Кальцієва сигналізація в хромафінних клітинах щура при дії факторів, що стимулюють секрецію - Автореферат

З одного боку іони кальцію, що увійшли до клітини через численні кальцієві канали, будуть створювати певну внутрішньоклітинну концентрацію, яка і буде впливати на процес вивільнення везикул. З іншого боку, в цих клітинах існує декілька видів внутрішньоклітинних кальцієвих депо, що здатні запасати і вивільняти іони кальцію; який відіграє дуже важливу роль в регуляції секреції катехоламінів в хромафінних клітинах. Однак, дотепер залишається мало дослідженим звязок кальцієвих каналів і ацетилхолінових рецепторів з процесом екзоцитозу в хромафінних клітинах, роль іонів кальцію в процесі вивільнення катехоламінів, можливі відмінності в механізмах запуску секреції при різних типах клітинної стимуляції. Так дослідження мозкової речовини наднирника ссавців, на основі гістологічних, морфологічних та топографічних критеріїв виявило незаперечну присутність в медулі наднирника двох типів хромафінних клітин, що містять адреналін та норадреналін, але ступінь відмінності цих двох типів до кінця не з‘ясована. На основі отриманих даних припускається, що існує функціональний поділ хромафінних клітин: одна популяція з яких має в основному іонотропні нікотинові рецептори (І тип), тоді як інша - метаботропні мускаринові рецептори (ІІ тип) і вперше за допомогою цитохімічного методу показано, що такий функціональний поділ відповідає типу катехоламінів, які містять клітини (клітини І типу містять адреналін, тоді, як клітини ІІ типу-норадреналін).Розділ1 “Огляд літературних даних” присвячений висвітленню відомих аспектів впливу зміни внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію на процеси вивільнення катехоламінів, впливу внутрішньоклітинних Са2 -буферів на секрецію в хромафінних клітинах, охарактеризовані типи потенціалкерованих Са2 -каналів та внутрішньоклітинних кальцієвих депо в хромафінних клітинах, показана їх роль в процесі генерації кальцієвих сигналів, детально ознайомлено з роллю ацетилхолінових рецепторів в формуванні внутрішньоклітинних кальцієвих транзієнтів та функціональним поділом хромафінних клітин. При детальному аналізі кальцієвих сигналів отриманих при дії на клітину ацетилхоліну було виявлено, що форма кальцієвого транзієнту має певні відмінності порівняно з отриманими кальцієвими сигналами при дії на хромафінну клітину щура гіперкалієвого розчину, нікотину, мускарину та кофеїну; при послідовній стимуляції хромафінних клітин АХ виявлено дві популяції клітинних відповідей (в клітинах І типу при послідовній стимуляції не відбувається значного зменшення амплітуди відповіді, а в клітинах ІІ типу при послідовній стимуляції спостерігається значне зменшення амплітуди кальцієвого сигналу, причому ця величина повертається до початкового значення після деполяризації клітини гіперкалієвим розчином (рис.3). Статистична обробка отриманих даних показала, що нормована амплітуда кальцієвого транзієнту в клітинах І типу складала 100% при 1-шій стимуляції, 95±2% при 2-гій , 93±5% при 3-ій та 91±6% при 4-тій, а в клітинах ІІ типу 100% при 1-шій стимуляції, 59±6% при 2-гій , 35±5% при 3-ій та 18±6% (р< 0,001). Нами були виявлені суттєві відмінності в амплітуді кальцієвого сигналу, викликаного дією 150МКМ нікотину в клітинах І та клітинах ІІ типу (рис. При проведенні аналізу отриманих даних, було виявлено, що в присутності блокатору нікотинового типу рецепторів-тубокурарину амплітуда кальцієвого транзієнту, викликаного дією на клітину АХ, зменшилась на 80±6% в клітинах І типу та на 12±3% в клітинах ІІ типу, а при використанні блокатору мускаринового типу рецепторів-атропіну на 23±5% та 72±4% відповідно.Охарактеризовано й показано подібність кінетичних характеристик викликаних ацетилхоліном внутрішньоклітинних кальцієвих транзієнтів в клітинах І типу до транзієнтів, ініційованих нікотином, що свідчить про переважну експресію нікотинових рецепторів в даному типі клітин. Виявлено подібність кінетичних характеристик викликаних ацетилхоліном внутрішньоклітинних кальцієвих транзієнтів в клітинах ІІ типу до транзієнтів, ініційованих мускарином, що свідчить про переважну експресію мускаринових рецепторів в даному типі клітин. Показано суттєві відмінності дії специфічних блокаторів АХ рецепторів - тубокурарину та атропіну на кальцієві сигнали при стимуляції АХ в клітинах І та ІІ типу. Показано, що в хромафінних клітинах щура І та ІІ типу відмінності в формуванні кальцієвих сигналів, викликаних дією ацетилхоліну, повязані з різним розподілом типів АХ рецепторів в цих клітинах і свідчить про їх різну функціональну роль. Виявлено, що хромафінні клітини ідентифіковані нами, як клітини І типу, що мають переважну експресію нікотинових рецепторів містять адреналін, а клітини ІІ типу, що мають переважну експресію мускаринових рецепторів містять норадреналін.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

За допомогою флуоресцентного методу з використанням зонду fura-2 нами було показано, що існують відмінності в формуванні кальцієвих сигналів, викликаних дією на хромафінну клітину щура факторів, що стимулюють секрецію. Показано, що ці відмінності можуть істотно впливати на процес вивільнення катехоламінів в хромафінних клітинах.

