Часть I. Общая нозология

дят к одному и тому же результату - снижению электрической прочности (т.е. уменьшению ве­личины потенциала пробоя) мембраны? Теория электрического пробоя дает четкий ответ на этот вопрос. Самопроизвольному росту пор, случай­но зародившихся в липидном бислое, препятству­ют силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз: липидный слой мембраны - окру­жающий водный раствор. Нужно приложить довольно большую разность потенциалов к мем­бране, чтобы преодолеть эти силы и вызвать рост поры. Все вещества, снижающие поверхностное натяжение (детергенты), облегчают самопроиз­вольный рост пор и снижают величину потен­циала пробоя. И продукты перекисного окисле­ния липидов, и продукты гидролиза фосфоли-пидов фосфолипазами (лизолецитины), и мно­гие белки снижают поверхностное натяжение на границе раздела фаз и таким образом уменьша­ют электрическую прочность мембраны. Меха­ническое растяжение мембраны действует сход­но, так как противодействует силам поверхност­ного натяжения. Таким образом, электрический пробой мембран оказывается универсальным механизмом нарушения барьерной функции мембран при патологии.

Мембранные системы защиты от электри­ческого пробоя. Известны два фактора, с помо­щью которых живые клетки повышают элект­рическую стабильность своих мембранных струк­тур: асимметричный поверхностный потенци­ал и холестерин.

Поверхностный потенциал возникает на мем­бране в случае появления на поверхности ли-пидного слоя заряженных химических группи­ровок, например таких, как карбоксил или фос­фат. Непосредственно на липидный бислой дей­ствует потенциал, равный разности величины мембранного потенциала (т.е. потенциала меж­ду водными средами, омывающими мембрану) и поверхностного потенциала (рис. 16). За счет нео­динаковой плотности зарядов на поверхностях мембраны реальная разность потенциалов, при­ложенная к липидному бислою, может быть боль­ше или меньше трансмембранной разности по­тенциалов. В большинстве биологических мемб­ран заряды распределены между поверхностя­ми таким образом, что разность потенциалов на липидном бислое меньше разности потенциалов между водными растворами, омывающими мем-

брану. Это снижает вероятность пробоя мембра­ны разностью потенциалов, которая существует между водными фазами по сторонам мембран в живых клетках.

Второй фактор, повышающий электрическую прочность мембран, - это холестерин. Было по­казано, что включение молекул холестерина в фосфолипидный бислой весьма заметно увели­чивает электрическую прочность мембран, т. е. повышает потенциал пробоя (см. рис. 14, Г). Осо­бенно заметно действие холестерина на повреж­денные мембраны. Защитные свойства холесте­рина против электрического пробоя мембраны можно объяснить влиянием холестерина на вяз­кость липидного бислоя. Известно, что введение холестерина в фосфолипидный бислой может по­высить вязкость последнего в 2-3 раза. Это при­водит к замедлению образования и роста дефек­тов (пор) в липидном бислое мембран. Как уже говорилось, именно образование и увеличение де­фектов в липидном бислое под действием при­ложенного электрического поля лежит в основе явления электрического пробоя.

Нарушение структурных (матричных) свойств липидного бислоя. Наиболее изучены три характеристики липидного слоя мембран, от которых зависят его свойства как жидкой фазы (матрицы), обеспечивающей функционирование мембранных белков и рецепторов: поверхност­ный заряд, вязкость и площадь липидного слоя. Все эти характеристики исследуются с помощью флуоресцентных и спиновых зондов.

Группы,несущие заряд

Рис. 16. Влияние поверхностного потенциала (фд) на

разность потенциалов на липидном слое мембран (ф,) при одном и том же мембранном потенциале (ф)

Перекисное окисление липидов и действие мембранных фосфолипаз приводят к накоплению в липидной фазе мембран полиненасыщенных жирных кислот, которые придают мембране при нейтральных рН отрицательный заряд. Увели-