Анотація до роботи:

Максимюк О.П. Модуляція високопорогових кальцієвих каналів ЦНС щурів іонами натрію. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.02 – біофізика.- Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, Київ, 2003.

Іони натрію слугують носіями деполяризуючих струмів у нейрональній активності, але також можуть виступати в якості вторинних посередників. Наприклад, цитоплазматичний Na⁺ напряму активує G-білок керовані калієві канали, а також регулює функцію NMDA рецепторів, основного підтипу глутаматних рецепторів. Отримані нами результати вперше демонструють, що зі збільшенням концентрації цитозольного натрію активність кальцієвих каналів N- та P-типу статистично достовірно пригнічується. Навпаки, зменшення концентрації цитозольного натрію викликає підсилення активності кальцієвих каналів. Вхід натрію в клітину спричиняв пригнічення кальцієвих струмів N- та P-типу, котре частково знімалося деполяризуючими преімпульсами (потенціалзалежна фасилітація). Пригнічення кальцієвого струму внаслідок входу натрію мало як потенціалзалежний, так і потенціалнезалежний компонент. Перфузія нейронів внутрішньоклітинним розчином, що містив 20 мМ натрію (концентрацією, що лише на 10-15 мМ перевищує концентрацію у стані спокою) приводила до сповільнення активаційної кінетики, та появи потенціалзалежної фасилітації кальцієвого струму. Обидва ефекти блокувалися 50 мкМ пептиду QEHA - хелатора вільних G_bg димерів. Наші дані вказують на те, що іони натрію приймають активну участь у регуляції входу кальцію в клітину, тим самим модулюючи внутрішньоклітинні процеси. Результати проведених досліджень дозволяють стверджувати, що ефект модуляції іонами натрію високопорогових кальцієвих каналів N- та P-типу опосередкований гетеротримерними G-білками.

1. Методом “петч-клемп” у конфігурації “ціла клітина” визначено, що вхід іонів Na⁺ через потенціалкеровані натрієві та НМДА-керовані канали спричиняє пригнічення амплітуди барієвих струмів через високопорогові Ca²⁺ канали N- та P-типу. Разом із появою цього пригнічення з’являється потенціалзалежна фасилітація – відомий індикатор потенціалзалежного G-білок опосередкованого процесу. Обидва ефекти (пригнічення та фасилітація) синхронно реверсують на протязі 10-20 хвилин. Установлено, що канали N-типу більш чутливі до змін цитозольного натрію.

2. Внутрішньоклітинна перфузія досліджуваних нейронів розчином, що містив 20 мМ натрію приводила до сповільнення кінетики активації у 1.5 2 рази та появи потенціалзалежної фасилітації (на 18%) трансмембранних барієвих струмів N-типу, в той час як у безнатрієвому середовищі обидва ці ефекти були повністю відсутні. Нами не зареєстровано впливу зовнішньоклітинної концентрації іонів натрію на досліджувані трансмембранні струми N-типу.

3. Внутрішньоклітинна перфузія досліджуваних нейронів, що містив 20 мМ натрію призводила до досить значних змін у лівій гілці вольтамперної кривої барієвого струму, в той час як права її гілка лишалася незмінною. Це вказує на суттєву потенціалзалежність впливу іонів Na⁺ на амплітуду барієвого струму. Залежність від потенціалу зміни кінетики активації струму не спостерігалась.

4. Досліджувані явища добре описуються простою моделлю потенціалзалежного пригнічення Ca²⁺ каналів, котра задовільно описує потенціалзалежне пригнічення Ca²⁺ каналів вільними Gbg димерами.

5. Внутрішньоклітинна перфузія досліджуваних нейронів розчином, що містив 20 мМ натрію та 50 мкМ пептиду QEHA – специфічного хелатора вільних Gbg димерів, повністю усувала ефекти викликані цитозольним натрієм. Отже, ефект модуляції високопорогових кальцієвих каналів іонами цитозольного натрію опосередкований взаємодією Gbg димерів із Ca²⁺ каналами.

6. Проведені дослідження дозволяють стверджувати, що високопорогові Ca²⁺ канали N- та P-типу ефективно модулюються змінами внутрішньоклітинної концентрації іонів Na⁺ і ця модуляція опосередкована гетеротримерними G-білками. Цей факт вказує на новий шлях зв’язку між електричною активністю та іншими клітинними процесами.

Публікації автора:

Статті:

1. Chatterjee S., Filippov V., Lishko P., Maximyuk O., Noldner M., Krishtal O. Hyperforin attenuates various ionic conductance mechanisms in the isolated hippocampal neurons of rat // Life Sciences. – 1999. V 65(22). – P. 2395-2405.

2. Maximyuk O.P., Lozovaya N.A., Kopanitsa M.V., Krishtal O.A. G-protein inhibition of N- and P/Q-type calcium channels // Biologicheskie Membrany. – 2002. - V 19(1). - P. 42-48.

3. Maximyuk O.P, Khmyz V.V, Lozovaya N.A.,Dascal N., Krishtal O.A, Na⁺ influx inhibits neuronal Ca²⁺ channels. // Neurophysiology. – 2002. V 34(2/3). - P. 197-198.

4. Максимюк О.П., Лозова Н.О., Хмиз В.В., Кришталь О.О. Регуляція високопорогових кальцієвих каналів іонами натрію в нейронах центральної нервової системи щурів // Доповіді Національної академії наук України. - 2002. - № 5. - С. 192-196.

5. Blumenstein Y., Maximyuk O.P., Lozovaya N., Yatsenko N.M., Kanevsky N., Krishtal O., Dascal N. Intracellular Na+ inhibits voltage-dependent N-type Ca2+ channels by a Gbg-dependent mechanism // J Physiol (Lond). - 2004 Jan 23 [Epub ahead of print].

Тези доповідей:

1. Maximyuk O.P., Lozovaya N.A., Krishtal O.A. Modulation of high-threshold calcium channels in central neurones by intacellular sodium ions // Bogomoletz-Nencki Meeting. – Suleow (Poland). – 2001. – P. 19.

2. Maximyuk O.P., Lozovaya N.A., Krishtal O.A. Modulation of high-threshold calcium channels in central neurones by intacellular sodium ions // IBRO Summer School. Neuronal transmission: microphysiology of synaptic currents and receptor function. – Tihany (Hungary). – 2001. – P. 31.

3. Максимюк О.П., Лозова Н.О., Кришталь О.О. “Тонка” регуляція високопорогових кальцієвих каналів іонами натрію // Архів клінічної та експериментальної медицини. – Том 10. - № 2. – Донецьк: Донецький державний медичний університет ім. М. Горького. – 2001. – С. 185.

4. Maximyuk O.P., Krishtal O.A. Voltage-dependent modulation of N-type calcium channels in hippocampal neurons by intracellular sodium ions // Acta Neurobiologiae experimentalis. – 2003. – V. 63. – № 3.– P. 243.