Транспорт кальция через плазматическую мембрану

Если принять a priori, что внутреннее пространство внутригепатоцитарных структур лишено непосредственного контакта с вне­клеточной средой, то можно заключить, что основную роль в про­цессе долгосрочного поддержания концентрации ионов кальция в цитоплазме на уровне 10^-7М выполняют кальцийтранспортирующие системы плазматической мембраны. Модификация (например, при гормональном возбуждении) кальцийтранспортирующих си­стем внутриклеточных структур (существование таких систем в гепатоцитах к настоящему времени показано для митохондрий и эндоплазматического ретикулума) может привести только к крат­косрочному изменению концентрации ионов кальция в цитоплазме.

Вход кальция в гепатоциты

Рассмотрим два основных механизма входа кальция в гепатоци­ты — облегченную диффузию и переход по рецепторзависимым кальциевым каналам.

В частности, рассмотрим кинетику накопления Ca гепатоцитами, полученную при физиологической (1мМ) концентрации ионов кальция в среде инкубации. Эту кинети­ку можно разложить по меньшей мере на две экспоненты. Размеры и характеристические времена изотопного обмена для двух пулов, вычисленные при компартментализационном анализе кинетик входа и выхода радиоизотопа, хорошо со­впадают.

Первый пул относится к наиболее быстрообмениваемому внутри­клеточному кальцию. Для изучения механизма поступления кальция в гепатоциты мы ограничили время инкубации с Са (3 минуты) и исследовали влияние различных воздействий на поглощение Са гепатоцитами в этом временном интервале.

Известно, что высокая скорость поступлений кальция в клетки электрически возбудимых тканей определяется существованием кальцийселективных каналов. Количество этих каналов, находящихся в открытом состоянии, увеличивается по мере деполяриза­ции мембраны. В эксперименте последнее достигается либо за счет устранения калиевого диффузионного потенциала (выравнивание вне- и внутриклеточной концентрации калия), либо за счет откры­тия натриевых каналов путем введения таких соединений, как вератридин, батрахотоксин, грайанотоксин.

В отличие от возбуди­мых тканей скорость поглощения кальция (нмоль/мг белка за 3мин) гепатоцитами не изменяется как при увеличении концентра­ции внеклеточного калия до 100мМ, так и при добавлении вератридина.

Можно заключить, что в гепатоцитах отсутствуют потенциалзависимые кальциевые каналы и (или) оказанные воз­действия не влияют на электрический потенциал клеток. Очевид­но, справедливы оба предположения. С одной стороны, известно, что в гепатоцитах трансмембранный потенциал равен примерно 30мВ и определяется в основном распределением ионов хлора. С другой стороны, как мы видели, верапамил — блокатор потенциалзависимых кальциевых каналов — не влияет на скорость поступления Са в гепатоциты. Последнее наблюдение согласуется с данными о том, что накопление кальция гепатоцита­ми после их обработки ЭГТА не зависит от присутствия верапамила. В этой связи следует отметить, что увеличение концент­рации верапамила от 10^-7 до 10^-4М полностью блокирует эффект адреналина и альфа-агонистов, но не глюкагона, вазопрессина и цАМФ на активность фосфорилазы а и потерю Са гепатоцитами. Было, однако, установлено, что этот эффект обусловлен тем, что в тех же концентрациях верапамил и другие производные D-600 дей­ствуют как антагонисты альфа-рецепторов. На другом объек­те — клетках нейробластомы — было показано, что D-600 способен вытеснить специфический антагонист α₂-рецепторов WB4101.

Зависимость скорости поглощения Са от концентрации каль­ция в среде инкубации носит характер кривой с насыщением, что указывает на перенос изотопа в клетку по механизму облегченной диффузии. Концентрация ионов кальция, при которой скорость поглощения кальция достигает полумаксимальных зна­чений, составляет 0,1мМ, что в 3-5 раз меньше соответствующих величин, определенных для клеток почек, костной ткани, лимфоци­тов. Таким образом, изменения концентрации ионов кальция в плазме, происходящие в области от 1,1 до 1,8мМ, не могут суще­ственно повлиять на скорость входа кальция в клетки печени.

