2.5.2. Передача информации клетке

О транспорте веществ в клетку мы говорили в главе 1.4, рассматривая биофизические процессы в клетке. Сейчас остановимся на некоторых наиболее важных аспектах и проиллюстрируем это на примерах из фармакологии.

Биологическими субстратами – “точками приложения силы” – для лекарств могут служить ионные каналы клетки. Ионные каналы, как известно, – это поры в клеточной мембране, которые обеспечивают избирательный перенос ионов в клетку и из клетки. Ионы выполняют важную работу, изменяя электрический потенциал клетки, участвуя в процессах обмена веществ и энергии.

	Особую роль для жизнедеятельности клетки играют ионы натрия, калия, кальция, хлора, водорода.

Одни лекарственные средства способны напрямую воздействовать на ионные каналы, другие – опосредованно, через несколько последовательно протекающих этапов. Взаимодействуя с клеточными рецепторами, такие лекарства активируют или угнетают (блокируют, ингибируют) работу механизмов, управляющих работой ионных каналов, и изменяют их функционирование. Блокаторами ионных каналов являются, например, местные анестетики. Механизм их действия заключается в том, что, проникая в клетку, они закрывают ионные натриевые каналы с внутренней стороны клеточной мембраны и не позволяют ионам натрия войти в клетку. В результате возбуждение по нервному волокну не передается, и чувства боли не возникает. При этом сознание не выключается, то есть эта группа лекарств не влияет на головной мозг. К блокаторам натриевых каналов относятся многие антиаритмические и противосудорожные средства. Широко используются блокаторы и активаторы кальциевых каналов, изменяющие вход ионов кальция в клетку. Кальций принимает участие во многих физиологических процессах, таких как мышечное сокращение, секреция, нервно-мышечная передача, свертывание крови и так далее. Блокаторами кальциевых каналов являются такие известные сердечно-сосудистые средства, как верапамил, дилтиазем, нифедипин и другие.

Имитируя или блокируя работу медиаторов, гормонов или других эндогенных биологически активных веществ, лекарства тоже могут вызывать изменение функций клеток, отдельных органов и систем. Если эти изменения планировались, то эффект будет лечебным, если же они возникают попутно, то это является побочным действием лекарств (глава 2.6).

Информация, полученная от сигнальных молекул (медиаторов, гормонов и некоторых других), заставляет клетки корректировать свою работу, приспосабливаться к новым условиям существования. Мы рассматривали механизмы трансмембранной передачи химической информации в главе 1.4. Как вы помните, эти механизмы отражают способ преодоления клеточной мембраны молекулой вещества. Но ведь преодолевать этот барьер способны не только вырабатываемые организмом гормоны, ферменты и медиаторы. Лекарственное вещество, введеное в организм, проникает в клетку теми же путями, что и естественные биологические молекулы. Вспомним первый механизм (фрагмент I на рисунке 1.4.7), когда молекула вещества легко “просачивается” сквозь клеточную мембрану благодаря способности растворяться в жирах (липофильности). Затем сигнальная молекула – уже внутри клетки! – взаимодействует с рецептором, проявляя свое биологическое действие. Таким же образом действуют и некоторые лекарственные вещества, например, оксид азота, через который реализуется эффект нитратов, применяемых для лечения ишемической болезни сердца. Внутриклеточные рецепторы существуют для ряда жирорастворимых гормонов (глюкокортикоиды, минералокортикоиды, половые гормоны и тиреоидные гормоны) и витамина D. Эти лекарственные средства стимулируют биосинтез белков посредством активации транскрипции генов (глава 1.4). Эффект этих препаратов развивается в интервале от получаса до нескольких часов – именно такое время требуется для синтеза белков. Поэтому не следует ожидать мгновенного изменения состояния организма, например, облегчения симптомов при приступе бронхиальной астмы. Действие таких лекарственных средств длится от нескольких часов до нескольких дней, когда их самих уже нет в организме. Это связано с тем, что образовавшиеся белки длительно сохраняются в клетке в активном состоянии, и поэтому эффекты генноактивных гормонов исчезают постепенно и не зависят от их концентрации в организме. Второй механизм передачи сигнала клетке заключается во взаимодействии молекулы вещества с трансмембранным рецептором (фрагмент II на рисунке 1.4.7). Так “работают” вырабатываемый поджелудочной железой инсулин и препараты инсулина, использующиеся для лечения сахарного диабета. Многие лекарства, о которых мы будем говорить в третьей части книги, действуют на рецепторы, регулирующие открытие или закрытие ионных каналов (фрагмент III, рисунок 1.4.7). Средства, влияющие на вегетативную нервную систему (глава 3.2) – классическая иллюстрация этого механизма. Адренергические и антиадренергические, холинергические и холинолитические препараты имитируют или блокируют эффекты естественных медиаторов, регулирующих ток ионов через каналы клеточной мембраны. Взаимодействуя с рецепторами, изменяют “пропускную способность” ионных каналов некоторые препараты, влияющие на центральную нервную систему. Четвертый механизм трансмембранной передачи реализуется через рецепторы, активизирующие внутриклеточный вторичный передатчик (фрагмент IV на том же рисунке). Как известно, этот механизм позволяет усилить передаваемый сигнал, то есть получить выраженный эффект малым числом молекул вещества (глава 1.4). В частности, эффект корректоров эректильной дисфункции (например, известный препарат Виагра) обусловлен воздействием на вторичных посредников (накопление цГМФ в гладкомышечных клетках сосудов).

Подытожим: лекарственное средство вызывает определенные эффекты в организме, взаимодействуя с рецепторами и передавая клетке некую информацию посредством взаимодействия с ее сигнальными системами.

	Лекарственное средство вызывает определенные эффекты в организме, взаимодействуя с рецепторами и передавая клетке некую информацию посредством ее транспортных систем.

Теперь перейдем к рассмотрению основных принципов и механизмов действия лекарств.