Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 60, № 5 (2024)
ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ
UDP-гликозилтрансферазы и их роль в метаболизме ксенобиотиков
Аннотация
UDP-гликозилтрансферазы (UGTs) принадлежат к сложному суперсемейству гликозилтрансфераз. Они катализируют реакции гликозилирования – ковалентного присоединения сахара из кофактора (UDP-гликозида) к соответствующей функциональной группе липофильного субстрата, играя тем самым важную роль в клеточном гомеостазе многих групп организмов (млекопитающих, членистоногих, растений и т.д.). UGTs относятся к основным ферментам II фазы детоксикации ксенобиотиков различной природы (металлов, природных соединений, лекарственных препаратов, промышленных загрязнителей, пестицидов и т.д.). Интерес к данной группе ферментов человека обусловлен их ролью в метаболизме лекарственных препаратов и участием в развитии лекарственной устойчивости раковых клеток. UDP-гликозилтрансферазы беспозвоночных (особенно, насекомых) привлекают внимание в связи с их участием в развитии устойчивости к пестицидам. Однако точная роль в биотрансформации ксенобиотиков отдельных семейств и подсемейств UGTs по-прежнему не установлена, что подчеркивает важность дальнейшего изучения данных ферментов. Данный обзор подготовлен с целью дать представление о межвидовом разнообразии UDP-гликозилтрансфераз и особенностях их взаимодействия с ксенобиотиками. Среди общих сведений о суперсемействе UGTs дано краткое описание структуры и локализации фермента, ферментативной реакции и механизма катализа на примере UDP-глюкуронозилтрансферазы. Приведены данные о влиянии промышленных загрязнителей, металлов, пестицидов, лекарственных средств и природных соединений на ферментативную активность UGTs и уровень экспрессии кодирующих генов у позвоночных и беспозвоночных (членистоногих). Отраженное в обзоре разнообразие ферментов UGTs и их субстратов демонстрирует широкие возможности организма животных с точки зрения защиты от воздействия ксенобиотиков.
439-459
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
Сравнительный анализ осмотической резистентности эритроцитов различных таксонов позвоночных
Аннотация
Осмотическая хрупкость или резистентность эритроцитов (osmotic fragility) — параметр, отражающий способность клеток противостоять изменению осмотического градиента. Нарушения этой характеристики связаны с различными патологиями, включая гемолитические анемии, злокачественные новообразования, сердечно-сосудистые заболевания. Осмотическая резистентность может варьироваться у различных видов животных и тесно связана с экосистемой. Разработан метод определения осмотической резистентности с применением лазерного анализатора дисперсных частиц, который позволяет регистрировать изменения концентрации клеток в кинетическом режиме при постоянной температуре. Исследуемые с его помощью виды включают Homo sapiens, Rattus norvegicus domestica, Coturnix japonica domestica, Rana ridibunda, Carassius carassius и Lampetra fluviatilis. Метод предложен в двух вариантах: (1) добавки воды осуществляются вручную (мануальный), (2) среда разбавляется автоматически (автоматический). В качестве характеристики осмотической резистентности использованы параметры: H50 (осмоляльность, при которой лизирует половина подверженных лизису клеток), H90 (90-процентный лизис) и W (гетерогенность популяции по степени устойчивости к лизису). Результаты, полученные с использованием разработанного метода, статистически значимо не отличаются от результатов спектрофотометрии и проточной цитометрии по параметрам H50 и W. Между результатами автоматического и мануального методов значимых различий так же не обнаружено. Эритроциты водных и околоводных животных существенно более устойчивы к гипоосмотическому лизису. Среди всех исследованных видов наиболее устойчивы к лизису оказались эритроциты амфибий (Rana ridibunda) и миног (Lampetra fluviatilis). Наибольшая гетерогенность по степени устойчивости обнаружена у амфибий (разница в 2 раза в сравнении со всеми прочими рассмотренными таксонами). Эритроциты млекопитающих (человека и крысы) схожи по уровню резистентности, менее однородны по степени устойчивости. Половинный лизис эритроцитов птиц наблюдается при большей осмоляльности, чем у эритроцитов млекопитающих. Эритроциты птиц (Coturnix japonica domestica), однако, лизируют в значительно большем осмотическом диапазоне и содержат популяцию невосприимчивых к гипоосмотическому лизису клеток. Полученные данные показали, что эритроциты пресноводных низших позвоночных более осмотически устойчивы, чем эритроциты высших, что, вероятно, объясняется особенностями эмбриогенеза, экто-/эндотермностью и средой обитания.