Какова же природа переносчика, осуществляющего облегчен­ную диффузию кальция в плазматическую мембрану гепатоцитов? Очевидно, первым звеном его функционирования является связы­вание кальция на внешней поверхности мембраны. Этот процесс, как и в случае других изученных тканей, может быть по конкурентному механизму заингибирован другими поливалентными катионами (в частности, Со²⁺).

Паркером и Баритом было обнаружено, что добавление 250мкМ LaCl₃ в 3-4 раза увеличивало скорость входа Са в ге­патоциты. На основании этого наблюдения было сделано предпо­ложение, что кальцийтранспортирующие системы гепатоцитов и иных клеток по своим свойствам радикально различны. Следует, однако, отметить, что среда инкубации наряду с 1,3мМ СаСl₂ содержала 1,2мМ К₂НРО₄. Добавление в такую систему LaCl₃ при­водит к образованию нерастворимых комплексов фосфата, что мо­жет послужить причиной артефактов в подобного рода экспери­ментах.

В случае невозбудимых тканей накоплено достаточное количе­ство данных о том, что 2- и 3-валентные катионы ингибируют пере­нос ионов кальция через плазматическую мембрану, осуществляе­мый по механизму кальцийнатриевого обмена. Скорость поступления кальция в адипоциты должна увели­чиваться с уменьшением концентрации натрия снаружи (Na_eх) и с увеличением концентрации натрия внутри клеток (Na_in). Именно такие данные и были получены в опытах на возбудимых тканях, а также на срезах поджелудочной железы и медулы надпочечников.

Однако полная замена ионов натрия в среде инкубации на ионы калия не влияет на параметры кальцийтранспортирующей системы гепатоцитов. Добавление к гепатоцитам уабаина приводит к 10-15-кратному уменьшению ско­рости входа³⁸ Rb, что свидетельствует о высокой удельной активности Na, К-АТФазы и связанных с ее активностью нетто-потоков натрия и калия. Тем не менее повышение внутриклеточной концентрации натрия за счет введения уабаина не влияет на ско­рость входа⁴⁵ Ca в гепатоциты. Некоторое изменение максимальной скорости поглощения и сродства к ионам кальция обнаружено при замене хлорида натрия на хлорид лития или на холинхлорид. Однако эти изменения носят противоположный ха­рактер и, возможно, не связаны с непосредственным влиянием на кальциевый переносчик. Так, например, известно, что замена Na⁺ на холин (+), но не на Li⁺, уменьшает скорость входа CI в ге­патоциты.

На отсутствие в клетках печени Na – Са-переносчика указыва­ют также данные, полученные в лаборатории Ван Россума. Так, в опытах с⁴⁵Са не было обнаружено влияния уабаина на скорость входа этого изотопа в срезы печени. При регистрации нетто-потока кальция из изолированных клеток печени в условиях ана­эробиоза показана независимость этого процесса от концентрации внеклеточного натрия и уабаина. Не обнаружено также существенных различий в скорости высвобождения⁴⁵Са из выверну­тых везикул плазматической мембраны гепатоцитов при добавле­нии ионов натрия или калия.

Можно предположить, что отсутствие влияния натрия на транс­порт кальция в гепатоцитах связано с низким сродством гипотети­ческого переносчика к натрию, в результате чего при физиологиче­ских условиях он работает в режиме кальцийкальциевого (Са/Са) обмена. В этом случае скорость поглощения⁴⁵Са должна увеличи­ваться при увеличении концентрации ионов кальция внутри клет­ки. В самом деле, если предположить, что при совместном действии олигомицина и антимицина А концентрация ионов кальция в цитоплазме увеличивается, то стимулирующий эффект этих соединений на поглощение⁴⁵Са гепатоцитами можно объяснить в терминах Са/Са-обмена. Увеличение концентрации кальция внутри клетки при действии этих агентов может быть как результатом прямого их влияния на кальцийаккумулирующую способность ми­тохондрий, так и следствием уменьшения активности других АТФ-зависимых кальцийтранспортирующих систем клетки. Так, уже в результате 5 минут инкубации гепатоцитов с разобщителем окисли­тельного фосфорилирования происходит 20-кратное уменьшение со­держания АТФ.

