Механізми функціонування транспортних систем каналікулярної мембрани гепатоцитів

У каналікулярній мембрані гепатоцита знайдено кілька типів транспортерів, частина з яких бере участь у механізмах секреції жовчі, а саме:

- транспортер жовчних кислот,

- транспортер органічних аніонів,

- генний продукт, стійкий до дії багатьох лікарських речовин (Gp170) - транспортер органічних катіонів,

- транспортери неорганічних іонів (Масюк 1990; Nathanson, Boyer, 1991; Keppler et al., 1995, 1996; Lomry et al., 1996).

Секреція жовчних кислот із гепатоцита у жовчні каналікули, на відміну від їх поглинання, є Na⁺-незалежним процесом. Транспортер жовчних кислот каналікулярної мембрани гепатоцитів є поліпептидом, молекулярна маса якого дорівнює 100 кДа (Meier et al., 1987; Ruetz et al., 1988; Lomry et al., 1996). Він може створювати комплекс з екто-АТФазою каналікулярної мембрани гепатоциту. Загальна молекулярна маса такого комплексу 250 кДа (Margolis et al., 1990).

За даними (Sippel et al., 1990; Muller et al., 1991; Becker et al., 1993; Sippel et al., 1993), молекулярна маса глікопротеїну каналікулярних везикул, ідентифікованого як транспортний білок жовчних кислот каналікулярної мембрани гепатоцитів, дорівнює 110 кДа. Моноспецифічні поліклональні антитіла, отримані проти цього білка, пригнічували транспорт жовчних кислот через каналікулярну мембрану. Експериментальні дані дозволяють припустити, що цей поліпептид може сам по собі чи як компонент багатомірного білкового комплексу зв'язувати жовчні кислоти і сприяти їх секреції з клітини і також впливати на екто-АТФ-азну активність. Поліпептид, молекулярною масою 110 кДа, мав, як встановлено (Sippel et al., 1994) , амінокислотні послідовності, ідентичні амінокислотним послідовностям каналікулярної екто-АТФ-ази печінки щурів. Результати дослідження свідчать, що наявність відносно довгого цитоплазматичного карбоксильного кінця досить важлива для екто-АТФазної активності і для секреції жовчних кислот. Це може означати також, що місце зв'язування жовчних кислот знаходиться на цитоплазматичній частині поліпептиду.

Експериментальні дані дозволили дійти висновку (Sippel et al., 1994), що існує позитивна кореляція між ступенем фосфорилювання білка-транспортера жовчних кислот і його активністю у відношенні секреції жовчних кислот. Одержані результати свідчать, що за контрольних умов в інфікованих COS-клітинах відбувалось фосфорилювання амінокислотних залишків серину-503 і тирозину-488, які входять до складу білка-транспортера жовчних кислот каналікулярної мембрани, а також від 1 до 5 цитоплазматичних треонінів. Спрямований мутагений аналіз дав змогу з'ясувати, що фосфорилювання кожного з цих залишків по-різному впливає на активність поліпептиду, пов'язану з секрецією жовчних кислот. Як вважають автори, фосфорилювання серину-503 абсолютно необхідне для активної секреції жовчних кислот, тоді як фосфорилювання тирозину-488 тирозинкіназою послідовно регулює секрецію жовчних кислот. Фосфорилювання тільки одного з цитоплазматичних треонінів, а саме треоніна-502, підвищує рівень активної секреції жовчних кислот. Крім того, було встановлено, що фосфорилювання серину-503, тирозину-488 і залишків треоніну не впливає на екто-АТФазну активність поліпептиду. Зміна кінетичних характеристик транспорту жовчних кислот відбуваються за умов заміни тирозину-488 на фенілаланін. Аналізуючи отримані результати можливо припустити, що фосфорилювання/дефосфорилювання тирозину-488 опосередковано впливає на зв'язування чи транслокацію жовчних кислот.

Транспортер органічних аніонів через каналікулярну мембрану гепатоциту вивчений недостатньо. Можна припустити, що він також має молекулярну масу біля 100 кДа. Трансканалікулярне перенесення органічних аніонів є АТФ-залежним процесом (Kitamura et al., 1990; Nathanson, Boyer, 1991; Weinman, 1994).

