Кальцій: вхід в клітку: пару з вивільненням з внутрішніх депо.

Гіпотеза про спряженні входу зовнішнього Са з його вивільненням з внутрішньоклітинних кальцієвих депо була висунута в 1981 р. Casteels і Droogmans і потім отримала свій подальший розвиток в роботі (Putney, 1986). Суть гіпотези спочатку полягала в тому, що після вивільнення кальцію з ендоплазматичного ретикулуму та інших чутливих до гормонів ендогенних кальцієвих сховищ їх подальше заповнення відбувається не тільки за рахунок зворотного транспорту даного іона з цитоплазми АТФази, але і в результаті прямого надходження туди позаклітинного кальцію. Фактично це виглядає як ендоцитоз. Обговорювана ідея виникла при вивченні впливу стимуляторів секреції карбахоліна і субстанції Р на активність кальцій-чутливих калієвих каналів у клітинах привушної залози (Aub et al., 1982). Активність каналів реєстрували по виходу Rb. При додаванні до клітин Карбохолін в бескальциевом середовищі спостерігається короткочасна активація калієвих каналів іонами кальцію, котрі звільняються з внутрішньоклітинних резервуарів. Якщо після цього, заблокувавши дію Карбохолін атропіном, додати субстанцію Р, активація кальцієвих каналів не відбувається, оскільки внутрішньоклітинні запаси кальцію виснажені. По-видимому, виснаження відбувається через те, що частина ендогенного кальцію виводиться з клітини кальцієвої АТФази плазматичної мембрани. Заповнити внутрішньоклітинні запаси кальцію і відновити ефекти гормонів на кальцій можна, якщо протягом короткого часу між додаваннями атропіну і субстанції Р клітини витримувати в середовищі, що містить кальцій. Несподіваним виявилося те, що під час заповнення внутрішньоклітинних резервуарів кальцієм не активувалися Са-чутливі калієві канали плазматичної мембрани. Це могло означати, що під час переносу Са із зовнішнього середовища у внутрішні депо не відбувається підвищення концентрації Са в цитоплазмі, тобто зовнішній Са надходить у внутрішньоклітинні резервуари, минаючи цитоплазму (Putney, 1986). Одне з можливих пояснень полягає в тому, що утворюється фізичний контакт між плазматичною мембраною і мембраною внутрішньоклітинних резервуарів Са + +. У місці контакту відкривається пора, через яку і поповнюються внутрішньоклітинні кальцієві депо. Згідно обговорюваної гіпотезою, необхідною умовою активації входу Са за таким механізмом є спустошення ЕПР або інших сховищ ендогенного кальцію. На роль регуляторних факторів, що беруть участь в цьому процесі, висувалися ГТФ та інозитол-1 ,3,4,5-тетракісфосфат, що утворюється з Ін-1 ,4,5-Ф при підвищенні [Ca] цит, (Irvin, 1989).

З даної гіпотези випливає, що фізіологічні процеси всередині клітини регулюються шляхом зміни не тільки [Ca] цит, але і концентрації Са в мембранних кальцієвих депо. Ідея про регуляторної ролі внутрівізікулярного Са обговорювалася у зв’язку з процесами секреції (Sambrook, 1990). Висловлено гіпотезу про те, що тригером секреції може бути не підвищення [Ca] цит, а зниження його концентрації в секреторних везикулах.

Гіпотеза Патні досить широко обговорювалася в наукових публікаціях (Berridge, Irvine, 1989). Робилися неодноразові спроби її перевірки (Merritt, Rink, 1987; Takemura, Putney, 1989; Kwan, Putney, 1990; Shuttleworth, 1990). В результаті проведених досліджень первісна модель піддалася модифікації. У моделі Патні спустошення кальцієвих резервуарів служить імпульсом для перенесення іонів Ca із зовнішнього середовища в ендогенні сховища, минаючи цитоплазму (Putney, 1986; Merritt, Rink, 1987b; Ghosh, Mullaney, Tarazi, Gill, 1989; Irvine, 1989).

Більш ретельні вимірювання [Ca] цит під час заповнення кальцієвих депо (між двома добавками агоніста) у ряді випадків дозволили зареєструвати короткочасне збільшення концентрації Ca + + в цитоплазмі клітин (Takemura, Putney, 1989; Shuttleworth, 1990). Це означає, що принаймні частина Са проходить через цитоплазму. Крім того, було показано, що при певних умовах відновлення ендогенного кальцієвого пулу практично повністю відбувається за рахунок цитоплазматичного Са (Machen, Negulescu, 1988).

Грунтуючись на цих і деяких інших даних була запропонована модифікована модель, в якій як і раніше стан внутрішньоклітинних кальцієвих резервуарів (тобто їх виснаження по кальцію) визначає вхід Са + + в клітину (Takemura, Putney, 1989), проте надходження зовнішнього Са + + відбувається спочатку в цитоплазму (Kwan, Puntey, 1990).

Сильний аргумент на користь моделі сполучення входу Са зі станом внутрішніх кальцієвих депо був отриманий в дослідах на ендотеліальних клітинах (Jacob, 1990). Одиночну навантажену фурою-2 клітку ендотелію пупкової вени людини протягом короткого часу омивали бескальциевом розчином з гістаміном, а потім додавали розчин з Mn. Виявилося, що початкова швидкість входу Mn + + була обернено пропорційна ступеню наповненості кальцієм внутрішніх сховищ. Яким чином може здійснюватися спряження між входом Са і внутрішньоклітинними резервуарами, зовсім незрозуміло. Також невідомий механізм транспорту Са через плазматичну мембрану. Передбачається, що при цьому активуються кальцієві канали (Kwann, Putney, 1990), проте зареєструвати це поки не вдалося.

У тучних клітинах спостерігається активація входить кальцієвого струму, що виникає у відповідь на виснаження по кальцію внутрішньоклітинних депо.

Наведені дані вказують, що існує велика різноманітність шляхів, по яких гормони і інші агоністи можуть активувати вхід Са в клітини. Залишається неясним, чи існує універсальний механізм, що забезпечує рецепторзавісімий вхід Са в клітини. Цілком припустимо, що в різних клітинах працюють різні системи входу Са у відповідь на гормональні стимули. Конкретний механізм, реалізований в тому чи іншому випадку, визначається, по-видимому, типом рецептора, особливостями клітини, можливо, якимись іншими факторами. Так, навіть в одній лінії клітин – клітинах карциноми людини А431 – у відповідь на один і той же агоніст епідермальний фактор росту існує кілька способів рецепторактівіруемого входу Са. (Berridge, Irvine, 1989)

Comments are closed.