Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 42, № 4 (2025)
ОБЗОРЫ
Возможности использования механизма гипоксической адаптации у низших эукариот
Аннотация
В аналитическом обзоре рассматриваются основные элементы митохондриальных перестроек, которые происходят в эукариотах, вынужденных длительное время находиться в гипоксических условиях. В этих организмах митохондрии сохраняют свою активность, причем не только синтетическую и сигнальную, но и биоэнергетическую, хотя и в малой степени. Перестройки, прежде всего сопровождающиеся обращением сукцинат дегидрогеназной реакции и наличием низкопотенциального хинона, позволяют обеспечить организмы энергией за счет комплекса I в митохондриях. Полное рассмотрение всех изменений, вызванных постоянным нахождением в гипоксических условиях, позволяет разработать антигипоксическую стратегию с устранением влияния нежелательных факторов, сопряженных с гипоксическими перестройками. С другой стороны, знание всех элементов индуцированных гипоксией перестроек позволяет использовать их в борьбе с клетками солидных опухолей, в окружении которых содержание кислорода минимально.
Биологические мембраны. 2025;42(4):255-263
255-263
***
Доминирование внутриклеточного созревания нейротрофина мозга обеспечивает его ретроградное влияние в новообразованных моторных синапсах мыши
Аннотация
В новообразованных нервно-мышечных синапсах мышей с помощью внутриклеточной микроэлектродной техники регистрировали миниатюрные потенциалы концевой пластинки (МПКП) и многоквантовые потенциалы концевой пластинки (ПКП), вызванные короткой ритмической стимуляцией нерва. Исследовали, какой путь созревания зрелого нейротрофина мозга (BDNF) из проBDNF доминирует в мышечных волокнах в ходе их реиннервации – вне- или внутриклеточный. Селективно ингибировали матриксную металлопротеазу 3 (MMP-3) или внутриклеточную проконвертазу фурин в сочетании с выбросом эндогенного нейротрофина из мышечных волокон при стимуляции рецепторов, активируемых протеазами (PAR1). Подтвердили, что стимуляция PAR1 вызывает увеличение амплитуды МПКП за счет выброса из мышечных волокон эндогенного BDNF и его ретроградного действия, направленного на увеличение размера кванта ацетилхолина (АХ). MMP-3 не принимает участия в созревании BDNF. Ингибирование фурина приводило к смене синаптического эффекта при стимуляции PAR1: возрастание амплитуды МПКП при активации PAR1 меняется на уменьшение частоты МПКП, что характерно для действия проBDNF в новообразованных синапсах. Таким образом, показано, что, ингибируя активность фурина, можно остановить созревание мышечного BDNF на стадии пронейротрофина в ослабленных регенерирующих синапсах и обеспечить в конечном итоге появление в синаптической щели проBDNF со своим спектром эффектов. Это может менять баланс ретроградного влияния BDNF и его пронейротрофина на работу новообразованных моторных синапсов. Более того, изменение такого баланса потенциально может оказывать влияние не только на регуляцию квантовой секреции АХ, но и на скорость и выраженность реиннервации, так как BDNF и proBDNF разнонаправленно влияют и на элиминацию избыточных синаптических контактов в эмбриогенезе или при посттравматической реиннервации мышц.
Биологические мембраны. 2025;42(4):264-276
264-276
Активизация пируватдегидрогеназного комплекса и ингибирование цикла Кребса и дыхания митохондрий избытком пирувата
Аннотация
В экспериментах на изолированных митохондриях печени крыс показано, что пируват (10–30 мМ) в присутствии L-глутамата вызывает концентрационно-зависимое ингибирование дыхания, активированного ADP. Дыхание реактивируется 3 мМ L-малата. Оба эффекта воспроизводятся в присутствии D,L-ацетилкарнитина (АсCar), что указывает на важную роль ацетилКоА (AcCoA) в регуляции реакций цикла Кребса. При окислении пирувата скорость дыхания снижается в течение нескольких сотен секунд. Эффект воспроизводится в присутствии дихлорацетата (DCA), ингибитора киназы пируватдегидрогеназы (PDK) и не наблюдается при избытке АсCar, что указывает на дефосфорилирование пируватдегидрогеназы (PDH) при ингибировании PDK пируватом (+ADP) или DCA. Эффекты пирувата и АсСar зависят от времени преинкубации митохондрий в состоянии 2. Эксперименты на замороженных/размороженных митохондриях показывают, что преинкубация митохондрий с пируватом восстанавливает активность PDH и подавляет активность α-кетоглутаратдегидрогеназы (α-KGDH), регистрируемых по флуоресценции NADH. Таким образом, в качестве возможного механизма ингибирования дыхания пируватом можно предположить комбинированный механизм, сочетающий 1) аллостерическое ингибирование цитратсинтазы избытком AcCoA при низких концентрациях оксалоацетата и α-KGDH с возможным участием ацетоацетилКоА; 2) медленное ацетилирование α-KGDH и других ферментов цикла избытком AcCoA при медленной реактивации PDH пируватом.
