Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів
В ядерних мембранах нейронів Пуркін’є кприсутні катіонні канали великої провідності (large-conductance cationic channels – LCC). Канали цього типу характеризуються селективністю щодо одновалентних катіонів, високою унітарною провідністю, повільною кінетикою і потенціалзалежністю. Структурні особли...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України
2016
|
| Назва видання: | Нейрофизиология |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148399 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів / О.В. Лунько, І.В. Грушковська, О.О. Лунько, С.М. Марченко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 370-373. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-148399 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1483992019-02-19T01:29:54Z Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів Лунько, О.В. Грушковська, І.В. Лунько, О.О. Марченко, С.М. В ядерних мембранах нейронів Пуркін’є кприсутні катіонні канали великої провідності (large-conductance cationic channels – LCC). Канали цього типу характеризуються селективністю щодо одновалентних катіонів, високою унітарною провідністю, повільною кінетикою і потенціалзалежністю. Структурні особливості, амінокислотна послідовність у молекулах та фізіологічна роль даних каналів поки що невідомі. Очевидно, що з’ясування функцій LCC в ядерних мембранах залежить від ідентифікації специфічного блокатора цих каналів. Ми провели експерименти з використанням методу «петчклемп», у результаті яких було знайдено досить специфічний блокатор LCC-каналів. Таким виявився алкалоїд тубокурарин, який повністю блокує LCC-канали при аплікації в концентрації 1 мМ та більше за умови негативного заряду на ядерній мембрані. На теперішній час це найбільш ефективний блокатор каналів даного типу. 2016 Article Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів / О.В. Лунько, І.В. Грушковська, О.О. Лунько, С.М. Марченко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 370-373. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. 0028-2561 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148399 577.352 uk Нейрофизиология Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| description |
В ядерних мембранах нейронів Пуркін’є кприсутні катіонні канали великої провідності
(large-conductance cationic channels – LCC). Канали цього типу характеризуються селективністю щодо одновалентних катіонів, високою унітарною провідністю, повільною
кінетикою і потенціалзалежністю. Структурні особливості, амінокислотна послідовність у молекулах та фізіологічна роль даних каналів поки що невідомі. Очевидно, що
з’ясування функцій LCC в ядерних мембранах залежить від ідентифікації специфічного блокатора цих каналів. Ми провели експерименти з використанням методу «петчклемп», у результаті яких було знайдено досить специфічний блокатор LCC-каналів.
Таким виявився алкалоїд тубокурарин, який повністю блокує LCC-канали при аплікації
в концентрації 1 мМ та більше за умови негативного заряду на ядерній мембрані. На
теперішній час це найбільш ефективний блокатор каналів даного типу. |
| format |
Article |
| author |
Лунько, О.В. Грушковська, І.В. Лунько, О.О. Марченко, С.М. |
| spellingShingle |
Лунько, О.В. Грушковська, І.В. Лунько, О.О. Марченко, С.М. Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів Нейрофизиология |
| author_facet |
Лунько, О.В. Грушковська, І.В. Лунько, О.О. Марченко, С.М. |
| author_sort |
Лунько, О.В. |
| title |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів |
| title_short |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів |
| title_full |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів |
| title_fullStr |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів |
| title_full_unstemmed |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів |
