WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

При стимуляции одорантами первой группы скорость нарастания флуоресценции комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ была примерно в 3 раза выше, чем аналогичный показатель свечения НАДН и ФП (рис. 1 А, В). В наших экспериментах при стимуляции обонятельного эпителия веществами с прогорклым, эвкалиптовым, камфорным и цветочным запахами за 1 с реакция мембраносвязанного Ca2+ достигала 55–75% своей амплитуды, а НАДН и ФП – 20–30%. Вместе с тем показано, что содержание вторичных мессенджеров (цАМФ и IP3) в обонятельных жгутиках достигает максимума через 25–50 мс (Breer et al., 1990; Restrepo et al., 1993; Jaworsky et al., 1995). Таким образом, при передаче сигнала от рецептора к митохондриям происходит поэтапное замедление кинетики: образование вторичных мессенджеров происходит быстрее темпов усиления флуоресценции комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ, что, в свою очередь, развивается быстрее флуоресцентных реакций НАДН.

Скорость нарастания собственной флуоресценции НАДН была наибольшей при стимуляции обонятельной выстилки цинеолом и ванилином, причем различия с реакциями на амиловый спирт были достоверны (рис. 1 B). Можно предположить, что различия в скорости нарастания интенсивности флуоресценции НАДН для разных одорантов первой группы свидетельствуют о неодинаковой степени активации ими Ca2+-зависимых дегидрогеназ (Nichols et al., 1994; Hajnoczky et al., 1995; Rutter et al., 1996), которая больше зависит от

Рис. 1. Сравнение скорости нарастания интенсивности флуоресценции (A, B, C) и продолжительности (D, E, F) реакций на различные одоранты: A, D – комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ; B, E – НАДН; C, F – ФП. По оси абсцисс – сравниваемые одоранты; по оси ординат: A – скорость нарастания реакций комплекса Ca2+-ХТЦ-КМ, %/с; B – скорость нарастания реакций НАДН, %/с; C – скорость нарастания реакций ФП, %/с; D – продолжительность реакций комплекса Ca2+-ХТЦ-КМ, с; E – продолжительность реакций НАДН, с; F – продолжительность реакций ФП, с. Столбики на гистограммах B, C, E, F отсутствуют в тех случаях, когда реакций на одорант не было. Данные приведены как xср ± mxср, где xср – средние арифметические значение, а mxср – стандартная ошибка.

скорости нарастания концентрации цитозольного Ca2+, нежели от максимума его содержания и времени возвращения к исходному уровню (Hajnoczky et al., 1995). Может быть, поэтому тенденция к появлению различий в скорости нарастания флуоресценции комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ при стимуляции обонятельной выстилки одорантами первой группы переходит в закономерность в скорости нарастания флуоресценции НАДН. По крайней мере, для одорантов первой группы существует зависимость между различиями в скорости усиления флуоресценции НАДН и комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ (рис. 1 А, В).

Неодинаковые темпы активации метаболизма одорантами первой группы, вероятно, обусловлены различной скоростью передачи сигнала от рецепторов к одорантам до ДЦ митохондрий обонятельных клеток вследствие гетерогенности их молекулярных механизмов трансдукции. Трансдукцию сигнала от рецептора до аденилатциклазы (АЦ) при восприятии амилового спирта или до фосфолипазы (ФЛС) в ответ на стимуляцию ванилином осуществляет G-белок, а при рецепции цинеола и камфоры, относящихся к группе терпеновых углеводородов, трансдукция сигнала от цинеола до АЦ или от камфоры до ФЛС осуществляется за счет рецепторной тирозинкиназы (Бигдай, 2004; Бигдай, Самойлов, 2004). Гетерогенность может проявляться, например, в том, что аденилатциклазная и фосфоинозитидная системы активируют различные кальциевые каналы. Предполагаемые нами механизмы действия одорантов первой группы на ДЦ обобщены в рис. 2.

При стимуляции обонятельных клеток веществами с прогорклым, эвкалиптовым, камфорным и цветочным запахами продолжительность реакций НАДН и ФП была в несколько раз больше, чем реакций комплекса: Са2+-ХТЦ-КМ, причем длительность ответов НАДН на амиловый спирт была достоверно больше, чем на ванилин, камфору и цинеол, и коррелировала с более продолжительным усилением свечения комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ (рис. 1 D, E, F). Более продолжительные реакции НАДН на амиловый спирт, по-видимому, указывают на перегрузку ДЦ митохондрий восстановленными эквивалентами, что, вероятно, является следствием более длительной активации Ca2+-зависимых дегидрогеназ (Nichols et al., 1994; Hajnoczky et al., 1995; Rutter et al., 1996).

