Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время накопилось очень много работ по проблеме изучения регуляции объема клетки, однако эта проблема не получила своего адекватного разрешения, а данные не допускают однозначной интерпретации. Так как регуляция объема клетки сопровождается потоком воды через мембрану, то естественно предполагать, что этот поток воды будет сказываться на свойствах потенциал-зависимых ионных каналов мембраны.
Большой интерес представляет исследование действия потока воды на проводимость мембраны, особенно тех мембран, вольт-амперная характеристика которых имеет участок "отрицательного" сопротивления.
Цель и задачи исследования. Вышесказанное выдвигает как одну из важных задач современной биофизики клетки раскрытия механизмов регуляции объема клетки в изотонических и анизотонических средах и действие трансмембранного потока воды на мембранные характеристики.
Исследование вышеуказанных проблем в свете их актуальности явилось целью настоящей работы.
В связи с этим перед нами были поставлены следующие задачи:
-
Исследовать изменение объема нейронов виноградной улитки Helix pomatia и культивированных клеток феохромопитомы PC-I2 при изменении тоничности окружающей клетки среды и в условиях активации и инактивации электрогенного натриевого насоса.
-
Исследовать зависимость натриевых токов нейронов улитки от уровня фиксации мембранного потенциала и величины тестирующего импульса в присутствии и отсутствие выходящего потока воды через мембрану.
-
Изучение влияния выходящего и входящего потока воды через мембрану на амплитуду и кинетику выходящего калиевого тока.
-
Изучение влияния изменения объема нейрона и потока воды на сопротивление мембраны вспышкообразно активных нейронов.
Научная новизна работы. В настоящей работе впервые на нейронах улитки Helix pomatia и культивированных клетках PC-I2 выявлено частичное восстановление исходного объема после гиперосмотического шока, т.е. доказано существование механизма регуляторного увеличения объема (РУвО) в этих клетках.
Наличие этого механизма не зависит от активности электрогенного натриевого насоса.
Аиетилхолин при концентрации 10 М не вызывает какое-либо существенное изменение объема у основной массы клеток (80-85$), тогда как у части клеток (15-20$) такая же концентрация АХ вызывает уменьшение объема. Показано, что повышение осмотического давления среды в два раза приводит к полному необратимому подавлению отрицательного сопротивления (ОС) мембраны, тогда как поток воды как выходящего направления существенно не влияет на величину ОС мембраны.
Установлено, что выходящий поток воды приводит к уменьшению амплитуды входящих натриевых токсе, замедлению кинетики ю активации и инактивации и перемещению максимумов кривых токов по оси времени. Такой же поток воды увеличивает пиковое и уста новившееся значение выходящего тока и ускоряет кинетику его а* тивации.
Научно-практическая ценность работы. Проведенные исследования позволили установить наличие механизма РУвО в нейронах виноградной улитки и в культивированных клетках PC-I2, а также выявить важную роль потока воды в модуляции ионных токов черег 'электрозозбудимые ионные канаш. Б частности, они дают возможность качественно оценить роль потока воды в формировании и зг вершении потенциала действия (ПД) мембраны: во время восходяще фазы ПД входящий поток воды через мембрану увеличивает амплит] ду натриевого тока и ускоряет кинетику его развития и, наоборс уменьшает амплитуду калиевого тока и задерживает его кинетику. Этим поток воды через мембрану способствует лавинообразному рг витию процесса возникновения ПД. Полученные данные позволяют глубже понять молекулярные механизмы, лежащие в основе функцш нирования ионных каналов, мембран и клетки в целом.
Апробация работы. Материалы диссертации неоднократно пре; ставлялись и обсуждались на международных и всесоюзных симпозі умах: Ш симпозиуме СССР-ФРГ "Возбудимые мембраны" (Киев, 1987! заседании нейрофизиологов Института психиатрии им. Макс-Иланк; (Мюнхен, 1988), Международном симпозиуме "Транспорт ионов и мі ханизмы его регуляции" (Тбилиси, 1989), Всесоюзном совещании "Ионный транспорт и регуляция функций клетки" (Ленинград, 199(
Структура и объем работы. Диссертация изложена на НО ст; машинописного текста. Иллюстрированный материал представлен в
2 таблицах и 25 рисунках.
Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, результатов собственных исследований и их обсуждения, заключения, выводов и литературного указателя, содержащего 17 отечественных и 168 иностранных источников.