В силу электронейтральности Са/Са-обмена скорость этого про­цесса не должна зависеть от электрического потенциала плазмати­ческой мембраны. В случае Na – Са-переносчика, когда стехиомет­рия натрийкальциевого (Na/Ca) обмена, по литературным дан­ным, колеблется в пределах 2:1–4:1, следует ожидать либо не­зависимости скорости поглощения кальция от величины потенциа­ла, либо увеличения скорости этого процесса по мере деполяриза­ции мембраны.

Известно, что, как и в большинстве других тканей, концентра­ция ионов калия в гепатоцитах в 20-30 раз выше, чем во внекле­точной жидкости, и достигает 150мМ. При введении калие­вого ионофора (валиномицина) и при повышении концентрации внеклеточного калия можно понизить потенциал гепатоцитов фак­тически до нуля. В этих условиях скорость поглощения кальция уменьшается в 2 раза. Из этих экспериментов можно заключить, что наряду с электронейтральным Са/Са-обменом существует другой, потенциалзависимый переносчик кальция.

Следует отметить, что уменьшение скорости входа кальция по мере деполяризации мембраны показано по крайней мере еще для одного объекта — эритроцитов, где предполагается на­личие однонаправленного переносчика кальция. Как и в случае митохондрий, этот переносчик контролирует трансмембранный поток кальция по механизму электрофореза, т.е. скорость переноса увеличивается по мере увеличения на внутренней поверхности мембраны отрицательного потенциала.

Сравнительно низкая скорость поступ­ления кальция в интактные эритроци­ты связана, по-видимому, с низким значением мембранного потенциала – 10мВ). Как уже отмеча­лось, в клетках печени эта величина примерно в 3-4 раза выше.

Второй из указанных выше механизмов входа кальция в гепато­циты — рецепторзависимые Са-каналы — связан с «эффектом фосфоинозитидов». Как уже было показано, в гепатоцитах отсутствуют потенциалзависимые Na- и Са-каналы. Оперативные же пути воз­действия на электрический потенциал мембраны путем модифика­ции ее проницаемости для Сl^–, которые могла бы «использовать» клетка для регуляции скорости транслокации какого-либо кальциевого переносчика, не известны. Модификация проницаемости для ионов калия путем открытия так называемых кальцийзависимых К-каналов в настоящее время установлена только для эритро­цитов и клеток возбудимых тканей.

Возможным механизмом увеличения внутриклеточной концент­рации кальция в гепатоцитах при действии альфа-агонистов могло бы стать существование рецепторзависимых Са-каналов, т.е. таких каналов, проницаемость которых непосредственно контролирова­лась бы взаимодействием лигандов с определенным классом рецеп­торов. Предполагается, что по аналогии с механизмом активации рецепторами аденилатциклазы активация Са-каналов опосредова­на через взаимодействие альфа-рецепторов с ГТФ-связывающим белком. Следует, однако, отметить, что строгие экспериментальные доказательства этого предположения отсутствуют. Гораздо боль­ше данных свидетельствует в пользу того, что открытие Са-кана­лов после возбуждения альфа-рецепторов опосредовано через так назы­ваемый фосфоинозитидный эффект.

Фосфоинозитидный эффект — предлагаемое нами обобщенное название для резкого увеличения скорости обмена монофосфоинозитида (МФИ) и полифосфоинозитидов (ПФИ) в ответ на стиму­ляцию клеток рядом агентов; в случае гепатоцитов речь прежде всего идет об aльфа-агонистах, вазопрессине и ангиотензине II.

В 1953г. появилось первое сообщение о повышенном включе­нии меченого ортофосфата в фосфолипиды поджелудочной железы и головного мозга голубя и коры головного мозга морской свинки при действии ацетилхолина (фосфолипидный эффект). Даль­нейшие исследования показали, что в этом случае наиболее быстро происходит мечение МФИ и фосфатидной кислоты (ФК). Показано, что физиологический ответ клеток на стимулы, приво­дящие к мечению этих фосфолипидов в разных тканях (но не само мечение) существенно зависит от концентрации кальция в среде инкубации и цитоплазме (опыты с использованием кальциевого ионофора). На основании этих данных был сделан вывод о том, что повышенное мечение МФИ (ответ МФИ) связано в какой-то мере с регуляцией скорости поступления кальция через плазматическую мембрану.

