CC BY
17
УДК 612.014.42:612.31:591.413.2
Король Т.В., кандидат бюлопчних наук ® Лье1еський нацюнальний утеерситет еетеринарног медицины та бютехнологт
iмет С.З. Гжицького
МЕМБРАНН1 СИСТЕМИ ТРАНСПОРТУ КАТ1ОН1В Са2+ У
СЕКРЕТОРНИХ КЛ1ТИНАХ СЛИННО1 ЗАЛОЗИ ЛИЧИНКИ CHIRONOMUS PLUMOSUS L
У роботi проведено до^дження систем активного i пасиеного трансмембранного транспорту Ca2+ е екзокринних секреторних клтинах слинног залози личинки СЫгопотш plumosus L. Запропоноеано схему Ca2+-сигналiзацií секреторних клтин слинних залоз личинки комара-дергуна. Отриман результати можуть бути еикористаш для розробки фармакологiчних методiе корекцп секрецп траених залоз людини i теарин.
Ключовi слова: потенцiалокероеанi Ca2 - канали, Ыа+-Са2+-обмтник, Са2+, Mg2+- АТФаза, рiанодинчуmлиеi Са2+-канали, IФз-чутлиеi Са2+-канали, Са2+- унтортер.
Вступ. Система внутршньокл^инного передавання сигнув за участю катюнш Ca2+ вдаграе важливу роль у багатьох фiзiологiчних процесах рiзних титв клггин, у тому чи^ i секреторних [7,8,9,11,12,13]. Якщо у нейронах, гладкомязових клггинах та кардюмюцитах [7,8,9] систему кальщево! регуляци кл^инних процеЫв дослiджували тривалий час, то секреторш клiтини у цьому вщношенш вивченi значно менше. Оскiльки на сьогодш вiрогiдно доведена роль Ca2+, як вторинного посередника, у регуляци секреторного процесу в цшому та екзоцитозу зокрема, то особливо! уваги заслуговуе з'ясування основних закономiрностей функщонування Са2- транспортувальних систем секреторних кл^ин, що мае фундаментальне значення для розумшня механiзмiв активаци секреци та И припинення. У свою чергу, це дозволяе розв'язати питання, пов'язаш з виникненням i розвитком патологш травних залоз людини i тварин через порушення Са2-гомеостазу, а також розробити методи !х фармаколопчно! корекци, що мае значення для медицини i ветеринари. На сьогоднi грунтовно дослiджено Са2+-транспортувальш системи у секреторних клтинах багатоклiтинних залоз ссавцiв, таких як велик слиннi [11] та тдшлункова [13]. Цiкавим та зручним об'ектом для дослщження !х функщонування е малокл^инш залози, зокрема слинш залози двокрилих.
Матер1ал i методи. Дослщження проводили на iзольованих слинних залозах (32-48 клiтин) личинки комара-дергуна (Chironоmus plumosus L.). Про функщональний стан Са2 - транспортувальних систем кл^ин дослiджуваних залоз судини на пiдставi аналiзу змiн рiвня секреци загального бiлка in vitro у середовищах з рiзним iонним складом та тд впливом блокаторiв цих систем, сумарного та мембранозвязного вмiсту Са2+ у тканинi та АТФазно! активност
® Король Т.В., 2010
134
тканини залоз за приростом Рн у середовищi шкубаци. Цифровi результати ycix вимiрювань тддавали варiацiйно-статистичнiй обробцi за Стьюдентом. Опрацювання результатiв здiйснювали з використанням програмного пакету Microsoft Excel.