460-482
Использование микропрепаративного фракционирования клеточного лизата в исследовании влияния естественных киллеров на фенотип, миграцию и апоптоз клеток трофобласта в системе in vitro
Аннотация
Естественные киллеры (NK-клетки) — популяция клеток врожденного иммунитета, обладающая цитотоксическими функциями и участвующая в защите организма от вирусов и трансформированных клеток. Развитие плаценты во многом определяется взаимодействием децидуальных NK-клеток и клеток трофобласта. При наступлении беременности NK-клетки аккумулируются вокруг клеток трофобласта, принимая участие в регуляции пролиферации, миграции и инвазии трофобласта за счет секреции цитокинов и ростовых факторов. Трофобласт в свою очередь секретирует хемокины и экспрессирует лиганды к адгезионным рецепторам NK-клеток. Таким образом, регуляция функции трофобласта и NK-клеток носит взаимный характер. Несмотря на интенсивные исследования, роль NK-клеток и методы коррекции их функциональной активности в репродукции остаются спорными. Целью настоящего исследования явилось изучение с использованием нового методического подхода влияния белковых фракций лизата NK-клеток на фенотип, миграцию и апоптоз клеток трофобласта в модельном эксперименте in vitro. В результате хроматографического разделения было получено шесть фракций с различным набором входящих в их состав белков. Установлено, что интенсивность экспрессии поверхностного маркера CD105 (эндоглин) клетками трофобласта линии JEG-3 после их культивирования в присутствии высоко- (< 250 кДа) и низкомолекулярных (< 45 кДа) фракций лизата клеток линии NK-92 была снижена по сравнению со спонтанной экспрессией, при этом относительное количество клеток трофобласта с фенотипом CD105+ также оказалось ниже. Кроме того, низкомолекулярная фракция уменьшала интенсивность экспрессии рецептора TRAIL-R2 клетками трофобласта. Показано, что высокомолекулярные фракции не позволили клеткам трофобласта полностью мигрировать через полупроницаемую мембрану, при этом площадь, занимаемая мигрировавшими клетками, не превышала значение площади базового контроля. Установлено, что высокомолекулярная фракция, содержащая димер TGFβ, вызывает повышение уровня p-SMAD2/3 в клетках трофобласта через час после сокультивирования с последующим снижением содержания данной фосфорилированной формы через два и более часов, а также повышает уровень прокаспазы-3 через сутки после сокультивирования. Полученные данные гипотетически отражают возможное поведение клеток хориона под влиянием разрушающихся NK-клеток в случае их гибели как при физиологических, так и при патологических состояниях, вызванных вирусными и бактериальными инфекциями, а также другими стрессорными факторами, приводящими к репродуктивной патологии.
