Теоретические и экспериментальные оценки взаимосвязей электрофизических и редокс-характеристик клеток нейроглии

• Автор: Асланиди, Константин Борисович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 128 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЕ.

I. Основные способы описания трансмембранных разностей потенциалов и ионных токов в состоянии покоя II

2. Морфология нейроглии

3. Мембранный потенциал глиальных клеток.

4. Основные ферментативные процессы биологического

окисления.

5. Энергетический метаболизм глиальных клеток

млекопитающих

6. Влияние веществ гормональной природы на метабо
лические и электрофизиологические параметры глиальных клеток млекопитающих
ГЛАВА Г1. ОПИСАНИЕ МОДЕЛИ.
I. Оценка применимости основных физических принципов для описания мембраны глиальной клетки
2. Простейшая модель регуляции ионноосмотического
гомеостаза глиальной клетки.
ГЛАВА Ш. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
I. Объект и методы исследования
2. Морфологическая характеристика клеточных элементов в культуре ткани
3. Анализ спектров собственной люминесценции отдельных идентифицированных клеток нервной ткани
4. Исследование мембранных потенциалов клеток
нервной ткани
5. Исследования характера связи мевду параметром
и потенциалом на плазматической мембране.
ГЛАВА 1У. АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ I ОСНОВЕ ПРЕДСКАЗАННОЙ МОДЕЛИ.
I. Зависимость электрофизиологических и метаболических характеристик нейроглии от активности Яд I
АТФазы и пассивной проницаемости мембраны
2. Изменения электрофизиологических и метаболических параметров глиальной клетки при изменении ионного
состава внешней среды
3. Причины роста и спада мембранного потенциала при
длительном культивировании.
4. Природа метаболической составляющей потенциала
5. Активация и инактивация каналов медиатором для электронейтрального синапса и энергозатраты
клетки.
6. Изменение энергозатрат глиальной клетки при калиевой деполяризации.
7. Структурная схема регуляции ионноосмотического
гомеостаза нейроглии
ЗАШЖШЕ.
ВЫВОда.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЛИТЕРАТУРА


Сопоставление результатов исследования математической модели с экспериментальными данными собственных измерений и литературным материалом по электрофизиологии и биохимии нейроглии. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания модели, экспериментальной части, сопоставления предсказаний модели с экспериментальными данными в 4х главах, заключения, выводов и указателя литературы. ЛЬКАТФазы, осуществляющей гидролиз АТФ, вырабатываемой различными энергопроизводящими системами клетки. При создании модели подробно рассмотрены и учтены электрофизиологические и метаболические характеристики нейроглиальных клеток. Вторая глава посвящена оценке применимости основных физических принципов для описания живой глиальной клетки, а именно условий стационарности, электронейтральности и водноосмотического равновесия. При этом проанализированы зависимости активных и пассивных потоков ионов от концентрационных градиентов и потенциала на мембране. Для описания ионноосмотического гомеостаза глиальной клетки предложена простая система алгебраических уравнений, состоящая из восьми уравнений и содержащая девять независимых переменных. Одной из независимых переменных в системе уравнений является переменная, определяющая связь между вероятностью взаимодействия АТФ с соответствующими центрами ионных насосов и пассивными свойствами мембраны. Ввиду решающей роли, которую играет условие постоянства этой величины в замыкании и математическом анализе системы, была проведена экспериментальная проверка этого условия. Как показано в третьей главе, благодаря совместному применению методов микроспектрального анализа и микроэлектродной техники, на культуре нервной ткани впервые экспериментально определена взаимосвязь величины мембранного потенциала и редокссостояния флавопротеидов и пиридиннуклеотидов в отдельной функционирующей глиальной клетке. Проведенные исследования позволили установить, что одному значению мембранного потенциала соответствует широкой диапазон вариаций отношения окисленных флавопротеидов к восстановленным пиридиннуклеотвдам. Более того, изменение уровня восстановленности пиридиннуклеотидов при действии веществ медиаторной природы не сопровождается изменением мембранного потенциала. Это означает, что даже локальные изменения концентрации АТФ в глиальных клетках при адекватных воздействиях незначительны, а локальная концентрация АДФ остается достаточно малой, чтобы вызвать конкурентное угнетение активности ГаКАТФазы и деполяризацию мембраны. В этих условиях вероятность взаимодействия АТФ с соответствующим центром ДаКАТФазы практически постоянна. Модель позволяет рассчитать величину мембранного потенциала, оценить энергозатраты на его поддержание, предсказать внутриклеточные концентрации ионов калия и натрия, а также объем клетки в различных стационарных состояниях при функциональных нагрузках. АТФ ионным насосом при быстрой замене ионов натрия на ионы калия в растворе. На основании проведенных экспериментов и исследования модели определена структурная схема регуляции ионноосмотического гомеостаза электроневозбудимой клетки. Предложенная схема позволяет не только целенаправленно воздействовать на определенные феноменологические характеристики клетки, но и выработать общие принципы создания биологически активных и лекарственных веществ как для клеток нейроглии млекопитающих, так и для целого ряда других электроневозбудимых клеток. Считаю приятным долгом выразить благодарность моим научным руководителям, в разное время способствовавшим появлению этой работы. В первую очередь приношу свою благодарность Е. А.Громовой, А. Р.Чубакову,В. Н.Карнаухову,Г. ТОЕСКОМу. Благодарю своих коллег А. В.ПанфилоЕа,А. А.Никонова,В. А. Иванова и др. Я благодарен Е. И.Маевскому,А. В.Лазареву,. .Морневу и В. В.Дыннику за доброжелательную критику и полезные замечания при обсуждении полученных результатов. Приношу искреннюю благодарность моим родителям и всем друзьям за безграничное терпение, доверие и поддержку,без которых эта работа никогда не была бы закончена.