Введение к работе
Актуальность проблемы. Эритроциты человека и животных широко используются для изучения механизмов движения ионов через плазматическую мембрану клеток. Набор ион-транспортирующих систем в эритроцитах отличается большой видовой специфичностью, что открывает уникальные возможности для изучения механизмов функционирования и регуляции частных ион-транспортирующих систем. Подавляющее количество данных по механизмам транспорта одновалентных катионов через мембрану эритроцитов получено в исследованиях на клетках человека. Эритроциты животных других таксономических групп позволяют изучать те системы транспорта, которые не обнаружены в эритроцитах человека или их активность очень мала. Исследования на клетках представителей отряда Caraivora позволили обнаружить Na+/Ca2+ обмен, который специфичен только для этой группы животных (Parker, 1978; Milanick, 1992). Функционирование Na+/Mg2+ обмена характерно для эритроцитов птиц и особенно для клеток грызунов (Willis et al., 1992). Различный уровень активности Na-K-2C1 котраиспорта выявлен в эритроцитах человека и других видов млекопитающих (Geek and Heinz, 1986; Haas, 1994), в некоторых из них (хорька) величина котраиспорта может быть очень велика, но этот переносчик не обнаружен в эритроцитарной мембране других видов (лошади, кролика) (Contreras et al., 1986; Al-Rohil and Jennings; 1989 Flatman, 1991).
Большое разнообразие транспортных систем обнаружено также в ядерных эритроцитах низших позвоночных и птиц. Эритроциты птиц характеризуются наличием Na-K-2C1 котраиспорта, активность которого регулируется катехоламинами и клеточным объёмом (Haas and McManus, 1985). Эритроциты рыб представляют собой удобную модель для изучения чувствительного к катехоламинам Na+/H+ обменника (Nikinmaa and Tufts, 1989). В отличие от других видов животных, мембраны эритроцитов речной миноги не содержат анионного обменника, но обладают высокой проницаемостью для ионов К+, которая в значительной степени обеспечивается наличием в мембранах калиевых каналов (Gusev et al., 1992). Интерес к изучению транспорта катионов через мембрану эритроцитов земноводных обусловлен отсутствием систематических исследований в этой области. Достаточно детальные работы были выполнены только на эритроцитах хвостатой амфибии рода Amphiuma и посвящены в основном
изученіпо регуляции клеточного объёма (Cala et al., 1980; Siebens and Kregenow, 1985; Tufts et al., 1987). На эритроцитах других видов земноводных были проведены лишь единичные исследования (Tufts et 'al., 1987; Nikinmaa and Tufts, 1989). Лягушки являются животными с сезонным циклом жизнедеятельности и поддержание ионного гомеостаза клеток при низких температурах необходимо для жизнедеятельности организма, однако влияние температуры на транспорт ионов через плазматические мембраны пойкилотермных животных остаётся ещё мало изученным. Кроме того, известно, что мембраны ядерных эритроцитов земноводных содержат систему р-адренорецепторов и активность некоторых ион-транспортирующих систем в этих клетках регулируется катехоламинами. Учитывая вышеизложенное, бьши сформулированы цель и задачи настоящего исследования. Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлось изучение механизмов транспорта ионов Na+ и К* через мембрану эритроцитов двух видов лягушек - Rana temporaria и Rana ridibunda. В работе бьши поставлены следующие задачи:
1. Идентифицировать возможные системы транспорта ионов натрия и калия через
мембрану эритроцитов двух видов лягушек при помощи специфических
ингибиторов.
2. Исследовать температурную зависимость активности частных ион-
транспортирующих систем.
3. Изучить влияние катехоламинов на транспорт ионов натрия и калия через
мембрану эритроцитов лягушек.
Научная новизна исследования. Впервые проведено сравнительное изучение механизмов транспорта Na+ и К+ через мембрану эритроцитов двух видов лягушек. Установлено, что наряду с №*-К+-насосом в мембране эритроцитов лягушек содержится К-С1 переносчик. Изучены особенности функционирования этого переносчика и показано, что при физиологических условиях К-С1 котранспорт является основной системой, обеспечивающей поступление ионов К+ в эритроциты лягушек.
Впервые прослежены закономерности изменения активности ион-транспортирующих систем при адаптации эритроцитов лягушек к разным температурам. Показано, что поддержание ионного гомеостаза клеток при низких температурах обеспечивается сохранением высокой активности Na+-K+-Hacoca и снижением пассивных входа и выхода катионов.
Впервые показано, что добавление катехоламинов и блокаторов фосфодиэстераз приводит к активации Ыа+-К+-насоса в мембране эритроцитов лягушек. Стимулирующее действие катехоламинов устраняется антагонистами (5-адренорецепторов.
Практическая значимость работы. Полученные экспериментальные данные расширяют представления о механизмах функционирования и регуляции систем ионного транспорта через плазматическую мембрану клеток и могут быть использованы для интерпретации данных при изучении патологических процессов, связанных с изменениями функционирования частных ион-транспортирующих систем.
Апробация работы. Результаты исследований были доложены на Симпозиуме "Мембранный транспорт и функции клетки" (С.-Петербург, 1994); на Конференции молодых физиологов и биохимиков России "Биохимические и биофизические механизмы физиологических функций" (С.-Петербург, 1995) и на I (XI) международном совещании по эволюционной физиологии (С.-Петербург, 1996). Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ. Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, изложения результатов исследований и их обсуждений, общего заключения, выводов и списка литературы, включающего 199 наименований. Работа изложена на 112 страницах, содержит 24 рисунка и 10 таблиц.