К этому времени стало ясно, что включение³²Р в МФИ может происходить в ходе циклического превращения липидов: МФИ превращается в диацилглицерин (ДГ), тот в ФК, далее в МФИ, причем фермент, катализирующий последнюю реакцию, локализован в эндоплазматическом ретикулуме. Появление новых данных о временных ха­рактеристиках ответа МФИ в некоторых тканях (клетки гладкой мускулатуры, околоушной железы, тромбоциты) позволило пред­положить, что одна из реакций этого цикла, а именно накопление ФК, может быть непосредственной причиной вхождения кальция в клетку благодаря тому, что этот метаболит обладает свойствами кальциевого ионофора. В этой же работе предложена гипо­теза о первичных событиях рецепторного ответа, согласно которой взаимодействие гормона и рецептора приводит к увеличению доступности МФИ для растворимой специфической фосфолипазы С (МФИ—фосфодиэстераза). Образующийся диацилглицерин фосфорилируется под действием мембраносвязанной 1,2-диацилглицеринкиназы до ФК.

Исследования, проведенные на изолированных гепатоцитах, показали, что добавление ФК примерно в 2 раза увеличивает ско­рость входа⁴⁵Са в клетки.

Остается открытым вопрос: приводит ли ответ МФИ к мобили­зации выхода⁴⁵ Ca из внутриклеточных депо? В этой связи следует отметить, что ФК в тех же концентрациях, в которых она стимулирует вход⁴⁵Са в гепатоциты, не влияла на кальцийаккумулирующую способность митохондрий.

К настоящему времени накоплено много данных (в том числе и для гепатоцитов) об усилении обмена ПФИ (ответ ПФИ), а именно фосфатидилинозит-4-фосфата (дифосфоинозитида ДФИ) и фосфатидилинозит-4,5-дифосфата (трифосфоинозитида ТФИ) в ответ на стимуляцию клеток теми же агентами, которые вызывают описанный выше ответ МФИ.

Существуют две возможные деградации ТФИ до ДГ: ТФИ превращается в ДФИ, после в ДГ и ТФИ в ДГ. В обоих случаях де­градация ТФИ должна приводить к высвобождению связанного с ним кальция. В силу относительно малого содержания ТФИ в мембране маловероятно, что в результате непосредственно толь­ко этих реакций концентрация кальция в цитоплазме существенно повысится. Можно, однако, предположить, что ТФИ входит в со­став рецепторзависимого Са-канала. В этом случае гидролиз ТФИ может привести к открытию этого канала и увеличению скорости поступления кальция в цитоплазму.

Другая возможность вовлечения ответа ПФИ в изменение вну­триклеточного распределения кальция обсуждается в работе Берриджа. Согласно предложенной автором гипотезе, водорас­творимые продукты деградации ПФИ (инозит-1,4,5-трифосфат, И-1,4,5-ТФ и инозит-1,4-дифосфат, И-1,4-ДФ) могут выступать в качестве посредников, передающих сигнал от рецептора на внутриклеточное депо кальция, вызывая высвобождение кальция в цитоплазму.

Ответ МФИ не зависит от концентрации кальция в цитоплазме. С другой стороны, по крайней мере для мембраны эритроцитов, показано, что активность ПФИ-фосфодиэстеразы проявляется только в присутствии кальция.

Для гепатоцитов было также установлено, что ответ ПФИ на действие вазопрессина уменьшается примерно в 2 раза в среде, где кальций был замещен на 0,2мМ ЭГТА. На основании этих данных можно предположить, что деградация ПФИ в гепатоцитах может регулироваться внутриклеточным кальцием. Следует, одна­ко, отметить, что только одного кальция для индукции ответа ПФИ недостаточно, так как введение кальциевого ионосфора на фоне 1,3мМ СаСl₂ не вызывает гидролиза ПФИ. Возможно, что, как и в случае ответа МФИ, для инициации гидролиза ПФИ необходима доступность субстрата для ПФИ-фосфодиэстеразы, что достигается в результате гормонрецепторного взаимодействия.

