Роль кальция, как регулятора физиологических процессов, протекающих в клетке, хорошо известна. Нарушение внутриклеточного гомеостаза этого иона, сопровождающееся существенным повышением его концентрации в цитоплазме клетки, лежит, как полагают, в основе механизма клеточной гибели при целом ряде патологических состояний таких как ишемия, аутоиммунные процессы и т.д. Цитотоксическое действие самых разных токсикантов (цианидов, четыреххлористого углерода, свинца, метилртути, хлордекона, оловоорганических соединений, алкилирующих агентов, диоксина и т.д.) также полагают, хотя бы отчасти, связано с повышением уровня кальция внутри клеток.
В норме низкая концентрация кальция в цитоплазме поддерживается механизмами его активного транспорта через биомембраны и системой его компартментализации (накопление в клеточных органеллах) (рисунок 5).
Рисунок 5. Схема регуляции содержания ионов кальция в цитоплазме.
Обычно поступление Са2+ в клетку по градиенту концентрации уравновешивается его активным выведением, осуществляемым при участии Са2+-транспортной АТФазы в печени и эритроцитах и Na+/Ca2+ обменом в возбудимых тканях. Кроме того, уровень кальция регулируется его секвенированием в клеточных органелдах (ядре, митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме), а также связыванием внутриклеточными белками.
|
|
Нарушение механизмов поддержания гомеостаза внутриклеточного кальция, как это видно из представленной схемы обмена иона, может стать следствием:
- повреждения биологических мембран и усиления их проницаемости для ионов;
- нарушения биоэнергетики клетки, приводящие к истощению запасов макроэрогов;
- изменения функционального состояния белковых комплексов (в том числе путем действия на соответствующие рецепторы), образующих каналы для Са2+.
Все эти механизмы могут приводить к усилению инфлюкса кальция из внеклеточной жидкости и его высвобождению из депо в цитоплазму клетки. Примеры веществ, повреждающих механизмы поддержания гомеостаза кальция внутри клеток, представлены в таблице 2.
Таблица 2. Некоторые вещества, нарушающие распределение кальция внутри клетки
1. Высвобождение кальция из митохондрий: - динитрофенол - динитрокрезол - хиноны - перекиси - аллоксан - железо - кадмий | 3. Усиление поступление кальция через плазматическую мембрану: - четыреххлористый углерод - диметилнитрозамин - парацетамол - 2,3,7,8-тетрахлордибензо-п-диоксин |
2. Высвобождение кальция из эндоплазматического ретикулума: - четыреххлористый углерод - бромбензол - хиноны - перекиси - альдегиды | 4. Угнетение эффлюкса кальция из клетки: - цистамин - хиноны - перекиси - дикват - ванадий |
Цитотоксический эффект в результате стойкого повышения содержания кальция в цитоплазме в настоящее время связывают с развивающимся при этом повреждением целостности цитоскелета и неконтролируемой активацией катаболических энзимов (фосфолипаз, протеаз, эндонуклеаз).