5.4. Анализ действия веществ на мембраны

Рассмотрим другое применение описанного метода. Ниже будет показано, что построение нуль-изоклин и фазовых портретов по записям ионных токов открывает новые возможности для исследования действия биологически активных веществ на мембраны.

Метод нуль-изоклин значительно облегчает расшифровку ионных механизмов действия веществ, что в последнее время становится все более актуальным. Обычно лекарственное или биологически активное вещество (не являющееся специфическим блокатором или ингибитором) влияет одновременно на несколько характеристик ионных токов, и тогда интерпретация экспериментальных данных оказывается неоднозначной.

Метод фазового портрета позволяет достаточно просто устанавливать, какие из регистрируемых в эксперименте изменений ионных токов ответственны за изменения феноменологических характеристик мембраны.

Этот метод может быть использован и для целенаправленного поиска биологически активных веществ. С его помощью просто и быстро строится математическая модель мембраны, модифицированной исследуемым веществом. При этом появляется возможность на возникающие вопросы отвечать с помощью уже построенной математической модели без новых трудоемких экспериментов. Хотя, в принципе, возможность построения моделей дали уже

Рис. 50. Фазовые портреты и потенциалы действия нервного волокна омара а,б - норма; в,г - ДДТ; видно появление под действием ДДТ устойчивой особой точки О, приводящее к удлинению потенциала действия в несколько сотен раз (построено по записям ионных токов и потенциалов действия из [43])

Рис. 51. Фазовые портреты мембраны миэлинизированного волокна лягушки а — норма;

уравнения Ходжкина-Хаксли, но строить подобную модель для каждого исследуемого вещества весьма трудоемко, и поэтому для исследования действия веществ такой подход, естественно, не применялся. Напротив, качественные методы (метод нуль-изоклин) делают эту возможность легко осуществимой.

Здесь будет приведено несколько примеров изменения фазовых портретов под действием веществ.

Действие ДДТ на нервное волокно омара. Фазовый портрет волокна в норме и под действием ДДТ показан на рис. 50, а, в.

Рис. 52. Фазовые портреты мембраны папиллярной мышцы морской свинки а — спонтанная активность в бескальциевом растворе; б - исчезновение спонтанной активности при добавлении

Под действием ДДТ на фазовом портрете появляется дополнительная устойчивая особая точка О, расположенная на правой ветви изоклины (рис. 50, в). Эта точка предсказывает устойчивую деполяризацию мембраны (второе устойчивое состояние мембранного потенциала и появление очень длинных спайков), что и наблюдается в эксперименте (рис. 50, г).

Действие тетраэтиламмония Фазовый портрет мембраны перехвата Ранвье миэлинизированного волокна лягушки в норме и под действием в разной концентрации показан на рис. 51. Видно, что при большой концентрации появляется устойчивая особая на правой ветви, что соответствует устойчивой деполяризации и продленным потенциалам действия. При меньшей концентрации особая точка располагается вблизи границы устойчивой и неустойчивой областей, при этом возможны колебания на вершине плато потенциала действия. Эти феномены под действием действительно имеют место [40].

Действие Фазовый портрет мембраны папиллярной мышцы морской свинки (рис. 52, а) в бескальциевом растворе предсказывает спонтанную активность (особая точка расположена на средней ветви и неустойчива). После добавления (блокатор медленного входящего тока) особая точка становится устойчивой (рис. 52, б), что соответствует исчезновению автоматии. Действительно, в этом препарате автоматия возникает в бескальциевых растворах и устраняется использованной концентрацией