II. Роль углекислоты в процессах жизнедеятельности

ОРГАНИЗМА НА УРОВНЕ СИСТЕМ

1. Роль углекислоты в регуляции деятельности

нервной системы

Давно известно, что повышение уровня С0₂ во вдыхаемом воздухе оказывает наркотическое влияние на организм человека и животных. Вдыхание газовой смеси, содержащей 10% С0₂, вызывает у людей состояние оглушенности, а при еще более высокой ее концентрации наступает потеря сознания. В условиях повышения концентрации бикарбонатов и С0₂ усиливается синтез ацетилхолина в нервной ткани и изменяется трансмембранный потенциал нервных клеток вследствие переноса отрицательно заряженных гидрокарбонатионов чере'з сопрягающую мембрану по градиенту концентрации из клетки в среду или из внутримито-хондриального пространства в цитоплазму, а также по градиенту электрического потенциала. При этом происходит разрядка трансмембранного и энергетического потенциала клетки. Для поддержания его постоянства требуются затраты АТФ. При добавлении С0₂ в среду (добавление карбоната и гидрокарбоната) градиент концентрации НСОз^- уменьшится, причем если рН среды больше чем рК угольной кислоты, трансмембранный градиент НСОГ уменьшается значительнее, чем градиент С0₂ и Н₂СОз, а значит, уменьшится скорость переноса ионов НСОз" по градиенту концентрации, скорость разрядки трансмембранного электрического потенциала и затрата АТФ на энергизацию мембран клетки.

Помимо участия в регуляции функции нервной системы, углекислый газ играет важную роль в регуляции деятельности гормональной, сердечно-сосудистой и пищеварительной систем у человека и животных.

2. Роль углекислоты в регуляции гормональной

системы

В настоящее время имеются данные об изменении интенсивности функционирования отдельных эндокринных желез у животных при изменении уровня бикарбонатов и С0₂ в их тканях.

Интересные результаты по влиянию изменения гормонального статуса организма в зависимости от концентрации НСОз^-, С0₂ и Н⁺ на характер обмена углеводов получены рядом авторов. Например, Каплан и другие наблюдали стимуляцию образования паратгормона у овец после внутривенного введения им раствора NaHC0₃. Другие исследователи отмечали усиление образования эпинефрина у собак и кроликов при ацидозных состояниях.

Сообщают также о том, что углекислота усиливает чувствительность к инсулину, процессы переноса галактозы через клеточные мембраны миокарда крыс и о стимулирующем влиянии экстраклеточного бикарбоната и С0₂ на секрецию инсулина Р-клетками поджелудочной железы крыс.

3. Роль углекислоты в регуляции сердечнососудистой системы

Установлено, что в условиях гиперкапнии имеют место увеличение минутного объема крови, урежение сердечных сокращений, некоторое повышение кровяного давления, изменение тонуса мозговых, коронарных и периферических сосудов.

Интересно, что на сосудистый тонус указанное воздействие С0₂ бывает двояким: рефлекторное — гиперкапния усиливает возбудимость вазомоторного центра и вызывает сужение периферических сосудов- и местное — повышение концентрации С0₂ в просвете сосудов обусловливает расширение сосудов. Таким образом, конечное влияние С0₂ будет обусловлено взаимодействием этих двух процессов. В частности, показано, что при гиперкапнии расширяются сосуды мозга, сердца, кишечника и значительно сужаются сосуды скелетных мышц. Вместе с тем, в опытах на добровольцах, которым повышали уровни бикарбонатов и С0₂ в крови одной из плечевых артерий (без изменения рН), наблюдалось значительное сосудорасширяющее действие углекислоты.

4. Роль углекислоты в регуляции пищеварительной системы

Весьма интересными являются данные о влиянии уровня бикарбонатов и СО? в тканях на деятельность системы пищеварительных желез животных и человека. Было показано, что концентрация С0₂ в среде имеет важное значение в регуляции образования соляной кислоты (прямая зависимость). Наблюдается прямая зависимость также между интенсивностью желудочной секреции и уровнем С0₂ в содержимом двенадцатиперстной кишки у человека.

5. Роль углекислоты в регуляции иммунной

системы

В литературе накоплены данные, подтверждающие предположение о том, что изменение содержания углекислоты влияет на активность иммунной системы. Приведем в пример некоторые из них.

В 1980 г. ряд авторов в работе «Дифференциальные реакции на стимуляцию митогеном лимфоцитов здоровых лиц и больных синдромом Леш-Ниан: влияние бикарбонатной буферной системы» отметили усиление пролиферативной реакции лимфоцитов дефицитных по гипоксантингуанино-фосфориботрансферазе в ответ на действие поликлональных активаторов в том случае, если лимфоциты культивировались в атмосфере 5% С0₂ в бикарбо-натном буфере. В отсутствии бикарбонатной буферной системы пролиферация лимфоцитов больных с синдромом Леш-Ниан при действии некоторых стимуляторов Т-клеток (ФГА, Кон А, стреп-токиназа — стрептодорназа) была повреждена. Авторы данной работы полагают, что полученные данные свидетельствуют о решающей роли биосинтеза ДНК denovo в митогенной стимуляции лимфоцитов. «

В дополнение к этому есть сведения о том, что повышение содержания общей углекислоты (НСОз" и С0₂) в крови цыплят стимулирует биосинтез противочумных антител на 12—21% по сравнению с контролем, что объясняется усилением биосинтеза белка, биополимеров, в том числе и антител (И. Н. Журав-ский и др.).

В то же время имеется множество данных о роли рН в процессе связывания антитела с антигеном. Отклонение рН в сторону от некоторого оптимума приводит к понижению сродства, а значит, к ослаблению иммунной реакции. Более того, появляются работы об изменении специфичности антител в результате изменения рН. Так, например, Arepalli S Rao с другими авторами при изучении

реакции преципитации человеческого макроглобулина IgM^WEA с

полисахаридами Klebsiella КЗО и К21 показало, что IgM^WEA, пре-ципитирующий при рН 7 с полисахаридом КЗО и не взаимодействующий с полисахаридом К21 при изменении рН до 4—4,5, терял

свою специфичность. При рН 4—4,5 IgM^WFA взаимодействовал с полисахаридом К21 так же, как при рН 7 с полисахаридом КЗО,

причем при рН 4—4,5 взаимодействие IgM^WEA с полисахаридом КЗО было значительно более слабым, чем с полисахаридом К21.

Таким образом, можно сказать, что, по крайней мере, три фактора, зависящие от концентрации С0₂, оказывают существенное влияние на активность иммунной системы.