Функціонування Na+–Ca2+-обмінника мембрани екзокринних секреторних клітин у прямому та зворотному режимах

Ключові слова: слинні залози, екзокринні секреторні клітини, плазматична мембрана, іонний транспорт, Ca2+, Ca2+-транспортні системи, Na+-Ca2+-обмінник

Аннотация

Ларина О.А. Функционирование Na+-Ca2+-обменника мембраны экзокринных секреторных клеток в прямом и обратном режимах. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Львовский национальный университет имени Ивана Франко, Львов, 2002.

Диссертация посвящена исследованию функционирования Na+-Ca2+-обменника плазматической мембраны экзокринных секреторных клеток в прямом и обратном режимах.

Исследования проведены на секреторных клетках слюнных желез личинки Chironomus plumosus L. О секреторной активности желез судили на основе изменений количества белка в супернатанте. Концентрацию белка определяли по методу Лоури (Lowry et al., 1951), а содержание Ca2+ в ткани желез - с помощью арсеназо III. Входной ток Na+-Ca2+-обмена (I(Na/Ca)вх), который отображает функционирование обменника в прямом режиме, регистрировали в ответ на внезапную гиперполяризацию мембраны, а выходной ток (I(Na/Ca)вых), который соответствует работе обменника в обратном режиме, - в ответ на деполяризацию мембраны. Для гипер- и деполяризирующих импульсов использовали прямоугольные импульсы продолжительностью 3,5 с и частотой 0,1 Гц.

Показано, что в ответ на деполяризацию мембраны развивается выходной ток, который зависит от величины движущей силы транспорта ионов Na+, [Ca2+]в и блокируется La3+, что позволило идентифицировать данный ток как I(Na/Ca)вых.

Обнаружено, что изменения I(Na/Ca)вых вследствие закисления или защелачивания растворов аналогичны изменениям I(Na/Ca)вх, что говорит о похожих механизмах связывания и транслокации катионов обменником при его функционировании в прямом и обратном режимах. Эффект закисления растворов указывает на участие в этих процессах СОО--групп аминокислотных остатков внутриклеточных участков молекулы обменника. А эффект защелачивания растворов, наиболее вероятно, связан с SH-группами аминокислотных остатков его молекулы. О существенной роли SH-групп внутриклеточных участков молекулы обменника в его функционировании в прямом и обратном режимах также свидетельствуют изменения амплитуды токов Na+-Ca2+-обмена вследствие действия протекторов и этих групп.

Обнаружено, что доноры NO вызывают изменения концентрации белка в супернатанте и содержания Ca2+ в ткани слюнных желез. Причем, выявлена зависимость этих изменений от концентрации доноров NO в среде инкубации желез, которая может быть обусловлена наличием разных мишеней действия NO, например, его влиянием на разные Ca2+-транспортные системы. Получено подтверждение возможности опосредования влияния NO на функционирование экзокринных секреторных клеток через его действие на Na+-Ca2+-обмен. Установлена зависимость амплитуды I(Na/Ca)вх и I(Na/Ca)вых от концентрации нитропруссида натрия в присутствии и отсутствии во внутриклеточном растворе блокатора SH-груп. Анализ этих зависимостей позволил предположить, что NO может влиять на функционирование Na+-Ca2+-обменника непосредственно действуя на SH-групы аминокислотных остатков его молекулы.

На основе анализа данных литературы и зависимости токов Na+-Ca2+-обмена от движущей силы транспорта ионов Na+, кальциевого и калиевого концентрационных градиентов предположено, что Na+-Ca2+-обменник исследуемых секреторных клеток принадлежит к NCX типу. Это позволило предположить наличие трансмембранного пути транслокации катионов через “пору”, образованную трансмембранными сегментами молекулы Na+-Ca2+-обменника исследуемых клеток.

Автором предложена схема функционирования Na+-Ca2+-обменника экзокринных секреторных клеток в прямом и обратном режимах при коэффициенте стехиометрии n>2. В соответствии с ней в связывании 3-х ионов Na+ с внеклеточной стороны обменника и 1-го катиона Ca2+- с внутриклеточной, в случае его функционирования в прямом режиме, а также 1-го катиона Ca2+ с внеклеточной стороны обменника и 3-х ионов Na+ - с внутриклеточной, в случае его функционирования в обратном режиме, принимают участие СОО--группы остатков аспарагиновой и глутаминовой аминокислот центров связывания и пути транслокации катионов. Они обеспечивают дегидратацию и эстафетную передачу ионов Na+ и Ca2+.

Роль SH-груп аминокислотных остатков вне и внутриклеточных участков молекулы обменника в его функционировании разная. Кроме того, эффект блокатора SH-груп, а также различия в эффектах защелачивания вне- и внутриклеточных растворов свидетельствуют о функциональной асимметричности обменника.

Ключевые слова: слюнные железы, экзокринные секреторные клетки, плазматическая мембрана, ионный транспорт, Ca2+, Ca2+-транспортные системы, Na+-Ca2+-обменник

Summary

Larina O.A. The functioning of exocrine secretory cell membrane Na+-Ca2+ exchanger in forward and reverse modes. - Manuscript.

Thesis for a doctor's degree by speciality 03.00.13 - human and animal physiology. - Ivan Franko national University of Lviv, Lviv, 2002.

The dissertation is devoted to investigations of functioning of secretory cell plasma membrane Na+-Ca2+ exchanger of Chironomus plumosus L. salivary glands in forward and reverse modes. The outward current was identified that develops in response to membrane depolarization and reflects Na+-Ca2+ exchanger functioning in reverse mode. The dependence of this current on Na+ ion transport driving force and [Ca2+]i was identified. It was shown that changes of inward and outward Na+-Ca2+ exchange currents, which were evoked by ph level changes, are similar. It testifies that of cation bounding and translocation at Na+-Ca2+ exchanger functioning in forward and reverse modes are similar. The effect of solution acidification testifies the participation of Asp and Glu COO--groups in these processes. It was also shown that SH-groups of intracellular parts of exchanger molecule play important role in its functioning in forward and reverse modes. The dependence of Ca2+ content in cell tissue on presence of NO donors in incubation medium was found and the possibility, that NO exerts its influence on secretory cell functioning via Na+-Ca2+ exchanger, was confirmed. The dependence of amplitudes of inward and outward Na+-Ca2+ exchange currents on sodium nitroprusside concentration in presence and absence of SH-groups blockader was found. Its analysis permits to suppose that NO can exert its influence on Na+-Ca2+ exchanger functioning directly, effecting SH-groups of aminoacid groups of its molecule. The scheme of Na+-Ca2+ exchanger functioning in forward and reverse modes was proposed.

Keywords: salivary glands, exocrine secretory cells, plasma membrane, ion transport, Ca2+, Ca2+-transporting systems, Na+-Ca2+ exchanger

Размещено на Allbest.ru