Результати дослщження. Ключовою подieю у спряженнi процеЫв стимулу iз секрецieю е короткочасне тдвищення рiвня iонiзованого Са2+ у цитоплазмi клiтин, яке насамперед досягаеться його надходженням ззовнi через потенщалокероваш Са2- канали плазматично! мембрани (ПМ). Цi канали iдентифiковано методом фшсаци потенцiалу в умовах внутршньокл^инно1 перфузи [2], а також функцiонально тдтверджено !х наявнiсть шляхом вимiрювання змш вмiсту Са2+ у тканинi слинних залоз личинки комара-дергуна з використанням арсеназо III та рiвня секреци загального бiлка за умов гiперкалiевоl деполяризаци мембрани [4]. Додавання до гiперкалiевого середовища ([К+]з = 40 ммоль/л) верапамшу (0,1 ммоль/л), дилиазему (0,1 ммоль/л), нiфедипiну (0,1 ммоль/л) та LaCl3 (0,1 ммоль/л) у вах випадках супроводжувалося пригнiченням стимульованого входу Са2+ у клiтини вщповщно на 58,82% (Р<0,01,п = 6), 63,50% (Р<0,05,п = б), 62,02% (Р<0,05,п = 6) та 39,85% вщносно контролю. Щодо секреци загального бшка, то за умов додавання верапамшу практично не спостер^алося ll' стимуляци деполяризацiею мембрани 40 ммоль/л KCl. За наявност дилтiазему нами виявлено зменшення рiвня секреци загального бшка на 66,14 % (Р<0,05, n = 6), нiфедипiну - на 34,45% та LaCl3 - на 36,27% порiвняно з контролем. Ц данi узгоджуються з результатами вимiрювання змiн вмiсту мембранозвязаного Са2+ за допомогою хлортетрациклiну (ХТЦ) у секреторних кл^инах дослiджуваних залоз тд впливом згаданих блокаторiв потенцiалокерованих Са2+- каналiв на фонi гiперкалiевоl деполяризаци мембрани [10]. Зростання внутрiшньоклiтинного вмкту iонiзованого Са2+ вище базального рiвня, зумовлене його пасивним надходженням через потенщалокероваш Са2-канали, необхiдне для шщаци вивiльнення Са2+ з ендоплазматичного ретикулуму (ЕПР), яке в секреторних кл^инах дослiджуваних залоз проходить, зокрема, за мехашзмом Са2+-шдукованого вивiльнення Са2+ через рiанодин (кофе1н) чутливi Са2-канали мембрани ЕПР [15]. Як з'ясувалося, щ канали перебувають у тiснiй взаемоди з 1Фз-чутливими Са2 - каналами. У мiтохондрiях (МХ) дослiджуваних секреторних кл^ин iдентифiковано Са2+-уншортер [1]. Вiдновлення концентраци Са2+ у клiтинах забезпечуеться системами його енергозалежного транспорту, локалiзованими у ПМ та мембраш ЕПР. У ПМ функщонують Са2+-помпа та система №-Са2+-обмшу. Kлiтиннi мембрани слинних залоз личинки комара-дергуна характеризуються Са2+, Mg2+-АТФазною, а також Mg -АТФазною та строфантинчутливою Na+, К-АТФазною активностями [6]. Са2+, Mg^-АТФазна активнiсть тканини слинних залоз залежить вiд концентраци Са2+ та АТФ у середовищi шкубаци, повнiстю блокуеться (Р<0,01, n=6) еозином Y (10 мкмоль/л), а також суттево пригшчуеться окситоцином у концентраци 100 мкмоль/л (на 65,74±13,50, Р<0,001) i бутилгiдроксихiном у концентраци 25 мкмоль/л (на 68,62±2,96%, Р<0,001). Наявшсть Na+-Cа2+-обмiнника, локалiзованого у ПМ цих кл^ин, доведена з використанням
135
електрофiзiологiчних методiв на ochobî збшьшення вмкту Са2+ у тканиш залоз i секрецiï загального бшка у гiпонатрiевих середовищах [3], та за умови його активаци у прямому режимi гiпернатрieвими розчинами [Na] з 180 ммоль/л. Отже, первинно-активне виведення Са2+ iз цитозолю секреторних кл^ин здiйснюeться Са2+-помпою ПМ i мембрани ЕПР. Крiм того, у ПМ дослщжуваних клiтин наявна система вторинно-активного виведення Са2+ у позакл^инне середовище - №-Са2+-обмшник. Значення процесу вщновлення внутрiшньоклiтинного рiвня iонiзованого Са2+ до вихiдноï величини полягае у попередженш можливостi iнгiбування секрецiï загального бшка його високою цитоплазматичною концентращею та створюе передумови для повторного запуску секреци.
Висновки. Отже, на прикладi слинноï залози личинки Chironomus plumosus L. одержано функцюнальне тдтвердження наявностi у ПМ секреторних кл^ин потенцiалокерованих Са2+-каналiв, №-Са2+-обмшника, Са2-помпи, а також Са2+-уншортера МХ та рiанодин i iФз - чутливих каналiв вивiльнення Са2+ з депо та проведено дослщження ï^ властивостей у зв'язку з участю цих систем у регуляци секреторного процесу.