При блокаде первого комплекса ДЦ ротеноном реакции НАДН на одоранты первой группы сохранялись. Однако после обработки обонятельной выстилки малонатом они исчезали. Следовательно, вещества с прогорклым, эвкалиптовым, камфорным и цветочным запахами активируют ротенон-резистентный путь, переключая ДЦ митохондрий на окисление сукцината, что способствует увеличению скорости синтеза АТФ митохондриями (Кондрашова,

Рис. 2. Предполагаемый механизм активации ДЦ митохондрий обонятельных клеток амиловым спиртом, цинеолом, камфорой и ванилином.

1989).

Скорость нарастания флуоресценции комплекса: Са2+-ХТЦ-КМ, НАДН и ФП в обонятельных клетках под действием одорантов первой группы, установленная в наших опытах, выше аналогичных показателей кинетики длягепатоцитов крысы, стимулированных вазопрессином и ангиотензином II (Hajnoczky et al., 1995). Так, средняя скорость нарастания флуоресценции НАДН и ФП обонятельной выстилки была в 4–5 раз выше аналогичных показателей для гепатоцитов. Заметим, что исследования действия гормонов проводились на клетках печени млекопитающего, которые обладают очень активным метаболизмом, тогда как наши эксперименты были выполнены на обонятельных клетках амфибий при температуре 22 – 25оС. Тем не менее, скорость развития метаболических реакций в органе обоняния пойкилотермной лягушки была выше, чем в гепатоцитах гомойотермной крысы.

Обдувание обонятельного эпителия аммиаком и сероводородом также усиливало флуоресценцию комплекса: Са2+-ХТЦ-КМ, причем продолжительность реакций на аммиак была в несколько раз больше, чем на одоранты первой группы (рис. 1 D). Вместе с тем при стимуляции обонятельной выстилки аммиаком интенсивность флуоресценции НАДН усиливалась в 100% случаев, а свечение ФП становилось сильнее в 56% опытов. На фоне ротенона (5 мкМ) амплитуда реакций НАДН на аммиак снижалась, и отмечалась выраженная тенденция к уменьшению их продолжительности. Конкурентный характер взаимодействия аммиака и ротенона подтверждает предположение об их сходном действии на ДЦ митохондрий. Обдувание обонятельной выстилки -меркаптоэтанолом не вызывало изменений интенсивности флуоресценции НАДН и ФП, что может быть обусловлено блокированием железосодержащих центров на всем протяжении ДЦ митохондрий.

Предположения относительно механизмов действия одорантов первой и второй групп на метаболизм обонятельных клеток мы проверяли в экспериментах по исследованию подвижности обонятельных жгутиков. На фоне ротенона (5 мкМ) или малоната (50 мМ) неупорядоченные движения жгутиков прекращались. Последующая стимуляция амиловым спиртом, ванилином, камфорой и цинеолом на фоне действия ротенона (5 мкМ) всегда восстанавливала цилиарную подвижность, тогда как после обработки малонатом (50 мМ) этого не происходило. Аммиак и -меркаптоэтанол угнетали двигательную активность обонятельных жгутиков.

Таким образом, в данной работе впервые изучена кинетика флуоресценции НАДН и ФП в обонятельных рецепторных клетках и ее связь с кинетикой флуоресценции комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ. Можно предположить, что в основе различной кинетики реакций НАДН и комплекса: Ca2+-ХТЦ-КМ, а также различий в изменениях двигательной активности обонятельных жгутиков под действием различных одорантов лежит гетерогенность молекулярных механизмов их обонятельной трансдукции. Результаты нашей работы подтверждают теорию гетерогенности хемосенсорных систем (Самойлов, 1983), которая получила дальнейшее развитие благодаря фактам о гетерогенности обонятельной трансдукции (Бигдай, 2004).

ВЫВОДЫ

1. Вещества, обладающие прогорклым, эвкалиптовым, камфорным, цветочным и острым запахом, усиливают в обонятельных клетках вторичную флуоресценцию комплекса: Са2+-хлортетрациклин-клеточная мембрана, а также собственную флуоресценцию НАДН, причем скорость усиления флуоресценции комплекса: Са2+-хлортетрациклин-клеточная мембрана примерно в 3 раза выше, чем НАДН.

2. Одоранты первой группы (амиловый спирт, цинеол, камфора и ванилин) активируют дыхательную цепь митохондрий посредством стимуляции внутриклеточных сигнальных систем и сопряженной с этим активацией сукцинатдегидрогеназы.

3. Скорость нарастания флуоресценции НАДН в органе обоняния под действием цинеола и ванилина достоверно превышает аналогичный кинетический показатель для амилового спирта, в чем, а также в неодинаковой продолжительности реакций на эти одоранты проявляется неоднородность молекулярных механизмов обонятельной трансдукции различных одорантов первой группы.

4. Реакции НАДН и флавопротеидов обонятельной выстилки на аммиак развиваются с меньшей скоростью, чем на одоранты первой группы. Разная кинетика может быть обусловлена тем, что диффузия аммиака в обонятельные клетки и их митохондрии происходит медленнее, чем активация метаболизма одорантами первой группы благодаря стимуляции ими мембранных рецепторов, включающих внутриклеточные сигнальные системы. Это свидетельствует о гетерогенности механизмов обонятельной трансдукции одорантов первой и второй групп.