483-498
Сравнительное исследование температурного коэффициента Q10 гибернирующих сусликов Urocitellus undulatus и охлажденных крыс разного возраста
Аннотация
Проведен анализ температурного коэффициента Q10 частоты сердечных сокращений (Q10HR) и потребления кислорода (Q10Ox) при пробуждении длиннохвостых сусликов Urocitellus undulatus, а также при отогревании предварительно охлажденных взрослых крыс и крысят. Величину Q10Ox вычисляли по стандартной формуле, тогда как для вычисления Q10HR формула была эмпирически модифицирована для отслеживания изменений этого параметра в широком диапазоне температур тела (Tb). Установлено, что у сусликов в начальный период выхода из спячки, при Tb ≤ 10 ℃, наблюдались высокие значения температурных коэффициентов Q10HR = 40 – 50 и Q10Ox = 6 – 7. Еще более высокие значения Q10HR > 100 были обнаружены в начале отогревания крысят, хотя у них был низкий уровень Q10Ox = 1.2. Взрослые крысы не выдерживали охлаждения ниже 16 ℃ и демонстрировали умеренную вариабельность как Q10HR = 2.0 – 4.0, так и Q10Ox = 2.0 – 2.2. В процессе восстановления нормальной Tb значения Q10HR у всех животных приближались к величине ~2.0, предсказанной правилом Вант Гоффа-Аррениуса для химических реакций в живой и неживой природе. Мы предполагаем, что высокие значения Q10HR и Q10Ox, обнаруженные в ранний период выхода сусликов из гибернации, могут свидетельствовать о функционировании адаптационных механизмов, направленных на ускорение согревания тела. Устойчивость к охлаждению и высокий коэффициент Q10HR у крысят, как представителей отряда Rodentia, к которому относятся также естественные гибернаторы — суслики, могут свидетельствовать о функционировании в ювенальный период крыс рудиментарных механизмов адаптации к охлаждению и гетеротермии.
499-508
Эффекты стимуляции большого ядра шва на ноцицептивные нейроны каудальной вентролатеральной ретикулярной области продолговатого мозга крысы в норме и после перенесенного кишечного воспаления
Аннотация
Большое ядро шва (БЯШ) является ключевой структурой эндогенной антиноцицептивной системы, в регуляции активности которой важную роль играют серотониновые 5-HT1A рецепторы. К реципиентам нисходящих проекций БЯШ относится каудальная вентролатеральная ретикулярная область продолговатого мозга (кВЛРО) — первый супраспинальный центр обработки висцеральных и соматических болевых сигналов. Известно, что кишечная патология вызывает в БЯШ устойчивые функциональные перестройки, ассоциированные с развитием висцеральной и соматической гипералгезий. Предположительно, следствием таких перестроек могут являться изменения в модулирующих влияниях БЯШ на ноцицептивную активность кВЛРО. Однако конкретные нейрональные и молекулярные механизмы, лежащие в основе таких влияний в норме, а также их изменения при патологии остаются неисследованными. Целью наших нейрофизиологических экспериментов на анестезированных взрослых самцах крыс Вистар являлось сравнительное изучение эффектов электростимуляции БЯШ на активность нейронов кВЛРО, вызываемую висцеральным (колоректальное растяжение, КРР) и соматическим (сдавливание хвоста) болевыми стимулами, в норме и после перенесенного кишечного воспаления (колита) с оценкой вклада в эти процессы супраспинальных 5-НТ1А рецепторов при их активации интрацеребровентрикулярным введением буспирона. Показано, что БЯШ способно оказывать тормозное влияние как на неселективные, так и дифференцированные реакции нейронов кВЛРО на разные болевые стимулы, вызывая ослабление возбуждающих и усиление тормозных нейрональных ответов на КРР при подавлении обоих типов реакций на сдавливание хвоста. Действие БЯШ на ноцицептивное возбуждение бульбарных нейронов усиливается после активации супраспинальных 5-НТ1А рецепторов буспироном. Установлено, что в постколитный период тормозные влияния БЯШ на разные популяции бульбарных нейронов существенно ослабевают, свидетельствуя о нарушении антиноцицептивной функции ядра. При этом нивелируется 5-НТ1А рецептор-зависимая компонента его нисходящих влияний. Выявленные изменения могут вносить вклад в супраспинальные механизмы патогенеза поствоспалительной абдоминальной боли и коморбидных ей соматических гипералгезий.