Биологические мембраны. 2025;42(4):277-288
277-288
Влияние внеклеточных везикул, продуцируемых MMSC, на скорость роста культивируемых эпителиальных клеток почки в норме и при кислородно-глюкозной депривации
Аннотация
В настоящей работе охарактеризованы внеклеточные везикулы (EV, extracellular vesicles), продуцируемые мультипотентными мезинхимальными стромальными клетками (MMSC, multipotent mesenchymal stromal cells) в культуральную среду. Выделенные с помощью центрифугирования везикулы содержали белки, специфичные для экзосом, а также имели характерный для них размер. Был проведен анализ влияния везикул, продуцируемых MMSC (MMSC-EV), на клетки почки в нормальных и патологических условиях. MMSC-EV увеличивали скорость пролиферации клеток почечного эпителия после повреждения, вызванного кислородно-глюкозной депривацией. Профиль экспрессии микроРНК в MMSC-EV показал, что в них высоко экспрессированы как усугубляющие повреждение микроРНК, так и микроРНК, оказывающие защитное действие. Итоговый результат влияния MMSC-EV на клетки почки может определяться сложным взаимодействием белковых сигналов и регуляторными эффектами микроРНК.
Биологические мембраны. 2025;42(4):289-300
289-300
Влияние комбинации факторов TGFβ+MCSF+Холестерин на количество и функциональную активность микроглии в клеточных культурах гиппокампа крысы
Аннотация
Клетки микроглии в мозге рассматриваются в качестве резидентных макрофагов, обладающих рядом функциональных и физиологических характеристик, свойственных для указанных иммунных клеток. Микроглия вовлечена в реализацию процессов нейровоспаления различной этиологии, в ходе которых она подвержена фенотипическим изменениям. В нейрон-глиальных культурах для клеток микроглии свойственна низкая пролиферативная способность ввиду отсутствия необходимых ростовых факторов. В рамках данного исследования мы оценили влияние комбинации критических для пролиферации микроглии соединений, таких как трансформирующий фактор роста бета (TGFβ), макрофагальный колониестимулирующий фактор (MCSF) и холестерин, на количество и функциональную активность клеток микроглии в культурах гиппокампа новорожденных крыс. Нами было установлено, что комбинация TGFβ+MCSF+холестерин увеличивала количество клеток микроглии в культурах более чем в два раза. Методом ПЦР-анализа в реальном времени было показано, что воздействие провоспалительного агента липополисахарида (ЛПС) на культуры, выращенные с использованием этой комбинации факторов, приводило к усилению экспрессии генов, кодирующих ассоциированные с воспалением белки, такие как IL-1β, TNFα, STAT3. Кроме того, ЛПС усиливал экспрессию гена, кодирующего белок виментин, выступающий в качестве ситуативного маркера реактивной микроглии. Наряду с этим инкубация с ЛПС приводила к увеличению клеточной гибели в культурах. В случае воздействия эпизода гипоксии отмечалось подавление экспрессии генов, кодирующих указанные провоспалительные белки, при этом усиление клеточной гибели по сравнению с контролем было незначительным. ЛПС, а также хемотаксический формилированный пептид (активатор иммунных клеток), вызывали в клетках микроглии усиление продукции супероксид-аниона и повышение внутриклеточной концентрации Ca2+. Таким образом, описанные эффекты ЛПС могут свидетельствовать в пользу того, что комбинация TGFβ+MCSF+холестерин, вносимая в среду для культивирования, способствует сохранению и пролиферации в нейрон-глиальных культурах клеток функционально активной микроглии.
