Базальный уровень ионов кальция и его регуляция в волокнах постуральной мышцы крысы и монгольской песчанки в условиях гравитационной разгрузки

• Автор: Алтаева, Эржена Григорьевна
• Шифр специальности: 03.03.01, 03.01.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

1.1 .Роль кальция в скелетных мышцах

1.1.1. Регуляторная роль кальция

1.1.2. Гомеостаз кал ьция

1.1.3. Дигидропиридиновые каналы

1.1.4. Молекулярные основы функционирования Саканала

IЛ .5. Са АТФаза саркоплазма ического ретикулума БЕКСА

1.1.6. Изоформы Са АТФазы саркоплазматичсского рстикулума

1.1.7. Реакционный цикл С а2АТФазы

1.1.8. Регуляция активности Са2АТФазы

1.2. Физиологическая роль ионов кальция в клетке

1.2.1. Участие ионов кальция в про геолизе

1.2.2. Роль кальпаинов в мышечном иротеолизе
1.2.3. Структура кальпаинов
1.2.4. Свойства кальпастатина
1.3. Миозины
1.3.1. Изоформы миозина
1.4. Эффекты гравит ационной разгрузки
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Материалы исследования
2.3 Методы исследования
2.3.1. Метод определения изменения содержания кальция в одиночных мышечных волокнах
2.3.2. Иммуногистохимический анализ мышечных срезов, окрашенных моноклональными антителами против быстрой и медленной изоформ Са2ЛТФазы ЯНИС А Т и ЗЕЯСА II
2.3.3. Иммуногистохимический анализ мышечных срезов, окрашенных моноклональными ан тителами против быстрой и медленной изоформ тяжелых цепей миозина ТЦМ I и ТЦМ II
2.3.4. Анализ полученных препаратов
2.3.5. Определение активности кальпаинов в камбаловидной мышце
2.3.6. Статистическая обработка результатов
2.4. Экспериментальные подходы
2.4.1. Метод антиортостатического вывешивания
2.4.2. Динамика накопления ионов кальция в камбаловидной мышце крысы и монгольской песчанки на разных этапах гравитационной разгрузки
2.4.3. Организация космического эксперимента на борту биоспутника ФОТОНМ
2.4.4. Динамика накопления ионов кальция в камбаловидной мышце крысы на фоне системного введения нифедипина
2.4.5. Метод локальной доставки калышйсвязывыающего агента ВАРТААМ и блокатора кальциевых каналов нифедипина непосредственно к камбаловидной мышце
2.4.6. Использование кальцийсвязывающего агента и блокатора кальциевых каналов с целью изменения уровня внутриплазматического кальция в камбаловидиой мышце крысы на ранних этапах разфузки. Возможная роль ионов кальция в активации кальпаинов
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Динамика накопления базальной концентрации ионов кальция па разных э тапах гравитационной разгрузки в камбаловидной мышце крысы
3.2. Эффекты реальной невесомости на волокна камбаловидной мышцы монгольской песчанки
3.3. Динамика накопления базального кальция в камбаловидной мышце у монгольской песчанки на разных сроках гравитационной разгрузки
3.4. Вывешивание крыс в сочетании с пероральным введением нифедипина
3.5. Влияние блокаторов медленных кальциевых каналов и кальций связывающего агента на накопление ионов кальция в миоплазмс мышечных волокон в условиях краткосрочной разгрузки
3.6. Роль внутриклеточного хелатора кальция ВАРТААМ в активации кальпаинов
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИИ РНЗУЛЬТАТОВ
4.1. Динамика базального уровня ионов кальция в миоплазмс волокон камбаловидиой мышцы на разных сроках гравитационной разгрузки
4.2. Роль медленных кальциевых каналов Ьтипа в накоплении избыточного количества ионов кальция в миоплазме волокон камбаловидной мышцы
4.3. Механизм элиминации избыточного количества ионов кшгьция из миоплазмы в СР с помощью работы кальциевой АТФазы СР БЕЯСА
в условиях гравитационной разгрузки
4.4. Влияние кальцийсвязывающего агента ВАРТААМ на активацию кальпаионовой протсолитической системы на начальном этапе функциональной разгрузки
4.5. Изменения миозинового профиля в условиях разгрузки
