Успехи физиологических наук

Обобщение данных литературы и опубликованных результатов наших исследований показало, что в естественных водоемах Земли – пресных водах (оз. Байкал, р. Волга), озерах, морях с разной соленостью (оз. Балхаш, Каспийское море, Черное море, Белое море, Баренцево море, Японское море) увеличение концентрации Na⁺ от 0.18 ммоль/л до 468 ммоль/л сопровождается повышением концентрации K⁺ с 0.025 ммоль/л до 11.5 ммоль/л (R² = 0.986, p < 0.001). 
В жидкостях внутренней среды (сыворотка крови, гемолимфа) у сотен видов изученных многоклеточных животных (моллюски, рыбы, амфибии, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) и у человека найдена аналогичная картина – K⁺/Na⁺ соотношение остается одинаковым при возрастании концентрации Na+ с 15.9 ммоль/л до 468 ммоль/л и концентрации K⁺ с 1.3 ммоль/л до 15 ммоль/л (R² = 0.832, p < 0.001). Выявлено практически полное совпадение константы K⁺/Na⁺ в жидкостях внутренней среды живых организмов и окружающей водной среде неживой природы. Представленные данные свидетельствуют о константности K⁺/Na⁺ соотношения в жидкостях внутренней среды многоклеточных организмов и водоемов Земли, где обитают эти организмы. Выявленные закономерности имеют фундаментальное значение для понимания физиологических принципов организации водно-солевого гомеостаза. Отклонение от стандарта физиологических значений K⁺/Na⁺ соотношения находит отражение при различных формах патологических состояний у человека. Обобщение данных литературы и опубликованных результатов наших исследований показало, что в естественных водоемах Земли – пресных водах (оз. Байкал, р. Волга), озерах, морях с разной соленостью (оз. Балхаш, Каспийское море, Черное море, Белое море, Баренцево море, Японское море) увеличение концентрации Na⁺ от 0.18 ммоль/л до 468 ммоль/л сопровождается повышением концентрации K⁺ с 0.025 ммоль/л до 11.5 ммоль/л (R² = 0.986, p < 0.001). 
В жидкостях внутренней среды (сыворотка крови, гемолимфа) у сотен видов изученных многоклеточных животных (моллюски, рыбы, амфибии, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) и у человека найдена аналогичная картина – K⁺/Na⁺ соотношение остается одинаковым при возрастании концентрации Na⁺ с 15.9 ммоль/л до 468 ммоль/л и концентрации K⁺ с 1.3 ммоль/л до 15 ммоль/л (R² = 0.832, p < 0.001). Выявлено практически полное совпадение константы K⁺/Na⁺ в жидкостях внутренней среды живых организмов и окружающей водной среде неживой природы. Представленные данные свидетельствуют о константности K⁺/Na⁺ соотношения в жидкостях внутренней среды многоклеточных организмов и водоемов Земли, где обитают эти организмы. Выявленные закономерности имеют фундаментальное значение для понимания физиологических принципов организации водно-солевого гомеостаза. Отклонение от стандарта физиологических значений K⁺/Na⁺ соотношения находит отражение при различных формах патологических состояний у человека.

Непрерывное обновление тканей организма является залогом сохранения постоянства их функции в течение жизни человека. Необратимое угасание процессов обновления тканей со временем лежит в основе развития возраст-ассоциированных заболеваний и определяет процесс старения. Кроме того, с нарушением тканевого обновления связано развитие социально значимых заболеваний, таких как метаболический синдром, сахарный диабет 2 типа, остеопороз и многие другие. Определяющую роль в процессе обновления тканей и их адаптации к изменяющимся условиям играют постнатальные стволовые клетки. При этом в течение жизни происходит поддержание постоянного баланса между скоростью процессов клеточного роста и гибели. Нарушение этого баланса может вести как к развитию дегенеративных процессов, так и к развитию онкологических заболеваний. Поэтому активность стволовых клеток находится под строгим контролем со стороны нервной и эндокринной систем организма. В то же время, несмотря на широкий спектр гормонов и нейромедиаторов, действующих на стволовые клетки, спектр внутриклеточных сигналов, обеспечивающих проведение информации, крайне ограничен. Универсальные системы вторичных мессенджеров формируют уникальные клеточные ответы на различные стимулы, используя специализированные системы регуляции и модуляции сигнала. Одним из вторичных мессенджеров, обеспечивающих передачу внутриклеточных сигналов, является циклический аденозинмонофосфат (цАМФ), синтезируемый аденилатциклазой. Этот сигнальный путь включает в себя рецепторы, сопряженные с G-белками (GPCR), различные изоформы аденилатциклаз, а также широкий спектр каркасных и эффекторных белков. Работая вместе, они обеспечивают фокусировку сигнала цАМФ и реализуют программы либо по поддержанию стволовости, либо наоборот, по запуску дифференцировки в различных направлениях. Целью нашего обзора является обсудить организацию и компартментализацию сигнализации цАМФ в стволовых клетках, а также ее участие в регуляции процессов поддержания стволового состояния и индукции дифференцировки в различных направлениях.

Образование внеклеточных (свободных, сывороточных, растворимых, циркулирующих) форм рецепторов может происходить посредством механизмов протеолитического шеддинга, альтернативного сплайсинга мРНК, кэппинга с последующим эндоцитозом, агрегации гетеродимеров, а также высвобождения рецепторов из внеклеточных везикул (микровезикул, экзосом). Свободные формы рецепторов, помимо крови, идентифицированы в цереброспинальной, синовиальной, слезной жидкостях, назальном секрете, моче, культурах клеток invitro. Физиологическая роль свободных рецепторов заключается в обеспечении адекватного иммунного ответа иммунокомпетентных клеток в окружающей среде паракринного пространства, функциональной активности клетки (активизация, пролиферация, апоптоз, секреция, синтез цитокинов), регуляции активности транспортных белков крови, контактного взаимодействия клеток. Выявлено увеличение концентрации внеклеточных рецепторных молекул у жителей Арктики в период полярной ночи, при кратковременном общем охлаждении, при различных патологических процессах. Установлено прогностическое и диагностическое значение свободных рецепторов иммунокомпетентных клеток, показана динамика их содержания в зависимости от локализации и стадии заболевания. Чрезмерное повышение содержания циркулирующих рецепторов ассоциировано с подавлением иммунной реакции, дефицитом фагоцитарной защиты, снижением клиренса циркулирующих иммунных комплексов, активизацией синтеза IgE, IL-10, антител с повышением активности реакций агрегации клеток крови. Представлены современные данные о функциональной роли свободных рецепторных молекул, циркулирующих комплексов во внеклеточном пространстве, соотношении свободных и мембранных рецепторов, взаимосвязи растворимых рецепторов с субстратом, концентраций цитокинов и свободных цитокиновых рецепторов в межклеточной среде. Показана необходимость разработки физиологических пределов концентрации свободных рецепторных молекул, выявления причин сбрасывания рецепторов в окружающую среду, изучения механизмов накопления растворимых форм рецепторов.