Действие ксенона на клетки

Действие ксенона на клетки

В связи с тем, что Xe обладает высокой растворимостью в липидах и взаимодействует с белками, он должен аккумулироваться в клеточных мембранах. Применение Хе как биосенсорной молекулы в ядерно-магнитном резонансе (ЯМР) позволило получить сведения о некоторых механизмах его взаимодействия с молекулами. При исследовании  129Хе – ЯМР спектров растворов миоглобина,  суспензий различных липидных бислоев, мембран эритроцитов и мембран Torpedo californica, обогащенных рецептором к ацетилхолину, был установлен быстрый обмен Хе между жидким и органическим окружением, что говорит о возможности интегрального механизма влияния газа на клетки через их гидрофильные и гидрофобные компартменты.

Кристаллы протеинов содержат полости, связывающие благородные газы (Хе и Kr). Так, дикий тип лизоцима Т4 содержит 1 ксенон-связывающий сайт. Возможно генерировать дополнительные связывающие сайты на молекуле лизоцима замещением лейциновых и фенилаланиновых остатков на аланин. При этом благородные газы должны аккумулироваться в неполярных регионах кристаллов протеинов.

Хе и Kr могут выступать как протон-связывающие кластеры с бразованием комплексов с катионами HCO+, HN2+ и HNCH+. Кроме того, ионы водорода и хлора могут атаковать атом Хе в оппозитных участках (т.к.   его молекула может быть диполем) и приводить к перемещению заряда с образованием ионизированного комплекса HХeCl.

Описанные выше процессы могут лежать в основе разнонаправленного влияния Хе на возбуждающие и тормозящие ионные каналы с лиганд-зависимыми и потенциал-зависимыми “воротами“, определяющими, в свою очередь,   функциональное состояние клеток. Тем не менее, несмотря на активное обсуждение в литературе механизмов взаимодействия Хе с биологическими молекулами и структурами, сведений непосредственном его влиянии на клетки немного.

Известно, что Хе действует на мембраны клеток мозга, в том числе на биохимический состав и электрофизиологические свойства. Хе снижает соматосенсорные потенциалы мозга, уменьшает, как и другие анестетики, корковые потенциалы, электрическую активность мозга.

Miyazaki Y.  изучал влияние Хе в 70 %-ной концентрации на нейроны задних рогов спинного мозга кошек в сравнении с N2O. Перерезка спинного мозга (устранение эффекта нисходящих ингибиторных систем) не влияла на способность инертного газа, в отличие от закиси азота, подавлять реакцию клеток на раздражители, что позволило авторам сделать заключение о возможности реализации его антиноцецептивного эффекта через прямое воздействие на нервные клетки спинного мозга.

Смесь Хе/О2 (70/30) приводит к единичному пикнозу ядер в коре и мозговом веществе надпочечников крыс. Однако, в случае ингаляции смеси закись азота/кислород (70/30) подобные изменения более выражены, что авторы связывают с постстрессорными явлениями.

Xe способен блокировать деление эндотелиальных клеток через механизмы, связанные с внутриклеточноми ионами двухвалентного кальция. В то же время в культуре кардиомиоцитов человека, перфузируемой растворами, содержащими галотан, изофлуран либо ксенон в концентрациях, соответствующих МАК, Хе  не влиял на L-тип кальциевого тока в отличие от других анестетиков, его подавляющих. Кроме того, в сравнении с галотаном и изофлураном, благородный газ лишь слабо супрессировал быстрые выходящие калиевые токи, оцененные техникой patch clamp. Поскольку Са2+- и К+-токи важны для продолжительности потенциалов действия и реполяризации, сделали вывод, что действие Хе согласуется с отсутствием у благородного газа побочных эффектов на сердце.

По мнению, 65 % Хе не влияет на функцию тромбоцитов и их мембран в системе in vitro (обычную и стимулированную агонистом экспрессию гликопротеинов, постактивационные конформации рецепторов, экспрессию селектина).

Применение изотопов Хе в компьютерной томографии мозгового кровотока при патологических состояниях и мониторинге действия лекарственных препаратов  выявило его способность самостоятельно влиять на данный показатель. Изображения регионального мозгового кровотока, получаемые с 1961 года, показывают его отклонения при  различных дегенеративных и психических заболеваниях мозга, включая шизофрению, эффективные расстройства, паркинсонизм.

 Микроциркуляторное русло (артериола, капилляры, венула) является одним из компонентов клеточного микроокружения, регулирующего питание, пролиферацию и дифференцировку, функционирование клеток различных тканей. В связи с этим клеточные, синаптические, тканевые и органные эффекты Хе в некоторой степени могут быть опосредованы его гемодинамической активностью.