоторые биологически активные пептиды уже в довольно низких концентрациях способны действовать неспецифически, т. е. помимо рецепторов модифицировать свойства клеточных мембран. Это несомненно должно отразиться и на развитии регистрируемой реакции.
Рисунок 13 – Схема формирования реакции р под влиянием эффектора С, распространяющегося по нескольким путям. Каналы qt могут характеризоваться существенно различающимися константами сродства к эффектору
Мембранотроптое действие какого-либо вещ-ва – прямая или косвенная модификация мембранных структур, вызываемая соответствующими соединениями, и наступающие в результате этого изменения свойств биологической мембраны. Классификация мембранотропных эффектов: 1) «специфическое» или «неспецифическое» действие хим. соед. 2) Хим соед: эндогенные продукты и «посторонние» по своей хим природе вещ-ва. 3) Вещ-ва прямого мембранотропного действия и агенты, действующие косвенно ч/з вмешательство в ц/п метаболизм или иным косвенным путем.4) Мембранотропные агенты по характеру вызываемых ими функциональных сдвигов: соед., влияющие на транспорт веществ ч/з мембрану (активный или пассивный). Типы мембранотропности: 1.мембранная рецепция - вещество не проникает внутрь клетки, избирательно накапливается в мембранах, эффекты отсутствуют в бесклеточных системах, не содержат мембранной фракции. Это прямая мембранотропность. 2. стимуляция или угнетение биосинтетических процессов, протекающих в мембранах. 3. изменения под влиянием ксенобиотиков барьерно-транспортных свойств мембраны. 4. функциональное взаимодействие с веществами (стимуляция или угнетение под влиянием ксенобиотиков гормональных веществ, природных соединений.). Процесс мембранотропности делится на три части: а) установление характера и локализация центров связывания; б) оценка сродства к ним эффектора; в) исследование развития реакции объекта на образование комплексов центров связывания с молекулами эффектора.
При обработке клеток поэтапно увеличивающейся концентрацией детергента ПАВ выявлены четыре различные стадии: 1. связывание детергента с мембраной, при низких концентрациях молекулы детергента связываются с мембранами, вероятно, посредством внедрения во внешнюю фазу липидного бислоя без существенного изменения его структуры. 2. лизис, при повышении концентрации мономеров до определенной величины количество молекул детергента становится достаточным для дестабилизации мембраны. Встрайваясь пав в мембрану, образовывание пор, поры деформируются в виде связанных каналов или в виде выемок на поверхности мембраны. 3. диссоциация мембраны на смесь комплексов липид-детергент, протеин-липид-детергент. При еще больших концентрациях вся мембрана перемешивается с молекулами детергента, что приводит к фазовому переходу - мембрана распадается на смесь мицелл, содержащих комплексы детергент-липид или детергент—липид-протеин. 4. высвобождение из комплексов чистых белков. При последующем увеличении концентрации ПАВ отношение липид-белок уменьшается до тех пор, пока не происходит полное разделение фракций белков и липидов.
Мембраны обладают селективностью(избирательностью) по отношению к различным веществам. Коэфициенты проницаемости различаются. Молекулярные структуры упорядочены по особенному.
ПАВ мало: большая часть молекул, связывающихся с мембраной, «разрыхляет» удаленные участки мембраны и каждая их них действует независимо. Селективность снижается.
ПАВ много: молекулы располагаются плотнее и присутствие одной из них усиливает эффект другой. Еще больше снижается селективность.