Ідентифіковано дві різних популяції клітинних Ca2 відповідей викликаних дією ацетилхоліну, що може свідчити про функціональну гетерогенність хромафінних клітин.

Охарактеризовано й показано подібність кінетичних характеристик викликаних ацетилхоліном внутрішньоклітинних кальцієвих транзієнтів в клітинах І типу до транзієнтів, ініційованих нікотином, що свідчить про переважну експресію нікотинових рецепторів в даному типі клітин.

Виявлено подібність кінетичних характеристик викликаних ацетилхоліном внутрішньоклітинних кальцієвих транзієнтів в клітинах ІІ типу до транзієнтів, ініційованих мускарином, що свідчить про переважну експресію мускаринових рецепторів в даному типі клітин.

Показано суттєві відмінності дії специфічних блокаторів АХ рецепторів - тубокурарину та атропіну на кальцієві сигнали при стимуляції АХ в клітинах І та ІІ типу. Отримані дані дають підстави стверджувати, що в ідентифікованих нами двох типах хромафінних клітин існує функціональний поділ: одна популяція з яких має в основному іонотропні (нікотинові) рецептори, тоді як інша - метаботропні (мускаринові).

Виявлено, що в клітинах ІІ типу в процесі генерації кальцієвих транзієнтів при стимуляції ацетилхоліном приймають участь внутрішньоклітинні джерела іонів кальцію.

Виявлено, що мітохондрії в гостроізольованих хромафінних клітинах здатні акумулювати дуже високі рівні концентрації кальцію.

Показано, що в хромафінних клітинах щура І та ІІ типу відмінності в формуванні кальцієвих сигналів, викликаних дією ацетилхоліну, повязані з різним розподілом типів АХ рецепторів в цих клітинах і свідчить про їх різну функціональну роль. Виявлено, що хромафінні клітини ідентифіковані нами, як клітини І типу, що мають переважну експресію нікотинових рецепторів містять адреналін, а клітини ІІ типу, що мають переважну експресію мускаринових рецепторів містять норадреналін.

Перелік опублікованих праць здобувача за темою дисертації

1. Zaika O.L., Pochynyuk O.M., Lukyanetz E.A. Comparative characteristics of secretory responses of chromaffin cells and pheochromocytoma cells (PC12) during their activation by acetylcholine. Нейрофізіологія 2000, т. 32, №3, ст. 215-217.

2. Заика О.Л., Починюк О.Н., Лукьянец Е.А. Электрохимические исследования индуцируемой секреции катехоламинов из одиночних везикул хромафинных клеток крысы. Український біохімічний журнал 2001, т.73, №4, ст. 69-72

3. Pochynyuk O.M., Zaika O.L., Lukyanetz E.A. The role of mitochondria in generation of acetylcholine-induced calcium transients in rat chromaffin cells. Нейрофізіологія 2002, т.34, № 2/3, ст. 217-219.

4. Kostyuk P.G., Pochynyuk O.M., Zaika O.L. and Lukyanetz E.A. Roles of nicotinic and muscarinic receptors in calcium signaling and transmitter release. Нейрофізіологія 2003, т.35, №3/4, ст. 229-235.

Тези доповідей.

1. Lukyanetz E.A., Zaika O.L., Pochynyuk O.M., Kostyuk P.G. Two classes of vesicles participate in induced exocytosis from isolated rat chromaffin cells. J. Physiol. 2001, 231P, 162P.

2. Pochynyuk O.M., Zaika O.L., Lukyanetz E.A. Amperometrical studies of secretory responses of rat chromaffin cells induced by acetylcholine receptor agonists. Arch.Clin.Exp.Medicine. 2001, 10(2), p.206.

3. Zaika O.L., Pochynyuk O.M., Lukyanetz E.A. Altering of kinetics of neurotransmitter release measured by amperometry during different types of stimulation in rat chromaffin cells. Sulejow, 2001, P23.

4. Lukyanetz E.A., Pochynyuk O.M., Zaika O.L. Amperometric evidence about participation of several types of vesicles in exocytosis from chromaffin cells. J. Physiology (Paris), 2002 96, p.147-148.

5. Zaika O.L., Pochynyuk O.M., Lukyanetz E.A. Investigation of calcium transients induced by acetylcholine in isolated chromaffin cells of rat. Fiziol Zh. 2002, 48(2), p.5-6.

6. Zaika O.L., Pochynyuk O., Lukyanetz E. Comparative studies of calcium transients induced by acetylcholine in rat chromaffin cells. Neurophysiology 2002, 34, No 2/3, p. 270-272.