В настоящее время не решен вопрос: какой из указанных выше двух путей метаболизма ТФИ (ТФИ превращается в ДГ или ТФИ превращается в ДФИ, после в ДГ) реализуется в клетках? На основании данных о кинетике содержания³³Р в предварительно меченных ПФИ гепатоцитов сде­лан вывод, что стимуляция клеток вазопрессином приводит к распаду ТФИ только по диэфирной связи. В свое время этот путь от­вергался для ТФИ синаптосом головного мозга на том основании, что среди водорастворимых продуктов реакции не было обнаруже­но заметного количества инозит-1,4,5-трифосфата. Недавние исследования метаболизма ПФИ клеток слюнной железы мясной мухи, стимулируемых серотонином, показали, что инозит-1,4,5-трифосфат образуется в ходе распада ТФИ и уже через 5 секунд его концентрация в 5-6 раз превышает базальный уровень.

Не решен также вопрос: какая из стадий фосфоинозитидного эффекта — ответ МФИ или ответ ПФИ — первична? В исследова­нии, проведенном Берриджем, накопление инозит-1,4-дифосфата предшествовало накоплению инозит-1-фосфата и инозита. На этом основании сделан вывод о первичности ответа ПФИ. Однако если учесть приведенные выше данные о регуляции кальцием ско­рости гидролиза ПФИ, можно предположить, что уровень гидро­лиза МФИ для обеспечения ответа ПФИ по кальцийзависимому пути может быть ниже пределов разрешения метода, использован­ного в работе Берриджа.

С другой стороны, сравнительно недавно получены данные о том, что при концентрации магния 1мМ для активации фосфоди­эстеразы ПФИ требуется более 100мкМ кальция. Действие каль­ция не зависело от присутствия кальмодулина. Эти два фак­та ставят под сомнение возможность участия кальция в регуляции гидролиза диэфирной связи ПФИ в клетке.

Врачи подчеркивают важность транспорта кальция через плазматическую мембрану для поддержания клеточных функций. Кальций играет ключевую роль в различных физиологических процессах, включая сокращение мышц, передачу нервных импульсов и регуляцию клеточного метаболизма. Специалисты отмечают, что кальциевые каналы и насосы, расположенные в мембране, обеспечивают точный контроль уровня кальция внутри клетки. Нарушения в этом процессе могут привести к серьезным заболеваниям, таким как аритмии, остеопороз и неврологические расстройства. Врачи рекомендуют следить за уровнем кальция в организме и поддерживать его баланс через правильное питание и физическую активность, что способствует нормальному функционированию клеток и органов.

Транспорт кальция через плазматическую мембрану является важным процессом, который регулирует множество клеточных функций. Люди, занимающиеся биологией и медициной, отмечают, что кальций играет ключевую роль в передаче сигналов внутри клеток, а также в сокращении мышц и секреции гормонов. Существует несколько механизмов, обеспечивающих транспорт кальция, включая активный и пассивный транспорт. Активный транспорт требует энергии и осуществляется с помощью кальциевых насосов, таких как Ca²⁺-АТФаза. Пассивный транспорт, в свою очередь, происходит через кальциевые каналы, которые открываются в ответ на различные сигналы. Исследования показывают, что нарушения в этих процессах могут приводить к различным заболеваниям, включая сердечно-сосудистые и неврологические расстройства. Поэтому понимание механизмов транспорта кальция имеет важное значение для разработки новых терапий и улучшения здоровья.

Транспорт веществ через плазматическую мембрану

Выход кальция из гепатоцитов

К настоящему времени известны две системы, способные осу­ществлять транспорт кальция из клеток: Na/Ca-обмен и кальцие­вый насос. В первом случае для преодоления электрохимического градиента используется энергия, запасенная в виде концентрационного градиента натрия. Как уже обсуждалось выше, этой системы транспорта кальция в гепатоцитах обнаружить не удалось.

Функционирование кальциевого насоса связано с гидролизом АТФ, осуществляемого Mg-зависимой Са-активируемой аденозинтрифосфатазой (Са-АТФаза). Свойства Са-АТФазы лучше всего изучены на примере эритроцитов и кратко суммированы ниже:

• Сродство к ионам кальция: 0,5-50мкМ;
• Максимальная активность: 10-20 нмоль/мг белка в 1 минуту;
• Сродство к АТФ: 20-50мкМ;
• Сродство к ионам магния: 20-50мкМ;
• Энергия активации: 13-15ккал/моль;
• Ингибиторы: La³⁺, этакриновая кислота, мерсалил, рутениевый красный, локальные ортованадат, DIDS;

Примечание: такие вещества, как уабаин, олигомицин, NaN₃, NaF, кофеин, не ингибируют Са-АТФазу.