509-525
Механизмы вовлечения моноаминоксидазы в развитие гипербарических кислородных судорог
Аннотация
Дыхание гипербарическим кислородом (ГБО2) вызывает генерализованные тонические и клонические судороги, механизмы возникновения которых недостаточно изучены. Целью настоящей работы являлось исследование механизмов вовлечения моноаминоксидазы (МАО) в развитие гипербарических кислородных судорог. У крыс, находящихся в барокамере под давлением кислорода 5 АТА, анализировали судорожные реакции после введения пиразидола — ингибитора МАО-А и паргилина — ингибитора МАО-Б. Исследования показали снижение активности МАО-изоформ в ГБО2, а также задержку развития судорог у животных при ингибировании МАО-А и МАО-Б. Уровень ГАМК в мозге понижался при ГБО2, а ингибирование МАО-Б с помощью паргилина предотвращало снижение содержания тормозного медиатора. Полученные результаты свидетельствуют о том, что МАО-изоформы играют важную роль в регулировании эпилептогенеза при экстремальной гипероксии. Гипербарический кислород, ингибируя каталитическую активность МАО путем трансформации ее молекулярной структуры, приводит к нарушению регуляции обмена моноаминовых нейротрансмиттеров и понижению уровня ГАМК в мозге, что в совокупности ведет к дисбалансу процессов возбуждения/торможения в ЦНС, лежащему в основе патогенеза кислородной эпилепсии.
526-534
Неонатальная гипоксия вызывает поведенческий дефицит, ассоциированный с нарушениями глюкокортикоидной и серотонинергической системы взрослых крыс
Аннотация
Было проведено исследование концентрации адренокортикотропного гормона (АКТГ), кортикостерона и серотонина в плазме крови ювенильных и взрослых крыс, а также поведения в тестах “открытое поле” и “приподнятый крестообразный лабиринт” и уровня серотонина в Ядрах Шва взрослых крыс, подвергавшихся трем сеансам гипобарической гипоксии (360 мм.рт.ст. 2 ч) на 8–10-е сутки после рождения. Эта неинвазивная модель неонатальной гипоксии (НГ) на крысах моделирует перинатальную гипоксическую травму средней тяжести у плодов и недоношенных детей. В тестах “открытое поле” и “приподнятый крестообразный лабиринт” 3-месячные НГ крысы показали снижение исследовательской активности и повышение тревожности, что сопровождалось снижением уровня серотонина в Ядрах Шва этих животных. В плазме крови взрослых крыс, подвергавшихся НГ, не было выявлено изменений уровня кортикостерона и серотонина, однако содержание АКТГ было достоверно ниже по отношению к контролю. Таким образом, показано, что гипоксический стресс в раннем постнатальном онтогенезе крыс приводит к перестройкам серотониновой системы мозга, модификации гипоталамо-гипофизарно адренокортикальной системы (ГГАС) и, как следствие, к длительным изменениям поведения.
535-543
Глутаматергическая регуляция аудиогенных судорог и постиктальной каталепсии у крыс линии крушинского-молодкиной: влияние дизоцилпина и D-серина
Аннотация
Анализировали участие глутаматергической нейротрасмиттерной системы (введение D-серина и дизоцилпина) в формировании аудиогенного судорожного припадка (АП) и после-судорожной каталепсии (АПК) у крыс линии Крушинского-Молодкиной. У интактных крыс КМ интенсивность АП коррелирует с длительностью АПК. Введение D-серина (острое (однократное) введение, дозы 200, 400 и 600 мг/кг, хроническое введение – 5 дней по 300 мг/кг, n = 34) не оказало статистически значимого воздействия на АП и АПК. Дизоцилпин (МК-801, неконкурентный NMDA-антагонист) вводили однократно в дозах 0.1, 0.2 и 0.4 мг/кг (n = 41). МК-801 дозозависимо снизил интенсивность АП и вызвал у большинства животных “двухволновый паттерн” судорог, купировал АПК при меньшей дозе, чем судороги АП. АПК полностью отсутствовала уже при дозе 0.2 мг/кг, в то время как клонический компонент АП еще сохранялся. Таким образом, удалось показать “диссоциацию” АП и АПК. Предполагается, что хотя развитие АПК осуществляется под контролем дофаминергической нейромедиаторной системы, в ее экспрессии задействована также и глутаматергическая нейротрансмиссия.
