10 Процессы связывания молекул ксенобиотика с мембранными центрами

Рецепторная концепция действия ксенобиотиков на клетку или орган предполагает, что в его основе лежит реакция вещества с рецептором. Две токсикометрические характеристики ксенобиотика: афкинность и эффективность. Афтнность отражает степень сродства токсиканта к рецептору данного Типа. Эффективность характеризует способность веществ вызывать определенный эффект после взаимодействия с рецептором. При рассмотрении взаимодействия ксенобиотика с биологическими мембранами важным фактором является доступность мембраноактивных центров для эффектора.

1. Рецепторы локализованы прямо на поверхности мембраны (простейший случай).

Предполагается, что образование комплекса лиганд (ксенобиотик) — мембраноактивный центр происходит при отсутствии диффузионных ограничений со стехиометрией 1:1 и независимости мест связывания друг от друга.

Реакция связывания лиганда А с местом связывания (рецептором) R запишется в виде

где k, k' — константы скоростей прямой и обратной реакций соответственно.

Концентрационная зависимость связывания эффектора с мембранактивным центром (1) и диссоциация комплекса при удалении эффектора (2). Стрелкой (Т) указан момент удаления лиганда

Отношение констант k' / k = К называется константой равновесия комплекса.

В данном случае скорость образования комплексов во времени будет тем большей, чем выше концентрация эффектора. Скороста распада от нее не зависит.

2) Рецепторы располагаются внутри мембраны.

Кривая развития процесса образования комплекса эффектор−рецептор имеет S-образную форму

биофазы — компартмента, содержащего рецепторы и находящегося в контакте со средой.

п о. Фуркготтом, биофаза находится в непосредственном контакте с компартментом, являющимся источником эффектора.

Биофаза находится в непосредственном контакте с компартментом, являющимся источником эффектора.

Если присоединение каждой последующей молекулы лиганда зависит от количества ранее связанных с активным центром (рецептором) молекул, то имеют место кооперативные эффекты (например, связывание каждым рецептором двух молекул).

Кооперативность бывает

отрицательной, если присоединение каждой последующей молекулы затрудняется вследствие «посадки» предыдущей;

положительной, если присоединение каждой последующей молекулы облегчается вследствие «посадки» предыдущей.

положительная (1) и отрицательная (2) кооперативность

Пример положительной кооперативности:

Каждая из субъединиц молекулы гемоглобина (состоит из четырех субъединиц: двух α- и двух β-цепей) может связывать одну молекулу кислорода.

Сродство к кислороду отдельного центра связывания (гема) тем выше, чем больше других центров связывания уже занято молекулами кислорода.

11 Развитие биологического ответа

первая из теорий принадлежала Кларку (1926), он предположил, что выраженность наблюдаемого эффекта связана с количеством рецепторов, оккупированных токсикантом:

р = f(Z).

Чаще всего эта зависимость считается линейной, т. е. реакция пропорциональна количеству занятых рецепторов (справедливо в случае малых концентраций эффектора). Для большинства процессов зависимость p(Z) представляется выпуклой кривой, все менее возрастающей с увеличением Z и выходящей в конце

Биологическая реакция является функцией числа образовавшихся комплексов и верна только в тех случаях, когда время протекания процессов, развивающихся после образования комплексов

рецептор - эффектор, существенно меньше времена достижения равновесного значения Z.

Так установлено, что максимальный эффект, вызываемый различными агонастами, действующими на одну и туже рецепторную систему, не одинаков. Стефенсоном (1956) были предложены три допущения:

1 - максимальный эффект может быть вызван агонистом даже в том случае, если оккупирована лишь незначительная часть рецепторов;

2- развцвающийся эффект не линейно связан С количеством оккупированных рецеПТороВ:

3- токсиканты обладают неодинаковой эффективностью (относительной возбуждающей активностью), т.е. способностью вызывать эффект, взаимодействуя с рецептором. Каждое звено развития индуцированного процесса может служить истопником стимула для нескольких элементов. По мере увеличения примененной концентрации проявляются эффекты иных каналов связи, сигналь) которых, могут отличаться по знаку (вклад отдельных сигналов может быть как положительным (стимулирующим реакцию), так и отрицательным (угнетающим).

Здесь можно рассмотреть два случая:

1) лиганд взаимодействует е мембранактивньции центрами одного теша, а дифференциация характера действия происходит на каких-то следующих стадиях;

2) лиганд взаимодействует с центрами разных типов, каждый из которых инициирует процесс, различающийся по конечному эффекту в отношении регистрируемой реакции. некоторые биологически активные пептиды уже в довольно низких концентрациях способны действовать неспецифически,

помимо рецепторов изменять свойства клеточных мембран. Развитие реакции биологического ответа на химический раздражитель рассматривается как некоторая функция количества образованных комплексов.

Принято считать, что регистрируемая реакция ρ является функцией количества центров связывания, занятых молекулой эффектора:

ρ = f(Z)

Чаще всего эта зависимость линейная, т.е. реакция пропорциональна количеству занятых рецепторов ( в малых концентраций эффектора).

Для большинства процессов зависимость ρ (Z) представляется выпуклой кривой, все менее возрастающей с увеличением Z и выходящей в конце концов на плато.