Эксперименты, проведенные на вывернутых везикулах мембраны эритроцитов, показали, что параметры Са-АТФазы, приведенные выше, и параметры кальциевого насоса абсолютно идентичны и, по всей видимости, при гидролизе одной молекулы АТФ из клетки высвобождается один или два иона кальция. Впо­следствии кальциевый насос с подобными характеристиками был обнаружен в целом ряде тканей: клетки скелетной, сердечной и гладкой мускулатуры, синаптосомы, адипоциты, лимфоциты, почки и т.д. По крайней мере в случае эритроцитов активности Са-АТФазы достаточно, чтобы полностью компенсировать приток кальция в клетку, поддерживая при этом его концентрацию в цито­плазме на уровне около 10^-7М.

Первые попытки идентифицировать Са-АТФазу с высоким срод­ством к ионам кальция в плазматических мембранах клеток пече­ни не увенчались успехом, что, по всей видимости, связано с высоким содержанием аденозинтрифосфатазы, активируемой миллимолярными концентрациями магния или кальция. Другая особенность клеток печени состоит в высокой активности эндоген­ных протеаз и прочих лизосомальных ферментов. Уже через 10 минут инкубации при 37°С гомогенат печени полностью теряет способность к АТФ-зависимому накоплению каль­ция внутри мембранных фракций даже в присутствии такого инги­битора протеаз, как фенилметилсульфонилфторид (5-10^-5М). Тем не менее, используя метод обработки мембран детергентом с по­следующей очисткой на колонке с иммобилизованным конковалином А, Лотерштейн с соавторами получили плазматические мембраны, которые обладали АТФазной активностью с высоким сродством к ионам кальция (К_0,5 = 13±5нМ).

Следует отметить, что эта величина примерно на порядок мень­ше, чем К_0,5 для Са-АТФаз других тканей. Другие ее особенности — крайне высокая удельная активность (2 мкмоль/мг белка в 1 минуту), высокое сродство к ионам магния (К_0,5 = 12мкМ) и низкая специфичность по отношению к субстрату. Так, при заме­не АТФ на УТФ, ИТФ, ЦТФ или ГТФ сродство АТФазы к субстрату изменяется не более чем в 2-3 раза (20-50мкМ), а максималь­ная скорость варьирует в пределах 2-0,7 мкмоль/мг белка в 1 минуту.

Начиная с конца 70-х годов было уста­новлено, что в большинстве тканей сродст­во к ионам кальция и максимальная актив­ность Са-насоса плазматических мембран увеличивается при добавлении кальцийсвязывающего белка — кальмодулина. Содержание кальмодулина в клетках печени относительно велико. Однако при изучении Са-АТФазы плазматической мембраны гепатоцитов не удалось обнаружить влияния на ее актив­ность как кальмодулина, так и фенотиазинов — соединений, препятствующих взаимодействию комплекса Са – кальмодулин с фермен­том-исполнителем.

Более того, в работе Иваза с соавторами было обнаруже­но, что добавление экзогенного кальмодулина на 20-30% снижа­ет активность Са-АТФазы гепатоцитов.

С другой стороны, показано, что чувствительность к Са-АТФазе плазматических мембран гепатоцитов зависит от присутствия белкового активатора, который по чувствительности к высоким температурам отличен от кальмодулина. В этой же работе было установлено, что активность Са-АТФазы гепатоцитов резко уменьшается при увеличении концентрации Mg-АТФ. Впоследствии было обнаружено, что этот эффект связан с присутствием в плазматических мембранах магнийзависимого ингибитора Са-АТФазы, влияние которого конкурентно устраняется при добавлении избыт­ка активатора.

При исследовании скорости поглощения кальция в вывернутые везикулы плазматической мембраны были подтверждены данные о высоком сродстве этой кальцийтранспортирующей системы к ионам кальция (14-17нМ), хотя максимальная скорость поглощения кальция была примерно в 50 раз меньше величины, соответствующей активности Са-АТФазы. В отличие от АТФазы Са-насос активировался только АТФ, а УТФ, ГТФ и ЦТФ влияния не оказывали.