Л1тература
1.Бичкова С.В. Регуляцiя внутрiшньоклiтинних Са2-транспортувальних систем малоклiтинних травних залоз: Автореф. дис. ... канд.бюл.наук : 03.0013/ЛНУ iменi 1вана Франка. - Л.: 2004. - 20 с.
2.Клевец М.Ю., Гураль З.В. Идентификация активируемого деполяризацш кальциевого тока мембраы секреторных клеток // Физиол. Журн.-1990.-Т. 36, № 2. - С. 102-104.
3.Клевець М.Ю., Манько В.В., Федiрко Н.В. Дослiдження нагромадження Са2+ секреторними кл^инами iзольованих слинних залоз личинки хiрономуса та його значення для секреторного процесу / Львiв. Ун-т.-Львiв, 1996. - 22 с. - Деп. В Укр. 1НЕТ1 29.10.96, № 87. - Ук 96.
4.Король Т.В., Манько В.В., Клевець М.Ю. Вплив блокаторiв потенщалозалежних кальцiевих каналiв на стимульований гiперкалiевою деполяризацiею вхiд Са2+ у кл^ини екзокринних залоз та ï^ секреторну вщповщь // Галицький лiкарський вкник. - 1998. - Т. 5, № 3. - С. 46-48.
5.Король Т.В., Манько В.В., Клевець М.Ю. Вплив кофешу на Са2+ транспортш системи секреторних клiтин слинноï залози личинки Chironomus plumosus L. // Експериментальна та клiнiчна фiзiологiя i бiохiмiя.-1999.-Т.8, № 4.-С. 49-53.
6.Король Т.В., Манько В.В., Клевець М.Ю. Дослщження активного транспорту Са2+ у секреторних кл^инах слинних залоз личинки Chironomus plumosus L. // Бюлопя тварин. -2000. -Т2, № 1. - С. 92-97.
7.Костерин С.А. Транспорт кальция в гладких мышцах. - К.: Наукова думка, 1990. - 213с.
8.Костюк П.Г. Кальций и клеточная возбудимость.- М.: Наука, 1986. -
254 с.
136
9.Максимов Г.В., Орлов С.Н. Транспорт потоков кальция при функционировании нервного волокна: механизмы и регуляция. - М. : Изд-во Московского ун-та. - 1994. - 87с.
10. Манько В.В., Король Т.В., Клевець М.Ю., Демюв О.Т. Дослщження Са2- транспортних систем секреторних кл^ин екзокринних залоз з використанням хлортетрациклшу // Вюник Харк. ун-ту, № 488. Бiофiзичний вюник. - 2000. - Вип. 6(1). - С. 79-81.
11. Ambudkar I.S. Regulation of calcium in salivary gland secretion // Critical revlews in oral biology 2 medicine. - 2000. - Vol. 11. - P. 4-25.
12. Park M.K., Ashby M.C., Erdemit G. et al. Perinuclear, perigranular and subplasmalemmal mitochondria have distinat functions in the regulation of cellular calcium transport // EMBO J. - 2001 ac. - Vol. 20. N 8. - P. 1863 - 1874.
13. Petersen O.H. The functional organization of calcium signaling in exocrine acinar cells // J. Korean. Med. Sci. - 2000. - Vol. 15 S. 44, S. 45.
Summury Korol T.V.
MEMBRANE СА2+САТЮ^ TRANSPORTING SYSTEMS IN
CHIRONОMUS PLUMOSUS L. LARVAE'S SALIVARY GLAND SECRETORY CELLS
These was done a research of active and passive transmembrane transport systems in exocrine secretory cells of Chirommus plumosus L. larvae's salivary gland. The seheme of Chirommus plumosus L. larvae's salivary glands secretory cells Са2+-sygnalling has been proposed. The received results may be used for working out pharmaceutical corrective methods of man and animal s digestive glands secretion.
Key word: voltage-operated Са2+ channels, Na+- Са2+ exchanger, Са2+, Mg2+ ATPase, RyRs, InsP3Rs, Ca2+ - uniporter.
Стаття надшшла до редакцИ' 26.03.2010
137
