Проницаемость

Проницаемость — способность тканей, клеток и субклеточных структур (ядра клетки и др.) пропускать газы, воду и различные вещества. Проникновение веществ через биологические мембраны происходит пассивно или путем активного переноса с участием специальных механизмов. Проницаемость мембран для различных агентов зависит как от физико-химических свойств последних, так и от особенностей самих мембран.

Нарушения проницаемости могут возникать в результате действия разнообразных повреждающих факторов: высокой и низкой температуры, облучения, некоторых веществ (например, токсинов), недостатка кислорода, витаминов, гормонов и т. д. Нарушения проницаемости играют важную роль в патогенезе многих болезненных процессов: воспаления (см.), аллергии (см.), шока (см.), инфекционных заболеваний, нарушений выделительных процессов и др. Изменения проницаемости могут быть как проявлением защитной реакции, так и причиной многих тяжелых расстройств.

Проницаемость — это способность клеток и тканей пропускать и поглощать растворы и газы из окружающей среды и выделять их наружу. Проницаемость — общебиологическая проблема, связанная с взаимоотношением организма со средой, с обменом веществ и имеющая важное значение для физиологии и патологии.



Имеются следующие теории избирательной проницаемости клеток и тканей, по-разному трактующие субстрат и условия этого процесса. Согласно мембранной теории клеточной проницаемости распределение веществ между клеткой и средой объясняется наличием субмикроскопической мембраны, избирательно проницаемой для молекул и ионов. Протоплазма клеток считается коллоидом, в котором почти вся вода находится в свободном состоянии и обладает свойствами растворителя. В основе сорбционной теории проницаемости лежит представление о протоплазме как о несмешивающейся с водой фазе, в которой вода и ионы находятся в связанном состоянии. Поступление веществ в клетку регулируется всей протоплазмой и определяется факторами сорбции (растворимостью, химическим связыванием, адсорбцией и др.). По современным представлениям клеточные мембраны (см. Клетка) имеют общую толщину 70—80 А и состоят из двух параллельных слоев молекул липидов, ориентированных полярными группами к поверхности мембраны, с адсорбированными на них слоями белка. Кроме того, в цитоплазме имеется система мембранных образований, связанных с эндоплазматической сетью и митохондриями.

Низкомолекулярные вещества, вода, газы могут проникать в клетку под действием осмотических сил (см. Осмотическое давление), путем диффузии (см.) и ультрафильтрации (см.), без энергетических затрат (пассивный перенос). Для ионов проницаемость зависит от электрического заряда, градиента потенциала между наружной и внутренней поверхностью мембран.

Активным переносом обозначаются процессы, происходящие с затратой энергии, вырабатываемой в клетке в процессе метаболизма (фосфорилирование, дефосфорилирование, образование сложных комплексов веществ, наличие молекул-переносчиков, участие ферментов и т. д.). При этом вещества могут двигаться против градиента концентраций. Так, содержание ионов К в эритроцитах в 20 раз выше, чем ионов Na, однако ионы К накапливаются в них, а ионы Na выходят в плазму против 50-кратного градиента концентрации. Одним из способов проникновения веществ в клетку является пиноцитоз (см.). Процесс этот заключается в адсорбции веществ клеточной оболочкой, уменьшении ее поверхностного натяжения и впячивании внутрь цитоплазмы с образованием пиноцитарных вакуолей; впоследствии их оболочка разрушается, и вещества включаются в клеточный метаболизм.



Селективная проницаемость веществ зависит как от структуры и химического строения клеточных мембран, так и от размеров, электрического заряда, гидратации, растворимости веществ в липоидах. В отличие от сильных кислот и оснований, не проникающих в клетку, слабые кислоты и основания, в составе которых преобладают недиссоциированные молекулы, обладают большой проникающей способностью. При сдвиге активной реакции в кислую или щелочную сторону, сопровождающемся изменением степени диссоциации молекул, усиливается или ослабляется проникновение веществ в клетку. Так, установлено, что третичные аммониевые соединения, не несущие заряда, проникают в мозг, в отличие от ионизированных четвертичных аминов и их солей.

В организме многие ткани являются мембранами, обладающими избирательной проницаемостью (эндотелий капилляров и серозных полостей, кишечная стенка, эпителий кожи и др.). Проницаемость таких мембран зависит не только от составляющих их клеточных структур, но и от проницаемости межклеточного вещества. Важное значение имеет проницаемость гисто-гематических барьеров, регулирующих относительное постоянство внутренней среды органов и тканей (см. Барьерные функции).

Нарушения проницаемости являются существенным звеном в патогенезе многих патологических процессов (аллергия, воспаление, отек, шок), в механизме изменений всасывания (см.), секреции, экскреции, обмена веществ. Особое значение в клинической патологии имеют нарушения П. капилляров, наблюдаемые при многих инфекционных, токсических, аллергических и других заболеваниях (дизентерия, бруцеллез, скарлатина, грипп, ревматизм, брюшной и сыпной тифы, тонзиллит, нефрит и др.). Нарушения П. сосудов отмечены при заболеваниях сердечно-сосудистой системы (ревматический панкардит, миокардит, септический эндокардит, гипертоническая болезнь, атеросклероз), органов дыхания (эмфизема легких, пневмония, пневмосклероз), почек, печени, кожи, нервной системы. Изменения сосудистой проницаемости характерны для разных стадий лучевой болезни.

Важное значение в патогенезе ряда заболеваний имеют также нарушения П. гисто-гематических барьеров. В частности, П. гематоэнцефалического барьера увеличивается при черепно-мозговой травме, воспалении оболочек мозга, некоторых формах эпилепсии, нарушениях мозгового кровообращения, шоке, лучевой болезни и других патологических процессах. Имеются данные о влиянии различных лекарственных веществ на проницаемость капилляров, гематоэнцефалического и других гисто-гематических барьеров, что позволяет регулировать нарушения П. в условиях патологии.