Основной вклад в разделение внешней среды от внутренней среды организма выполняет эпителий. Эпителиальный барьер создаётся эпителиоцитами с присущим им набором транспортных белков, а также межклеточными структурами – плотными контактами, которые обеспечивают барьер между внешней и внутренней средой организма в пространстве между клетками. Основным достижением последних лет в изучении молекулярных механизмов межклеточного транспорта является определение роли белков плотных контактов в этом процессе. В создании молекулярного ансамбля плотных контактов участвуют белки семейства клаудина, которых у животных насчитывается 27 участников, а также белки семейства MARVEL, к которым относится окклюдин и трицеллюлин. Установлено, что эти белки выполняют следующие функции: 1) ограничивают латеральную диффузию белков в плазматической мембране, формируя функциональную полярность эпителиоцитов; 2) обеспечивают селективность межклеточного транспорта для ионов, органических соединений и воды, повышая эффективность физиологических процессов; 3) участвуют в поддержании целостности эпителиального слоя, образуя вместе с апикальными актомиозиновым кольцом пространственную структуру, которая объединяет эпителиоциты; 4) вместе с адаптерными белками регулируют функции клеток, образуя сигнальную платформу; 5) акцептируют сигналы внешней среды, являясь местом связывания бактериальных токсинов, вирусов и различных соединений (1). Молекулярная мозаика белков в тканях специфична, они образуют кластеры взаимодействующих белков, появление в которых нового члена семейства вызывает изменение свойств других белков и всего кластера (2).
Несмотря на очевидные успехи в этой области, существуют методологические и методические проблемы, которые сдерживают изучение и понимание роли отдельных белков или их ансамблей в осуществлении этих функций. Методологическая проблема связана с тем, что до сих пор не дан ответ на вопрос о том, являются ли изменения в плотных контактах триггерным механизмом для запуска клеточных процессов или они должны рассматриваться как результат активации в клетке других сигнальных путей? Методические проблемы включают в себя отсутствие стандартного протокола и одинаковых методических подходов при проведении экспериментов, которые не дают возможность сопоставить результаты различных исследований. К экспериментальным условиям, необходимым для дальнейшего продвижения в понимании барьерных свойств тканей, можно отнести следующие положения: 1) исследовать весь спектр белков плотных контактов, установленных для этой популяции клеток или ткани, так как наличие некоторых из них, даже без изменения их уровня в плотных контактах, вносит существенные коррективы в функции кластера белков этих межклеточных структур; 2) учитывать разницу в функциях молекулярных детерминант плотных контактов в опытах на клеточных линиях и тех же белков в клеточной популяции на тканевом уровне; 3) интегрировать данные о разнонаправленном изменение различных по своему вкладу в барьерные свойства эпителия белков плотных контактов; 4) установить причину несовпадения между функциональными характеристиками тканевого барьера и изменениями в уровне белков плотных контактов, которые по присущим им свойствам должны обеспечивать этот процесс, что выражается, например, в снижении барьерных свойств эпителия и одновременным увеличением белков плотных контактов, повышающих непроницаемость эпителия.
Перспективы изучения молекулярных основ межклеточного транспорта и включения этих данных в развитие представлений о дисфункции органов заключаются в следующем: 1) изучение молекулярной структуры белков методом компьютерного моделирования и выяснение возможных механизмов их взаимодействия; 2) разработка представлений о формировании вместе с другими сигнальными платформами клетки многокомпонентных регуляторных комплексов; 3) выяснение роли отдельных клаудинов и их ансамблей при развитии адаптаций тканей и органов к различного рода воздействиям, в частности, к радиации; 4) выявление изменения уровня или мозаики белков плотных контактов, которые могут быть индикаторами развития злокачественных процессов. Изучение молекулярных основ межклеточного транспорта позволит понять роль молекулярных механизмов в повышении эффективности функций, а также в развитии патологии органов.