| title_sort |
вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів пуркін’є мозочка щурів |
| publisher |
Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/148399 |
| citation_txt |
Вплив тубокурарину на катіонні канали великої провідності у внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є мозочка щурів / О.В. Лунько, І.В. Грушковська, О.О. Лунько, С.М. Марченко // Нейрофизиология. — 2016. — Т. 48, № 5. — С. 370-373. — Бібліогр.: 17 назв. — укр. |
| series |
Нейрофизиология |
| work_keys_str_mv |
AT lunʹkoov vplivtubokurarinunakatíonníkanalivelikoíprovídnostíuvnutríšníjâderníjmembranínejronívpurkínêmozočkaŝurív AT gruškovsʹkaív vplivtubokurarinunakatíonníkanalivelikoíprovídnostíuvnutríšníjâderníjmembranínejronívpurkínêmozočkaŝurív AT lunʹkooo vplivtubokurarinunakatíonníkanalivelikoíprovídnostíuvnutríšníjâderníjmembranínejronívpurkínêmozočkaŝurív AT marčenkosm vplivtubokurarinunakatíonníkanalivelikoíprovídnostíuvnutríšníjâderníjmembranínejronívpurkínêmozočkaŝurív |
| first_indexed |
2025-07-12T19:21:37Z |
| last_indexed |
2025-07-12T19:21:37Z |
| _version_ |
1837470286216167424 |
| fulltext |
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5370
УДК 577.352
О. В. ЛУНЬКО1, І. В. ГРУШКОВСЬКА1, О. О. ЛУНЬКО1, С. М. МАРЧЕНКО1
ВПЛИВ ТУБОКУРАРИНУ НА КАТІОННІ КАНАЛИ
ВЕЛИКОЇ ПРОВІДНОСТІ У ВНУТРІШНІЙ ЯДЕРНІЙ МЕМБРАНІ
НЕЙРОНІВ ПУРКІН’Є МОЗОЧКА ЩУРІВ
Надійшла 15.03.15
В ядерних мембранах нейронів Пуркін’є кприсутні катіонні канали великої провідності
(large-conductance cationic channels – LCC). Канали цього типу характеризуються се-
лективністю щодо одновалентних катіонів, високою унітарною провідністю, повільною
кінетикою і потенціалзалежністю. Структурні особливості, амінокислотна послідов-
ність у молекулах та фізіологічна роль даних каналів поки що невідомі. Очевидно, що
з’ясування функцій LCC в ядерних мембранах залежить від ідентифікації специфічно-
го блокатора цих каналів. Ми провели експерименти з використанням методу «петч-
клемп», у результаті яких було знайдено досить специфічний блокатор LCC-каналів.
Таким виявився алкалоїд тубокурарин, який повністю блокує LCC-канали при аплікації
в концентрації 1 мМ та більше за умови негативного заряду на ядерній мембрані. На
теперішній час це найбільш ефективний блокатор каналів даного типу.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ядерна оболонка, іонні канали, катіонні канали великої про-
відності (LCC), канальний блокатор, тубокурарин.
1 Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України, Київ (Україна).
Ел. пошта: olesia.lunko@gmail.com (О. В. Лунько).
ВСТУП
Канали ядерної оболонки як самостійні функціо-
нальні складові цієї субклітинної структури впер-
ше були описані в пронуклеусах гаплоїдних клітин
мишей у 1990 р. [1]. З того часу була накопичена
досить істотна інформація про іонні канали різних
типів, які існують в ядерних мембранах. Знач ну
увагу було приділено ролі таких каналів у регуляції
концентрації іонів кальцію всередині ядра, оскіль-
ки кальційзалежні процеси пов’язані з численни-
ми життєво важливими подіями в клітинах усіх
типів [2–4]. Кальцієві сигнали, які активуються
синаптичною активністю, реалізуються всередині
клітинного ядра та запускають низку генетичніих
програм. Дані програми призводять до структур-
них та функціональних змін як у самій клітині, так
і в нейронній мережі, до якої ця клітина належить.
Зазначені зміни можуть зумовлювати підвищен-
ня ефективності синаптичної передачі, що лежить
в основі феноменів, відповідальних за поведінко-
ві адаптації (таких, як навчання, пам’ять і звикан-
ня) [5, 6]. Останні дані показують, що в нейронах
головного мозку в результаті дефіциту нуклеарно-
го кальцію синаптична активність пригнічується;
відбувається також посилення активності NMDA-
рецепторів, що може лежати в основі етіології низ-
ки нейродегенеративних захворювань [7, 8].