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Проведенное исследование расширяет представления о физиологической роли ионов кальция, о механизмах, влияющих на изменение кальциевого гомеостаза в камбаловидной мышце млекопитающих, а именно крысы и монгольской песчанки, в условиях гравитационной разгрузки. Подобное исследование в условиях снижения гравитационного сгимула имеет большое значение в решении вопроса поддержания функциональной активности скелетных мышц в условиях длительных космических полетов. Возможно, развитие этого подхода в дальнейшем позволит найти способ для, по крайней мерс, частичного предотвращения негативных последствий невесомости на функциональное состояние постуральных мышц. Увеличение базального содержания ионов кальция в миоплазме мышечных волокон камбаловидной мышцы один из наиболее ранних эффектов гравитационной разгрузки. Показано участие медленных кальциевых каналов типа в этом процессе. Изменение паттерна экспрессии изоформ Са2АТФазы саркоондоплазматического ретикулума вносит вклад в механизм элиминации ионов кальция из мышечного волокна в условиях разгрузки. Показано влияние увеличения базального уровня ионов кальция в миоплазме волокон камбаловидной мышцы на активацию цистсиновых кальцийзависимых протеаз кальпаинов i viv на ранних сроках гравитационной разгрузки. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов, списка литературы. Текст диссертации изложен на 9 страницах, иллюстрирован рисунками и 4 таблицами. ГЛАВА 1. Реальная или моделируемая гравитационная разгрузка приводит к значительным структурным и функциональным изменениям в скелетных мышцах. Эти изменения преимущественно влияют на медленные мышцы, которые выполняют опорную функцию, и выражаются в общем снижении как мышечной силы, так и снижении других сократительных свойств, так и в атрофии волокон и в изменении мышечного фенотипа . Известно, что в условиях гравитационной разгрузки имеет место накопление ионов кальция покоя в миоплазмс мышечных волокон I . В связи с чрезвычайно низкой концентрацией кальция в цитоплазме клеток и существованием высоких градиентов Са2 на клеточных мембранах этот ион играет ключевую роль в жизнедеятельности почти всех организмов. Впервые важную функцию кальция как внутри клеточного регулятора показали результаты классических опытов английского физиолога С. Рингсра, обнаружившего, что механическая активность сердца резко тормозится в условиях, когда кальций удаляют из внешней среды. Очень важную роль кальций играет и в скелетных мышцах. Понимание роли Са2 как регулятора широкого спектра клеточных процессов является одним из больших достижений биологии века , i, , , . Это было выявлено в наблюдениях Рингера, в которых он показал необходимость Са для сокращения сердечной мышцы i, , в последующих наблюдениях
такую же роль показали в скелетных мышцах , ii, i, ii, и завершающее открытие Са2транспортная АТФаза саркоплазматического ретикулума i, I, i, и регуляция актомиозиновой активности кальцием ,
через его взаимодействие с тропонином i, i . Са . В покоящихся клетках концентрация
ионизированного кальция чрезвычайно мала моль . Во внеклеточной среде концентрация кальция достигает 1,,5x3 моль i . Внутриклеточный гомеостаз кальция поддерживается рядом взаимосвязанных структур. Некоторые ионы кальция выводятся из клетки специальными связующими белками, в то время как другие выкачиваются различными мембранами клетки рис 1. К ним относятся поверхностная мембрана, мембрана, окутывающая эндоилазматичсский ретикулум, в том числе и саркоплазматический, и внутренняя мембрана, выстилающая митохондрии МакКомас, . На поверхности клеток ионы Са2, выкачиваются в обмен на ион Н, энергию для этого процесса обеспечивает АТФ. Также на клеточной мембране есть другой механизм для обмена ионов Са на ионы энергию для такого обмена обеспечивает градиент концентрации установленный по обеим сторонам клеточной мембраны насосом КГ. Поскольку
каждый ион Са обменивается на три иона , происходит увеличение положительного заряда.