Механочувствительные ионные каналы

Функционирование ионных каналов может зависеть от локального растяжения мембраны и изменения градиента ее кривизны.

Канальные структуры, которые изменяют свою активность в зависимости от натяжения мембраны, называются механочувствительными, хотя кроме них описаны каналы, увеличивающие активность и при обратном изменении натяжения. Впервые Ca2+-проводящие механочувствительные каналы были показаны на эндотелиальных клетках животных, где они выполняют роль сенсора кровяного давления. Каналы с аналогичными свойствами были обнаружены в бактериях, грибах и высших растениях.

Функционирование механочувствительных каналов происходит в тесном взаимодействии с цитоскелетом. Чувствительность этих каналов к натяжению возрастает, если сила, приложенная к большому участку мембраны, концентрируется на канале посредствомэлементов цитоскелета. Связь осуществляется набором белков, известных как анкирины (см. выше).

Выделяют два типа каналов, чувствительных к натяжению мембраны: SA-каналы (stretch-activated), активирующиеся при растяжении мембраны и SI-каналы (stretch-inactivated), которые при растяжении мембраны инактивируются. В зависимости от объекта и типа клетки встречаются механочувствительные каналы, селективные к К+, Cl-, а также Са2+ и другим двухвалентным катионам, проницаемые для одно- и двухвалентных катионов, и неселективные (или слабоселективные) для анионов и катионов. Наиболее часто в качестве ингибитора механочувствительных каналов используют гадолиний (Gd3+), который обратимо блокирует работу каналов в низких концентрациях (10 мкМ), действуя с наружной стороны мембраны[A87].

В отличие от рецептор- и потенциал-зависимых ионных каналов, механочувствительные каналы имеют гораздо меньшую плотность распределения в мембранах (она составляет в среднем 1/мкм²). Тем не менее, при мембранном потенциале -60 мВ кальциевый ток через SA-канал может достигать величин 0,1 нА. Наиболее важное значение механочувствительные ионные каналы имеют в ростовых движениях различного типа и в регуляции работы устьичного аппарата. Механическое взаимодействие клеток в ходе их развития приводит к натяжению (или сдвигам) клеточных мембран, активации механочувствительных каналов и появлению векторных ионных потоков, которые уже непосредственно осуществляют регуляцию процессов роста и дифференцировки.

У млекопитающих (в том числе, у человека) функционирование механорецепторов выстилки слизистой желудка обеспечивают ощущение сытости. При генетическом нарушении этих каналов возникают заболевания, приводящие к булимии.