Інозитол-1,4,5-трифосфатні рецептори (InsP3Rs),
котрі рядом дослідників інтерпретуються як каль-
ційреалізуючі канали, локалізовані у великій кіль-
кості на внутрішніх мембранах ядер нейронів; це
відрізняє відповідні канали від таких, належних
ріанодиновим рецепторам (RyRs) [9, 10]. У місцях
локалізації InsP3Rs було виявлено катіонні кана-
ли великої провідності (large-conductance cationic
channels – LCC). Ці канали характеризуються се-
лективністю щодо одновалентних катіонів, високою
унітарною провідністю (198 ± 27 пСм) та значною
щільністю на ядерних мембранах (у середньому
три–п’ять на петч-ділянку) [11–14]. Ми припусти-
ли, що дані іонні канали ядерної мембрани залуче-
ні до полегшення вивільнення іонів кальцію з лю-
мінального простору. Верифікація запропонованої
гіпотези ускладнюється тим, що блокатори LCC
поки що були невідомі. Такі блокатори могли б
бути важливим фармакологічним інструментом для
визначення ролі окремих груп іонних каналів у ме-
ханізмах процесів перерозподілу іонів через ядер-
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 371
ВПЛИВ ТУБОКУРАРИНУ НА КАТІОННІ КАНАЛИ ВЕЛИКОЇ ПРОВІДНОСТІ У ВНУТРІШНІЙ ЯДЕРНІЙ МЕМБРАНІ
ні мембрани. В даній роботі нам вдалося показати,
що добре відомий алкалоїд тубокурарин є досить
ефективним блокатором LCC-каналів. Як ми вста-
новили, ефект вказаного агента подібний до ефекту
типового канального блокатора, котрий, проника-
ючи в пору іонного каналу, перешкоджає руху ін-
ших іонів.
МЕТОДИКА
Отримання ізольованих ядер нейронів Пуркін’є.
Для проведення дослідів використовували самиць
щурів лінії Вістар віком 21 день. Після анестезії
ефіром щурів декапітували; мозочок виділяли,
швидко накладали на охолоджену пластину і про-
мивали розчином, який вміщував (у мілімолях на
1 л): калію глюконат – 150.0, HEPES-КОН – 5.0,
рН розчину складав 7.3. Мозочок нарізали на тонкі
пластини (до 400 мкм завтовшки). Після цього зраз-
ки тканини мозочка гомогенізували, пропускаючи
через ін’єкційну голку діаметром 0.6 мм. Гомоге-
нат вміщували в центрифугу, де ядра седиментува-
ли протягом 5 хв зі швидкістю обертання 3.8 хв–1.
Отриманий гомогенат розміщували в робочій
камері; ядра через деякий час осідали та щільно
прикріплювалися до дна камери. В результаті опи-
саних операцій ядра ставали придатними для петч-
клемп-відведення. Детальніше методика була опи-
сана раніше [10–14].
Електрофізіологічні дослідження. Струми че-
рез поодинокі іонні канали внутрішньої мембра-
ни ядер нейронів Пуркін’є були зареєстровані із
використанням методу петч-клемп у режимі фік-
сації потенціалу в конфігурації “excised patches”.
Струми через такі канали відводили при негатив-
них та позитивних потенціалах на мембрані (від
–80 до 80 мВ). Досліди проводили в умовах кім-
натної температури (20–22 °C). Петч-піпетки виго-
товляли з боросилікатного скла; опір мікропіпеток
варіював від 8 до 15 МОм. Усі реєстрації струмів
поодиноких каналів були отримані в симетрично-
му базовому розчині, що вміщував 150.0 мМ KCl
та 5.0 мМ HEPES-KOH (рH 7.3). Всі реактиви,
використані в дослідах, були вироблені фірмою
«Sigma» (США).
Застосовували підсилювач VisualPatch VP-500
(«Bio-Logic, Claix» Франція). Сигнали з виходу під-
силювача піддавали фільтрації (низькочастотний
фільтр Бессела, 2 кГц), оцифровували з частотою
104 с–1 і зберігали на жорсткому диску комп’ютера.
Аналіз даних . Отримані результати аналі-
зували з використанням програм “pClamp 9.0”
(«Axon Instruments, Inc.», США) та «Origin 8.5»
(«OriginLab», США).
Числові результати наведені нижче як середні
значення ± похибка середнього.
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ
Ми досліджували вплив аплікацій алкалоїду
d-тубокурарину (d-TC) у концентрації від 10 мкМ
до 5 мМ на струми через LCC-канали, наявні у
внутрішній ядерній мембрані нейронів Пуркін’є
щура. d-TC є широко відомим блокатором нікоти-
нових ацетилхолінових рецепторів, котрий бло-
кує нервово-м’язову передачу та викликає параліч
м’язів [15, 16]. За своєю молекулярною структу-
рою це моночетвертинна сполука із позитивним за-
рядом.
Було встановлено, що d-TC при концентрації
10 мкМ зумовлює незначний блокуючий вплив
на властивості досліджених каналів (рис. 1). При
прикладанні d-TC у концентрації 1.0 мМ та біль-
ше струми через LCC-канали практично зникали
(рис. 2, Б). Вплив тубокурарину розвивався в ме-
жах 30-секундного інтервалу після початку аплі-
кації. Даний патерн блокування каналу може вка-
зувати на те, що d-TC є канальним блокатором.