Биологические мембраны. 2025;42(4):301-314
301-314
Декомпенсированный цирроз печени нарушает деформируемость эритроцитов и их способность проходить микроканалы
Аннотация
Эритроциты являются самой многочисленной клеточной популяцией крови, обеспечивающей необходимый уровень оксигенации тканей, и формирующей упорядоченное движение всех клеток крови по сосудам. Нарушения физиологической деформируемости эритроцитов усугубляют степень анемии по двум направлениям: аберрантные эритроциты быстро элиминируютcя из кровотока за счет секвестрации и разрушения в селезенке и печени, и плохо деформируемые эритроциты имеют сниженный потенциал для газообмена в капиллярах из-за уменьшения площади контакта мембраны. Независимо от этиологии гепатоза, цирроз печени (ЦП) сопровождается развитием стойкой анемии, однако нарушения деформируемости эритроцитов у больных декомпенсированным циррозом печени мало исследованы. С использованием методов лазерной дифракции, проточной цитометрии и микрофлюидного анализа мы показали, что эритроциты больных ЦП имеют существенные нарушения деформируемости, обусловленные стрессовым типом эритропоэза (выход в циркуляцию незрелых ретикулоцитов, повышение доли фосфатидилсерин-презентирующих эритроцитов, снижение активности цитозольных эстераз). При ЦП эритроциты имеют сильно выраженную ригидность к гипоосмотической нагрузке: индуцированный гемолиз имеет незавершенный характер, снижена его скорость, что свидетельствует о нарушении деформируемости. Нарушения влияли на способность эритроцитов проходить микроканалы, снижалась скорость транзита, наблюдался высокий процент окклюзий, т.е. были выявлены признаки нарушения микрореологии. Установлена связь нарушений микрореологии эритроцитов в зависимости от степени прогрессирования ЦП.
Биологические мембраны. 2025;42(4):315-331
315-331
ОДНОВРЕМЕННЫЙ МОНИТОРИНГ ЦИТОЗОЛЬНОГО И РЕТИКУЛЯРНОГО Са2+ УКАЗЫВАЕТ НА НЕОДНОРОДНОСТЬ Са2+-ДЕПО
Аннотация
Трансдукция многих агонистов включает мобилизацию внутриклеточного Са2+. Динамика и форма внутриклеточных Са2+-сигналов детерминируются Са2+-потоками через плазмалемму и мембраны внутриклеточных органелл, прежде всего, эндоплазматического ретикулума (ЭР). Хотя традиционно механизмы внутриклеточной Са2+-сигнализации исследовались с использованием химических флуоресцентных Са2+-зондов, появление генетически кодируемых Са2+-сенсоров с различной внутриклеточной локализацией существенно расширило инструментальные возможности. В настоящей работе в клетках НЕК-293 проводился синхронный мониторинг цитозольного Са2+ с использованием Fluo-8 и ретикулярного Са2+ с помощью генетически кодируемого Са2+-сенсора R-CEPIA1er с локализацией в ЭР. При импульсной стимуляции клеток ацетилхолином (ACh) наблюдались скоординированные рост цитозольного Са2+ и падение Са2+ в ЭР на передней фазе Са2+-ответа, релаксация которых часто сопровождалась наложенными колебаниями. Большую детализацию скоррелированного поведения концентрации цитозольного Са2+ (С) и ретикулярного Ca2+ (Cs) могло дать представление клеточных ответов на фазовой плоскости (Cs, C). Поскольку Cs и C не измеряются непосредственно, а измеряются Ca2+-зависимые интенсивности флуоресценции Са2+-зондов, экспериментальные данные представлялись в плоскости (Fs, Fc), где Fs и Fс равны ΔF/F0 для R-CEPIA1er и Fluo-8 соответственно, что эквивалентно представлению в плоскости (Cs, C). Фазовые траектории свидетельствовали о том, что Са2+-ответы на ACh не могли быть сгенерированы исключительно за счет обмена Са2+ между гомогенным Cа2+-депо и цитозолем, поскольку в ~30% случаев фазовая траектория содержала петлю с участком одновременного роста Cs и C. Петля наблюдалась и при подавлении входа Са2+, что указывало на участие внутриклеточного источника Са2+, недоступного для мониторинга с помощью R-CEPIA1er или не вносящего существенного вклада в его флуоресценцию. Ингибиторный анализ показал, что этим источником не являются кислые эндосомы и лизосомы, содержащие двупоровые каналы, аппарат Гольджи и везикулы, куда Са2+ загружается ATP-азой SPCA-типа, органеллы, высвобождающие Са2+ через рианодиновые рецепторы, и митохондрии, из матрикса которых Са2+ выбрасывается в цитозоль Na+/Ca2+-обменником. Полученные результаты в целом указывают на более сложную систему генерации агонист-индуцированных Са2+-сигналов, чем в парадигме с одним гомогенным пулом запасенного Са2+.
Биологические мембраны. 2025;42(4):332-344
332-344