Диссертация (Функциональная гетерогенность Na,K-АТФазы в скелетной мышце)
Описание файла
Файл "Диссертация" внутри архива находится в папке "Функциональная гетерогенность Na,K-АТФазы в скелетной мышце". PDF-файл из архива "Функциональная гетерогенность Na,K-АТФазы в скелетной мышце", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "биология" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве СПбГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с СПбГУ, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой докторскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени доктора биологических наук.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
Государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образованияСанкт-Петербургский государственный университетНа правах рукописиКРАВЦОВА ВИОЛЕТТА ВАСИЛЬЕВНАФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬNa,K–АТФазы В СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЕ03.03.01 – физиологияДиссертацияна соискание ученой степенидоктора биологических наукНаучный консультант:д.б.н. Кривой Игорь ИльичСанкт-Петербург20182СОДЕРЖАНИЕОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ……………………………………………..5ВВЕДЕНИЕ…………………...………………………...…………………………….6ГЛАВА 1.
ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………………......141.1.1. Na,K-АТФаза: основные сведения…………………………………………....141.1.2. Молекулярное разнообразие Na,K-АТФазы…………………………………171.1.3. Сигнальная функция Na,K-АТФазы………………………………………….221.1.4. Изоформы Na,K-АТФазы в скелетной мышце………………………………26ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ2.1.
Общая характеристика объекта……………………………………..………….302.2. Экспериментальная процедура и растворы……………………………………312.3. Микроэлектродная регистрация………………………………...………………322.4. Механография………………...……………………………………………….....342.5. Конфокальная микроскопия…………………………………………………….352.6. Количественная полимеразная цепная реакция (Real-time PCR) ……………402.7.
Вестерн-блот анализ …………………………………………………………….402.8. Пламенная фотометрия …………………………………………………………422.9. Двигательная (разгрузка) задних конечностей крысы………………………...432.10. Хроническое действие никотина………………………………………………442.10.1. Локальная доставка никотина к мышце ……………………………..442.10.2. Инъекции никотина……………………………………………………462.10.3. Пероральное применением никотина………………………………..462.11. Обработка результатов и используемые вещества…………………………..47ГЛАВА 3.
ЛОКАЛИЗАЦИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ 2-ИЗОФОРМЫNa,K-АТФазы В КОНЦЕВОЙ ПЛАСТИНКЕ3.1. ВВЕДЕНИЕ…………………...………………………………………………...483.1.1. Na,K-АТФаза и гарантийный фактор нервно-мышечной передачи……….4833.1.2. Молекулярный комплекс никотинового холинорецептораи Na,K-АТФазы.. ……………………………………………………………………513.1.3.
Na,K-АТФаза и липидное окружение……………………………………….533.1.4. Комплекс никотиновый холинорецептор/Na,K-АТФаза и дистрофин……573.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………603.2.1. Локализация и функционирование 2-изоформыNa,K-АТФазы в концевой пластинке……………………………………………….603.2.2. Функциональная связь никотиновых холинорецепторов и2-изоформы Na,K-АТФазы………………………………………………………...643.2.3. Дистрофин и холинергическая модуляция Na,K-АТФазы…………………763.2.4. Функциональное взаимодействие 2-изоформы Na,K-АТФазы ихолестерина…………………………………………………………………………. 803.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ……………………………………………85ГЛАВА 4. ХРОНИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ НИКОТИНАВ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЕ4.1. ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………….894.1.1. Общие сведения о никотиновом холинорецепторе ……….……………….894.1.2.
Модуляция Na,K-АТФазы никотином ……………………………………...954.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………994.2.1. Локальная доставка никотина к мышце……………………………………..994.2.2. Подкожные инъекции никотина……………….……………………………1054.2.3. Пероральное введение никотина.…………………….. ……………………1094.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ…………………………………………..115ГЛАВА 5. ИЗОФОРМ-СПЕЦИФИЧЕСКОЕ ВЛИЯНИЕДВИГАТЕЛЬНОЙ РАЗГРУЗКИ НА Na,K-АТФазу5.1.
ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………….1185.1.1. Двигательная активность и Na,K-АТФаза………………………….……….1185.1.2. Na,K-АТФаза и функциональная разгрузка скелетной мышцы …………..11945.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………1245.2.1. Функциональные изменения в m. soleus при двигательной разгрузке…….1245.2.2. Изоформ-специфическое влияние двигательной разгрузкина Na,K-АТФазу……………………………………………………………...............1355.2.3.
Липидная перестройка и 2-изоформа Na,K-АТФазы……………………..1465.2.4. Структурная перестройка концевой пластинки…………………………….1545.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ……………………………………………157ГЛАВА 6. КАРДИОТОНИЧЕСКИЕ СТЕРОИДЫИ СОКРАТИТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ6.1. ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………..……1616.1.1. Кардиотонические стероиды как специфическиеингибиторы Na,K-АТФазы…………………………………………………………1616.1.2. Кардиотонические стероиды и сократительная функция………………….1656.1.3.