Р и с. 1. Зміни нормованої амплітуди струму через катіонні
канали великої провідності (large-conductance cationic channels –
LCC) під впливом тубокурарину в різних концентраціях.
Середня амплітуда струму через LCC-канали за відсутності
блокатора прийнята за одиницю. Концентрації аплікованого
розчину тубокурарину (мкМ, мМ) вказані під стовпчиками.
1.0
0.5
10 50 100 200 мкМ 1.0 2.0 мМ
0
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5372
О. В. ЛУНЬКО, І. В. ГРУШКОВСЬКА, О. О. ЛУНЬКО, С. М. МАРЧЕНКО
Проникаючи всередину каналу, d-TC, імовірно, по-
трапляє до центру зв’язування, в результаті чого
спрацьовує механізм закриття каналу, і канал стає
практично непроникним для іонів. У разі наявності
розчину d-TC всередині піпетки в концентрації 1.0
мМ ефекту блокування каналу не спостерігалося
(n = 7). Ці дані, скоріш за все, вказують на те,
що структура каналу є асиметричною і центр
зв’язування з блокатором знаходиться ближче до
нуклеоплазматичного боку мембрани. Дещо інша
картина блокування спостерігалася за умови на-
явності позитивного потенціалу на мембрані. Бло-
куючий ефект розвивався в разі аплікації d-TC у
більших концентраціях. Залежність блокування від
потенціалу на мембрані може бути пов’язана з тим,
що молекула d-TC несе позитивний заряд. Ймовір-
но, що позитивний заряд на мембрані перешкод-
жає потраплянню позитивно заряджених молекул
d-TC до місць зв’язування, які знаходяться в гли-
бині LCC-каналів.
Після відмивання розчину d-TC провідність
LCC-каналів майже повністю поверталася до по-
чаткових контрольних значень (рис. 2, В). В умовах
відмивання це тривало близько 5–8 хв.
Раніше вже повідомлялося про спроби визначити
блокатор LCC-каналів. При цьому використовували
в основному відомі блокатори калієвих каналів різ-
них типів, проте жоден із використаних агентів не
виявив достатньо ефективних властивостей блока-
тора [17].
Ми припускаємо, що канали даного типу можуть
брати участь у виведенні іонів кальцію з депо в нук-
леоплазму. Це пов’язано з компенсацією негатив-
ного заряду на мембрані, викликаного вивільнен-
ням Ca2+ при активації InsP3Rs, або з формуванням
позитивного заряду, який виникає при потраплян-
ні Ca2+ у люмен у результаті роботи Ca2+-АТФази;
таким чином відбувається фасилітація кальцієвого
сигналу. Оскільки ядерна оболонка фактично є час-
тиною ендоплазматичного ретикулума, здається ві-
Р и с. 2. Оригінальні реєстрації струмів
через поодинокі катіонні канали великої
провідності (large-conductance cationic
channels – LCC) у внутрішній мембрані
ядер нейронів Пуркін’є.
А – в контрольних умовах; Б – після аплі-
кації розчину тубокурарину в концентра-
ції 1.0 мМ; В – після відмивання розчину
тубокурарину базовим розчином KCl. Усі
відведення виконані при підтримуваному
потенціалі –40 мВ.
А
10 пА
1 с
0
0
0
1
1
Б
В
NEUROPHYSIOLOGY / НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ.—2016.—T. 48, № 5 373
ВПЛИВ ТУБОКУРАРИНУ НА КАТІОННІ КАНАЛИ ВЕЛИКОЇ ПРОВІДНОСТІ У ВНУТРІШНІЙ ЯДЕРНІЙ МЕМБРАНІ
рогідним, що аналогічну роль LCC-канали можуть
відігравати і в інших частинах останньої структу-
ри.
Отримані результати в значній мірі розширюють
вибір експериментальних інструментів для подаль-
шого дослідження LCC-каналів з метою вивчення
їх структури та фізіологічної ролі.
Всі експериментальні процедури проводилися відповід-
но до директиви № 2010/63/ЄС про захист тварин, що ви-
користовуються з науковою метою, та нормативів Комітету
з біоетики Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця НАН
України.