5. Механизмы обонятельной трансдукции разных одорантов второй группы также гетерогенны, поскольку аммиак обладает ротенон-подобным действием на первый комплекс электрон-транспортной цепи, тогда как сероводород блокирует межмолекулярный перенос электронов на всем протяжении дыхательной цепи митохондрий.

6. Флуориметрические кинетические показатели функционирования органа обоняния коррелируют с динамикой двигательной активности обонятельных жгутиков и изменениями электроольфактограммы.

7. Двигательная активность обонятельных жгутиков лягушки демонстрирует сильную зависимость от энергетического обеспечения, проявляя высокую чувствительность к действию ингибиторов дыхательной цепи митохондрий, а также одорантов с острым и гнилостным запахами.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Бигдай Е.В., Самойлов В.О., Руденко Я.Н., Комаров А.Н. Влияние одорантов на митохондриальное дыхание обонятельных клеток // Вестник Российской Военно-медицинской академии 2004. Т. 11. N. 1. – С. 29–35.
  2. Руденко Я.Н., Бигдай Е.В., Самойлов В.О. Кинетика Ca2+, НАДН и окисленных флавопротеидов в обонятельной выстилке лягушки под действием одорантов // Биофизика 2007. Т. 52. N. 1. – С. 88–94.
  3. Rudenko J. N., Bigdai E. V., Samoilov V. O. Odorant-Induced Kinetics of Ca2+, NADH, and Oxidized Flavoproteins in Frog Olfactory Mucosa // Biophysics 2007. Vol. 52. N. 1. – P. 46–51.
  4. Руденко Я.Н., Бигдай Е.В., Самойлов В.О. Особенности кинетики митохондриального дыхания в обонятельных клетках // Материалы IV Всероссийской конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем». СПб. 2005. – С. 207–208.
  5. Руденко Я.Н., Бигдай Е.В., Самойлов В.О. Изменения клеточного дыхания обонятельной выстилки под действием одорантов // Тезисы докладов Международного симпозиума «Механизмы адаптивного поведения». СПб. 2005. – С. 66–67.
  6. Бигдай Е.В., Самойлов В.О., Руденко Я.Н. Рецепция различных одорантов обеспечивается гетерогенными биофизическими механизмами // Тезисы докладов и лекций XIII международного совещания и VI школы по эволюционной физиологии. СПб. 2006. – С. 31.
  7. Руденко Я.Н., Бигдай Е.В., Самойлов В.О. Цитофизиологические аспекты кинетики митохондриального дыхания в обонятельной выстилке // Материалы XIX Всероссийского научного совещания «Актуальные проблемы учения о тканях». СПб. 2006. – С. 85–87.
  8. Самойлов В.О., Бигдай Е.В., Руденко Я.Н. Механизмы хемосенсорной чувствительности самого тонкого анализатора химических агентов // Тезисы докладов IV международного конгресса «Слабые и сверхслабые поля и излучения в биологии и медицине». СПб. 2006. – С. 76.
  9. Rudenko J.N., Bigdai E.V., Samoilov V.O. Kinetics of reactions of the mitochondrial respiratory chain in the frog olfactory epithelial lining under effect of odorants / Abstracts of the conference Atlanta 2006: Mastering the Mitochondrial Maze, Atlanta, USA. // Mitochondrion 2006. Vol. 6. – P. 273.
  10. Rudenko J.N., Bigdai E.V., Samoilov V.O. Changes in the respiratory chain activity of mitochondria of frog olfactory epithelium under an exposure to odorants / Abstracts of the 14-th European Bioenergetic Conference, Moscow, Russia. // Biochim. Biophys. Acta. Bioenergetics. 2006. Vol. 14. – P. 226.
  11. Bigdai E.V., Rudenko J.N., Samoilov V.O. Kinetics of reactions of the mitochondrial respiratory chain in the frog olfactory epithelial lining under the effect of camphor and vanillin // Abstracts of the 14-th European Bioenergetic Conference, Moscow. 2006. – P. 11.
  12. Rudenko J.N., Bigdai E.V., Samoilov V.O. Kinetics of cytosol Ca2+, NADH, and oxidized flavoproteins of mitochondrial respiratory chain in the frog olfactory lining under effects of odorants // Abstracts of the conference Chinese Mit’ 2006: Mitochondria and Health, Wenzhou, Zhejiang Province, China. 2006. – P. 140.
  13. Руденко Я.Н., Бигдай Е.В., Самойлов В.О. Кинетика клеточного дыхания и кальциевого обмена в органе обоняния под действием одорантов // Материалы Международной конференции «МЕТРОМЕД 2007». СПб. 2007. – С.
    Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»