Эндогенные аналоги кардиотонических стероидов………………………..1676.2. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ…………………………………………1726.2.1. Действие уабаина и маринобуфагенина на сократительнуюактивность: роль α2-изоформы Na,K-ATPазы……………………………………..1726.2.2. Изоформ-специфичность действия уабаина имаринобуфагенина на Na,K-АТФазу…………………………………..…………...1766.2.3. Сократительные характеристики при ингибировании2-изоформы Na,K-АТФазы………………………………………………………..1786.3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ………………….………………………...181ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………………184ВЫВОДЫ...................................................……………………….…..…………….190СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ..…………..…………………..1925ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯАМРК: АМФ-зависимая/активируемая протеинкиназа (AMP-activated proteinkinase)АМФ: аденозинмонофосфатАТФ: аденозинтрифосфатАХ: ацетилхолинГАМК: γ-аминомасляная кислотаГВСН: гель с высоким содержанием никотинаГНСН: гель с низким содержанием никотинаДигидроэргостерол: ДНЕ (dehydroergosterol, ergosta-5,7,9(11),22-tetraen-3β-ol)КТС: кардиотонические стероидыMβЦД/хол: комплекс метил-β-циклодекстрин + холестеринMβЦД: метил-β-циклодекстринМПП: мембранный потенциал покоямРНК: матричная рибонуклеиновая кислотанХР: никотиновый холинорецепторПД: потенциал действия-БТХ: -бунгаротоксин22–NBD–холестерин: 22-NBD-хол (22-NBD-сholesterol, 22-(N-(7-Nitrobenz-2-Oxa1,3–Diazol-4-yl)Amino)-23,24-Bisnor-5-Cholen-3β-Ol)CTxB: субъединица В холерного токсинаEC50: полумаксимальная эффективная концентрацияFXYD: фенилаланин-Х-тирозин-аспартатIC50: концентрация полумаксимального ингибированияIP3-рецептор: внутриклеточный Са2+-канал активируемым инозитол-1,4,5трифосфатомNMG-Cl: N-methyl-d-glucamine chlorideOua: уабаинSERCA: сарко-эндоплазматический ретикулум Са2+-АТФаза (sarco/endoplasmicreticulum Са2+-ATPase)6ВВЕДЕНИЕАктуальностьобеспечиваемаятемыскелетнойисследования.мускулатурой,Двигательнаяявляетсяважнымактивность,факторомполноценного качества жизни (Gerasimenko et al., 2016; Radak et al., 2016).
Приинтенсивной двигательной активности происходит снижение трансмембранныхградиентов Na+ и К+, что может привести к нарушениям в пресинаптическом имышечном звеньях нервно-мышечной передачи, снижению работоспособности иутомлению (Matyushkin et al., 1995; Sejersted, Sjøgaard, 2000; Clausen, 2003; 2015;DiFranco et al., 2015).
Среди механизмов поддержания мышечного электрогенеза исократительной функции (Kristensen, Juel, 2010; Matchkov, 2010; Shestopalov et al.,2017) важнейшую роль играет активность Na,K-АТФазы. Эта ферментнаясистема, открытая д-ром J. Skou (Skou, 1957) (Нобелевская премия по химии 1997г.),являетсяинтегральнымбелком,поддерживающимтрансмембранныеградиенты Na+ и K+ за счет их активного транспорта, что обеспечиваетэлектрогенез, возбудимость, а также ряд сопряженных транспортных механизмовклетки (Blanco, Mercer, 1998; Mobasheri et al., 2000; Sejersted, Sjogaard, 2000;Clausen et al., 2017).
Скелетные мышцы содержат основной пул Na,K-АТФазы,плотность распределения которой в сарколемме достигает 1000 – 3350/мкм2,благодаря чему этот пул Na,K-АТФазы чрезвычайно важен для поддержаниякалиевого гомеостазиса всего организма (Clausen, 2003).Na,K-АТФаза состоит из -субъединицы, выполняющей каталитическую итранспортную функции, β-субъединицы, в основном функционирующей вкачестве шаперона, а также включает ассоциированный белок семейства FXYD,являющийся модулятором активности фермента (Mijatovic et al., 2007; Pirkmajer,Chibalin, 2016; Clausen et al., 2017). Внеклеточные участки -субъединицы Na,KATФазыформируюткардиотоническихспецифическийстероидовсайтявляющихсясвязыванияингибиторами(рецептор)Na,K-АТФазыдляиимеющих эндогенные циркулирующие аналоги (Mijatovic et al., 2007; Bagrov etal., 2009; Lingrel, 2010; Blaustein, 2017).7Na,K-АТФаза экспрессируется в различных молекулярных формах.
Длямлекопитающих известны четыре изоформы -субъединицы (1 – 4), триизоформы β-субъединицы Na,K-АТФазы, а также семь белков семейства FXYD(Blanco, Mercer, 1998; Pirkmajer, Chibalin, 2016; Clausen et al., 2017), чтообеспечивают широкое молекулярное и функциональное разнообразие Na,KАТФазы. Клетки большинства тканей, помимо изоформы 1, выполняющейосновную насосную функцию, экспрессируют также одну из изоформ 2 – 4,которые выполняют специфические для данной клетки функции.Важно, что функциональная гетерогенность Na,K-АТФазы обусловлена нетолько её молекулярным разнообразием, но также специфической мембраннойлокализацией, особенностями регуляции и взаимодействием с белковым илипидным окружением (обзоры: Кривой, 2014; Matchkov, Krivoi, 2016).
Благодаряряду структурных доменов Na,K-АТФаза участвует в качестве скаффолда вформировании функциональных мультимолекулярных комплексов, за счет чегодостигается регуляция самых разнообразных свойств клетки, реализуетсямодуляция самой Na,K-АТФазы и её сигнальная функция (Крылов и др., 1999;Xie, Askari, 2002; Schoner, Scheiner-Bobis, 2007; Reinhard et al., 2013).В скелетных мышцах ко-экспрессируются 1- и 2-изоформы Na,K-АТФазы,физиологическая роль, особенности локализации и функционирования которыхявляются предметом интенсивного изучения (Кривой, 2012; Matchkov, Krivoi,2016; Pirkmajer, Chibalin, 2016; Kutz et al., 2018). К наиболее принципиальноважным и нерешенным относятся следующие вопросы.1.
