К вопросу о взаимодействии ионов друг на друга в воз будимых тканях. Антагонистическое действие ионов на скорость диффузии гидроксильного иона в желатину

Аннотация

В своих работах Ж. Лёб показал все громадное значение ионов- антагонистов для нормального течения жизненных процессов. Отдельно взятые соли калия, натрия, кальция, магния, цинка и друг, действуют чрезвычайно ядовито как на животные, так и растительные ткани, взятые же вместе в определенном количественном взаимоотношении, они представляют совершенно необходимую для их жизни среду. С другой стороны, после работ Зеренсена многочисленные исследования показали также и исключительно важную роль в биологических и физиологических процессах водородного и гидроксильного ионов.

Полный текст

В теории нервного возбуждения все эти упомянутые ионы, как известно, занимают первое место; предполагается, что процесс нервного возбуждения начинается с изменения ионного коэффициента, т. е. отношения между возбуждающими и угнетающими ионами.

Несмотря на то, что давно было известно о совместном нахождении всех этих ионов в возбудимых тканях и их роли в процессе возбуждения, их физико-химическое влияние друг на друга мало пока изучено. Между тем, очевидно, без такого знания их взаимоотношения друг к другу нельзя построить теории нервного возбуждения, понять специфическую организацию физико-химических явлений, имеющих место при раздражении возбудимых тканей. На пути к такому пониманию в предыдущих работах автором была измерена абсолютная скорость движения водородного и гидроксильного ионов в желатине и в веществе нерва; было также показано^[1] ²), на основе экспериментальных данных, что гидроксильный ион во время раздражения электрическим током проходит рас стояние, равное только длине белковой молекулы. Другие ионы, присутствующие в нерве, как Na, К. Са и Mg, движутся, конечно, с еще большей медленностью. При совместном движении, под действием электрического тока, все эти ионы каким-то образом влияют друг на друга.

В настоящей работе взят наиболее простой случай их взаимодействия, влияние ионов антагонистов Na, К, Са, Mg и др. на скорость диффузии ОН-иона в студне желатины.

Методика исследования была очень проста: приготовлялась 5% желатина, окрашенная индикатором нейтральротом в розовый цвет (продажная желатина обычно слегка кисла); к желатине прибавлялась соль катиона или аниона, затем она насасывалась в стеклянные трубки, длиной в 10 см. и диаметром в 4 мм. После образования студня желатины трубки опускались в ¹/₁₀ n NaOH; гидроксильный ион. входя в желатину, изменял ее розовую окраску в желтую; по резкой и ясной границе между розовой и желтой окрасками можно было с точностью до 1 мм. измерить длину расстояния, пройденную в желатине диффундирующим ОН-ионом.

Все опыты показали резкое антагонистическое действие катионов на скорость диффузии ОН-иона в желатину. Как показывает таблица № 1 одного из опытов.

Таблица № 1. Расстояние, пройденное ОН-ионом за 24 ч.

Катионы 1/10 ^п-

Контрольная желатина (без прибавлений)       33мм 

 +NaCl.                                                                  35 »

+KCl.                                                                     37 »

+СаСІ2                                                                  31 »

+ MgCl₂                                                                 23»

—ионы, возбуждающие N и К, увеличивают скорость диффузии, ионы, угнетающие Са и Mg, наоборот, замедляют диффузию ОН-иона; надо заметить, что другие одновалентные катионы, как Li, NH₄ также ускоряют, трехвалентное железо же сильнее замедляет, чем Mg. Действие Са не резко выражено, но Mg и Fe чрезвычайно ясно и постоянно.

С увеличением концентрации действие усиливается, но не прямо пропорционально ей, что видно из таблицы № 2.

Таблица № 2.

Влияние возрастающей концентрации МgС1% на диффузию ОН-иона.

25 см. 5%			желатины — (контроль) = 40 мм.
»	»	»	»	+ MgCl 2	0,01 гр — 40	мм.
»	»	»	»	+ MgCl2	0,03 гр = 37	мм.
»	»	»	»	+ MgCl2	0,05 гр = 36	мм.
»	»	»	»	+ MgCl2	0,20 гр = 31	мм.
»	»		»	+ MgCl2	0,50 гр = 25	мм.
»	»	»	»	+ MgCl2	1,00 гр = 21	мм.

Прибавление анионов не показывает антагонистического действия (табл. № 3).

Таблица № 3.

Действие анионов на скорость диффузии ОН-ионов в желатину.

Анионы  $\left(\frac{\mathrm{n}}{10}\right)$  прибавленные                                    Пройденные ОН ионом

к желатине                                                                расстояния в желатину

5% желатина (контроль)                                                40. мм.

+ NaCl                                                                              41 »

+ NaBr.                                                                             42 »

+NaSO2                                                                           40 »

+NaClO₃                                                                          43 »

щелочной фосфат.                                                         30 »

кислый фосфат                                                              22 »

+ NaHCO₃                                                                       28 »

Таблица показывает, что сильно действуют фосфаты и карбонаты; небольшие же—в 1—3 миллиметра—ускорения от NaCl, NaBr и NaClO₃ происходят, очевидно, от катиона Na.

Два антагониста катиона Na и Mg, прибавленные к желатине, оказывают одновременно антагонистическое действие.

10 кб. см. 5% желатины (контроль) = 58 мм.

+ Mg 0,05 гр. = 47 мм.

+ Na 0,3 гр. + Mg 0,05 гр. = 56 мм.

Замечательно, что количественные отношения натрия к магнию близко подходят к отношению, имеющемуся в жидкости Вант-Гоффа, Тирода.

Можно предполагать, что найденное действие катионов и анионов на ОН-ион играет и физиологическую роль, и дает возможность глубже проникнуть в сложные движения ионов в процессе возбуждения.

Выводы.

Экспериментально показано, что одновалентные ускоряют, а двух- и трехвалентные катионы замедляют скорость диффузии ОН-иона в желатину; анионы—фосфата и углекислый замедляют скорость диффузии.

¹) W. W. Efim off. Ueher die Bewegung d. Ionen in Gelatinegallerten und in d. Nervensubstanz 1. II und III Mitteilungen. Biochemische Zeitsch. B. 219.1930.

^[2]) W. W. Efimoff. IV Mitteilung. Zur Frage der Dicke und Natur der halbdurchlässigen Membranen. Bioch. Z. B. 226, 1930.