Последние наблюдения согласуются с гипотезой о том, что толь­ко АТФ может обеспечить сопряжение АТФазной активности с катион-транспортирующей функцией. Как и в случае Са-АТФазы, активность Са-насоса не зависит от присутствия экзогенного каль­модулина, фенотиазинов и незначительно ингибируется недавно синтезированным антибиотиком R24571, обладающим высоким сродством к комплексу кальций – кальмодулин. В отличие от кальцийтранспортирующей системы эндоплазматического ретику­лума транспорт кальция в вывернутых везикулах плаз­матической мембраны не зависит от присутствия оксалата.

Данные о гормональной регуляции Са-насоса плазматических мембран немногочисленны. Сравнительно недавно было выявлено, что добавление к плазматическим мембранам адипоцитов инсули­на (100мк МЕ/мл) приводит к уменьшению активности Са-АТФ­азы на 60%. Такой же эффект получен и при предваритель­ной инкубации адипоцитов с инсулином, где одновременно с инги­бированием Са-АТФазы отмечено уменьшение уровня фосфорилирования белка с молекулярным весом 110кД. Полу­чены также первые данные об ингибировании инсулином Са-АТФ­азы плазматических мембран гепатоцитов.

В другой серии работ было показано, что при действии инсу­лина на клетки скелетной мускулатуры и адипоциты увеличивается содержание как в гомогенате, так и в плазматиче­ских мембранах низкомолекулярной субстанции (1000-1500 дальтон), инактивирующейся при кипячении. Было обнаружено, что при добавлении этой субстанции к плазматическим мембранам адипо­цитов в 2-3 раза увеличивается как активность Са-АТФазы, так и скорость аккумуляции⁴⁵Са вывернутыми везикулами; при добавлении к митохондриям эта же субстанция активировала пируватдегидрогеназу.

Физиологическая значимость этих наблюдений обусловлена тем, что механизм антагонистического действия инсулина по отношению к активации клеток как через бета-, так и через альфа-рецепторы не уста­новлен. Известно, однако, что в случае альфа-агонистов (но не вазопрессина, ангиотензина II или А23187) инсулин уменьшает также и их воздействие на внутриклеточное распределение кальция в гепато­цитах.

Вопрос-ответ

Плазматическая мембрана. Виды транспорта через мембрану

Какие существуют виды транспорта через плазматическую мембрану?

Мембранный транспорт — транспорт веществ сквозь клеточную мембрану в клетку или из клетки, осуществляемый с помощью различных механизмов — простой диффузии, облегченной диффузии и активного транспорта.

Как происходит транспорт веществ через мембрану?

Транспорт веществ через мембрану клетки осуществляется диффузией через липидный бислой или посредством двух классов мембранных белков — переносчиков или каналов.

Перенос веществ через клеточную мембрану

Какие способы поступления веществ через плазматическую мембрану?

Пиноцитозадиффузиифагоцитозаосмоса

Какие вещества могут транспортироваться через мембраны?

Таким образом в клетку транспортируются сахара, аминокислоты, нуклеотиды и многие другие полярные молекулы.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите механизмы транспортировки кальция через плазматическую мембрану, такие как активный и пассивный транспорт. Понимание этих процессов поможет вам лучше осознать, как клетки регулируют уровень кальция, что критически важно для многих физиологических функций.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на роль кальциевых каналов и насосов в клеточной физиологии. Знание о том, как эти белки функционируют и взаимодействуют, может помочь вам понять, как нарушения в их работе могут приводить к различным заболеваниям.

СОВЕТ №3

Изучите влияние различных факторов, таких как гормоны и нейротрансмиттеры, на транспорт кальция. Это поможет вам понять, как внешние сигналы могут изменять уровень кальция в клетках и влиять на их деятельность.

СОВЕТ №4

Не забывайте о значении кальция в клеточной сигнализации. Понимание того, как кальций участвует в передаче сигналов внутри клетки, может быть полезным для изучения процессов, таких как сокращение мышц, секреция гормонов и нейротрансмиссия.