Классификация мембранотоксинов

1. Экзогенные мембранотоксины: некоторые жирорастворимые витамины, некоторые синтетические детергенты, микотоксины, яды змей, насекомых и микроорганизмов, активаторы перекисного окисления, сапонины.

2. Эндогенные мембранотоксины: активаторы фосфолипаз, фосфолипазы, лизолетицины, гемолизины, активаторы перекисного окисления, продукты перекисного окисления, желчные кислоты.

Повреждение мембранных структур клеток является одной из основных причин нарушения их жизнедеятельности при самых разнообразных болезнях. Многие токсичные вещества, ультрафиолетовое облучение и радиация, гипоксия, гормональные нарушения, стрессы, авитаминозы и другие расстройства обмена, действие высоких и низких температур, иммунологические конфликты и прочие патогенные факторы действуют, в первую очередь на мембранные стуктуры клеток.

Доказано, что, как недостаток, так и избыток витаминов D и F повышают проницаемость лизосомных мембран. В этом отношении многие жирорастворимые витамины можно рассматривать как поставляемые с пищей экзогенные регуляторы или своеобразные настройщики свойств биологических мембран. Кроме того, обнаружены некоторые соединения, способствующие стабилизации мембран. К ним относятся холестерин, кортизон и ряд синтетических аналогов глюкокортикоидных гормонов, хлорохин, хлорпромазин (аминазин), салицилаты. Эти препараты, естественно, используются в качестве лекарственных средств при отравлениях многими мембранотоксинами.

Механизмы повреждения мембран

1. Разрушение собственной фосфолипазой, активируемой ионами Са²⁺.

2. Перекисное окисление, активируемое ионами Fe²⁺, ультрафиолетовым облучением и кислородом.

3. Механическое повреждение, проявляющееся, например, при изменении осмотического давления в клетке.

4. Разрушающее действие антител.

Три первые болезни мембран: кальциевая, перекисная и осмотическая – относятся как к клеточным (цитоплазматическим), так и к внутриклеточным мембранам (митохондрии, эндоплазматический ретикулум, ядерная мембрана и т.д.). Четвертая болезнь (иммунологическая) относится преимущественно к клеточной мембране.

При острых отравлениях наиболее распространенной причиной повреждения является перекисное окисление липидов в мембранах митохондрий, липосом и т.д., в результате чего происходит увеличение проницаемости мембран для ионов Н⁺ (или ОН^-), K⁺, Na⁺, Ca²⁺. Следствием этого могут быть осмотические эффекты и разрывы мембран с выходом ферментов, в частности цитохрома С. Дальнейшее окисление липидов ведет к полному разрушению мембран и гибели клеток. Повреждение мембран при гипоксии, сопровождающей многие заболевания химической этиологии, происходит вследствие недостатка энергии, выделяющейся при метаболизме АТФ. Механизм повреждения, вероятно, таков: гипоксия, деэнергизация и падение мембранного потенциала митохондрий, выход Ca²⁺, активирование фосфолипазы, гидролиз фосфолипидов, увеличение ионной проницаемости, разобщение окислительного фосфорилирования.

В конечном итоге, повреждение мембранных структур приводит к изменению их проницаемости для ионов, что, в свою очередь, обусловлено изменениями поверхностного заряда на мембране и степени гидрофобности липидной фазы мембран. Причем оба эти фактора действуют одновременно, хотя их относительный вклад в итоговое изменение проницаемости мембран в разных случаях различен. Эти же факторы определяют, в конечном счете, неспецифическое действие на проницаемость мембран различных соединений.