Ассиметричное распределение ионов внутри и вне клетки

Градиенты концентраций калия и хлора примерно уравновешивают друг друга. Поэтому проницаемость мембраны для этих ионов хотя и ограничена, но относительно высока. Проницаемость натриевых каналов в покое ничтожно мала. Более того, Na+ постоянно “выкачивается” за пределы нейрона с помощью энергозависимых механизмов против высокого электрохимического градиента. Таким образом, потенциал покоя представляет собой ни что иное, как готовый к использованию источник накопленной энергии, необходимой для генерации сигнала (потенциала действия). Если возбудимая мембрана деполяризуется примерно на 15 мВ, электровозбудимые натриевые каналы открываются, проницаемость их для ионов резко возрастает, Na+ устремляется в клетку, разница потенциалов по обе стороны мембраны падает, деполяризация мембраны еще более усиливается, формируется потенциал действия и явление возбуждения передается по нервному (или мышечному) волокну. Затем в течение около 0,8 мсек потенциал на мембране возвращается примерно к исходному уровню, главным образом за счет выхода ионов калия из клетки. Усиление проницаемости для К+ необходимо для полной реполяризации мембраны и восстановления исходного потенциала покоя. При этом восстанавливается и исходная проницаемость мембраны для натрия.

Тетродотоксин и сакситоксин полностью блокируя проникновение ионов Na+ по ионным каналам возбудимых мембран внутрь клеток. При этом становится невозможным формирования потенциала действия возбудимых мембран - нарушается проведение нервных импульсов по нейронам, сокращение миоцитов. В эксперименте показано, что вещества действует только при экстрацеллюлярной аппликации. В соответствии с расчетами одна молекула токсинов полностью блокирует один ионный канал. Полагают, что взаимодействие токсикантов с белковыми молекулами, формирующими ионный канал, осуществляется за счет группы гуанидина, содержащейся в структуре как сакси-, так и тетродотоксина. Взаимодействие токсинов с белками ионных каналов обратимо. In vitro яды могут быть удалены с поверхности возбудимой мембраны простым отмыванием биопрепарата.

Исчерпывающих данных о причинах развивающихся эффектов нет. Так, до конца не определено, возбудимые мембраны каких структур, нервных клеток (ЦНС, периферии) или миоцитов, являются более чувствительными к действию токсинов. Так, по мнению одних исследователей остановка дыхания является следствием действия токсинов на нейроны дыхательного центра, другие полагают, что основным является нарушение проведения нервного импульса по дыхательным нервам или возбудимости дыхательных мышц. Вероятно, более справедливо последнее предположение, поскольку электровозбудимость диафрагмы блокируется меньшими дозами токсикантов, чем проведение нервного импульса по диафрагмальному нерву. Кроме того, в опытах на анестезированных кошках показано, что при введении вещества в смертельной дозе, проведение нервных импульсов по диафрагмальному нерву не прекращается, даже тогда, когда электромиограмма диафрагмальной мышцы уже безмолвствует.