Як вважають (Pikula et al., 1994), у каналікулярній плазматичній мембрані гепатоцита існує АТФ-залежна транспортна система, специфічна для органічних аніонів. Виділений глікопротеїн з молекулярною масою 90 кДа мав S-2,4 динітрофеніл-глютатіон-залежну АТФазну активність. Розмір та послідовність олігосахаридів білка свідчать про те, що він не належить до Р-глікопротеїнів плазматичних мембран клітин ссавців. Визначені транспортні характеристики білка з молекулярною масою 90 кДа. Встановлено, що його транспортна активність достатня для підтримання максимального рівня секреції печінкою органічних аніонів.

Транспортер органічних катіонів через каналікулярну мембрану гепатоциту, який отримав назву “генний продукт, стійкий до дії багатьох лікарських речовин”, або Gp170, є трансмембранним глікопротеїном (Kamimoto et al., 1989; Nathanson, Boyer, 1991). Він переносить у жовчні каналікули різні органічні катіони, однак ендогенний субстрат для цього транспортера не знайдений.

Р-глікопротеїни (Pgp), які знайдені за фізіологічних умов у нирках, печінці (а саме- тільки у жовчних каналікулах), різних відділах кишечника, наднирникових залозах,- кодуються невеликою групою взаємопов'язаних mdr-генів, з яких три були ідентифіковані у гризунів і два - у людини (Gros et al., 1988; Croop et al., 1989; Lomry et al., 1996). Були отримані експериментальні докази того, що в каналікулярній мембрані гепатоцита ген, який опосередковує транспорт лікарських речовин, відноситься до mdr-3, а завдяки гену mdr-2 здійснюється секреція фосфоліпідів через каналікулярну мембрану гепатоцита (Brown et al., 1995; Ruetz, Gros, 1995).

Механізми транспортних процесів невідомі ні для одного з Р-глікопротеїнів цього класу. Але вважається, що для виведення лікарських речовин з клітини необхідна енергія, яка утворюється в результаті гідролізу АТФ, а Р-глікопротеїни виконують функції каналів, через які відбувається вхід і вихід АТФ з клітини (Abraham et al., 1993, 1994).

Жовчні кислоти (тауро- і глікокон'югати хенодезоксихолевої і літохолевої кислот) пригнічують опосередкований Pgp транспорт in vitro, що підтверджує можливість взаємодії жовчних кислот і Pgp у механізмах розвитку холестазу (Mazzanti et al., 1989, 1994). Трансканалікулярне перенесення компонентів жовчі, які транспортуються у складі везикул, здійснюється за участю специфічних протеаз, що є у каналікулярній мембрані гепатоцита (Nathanson, Boyer, 1991). Можливо, секреція органічних компонентів жовчі, які знаходяться у складі везикул, здійснюється за допомогою мікрофіламентної системи гепатоцитів, яка забезпечує скорочувальну активність жовчних каналікул (Масюк, 1990; Nathanson, Boyer, 1991). Відомо, що скорочення каналікул подібне до скорочення клітин гладеньких м'язів. Цитохалазин В і фалоїдин, впливають на полімерізацію - деполімерізацію актину, що викликає порушення скорочення каналікул і секреції жовчі (Elias et al., 1980; Kacich et al., 1983). При дії на клітини печінки вазопресину підвищується концентрація внутришньоклітинного кальцію, який активує легкі ланцюги кінази міозину, що приводить до скорочення каналікул. Велику увагу приділяють зараз NO - речовині, яка сприяє розслабленню гладеньких м'язів за рахунок активації 5'цГМФ. Як встановлено (Dufour et al., 1995) гепатоцити також мають NO - синтетазу . Дані, отримані авторами, свідчать, що NO пригнічує скорочувальну активність жовчних каналікул. Це відбувається завдяки впливу цГМФ на вихід кальцію з внутришньоклітинних депо. Cl^- є основним неорганічним аніоном жовчі , але у механізмах жовчоутворення він відіграє опосередковану роль (Scharschmidt, van Dyke, 1983; Fitz, Scharschmidt, 1987). На плазматичній мембрані гепатоцита знайдений Cl^--HCO₃^--обмінник, який регулює pH клітини (Haimovici et al., 1994). Активність цього обмінника істотно зростає при перфузії ізольованої печінки розчином, до складу якого входить гідрокарбонат чи при дії цАМФ (Benedetti et al., 1993).