4.3. Высвобождение из клетки

Итак, в результате завершения последовательности событий, о которых мы говорили в предыдущем разделе, цитоплазма секретирующей клетки (или пресинаптическое утолщение на конце аксона) содержит большое число зрелых пузырьков, наполненных продуктами, готовыми для секреции.

Чаще всего накопленные в пузырьках секреторные продукты потенциально способны выполнять присущие им биологические функции. В отдельных, довольно редких случаях в пузырьках накапливаются предшественники активной формы секреторного продукта. Так, некоторые пищеварительные ферменты, выделяемые поджелудочной железой, хранятся в гранулах в активной форме, тогда как другие - в неактивной (зимогены). Интересно отметить, что ферменты, сохраняющиеся в гранулах в виде зимогенов, относятся обычно к классу гидролаз, разрушающих белки и фосфолипиды - основные компоненты мембран зимогеновых гранул. Ферменты, активные по отношению к другим компонентам секретирующей клетки, например ферменты, гидролизующие РНК, ДНК, гликоген, триглицериды, хранятся и секретируются в активной форме.

В некоторых системах (например, в системах, секретирующих казеин, слизь и липопротеиды с очень низкой плотностью) освобождение секретируемого материала происходит непрерывно, однако в большинстве случаев секрецию вызывают специфические стимулы, такие, как потенциал действия, распространяющийся по мембране нервной клетки, нейромедиаторы или гормоны (табл. 3).

Последовательность событий, вызываемых действием стимула на секретирующую клетку, называют "сопряжением стимул - секреция" (по аналогии с сопряжением процессов возбуждение - сокращение в мышце). Основанием для такой аналогии послужило то, что процессы секреции, подобно процессам мышечного сокращения, нуждаются в присутствии ионов Са²⁺ во внеклеточной среде. По-видимому, в том и другом случае в клетке функционируют сходные сократительные системы.

Во многих системах секреторный процесс в целом ингибируется колхицином и (или) цитохалазинами. Чувствительность процесса секреции к этим ингибиторам указывает на участие в процессе секреции внутриклеточных микротрубочек и сократительных нитей, вероятно, на стадии движения запасающих гранул к плазматической мембране.

В некоторых системах в процессы секреции, помимо Са²⁺, вовлечен также циклический АМФ. Например, секрецию околоушных слюнных желез вызывает адреналин, способствующий быстрому повышению внутриклеточной концентрации циклического АМФ, или дибутирильного производного циклического АМФ. Противоположное действие циклический АМФ оказывает на секрецию гистамина. Следует отметить, что взаимоотношение циклического АМФ и секреторной активности клеток в различных тканях не укладывается в рамки какой-либо простой и единой модели.

До сих пор последовательность событий, в результате которых происходит выделение секретируемых веществ из клетки, полностью еще не установлена. Конечный же результат этого процесса - выброс из клетки почти всего содержимого запасающих гранул без заметного освобождения во внеклеточное пространство мембран самих гранул или растворимых высокомолекулярных компонентов цитоплазмы. Выделение веществ путем экзоцитоза, по-видимому, можно представить себе как процесс, обратный фагоцитозу или пиноцитозу (рис. 84). В случае нейромедиаторов факт их выделения дискретными "пачками" хорошо согласуется с концепцией "миниатюрного потенциала концевых пластинок" (гл. 3). В других системах данные в пользу, подобного механизма секреции были получены с помощью электронной микроскопии. На микрофотографиях удалось запечатлеть гранулы в тот момент, когда их мембрана сливалась с плазматической мембраной, и последующее освобождение содержимого гранул через образовавшееся отверстие. В пользу такого механизма свидетельствует также идентичность содержимого гранул и секретируемых из клетки продуктов.

Рис. 84. Последовательность процессов при экзоцитозе