544-552
Роль кальций-зависимой десенситизации в потенциации GNE-9278 токов NMDA рецепторов нейронов коры крыс in vitro
Аннотация
Для компенсации недостатка функций NMDA рецепторов в ЦНС на фоне деменций большой интерес представляют положительные аллостерические модуляторы (ПАМ). Известные ПАМ увеличивают амплитуду интегральных ионных токов, переносимых NMDA рецепторами, однако не влияют на кальций-кальмодулин зависимую десенситизацию последних. Мы изучили возможность модуляции десенситизации NMDA рецепторов недавно синтезированным ПАМ GNE-9278, имеющим уникальный сайт связывания на трансмембранном домене. Эксперименты проводили на нативных NMDA рецепторах, экспрессированных в нейронах неокортекса крысы в первичной культуре ткани. Методом “patch-clamp” регистрации трансмембранных токов проведено сравнительное изучение влияния на десенситизацию NMDA рецепторов трех веществ, потенцирующих токи NMDA рецепторов: GNE-9278 (10 мкМ), дитиотреитола (1 мМ) и ионов меди (5 мкМ). Эти вещества увеличивали амплитуду токов, вызванных 100 мкМ NMDA, однако только GNE-9278 уменьшал разницу между равновесной и пиковой амплитудами токов на 15%. Кроме того, GNE-9278 вдвое увеличивал постоянную времени спада от пика к равновесному состоянию, т.е. ослаблял десенситизацию NMDA рецепторов. Поскольку GNE-9278 не изменял эффективную концентрацию внеклеточного кальция для генерации десенситизации, его эффект вероятно не мешает взаимодействию рецептора с кальмодулином. Анализ формы токов в рамках кинетической модели показал, что GNE-9278 уменьшает два кинетических параметра: скорость закрывания канала, определяющую время открытого состояния, а также скорости входа в и выхода рецептора из десенситизированного состояния, определяющие вероятность открытого состояния канала. Модуляция кальций-зависимой десенситизации NMDA рецепторов выделяет GNE-9278 среди других известных ПАМ, что вероятно определяется сайтом связывания GNE-9278 в сегменте пре-M1 GluN1 субъединицы.
553-561
Экспрессия генов пролактина и пролактиновых рецепторов у трёхиглой колюшки G. Aculeatus L.: зависимость от пола и пресноводной адаптации
Аннотация
Данная работа фокусируется на половых различиях экспрессии гена пролактина (Prl1) в мозге и его рецепторов (PrlRa и PrlRb) в осморегуляторных органах (мозге, почках, жабрах и кишечнике) самок и самцов трёхиглой колюшки (Gasterosteus aculeatus L.) в ходе пресноводной адаптации. Особи морской морфы колюшки были отловлены в нерестовый период и в течение 72 ч адаптированы к условиям пресной воды. После этого экспрессия генов интереса была оценена с использованием метода РТ-ПЦР. За счёт повышения экспрессии гена Prl1 в мозге самок в условиях пресноводной адаптации проявлялись половые различия, отсутствовавшие в условиях морской воды. Экспрессия гена PrlRa в мозге была ниже у самок по сравнению с самцами в условиях морской воды, однако после перехода в пресную воду достоверно повышалась, и после пресноводной адаптации этот параметр был сопоставим у особей обоих полов. Экспрессия гена PrlRb в мозге самок достоверно повышалась в ходе пресноводной адаптации. В почках экспрессия гена PrlRa не различалась у самок и самцов в контрольной группе, и снижалась у особей обоих полов в ходе адаптации к пресной воде. Экспрессия гена PrlRb в почках не зависела от пола особей контрольной группы, а после адаптации к пресной воде достоверно повышалась у самок, но снижалась у самцов, таким образом приводя к появлению половых различий после пресноводной адаптации. В жабрах экспрессия генов PrlRa и PrlRb не зависела ни от пола особей, ни от солености среды содержания. Экспрессия гена PrlRa в кишечнике не зависела ни от пола особей, ни от солёности среды. Экспрессия гена PrlRb в кишечнике не зависела от пола и после пресноводной адаптации снижалась у самок и самцов. Таким образом, зависимость осморегуляторной функции пролактина от пола колюшек проявляется в половых различиях экспрессии самого гена пролактина в мозге и в сенсибилизации мозга и осморегуляторных органов к нему в ходе пресноводной адаптации.
562-572