Автори даної роботи – О. В. Лунько, І. В. Грушковська,
О. О. Лунько та С. М. Марченко – підтверджують відсут-
ність будь-яких конфліктів щодо комерційних або фінансо-
вих відносин, відносин з організаціями або особами, котрі
будь-яким чином могли бути пов’язані з дослідженням, а та-
кож взаємовідносин співавторів статті.
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
1. M. Mizzanti, L. J. DeFelice, J. Cohen, and H. Malter, “Ion
channels in the nuclear envelope,” Nature, 343, 764-767
(1990)
2. M. J. Berridge, P. Lipp, and M. D. Bootman, “The versatility
and universality of calcium signaling,” Nature Rev. Mol. Cell
Biol., 1, 11-21 (2000).
3. J. P. Mauger, “Role of the nuclear envelope in calcium
signaling,” Biol. Cell, 104, No. 2, 70-83 (2012).
4. R. S. Duncan, D. L. Goad, M. A. Grillo, et al., “Control of
intracellular calcium signaling as a neuroprotective strategy,”
Molecules, 15, No. 3, 1168-1195 (2010).
5. J. A. Kauer and R. C. Malenka, “Synaptic plasticity and
addiction,” Nat. Rev. Neurosci., 8, 844-858 (2007).
6. O. A. Fedorenko, D. E. Duzhyy, and S. M. Marchenko,
“Spontaneously active ion channels of membranes of the
nuclear envelope of hippocampal pyramidal neurons,”
Neurophysiology, 39, No. 1, 3-8 (2007).
7. M. M. Fan and L. A. Raymond, “N-methyl-D-aspartate
(NMDA) receptor function and excitotoxicity in Huntington’s
disease,” Prog. Neurobiol., 81, 272-293 (2007).
8. S. Li, M. Jin, T. Koeglsperger, et al., “Soluble Aβ oligomers
inhibit long-term potentiation through a mechanism involving
excessive activation of extrasynaptic NR2B-containing NMDA
receptors,” J. Neurosci., 31, 6627-6638 (2011).
9. O. A. Fedorenko, V. V. Yarotskyy, D. E. Duzhhyy, and
S. M. Marchenko, “The large conductance ion channels in the
nuclear envelope of central neurons,” Pflügers Arch., 460,
1045-1050 (2010).
10. S. M. Marchenko, V. V. Yarotskyy, T. N. Kovalenko, et al.,
“Spontaneously active and InsP3-activated ion channels in cell
nuclei from rat cerebellar Purkinje and granule neurons,” J.
Physiol., 565, No. 15, 897-910 (2005)
11. O. В. Лунько, О. А. Федоренко, С. М. Марченко, “Вплив
на властивості катіонних каналів великої провідності
ядерної оболонки нейронів мозочка”, Фізіол. журн., 59,
№ 4, 28-32 (2013).
12. О. А. Федоренко, С. М. Марченко, “Значення катіонних
каналів для функціонування ядерної оболонки нейронів як
кальцієвого депо”, Neurophysiology/Нейрофизиология, 42,
№ 4, 281-286 (2010)
13. O. В. Лунько, О. А. Федоренко, С. М. Марченко, “Вплив
на властивості катіонних каналів великої провідності
ядерної оболонки нейронів мозочка”, Фізіол. журн., 59,
№ 4, 28-32 (2013).
14. O. A. Fedorenko and S. M. Marchenko, “Spontaniously acyive
ion channels of the nuclear envelope membranes,” Fiziol. Zh.,
56, No. 5, 95-105 (2010).
15. J. P. Dilger and I. Wenningmann, “The kinetics of inhibition
of nicotinic acetylcholine receptors by (+)-tubocurarine and
pancuronium,” Mol. Pharmacol., 60, No. 4, 790-796 (2001).
16. A. C. Le Dain, B. W. Madsen, and R. O. Edeson, “Kinetics of
(+)-tubocurarine blockade at the neuromuscular junction,” Br.
J. Pharmacol., 103, No. 2, 1607-1613 (1991).
17. O. A. Федоренко, О. В. Семенова, С. М. Марченко,
“Властивості катіонних каналів великої провідності
в ядерній оболонці нейронів” , Neurophys io logy/
Нейрофизиология, 43, № 3, 222-224 (2011).
|